Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias
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Aportaciones al estudio de las Ciencias Biotecnológicas y Alimentarias Eloísa López Hernández Angélica A. Ochoa Flores Gregorio Cano Molina Ma. Esther Pavón Jiménez José Isabel López Naranjo Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias Compiladores Eloísa López Hernández Angélica Alejandra Ochoa Flores Gregorio Cano Molina María Esther Pavón Jiménez José Isabel López Naranjo Universidad Juárez Autónoma de Tabasco Dr. José Manuel Piña Gutiérrez Rector Dra. Dora María Frías Márquez Secretaria de Servicios Académicos Dr. Wilfrido Miguel Contreras Sánchez Secretario de Investigación, Posgrado y Vinculación M.A. Rubicel Cruz Romero Secretario de Servicios Administrativos L. C. P. Marina Moreno Tejero Secretaria de Finanzas Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias / Editores Eloísa López Hernández… [y otros cuatro]. -- Primera edición. -- Villahermosa, Tabasco: Universidad Juárez Autónoma de Tabasco, 2015. 440 páginas: Ilustraciones. -- (Colección: Eduardo Caballero y Caballero. Estudios multidisciplinarios). Incluye referencias bibliográficas. ISBN 978-607-606-284-5 1. Alimentos – Investigación - México. \ 2. Nutrición – Investigación – México. \ 3. Alimentos – Biotecnología – Investigación – México. I. López Hernández, Eloísa, Editor. LC TX341 A66 2015 Catalogó: Esmeralda Cobos Jiménez Primera edición, 1° de diciembre de 2015 D. R. © Universidad Juárez Autónoma de Tabasco Av. Universidad s/n, Zona de la Cultura Col. Magisterial, C. P. 86040 Villahermosa, Centro, Tabasco. www.ujat.mx Para su publicación esta obra ha sido dictaminada por el Sistema Académico de “pares ciegos”, de una comisión interinstitucional de evaluadores, así como por el Consejo Editorial Divisional de Ciencias Agropecuarias de la UJAT. Los juicios expresados son responsabilidad de los autores. Queda prohibida su reproducción total sin contar previamente con la autorización expresa y por escrito del titular, en términos de la Ley Federal de Derechos de Autor. Se autoriza su reproducción parcial siempre y cuando se cite a la fuente. ISBN: 978-607-606-284-5 Revisión de la edición: Eloísa López Hernández, Gregorio Cano Molina, Julio Cámara Córdova. Responsable de la edición: Julio Cámara Córdova. Diseño de portada: María Esther Pavón Jiménez Diagramado y compilado en Villahermosa, Tabasco, México. Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias Contenido Biotecnología SOBREVIVENCIA A CONDICIONES GASTROINTESTINALES in vitro DE Lactobacillus Plantarum 299V ENCAPSULADO CON ALGINATOS DE DIFERENTE VISCOSIDAD...................................................................................... 12 HERNANDEZ-GALLEGOS M.A.*, VELAZQUEZ –MARTINEZ, SÁNCHEZ-HERNANDEZ, H.***, CORNEJO-MAZÓN, M.**** J.R.** INHIBICIÓN DE LA ACTIVIDAD DE LA ENZIMA POLIFENOL OXIDASA SOBRE CATECOL POR MEDIO DE UN HIDROLIZADO DE PLASMA DE BOVINO ............ 19 Nathalia A. Gómez ([email protected]); Leidy J. Gómez ([email protected]); José E. Zapata ([email protected]) ELABORACIÓN DE LECHE SABORIZADA, FORTIFICADA CON HIERRO HÉMICO OBTENIDO POR HIDRÓLISIS ENZIMÁTICA DE HEMOGLOBINA BOVINA........... 24 Lorena ARIAS1, Cristian MARIN1, Jose E. ZAPATA2 Yorledis PEREA1, Sergio PEREZ1, ACTIVIDAD PROTEOLÍTICA COMPARATIVA DE BROMELAÍNA, CUCUMISINA Y PAPAÍNA ................................................................................................................. 32 * Corzo Sosa C.A., Ochoa Flores A.A., Miranda Cruz E., Salinas Hernández R.M., Rodríguez Blanco L., López Hernández E., Carrera Lanestosa A., Velázquez Martínez J.R. EFECTO DE LAS CONDICIONES DE OPERACIÓN EN LA FILTRACIÓN TANGENCIAL DE CALDOS DE MICROALGAS ...................................................... 38 Orozco Alvarez Carlos*, García Salas Sergio, Fernández Linares Luis C., Hernández Sánchez Enrique y Servín Hernández Hugo E. FILTRACIÓN TANGENCIAL DE CALDOS DE MICROALGAS: ESCALAMIENTO .......... 45 Orozco Alvarez Carlos*., García Salas Sergio, Fernández Linares Luis, Cruz Islas Olivia y Servín Hernández Hugo E. EVALUACIÓN DEL QUESO DE PORO ARTESANAL COMO ALIMENTO FUNCIONAL PROBIÓTICO ..................................................................................... 52 Blanca Rosa Recino Metelín1,2, Mateo Ortiz Hernández1,3, Nicolás González Cortés3, *Román Jiménez Vera3 PROTOCOLO DE TRANSFORMACIÓN GENÉTICA VÍA Agrobacterium tumefaciens Y REGENERACIÓN DE TOMATE (Solanum lycopersicum) var. TA234 ...................................................................................................................... 60 Elizabeth León-García 1*, Gilber Vela-Gutierrez 2, Oscar Andrés Del ÁngelCoronel 3, Hugo Sergio García-Galindo 1, Miguel Ángel Gómez-Lim4 EMBRIOGÉNESIS SOMÁTICA Y ENRAIZAMIENTO PLÁNTULAS DE PAPAYA MARADOL ............................................................................................................... 65 Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias Vela-Gutiérrez, Gilber1, León-García, Elizabeth2, Del Angel-Coronel, Oscar Andrés2, Cabrera-Ponce, José Luis3, Gómez-Lim, Miguel Angel3, GarcíaGalindo, Hugo Sergio2 APROVECHAMEINTO DEL BANANO DE RECHAZO COMO SUSTRATO EN EL CULTIVO DE UNA LEVADURA COMERCIAL A NIVEL MATRAZ .......................... 70 Rodríguez-Cepeda M.C.¹, Morales-Cruz R.², López-Sarabia³, P. Matos Alejandro, R. Hernández Vélez. USO DE LIPASAS Y FOSFOLIPASA A1 PARA LA SÍNTESIS DE UN FOSFOLÍPIDO ESTRUCTURADO CON ELEVADO CONTENIDO DE ÁCIDOS GRASOS DE CADENA MEDIA ..................................................................................................... 77 Angélica A. Ochoaa, Josafat A. Hernándezb, Adriana Cavazosc, Hugo S. Garcíac Calidad e Inocuidad DETERMINACIÓN DE AFLATOXINA M1 EN LECHE CRUDA DE VACAS EN HATOS LECHEROS DE ANTIOQUIA-COLOMBIA. ................................................. 87 Andrés Galloa, Duvan Hoyosa, Diego Hincapiéa, Gustavo Peñuelaa. DETERMINACIÓN DE CLORHIDRATO DE CLENBUTEROL EN ORINA DE BOVINOS EN 3 RASTROS MUNICIPALES DEL ESTADO DE MÉXICO ................ 93 Valladares C.B1; Zaragoza B.A2*; Rivero P. N2; Velázquez O.V1; Peña B.S.D3; Ortega S.C1; Peña J.F.J2 y Villafuerte R.N2. CALIDAD SANITARIA DE LOS PUNTOS INICIALES DE PROCESO DE MANUFACTURA DE QUESO .................................................................................. 99 Nury Hernández Díaz*, Temani Durán Mendoza**, Ligia Araceli Barragán Lizama***: Correo Electrónico: [email protected]. ESTUDIO DE LA SUSCEPTIBILIDAD A LOS ANTIMICROBIANOS DE Salmonella AISLADAS EN CARNE MOLIDA DE RES EN TABASCO...................................... 105 Hernández Vélez R.M.1, Arroyo Falconi P.1, Guzmán Hernández R. L.2, Pacheco Gil L.3, Urrieta Saltijeral J.M. 1, Estrada García T. 2 EFECTO DE LA ADICION DE UN ANTIOXIDANTE (OXILESS) SOBRE LA VIDA ÚTIL DE LA PAPA (DIACOL CAPIRO) Y EL PLATANO (MUSA AAB) COMO ALIMENTOS MÍNIMAMENTE PROCESADOS. .................................................... 111 Cristian Vega1b. Mesa1*, Anlly Flórez1, Lessly Rojas1, Nelly Ospina1a, Oscar ESTANDARIZACIÓN DEL CONTENIDO DE GRASA EN LA MATERIA PRIMA DEL QUESO TIPO PORO ............................................................................................. 116 Margarita Madrigal Mendoza*, Beatriz Domínguez Valenzuela, Marisol García Valenzuela EVALUACIÓN MICROBIOLOGICA Y PRÓXIMAL EN HARINA DEL MÚSCULO DE PLECOSTOMUS (Pterygoplichthys pardalis) ......................................................... 124 Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias María Isabel Rodríguez Alejandro1*; Emilio Jesús Maldonado Enríquez1; Rosa María Salinas Hernández2; Nicolás González Cortés 1; Temani Duran Mendoza1; Juan Guzmán Ceferino1; Carolina Buitimea Arcos3 ANÁLISIS SENSORIAL DE LOS DIFERENTES GENOTIPOS DE CACAO CULTIVADOS EN LA REGIÓN DE TABASCO, MEXICO ...................................... 128 Urrieta-Saltijeral, Juan Manuel*;Lázaro-Cepeda Cutberto; Hernández-Vélez Rosa Margarita; Obeso-Granados Velia; Morales-Cruz Roberto RENDIMIENTO DE CANAL Y FILETE DE BOBO LISO NATIVO DE LA REGIÓN DE LOS RÍOS, TABASCO ........................................................................................... 135 Candelaria del Jesús Chan Pérez, Martha Alicia Perera García, Mateo Ortiz Hernández, Román Jiménez Vera* EVALUACIÓN DE LA CALIDAD MICROBIOLÓGICA DE MARISCOS LISTOS PARA EL CONSUMO EN EL ESTADO DE TABASCO. ................................................... 141 Rosa Guzmán-Hernández1,3, Araceli Contreras-Rodríguez1, Ahide LópezMerino1, Rosa Hernández-Vélez2, Diana Camacho-Gomez2, Madahi Hernández-De la Cruz2, Iza Pérez-Martíneza3 y Teresa Estrada-Garcíaa3 EVALUACIÓN DE LA CALIDAD FISICOQUÍMICA EN MIEL DE ABEJA (Apis mellifera) PROCEDENTE DEL ESTADO DE TABASCO ....................................... 145 López-Hernández E., Hernández-Pérez Jhonatan, Antonio1, Corzo-Sosa Carlos A., López –Naranjo José I. Valadez-Villarreal CALIDAD MICROBIOLÓGICA Y BÚSQUEDA DE MICOBACTERIAS EN MUESTRAS LECHE SIN PASTEURIZAR Y LÁCTEOS DE PUESTOS DE VENTA CALLEJERA DE LA CIUDAD DE MÉXICO ............................................... 154 Diana Rios-Muñiza,b*; Iza Pérez-Martínezb; Jorge F. Cerna-Cortésa; Teresa Estrada-Garcíab Ingeniería y Tecnología EFECTO DEL ACEITE ESENCIAL DE CYMBOPOGON CITRATUS SOBRE PROPIEDADES FISICOQUÍMICAS, MECÁNICAS Y DE BARRERA EN PELÍCULAS DE QUITOSANO. .............................................................................. 163 M. C. Vázquez-Briones*, J.A. Guerrero-Beltrán. CARACTERIZACIÓN FISICOQUÍMICA DEL GARBANZO (Cicer arietinum L.) Y SUS HARINAS ...................................................................................................... 172 V.G. Aguilar-Raymundo*, J.F. Vélez-Ruíz**. PROPIEDADES FISICOQUÍMICAS Y DE FLUJO DE UN YOGUR ASENTADO ENRIQUECIDO CON ÁCIDOS GRASOS EPA Y DHA MICROENCÁPSULADOS ................................................................................................. 179 R.C. Macedo-y-Ramírez* y J.F. Vélez-Ruíz EFECTO DE LA INCORPORACIÓN DE UN HIDROCOLOIDE SOBRE LAS PROPIEDADES REOLÓGICAS, TEXTURALES Y CAPACIDAD SACIANTE DE UN POSTRE LÁCTEO........................................................................................... 187 Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias Ramírez-López Carolinaa, Morell Pereb, Vélez-Ruiz Jorge F.a y Fiszman Dal Santo Susanab EFECTO DE LA CONCENTRACIÓN DE SOLUTOS EN LA DESHIDRATACIÓN OSMOTICA DE RODAJAS DE MANGO Y PEPINO .............................................. 196 Morales-Pérez Jesús*, **Vélez-Ruiz Jorge Fernando. APLICACIÓN DE RECUBRIMIENTOS COMESTIBLES SOBRE LA CALIDAD EN POSCOSECHA DEL MANGO (Mangifera Indica L.) .............................................. 203 Eliana María Estrada Mesa, Fabio Padilla Reyes, Carlos Julio Márquez Cardozo EVALUACIÓN DEL SECADO CONVECTIVO, SOBRE ALGUNAS PROPIEDADES FISICOQUÍMICAS DE UNA HARINA CÁRNICA, OBTENIDA A PARTIR DE RESIDUOS CÁRNICOS DE COMERCIOS ALIMENTARIOS. ............................... 210 Naira Huertas1*, Daniel Henao1, Vega1a. Juan Duque1, Santiago Perez1, Oscar DETERMINACIÓN DE LA VIDA DE ANAQUEL EN UNA GOLOSINA CON DOS DIFERENTES SISTEMAS. .................................................................................... 219 Andrea Amézquita López*. Sandra Macías Martínez. Cecilia Montserrat Magdaleno Guzmán. OPTIMIZACIÓN DEL TIEMPO DE HIDRÓLISIS Y LA CONCENTRACIÓN DE SUSTRATO EN LA HIDRÓLISIS ENZIMÁTICA DE PLASMA DE BOVINO UTILIZANDO LA METODOLOGÍA DE SUPERFICIES DE RESPUESTA .............. 226 Leidy J. Gómez, Nathalia A. Gómez y José E. Zapata APLICACIÓN DE LA METODOLOGÍA DE SUPERFICIE DE RESPUESTA PARA LA OPTIMIZACIÓN DEL PROCESO DE EXTRACCIÓN DE FENOLES TOTALES EN HOJAS DE Bixa orellana L. ............................................................................. 234 Cindy T. Sepúlveda, José E. Zapata y Gelmy Luz Ciro. DETERMINACIÓN DE LA CAPACIDAD ANTIOX Y EL CONTENIDO DE VIT C DE UN BOCADILLO, ELABORADO CON GUAYABA MANZANA (Psidium guajava L.) Y CURUBA QUITEÑA (Passiflora tarminiana) ................................................. 243 *DALLYS MORENO, *KARINA GUERRERO, **JOSE CONTRERAS ENCAPSULACIÓN DEL EXTRACTO ANTIOXIDANTE DE ANNATO (Bixa orellana L.), USANDO LA TÉCNICA DE LIOFILIZACIÓN. .................................................. 250 Lina Marcela Suarez Restrepo 1, Julián Quintero Quiroz*2, Gelmy Luz Ciro Gómez3 OPTIMIZACIÓN DE LAS CONDICIONES DE OPERACIÓN DEL PROCESO DE IMPREGNACIÓN A VACÍO DEL EXTRACTO DE ANNATO EN FRUTOS DE UCHUVA ............................................................................................................... 259 Gelmy Luz Ciro Gómez*1, José Edgar Zapata Montoya2 COMPARACIÓN REOLÓGICA DE TRES DIFERENTES TIPOS DE QUESO ELABORADOS A BASE DE LECHE DE VACA (QUESO MANCHEGO, QUESO CHIHUAHUA Y QUESO ASADERO). .................................................................... 266 IAI. Ríos-Valadez R.*, IAI. Flores-Domínguez J.*, Dra. Abraján M. A. Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias ESTUDIO DE LOS EFECTOS DEL ÁCIDO FÓRMICO, DEL ÁCIDO SULFÚRICO Y SUS MEZCLAS EN ENSILAJE DE VÍSCERAS DE CACHAMA BLANCA (Piaractus brachypomus) APLICANDO LA METODOLOGIA DE SUPERFICIES DE RESPUESTA ................................................................................................... 275 Vásquez Zuluaga S A*, Zapata Montoya J E EFECTO REOLOGICO DE LA GOMA XANTANA A DIFERENTES CONCENTRACIONES PARA MEJORAR LA ESTABILIDAD DEL MARINADO..... 282 Rosa Esther Esparza Marmolejo, Eloina Gutiérrez Gallegos, Carolina Gallegos Lopez, Rafael Estrada Jauregui. CARACTERIZACIÓN DE ALGUNAS PROPIEDADES TECNOLÓGICAS DE LA HARINA OBTENIDA DE LA CASCARA MANGO Y SU EFECTO SOBRE LAS PROPIEDADES TEXTURALES Y DE ANTIOXIDANTES DE UN MUFFIN ............ 288 SEPÚLVEDA. Jaime1, SALDARRIAGA. Dayana1, GOMEZ. Johana 1. EXTRACCIÓN DE CAPSAICINA ASISTIDA POR ULTRASONIDOS EN CHILE HABANERO FRESCO ........................................................................................... 298 Casanova-Ortiz Joel Salomón1, Yah-Nahuat Pamela Neftaly1, BacabCocom Ruby del Rocío1, Briceño-Domínguez Diego Ramón1, 2 y CruzSantander Ivonne1, 2. ELABORACIÓN DE UN YOGURTH DE CARAMBOLA (Averrhoa carambola) NO CALÓRICO. ........................................................................................................... 305 Rivera-Rivera M., Valencia-Pérez M.P., Tejeda R., Paz-Gamboa E*. PURÉ DE AGUACATE HASS (Persea americana) OBTENIDO MEDIANTE EXPANSIÓN ULTRARRÁPIDA. ............................................................................ 312 Vargas-Ortiz, M.1; Rodríguez-Jimenes, G.1; García-Alvarado, M.1; Pallet, D. 2 ; Reynes, M. 2; Salgado-Cervantes, M.A.1 FISIOLOGIA POSTCOSECHA DEL CHICOZAPOTE (Manilkara zapota (L) P. van Royen) VAR BETAWI SOMETIDO A DIFERENTES TRATAMIENTOS ................. 322 Elizabeth León-García 1*, Hugo Sergio García-Galindo 1, Andrés RebolledoMartinez2, Javier De la Cruz Medina1 Nutrición y Salud SÍNTESIS Y CARACTERIZACIÓN DE NANOPARTÍCULAS DE FOSFATO DE CALCIO (CaHPO4), ÓXIDO DE HIERRO (-Fe2O3) Y ÓXIDO DE ZINC (ZnO) ESTABILIZADAS CON INULINA DE AGAVE PARA LA FORTIFICACIÓN DE PRODUCTOS LÁCTEOS ...................................................................................... 333 E. Santillán-Urquiza*, J.F. Vélez-Ruíz**, M.A. Mendez-Rojas***. DESARROLLO Y CARACTERIZACIÓN DE UN YOGUR CON ALTO CONTENIDO PROTEICO Y DE INULINA DE AGAVE, ORIENTADO A PERSONAS CON DIABETES ............................................................................................................. 342 D. Morales–Koelliker*, J.F. Vélez-Ruíz* Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias ÍNDICE GLICÉMICO Y CARGA GLICÉMICA DE LA DIETA DE ADULTOS DIABÉTICOS DE UN CENTRO DE SALUD DEL MUNICIPIO CENTRO, TABASCO ............................................................................................................. 351 Edgar García Rojas*, Carlos Arnulfo Cornelio Valencia, Abraham Gómez Rivera, Teresa Ramón Frías, Hidemi Aguilar Mariscal. ÍNDICE GLICÉMICO Y CARGA GLICÉMICA DE LAS DIETAS DE ESTUDIANTES UNIVERSITARIOS Y SU RELACIÓN CON LA MASA CORPORAL ...................... 356 Carlos Arnulfo Cornelio Valencia*, Edgar García Rojas, Isela Esther Juárez Rojop, Jorge Luis Blé Castillo, Hidemi Aguilar Mariscal. EVALUACIÓN DE LA ACTIVIDAD ANTIOXIDANTE DE LAS HOJAS DE CHAYA, Cnidoscolus chayamansa MC. VAUGH Y CHIPILIN, Crotalaria maypurensis H.B.K. DEL ESTADO DE TABASCO. .................................................................... 362 Valadez-Villarreal A1., López-Hernández E2. Hernández-Becerra J.A1.y Ochoa-Flores A,A.2 AUTOPERCEPCIÓN DE LA IMAGEN CORPORAL DE LOS ESCOLARES CON SOBREPESO U OBESIDAD DE UNA ESCUELA PÚBLICA Y DE UNA ESCUELA PRIVADA DE LA CIUDAD DE VILLAHERMOSA, TABASCO............... 367 *LN. Rossana Patricia Gallegos Gallegos, **ME. Anabell Carrillo Navarro, ***MCSP. Ligia Araceli Barragán Lizama, ****MCSP. Elena Esther Hurtado Barba. Química ANÁLISIS PROXIMAL Y DETERMINACIÓN DE FACTORES TÓXICOS DE LA ALMENDRA Y CARACTERIZACIÓN FISICOQUÍMICA DE LA GRASA DE CALABAZA HEDIONDA (Apodanthera undulata). ................................................. 374 M. en C. Bernardo Lucas Florentino1, Q.A. Laura Irasema Hernández Jiménez1, Dr. Robert Bye Boettler2. ANÁLISIS E IDENTIFICACIÓN DE COMPUESTOS PRESENTES EN LA CARNE SECA DE LA VÍBORA DE CASCABEL (Crotalus durissus terrificus) POR CROMATOGRAFÍA HPLC Y GASES ACOPLADO A MASAS ............................... 383 Laura Fabiola Estrada Andrade1; Manasés Gonzáles Cortazar2; Selenia Carolina Reyes Vargas1. EVALUACIÓN NUTRIMENTAL DE GERMINADOS DE AMARANTO. ........................... 390 Mendoza Castillo Fernando Antonio*, Jacinto Crescencio Omar, Argueta Teran Karina Fabiola, Jiménez-Vera Verónica, Martínez-Manrique Enrique. VELOCIDAD DE MIGRACIÓN Y DETERIORO DE CLOROFILA ESFERIFICADA. ....... 395 EIAI. Díaz A. A.* - Dra. Abraján M. A. EVOLUCIÓN FISIOLÓGICA Y BIOQUÍMICA DE Sechium edule (Jacq.) Swartz VAR. ‘virens levis’ EN POSTCOSECHA. ............................................................... 405 Oscar Andrés Del Angel-Coronel1,2 ⃰, Elizabeth León-García2, Gilber VelaGutierrez2,3, Hugo Sergio García Galindo2 Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias OXIDACIÓN DEL COLESTEROL EN CAMARÓN SECO SALADO DURANTE SU PROCESAMIENTO. .............................................................................................. 415 Hernández, J.A.1*; Ochoa, A.A.2; Rodríguez-Estrada, M. T3. y García, H.S.4 CICLODEXTRINAS COMO AGENTE COMPLEJANTE DE BIXINA PROCEDENTE DE SEMILLAS DE ACHIOTE (Bixa orellana) ......................................................... 425 Pulido-Bautista Diego Armando1, Miranda-Cruz Edith1, Rodríguez Blanco Lilí1, López Hernández Eloísa1, Corzo Sosa Carlos A.1, Núñez Delicado Estrella2, Fortea Gorbe María Isabel2 SÍNTESIS DE COMPUESTOS DEL TIPO 2-(ANILINO)-1,4-NAFTOQUINONA Y SU EVALUACIÓN FRENTE AL MODELO BIOLÓGICO DE ARTEMIA SALINA ......... 431 *Laura Ramos Peralta, **Lluvia I. López López, ***Sonia Y. Silva Belmares, ****Alejandro Zugasti Cruz Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias Biotecnología Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 11 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias SOBREVIVENCIA A CONDICIONES GASTROINTESTINALES in vitro DE Lactobacillus Plantarum 299V ENCAPSULADO CON ALGINATOS DE DIFERENTE VISCOSIDAD. HERNANDEZ-GALLEGOS M.A.*, VELAZQUEZ –MARTINEZ, J.R.** SÁNCHEZHERNANDEZ, H.***, CORNEJO-MAZÓN, M.**** *Instituto Politécnico nacional, [email protected], **Universidad Juárez Autónoma de Tabasco, [email protected], ***Instituto Politécnico Nacional, [email protected];, ****Instituto Politécnico Nacional [email protected] Resumen. La encapsulación con alginato es una técnica que sirve para proteger microorganismos de condiciones adversas, sin embargo se sabe que la viscosidad de los alginatos está relacionada con el grado de polimerización y con la composición del polímero, además de que la temperatura es un factor que afecta la estructura del polímero lo que podría disminuir la eficiencia de protección. El objetivo del presente trabajo fue evaluar el efecto de protección de las cápsulas elaboradas con alginatos con diferente viscosidad, al encapsular Lactobacillus plantarum 299v y someterlas a condiciones gastrointestinales in vitro. El alginato D (376 mPa.s) presentó mayor viscosidad antes y después de la esterilización comparado con el alginato F (211 mPa.s). Las cápsulas del alginato D brindaron mejor protección a L. plantarum 299v al someter las cápsulas a condiciones gastrointestinales in vitro. El alginato de mayor viscosidad presento mejor resistencia a la esterilización y brindó mejor protección al microorganismo. Palabras clave. Encapsulación, Probiótico, Viscosidad, Alginato. INTRODUCCION La Federación Internacional de Lácteos (IDF), recomienda que los microorganismos probióticos deben encontrarse viables y abundantes en los productos lácteos en concentraciones mínimas de 107 UFC/g, esto para que surtan el efecto deseado en la salud del hospedador. Sin embargo, muchos probióticos son sensibles a las condiciones tecnológicas (estrés por oxígeno, temperaturas de congelación y secado) pero también a las condiciones encontradas a su paso por el tracto gastrointestinal y los cuales depende su supervivencia y colonización (valores de pHs bajos, enzimas digestivas y sales biliares), por lo que es importante proveerlos de protección, como es el caso de la encapsulación (Rokka and Rantamäki, 2010; Dong et al., 2013). De las diversas técnicas existentes para encapsular microorganismos la inmovilización en cápsulas de alginato de sodio ha sido una de las más aplicadas debido a que es un material no tóxico. El alginato o ácido algínico es un polisacárido que se encuentra en la naturaleza mayormente en las algas marinas. La propiedad funcional más importante del alginato es su habilidad para formar geles ionotrópicos. Los geles de alginato son formados por los bloques de gulurónico que interactúan con cationes divalentes como el bario, estroncio y calcio en una forma altamente cooperativa. Lo largo de los bloques gulurónicos y la fracción gulurónica del alginato contribuyen importantemente a la formación del gel(Klinkenberg et al., 2001). Sin embargo existen diversos factores externos que afecto a la estructura del alginato de calcio tales como el pH y la temperatura que cambian la estructura del polímero modificando la conformación del gel, por lo que es importante evaluar la conformación del gel ya que está estrechamente relacionado con la protección que el gel ofrecerá (Leo et al., 1990; Serp et al., 2002; Funami et al., 2009). Algunos Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 12 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias estudios han reportado que los tratamientos térmicos causan efecto sobre la composición y estructura de los alginatos (Leo et al., 1990) así como en la viscosidad y peso molecular. OBJETIVOS Evaluar el efecto de protección ante condiciones gastro intestinales in vitrode Lactobacillus plantarum 299v encapsulado con matrices de alginato esterilizadas y con diferente viscosidad al encapsular y someterlas a condiciones gastrointestinales in vitro. MATERIALES Y METODOS Se realizó como estudio preliminar la determinación viscosidad de la solución de alginato al 2 % (w/v). esterilizada y sin esterilizar para ver el efecto que este tratamiento térmico tiene en la viscosidad (Leo et al., 1990). La viscosidad de los alginatos se midió en un reómetro de control de esfuerzo marca TA Instruments, modelo AR 1000. Mediante una rampa continua 10-500 s-1. En un sistema de placas paralelas con una separación (gap) de 1mm manteniendo la temperatura constante a 25°C. Los geles de alginatos F (211 mPa.s) y D (376 mPa.s) se caracterizaron a partir de las soluciones esterilizadas. Las matrices se empacaron en una membrana de diálisis de 12 KDa y fueron sumergidas en CaCl2 al 0.2 M por 24 horas. Una vez que se formó el gel se realizaron cortes de 1.5 mm con un microtomo manual marca Bresser, las muestras se mantuvieron en solución salina (0.9%) hasta su evaluación. (Moresi et al., 2004). La caracterización se realizó por medio de reología oscilatoria utilizando un Reómetro de control de esfuerzo marca TA Instruments, modelo AR 1000. En un sistema de placas paralelas con una geometría cilíndrica concéntrica de 20mm de diámetro con una separación (gap) de 1mm manteniendo la temperatura constante a 25°C. Se realizó un barrido de amplitud en el cual se obtuvo los valores de G´, G´´ y tan δ en función del tiempo para estudiar la estructura del gel. Las determinaciones se hicieron por triplicado (Moresi et al., 2004). Lactobacillus plantarum 299V se obtuvo de un liofilizado denominado Protransitus LP elaborado por Salvat en Barcelona España, el microorganismo fue activado en caldo MRS a 37°C por 12h (Khater, 2010). La activación, la estandarización del inóculo y las fermentaciones se realizaron en medio MRS-Cisteína, las células bacterianas se recuperaron por centrifugación y se redujo el volumen de fermentación al 10% para posteriormente mezclarlas células con la matriz de alginato. La mezcla de las matrices de alginato al 2% (w/v) con el concentrado celular, se goteo en una solución de CaCl2 estéril al 0.2M con una bomba peristáltica con un tubo de descarga de 0.5mm de diámetro y un flujo de 3 ml por minuto con agitación continua, las cápsulas se dejaran reposar en el CaCl2 por 15minutos, se recuperaron con papel filtro estéril y se lavaron y dejaron reposar solución salina estéril 0.9% (Woraharn et al., 2010; RodriguezHuezo et al., 2011) La solución gástrica se preparó disolviendo pepsina (0.3g/L) y 0.2% de NaCl (Annan et al., 2008) en una un buffer de fosfatos (0.05M) ajustado a pH 2.3 con HCl concentrado, posteriormente se esterilizó con un filtro de 0.2µm. Las cápsulas se sometieron a la SG depositando 9 ml de ésta y 1 g de cápsula o 1 ml de células libres y se incubó a 37°C a 150 rpm por una hora. Se determinó la viabilidad al final por conteo en placas de agar MRS-Cisteína, las cuentas de viabilidad se hicieron por triplicado (Rodriguez-Huezo et al., 2011) Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 13 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias Para la simulación intestinal se utilizó la metodología propuesta por (Annan et al., 2008) la cual consiste en disolver pancreatina y sales biliares 1g/L y 4.5g/L respectivamente en un buffer de fosfato 0.05M a pH 7.4 con NaOH (0.1M), posteriormente la solución se hizo pasar a través de un filtro de poro 0.2 µm, a esta solución se le agregaron células libres y/o cápsulas en una relación 1:9 y se incubó a 37°C a 150 rpm por una hora. Se determinó la viabilidad al final por conteo en placa de agar MRS-Cisteína, las cuentas de viabilidad se hicieron por triplicado (Nag and Das, 2013). Los datos se sometieron a un análisis de varianza ANOVA con un nivel de significancia de α ≤ 0.05 RESULTADOS Y DICUSION Viscosidad Pa. s Viscosidad de solución alginatos D y F con diferentes tratamientos térmicos. En la figura 1 se observa el efecto del tratamiento de esterilización (ALD(E) y ALF(E)) en la viscosidad, obteniendo una reducción de ésta tanto de los geles tanto (D) como (F), siendo la viscosidad, de los geles sin tratamiento de esterilización mayor que la de los geles con el tratamiento. Esto podría deberse a la reducción del grado de polimerización por efecto del tratamiento térmico, como en el estudio dirigido por Leo et al., (1990) donde evaluó el efecto de esterilización en alginato (gel y solución) y encontró que el tratamiento de esterilización redujo la viscosidad del alginato un 78% y 86% en soluciones de alginato al 1 y 3% respectivamente, concluyendo que la esterilización afecta a la viscosidad a tal grado que se obtiene una disminución del grado de polimerización del alginato. Por otro lado en la misma figura al comparar los alginatos F y D sin tratamiento térmico (ALD(H) y ALF(H)), el alginato D presenta mayor viscosidad que el alginato F, lo cual podría deberse a una diferencia inicial de polimerización o a la composición de los polímero de los alginatos ya que se ha reportado que un mayor contenido de ácido gulurónico incrementa la viscosidad (Medina et al., 2010). Cabe mencionar que a pesar del tratamiento térmico, en el alginato D, su viscosidad es ligeramente mayor que el alginato F sin tratamiento térmico. 1.6 1.4 1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 0 100 200 300 400 500 Velocidad de cizalla 1/s ALD (H) ALD (E) ALF (H) ALF (E) Reología oscilatoria de alginatos gelificados de F y D Comportamiento del módulo de elasticidad y viscosidad (G´ y G´´). La Tabla 1 se presenta los valores de G´ y G´´ en los alginatos gelificados estudiados y se observa que los valores de G´ son mayores a los valores de G´´ para todos los geles, por lo cual se les puede definir como geles sólidos (Barnes, 2000; Dartois et al., 2010). Por otro lado, se observó que en el caso del alginato F no se observa afectación en los módulos de elasticidad y viscosidad (G´ y G´´), esto se puede deber a la composición de los polímeros de este alginato en particular (relación ácido gulurónico: ácido malurónico). Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 14 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias TABLA 1. Módulo de elasticidad (G´) y Viscosidad (G´´) de geles de alginato F y D esterilizado (E) sin tratamiento térmico (H) Matrices D ALD(H) ALD(E) Log G´ 4.042±0.034 4.031±0.022 Log G´´ Matrices F 3.544±0.03 ALF(H) 3.565±0.012 ALF(E) Log G´ 4.366±0.08 4.233±0.016 Log G´´ 3.919±0.048 3.694±0.04 Cambios en la microestructura de los geles F y D con y sin tratamiento térmico. La diferencia de la microestructura se puede describir con una gráfica de G´ vs G´´, la cual indica si hay diferencias morfológicas entre los geles. En la figura 3a se presenta la gráfica de G´ vs G´´ de los geles preparados con el alginato de F, donde se puede observar valores de G´ predominantes al mantenerse por arriba de la divisoria donde G´ es igual que G´´, lo que indica que presentan características de geles sólidos. Por otro lado, la microestructura de los geles es muy similar ya que todos los geles se ubican en una zona particular de la gráfica. La figura 3b representa la gráfica de G´ vs G´´ de los geles preparados con alginato D y en todos ellos predomina el valor de G´ sobre G´´ lo que los caracteriza como geles sólidos. Los geles presentan características estructurales similares entre sí y muy parecidas a los geles preparados con alginato F (figura 3a) al ubicarse en la misma zona de la gráfica. Sin embargo, algunos de los geles presentan diferencias estructurales (figura 3b) principalmente por el tratamiento térmico (Ahmad et al., 2014). G´(MODUO DE ELASTICIDAD ALD(H), ALD(E) 4.5 4 G´= G´´ 3.5 ALD(H) ALD(E) 3 2.5 2 2 3 DE VISCOSIDAD) 4 G´´(MODULO G´(MODULO DE ELASTICIDAD) Figura 3a. G´ vs G´´ de los geles de alginato D en función del gel con y sin tratamiento térmico. 4.5 4 ALF(E) ALF(H) G´= G´´ 3.5 3 2.5 2 2 G´´ (MODULO 3 DE VISCOSIDAD) 4 Figura 3b. G´ vs G´´ de los geles de alginato F en función del gel con y sin tratamiento térmico. Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 15 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias Comportamiento de matrices Gelificadas de alginatos D y F según valor de tan δ. En base a la clasificación de los geles de acuerdo a los valores de tan δ propuesta por Nuñez -Santiago et al., 2002 (Tabla 2), los geles de alginato F y D se encuentran dentro de la clasificación de polímeros amorfos como se observa en la Tabla 3, así que esta característica no se ve afectada por el tratamiento térmico (esterilización). TABLA 2. Clasificación de materiales según los valores de tan δ (Núñez-Santiago et al., 2002) Tipo de material Solución diluida Polímero amorfo Polímeros vítreos Polímeros como cruzados pocos Característica Cuando tan δ es mayor de 3 El valor de tan δ es cercano a 1 o pueden fluctuar entre los intervalos 0.2 a 3 Los valores de tan δ son próximos a 0.1 enlaces Muestran valores de tan δ del orden de 0.01 TABLA 3. Caracterización de matrices según tan δ tan δ 0.320±0.032 0.343±0.052 Matriz D ALD(H) ALD(E) tan δ 0.358±0.039 0.258±0.016 Matriz F ALF(H) ALF(E) Relación de la viscosidad de alginatos F y D con la supervivencia de microorganismos ante la simulación gástrica e intestinal in vitro. La figura 6 muestra la supervivencia de L. plantarum cuando es sometido a la simulación gástrica in vitro con y sin encapsular. Se observa que de los dos alginatos usados el alginato D proporcionó mayor protección al microorganismo. Leo y colaboradores (1990) al estudiar el efecto que tiene la esterilización en el alginato, concluyen que la esterilización modifica la estructura del gel y como consecuencia la transferencia de masa, el crecimiento celular y la formación del producto. Kong et al., (2003) evaluaron la eficiencia de la encapsulación en base a la viscosidad del alginato y determinaron que cuando se encapsulan células con alginatos de alto contenido de ácido gulurónico, tal como se observa en el presente estudio. La figura 7 muestra la viabilidad de las cápsulas y células libres cuando son sometidas a la simulación intestinales in vitro, las cápsulas con alginato D no se ven afectadas significativamente (P>0.05), caso contrario ocurre para las cápsula con alginato F (P<0.05). T0 celulas libres 12.00 LOG UFC/g 10.00 8.00 T0 AlD T0 ALF ALD 6.00 ALF Células libres 4.00 2.00 0.00 Figura 6. Viabilidad de las cápsulas de alginato F y D sometidas a pruebas gástricas. Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 16 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias 12.00 LOG UFC/g 10.00 T0 AlD ALD T0 ALF 8.00 ALF T0 Celulas libres Células libres 6.00 4.00 2.00 0.00 Figura 7. Viabilidad de las cápsulas de alginato F y D sometidas a pruebas intestinales. CONCLUSIÖN Los alginatos F (211 mPa.s) y D (376 mPa.s) presentan diferentes viscosidades y el tratamiento térmico afecta la viscosidad de los mismos. Todos los geles evaluados en el presente estudio se consideran de acuerdo a los valores de G´, G´´ y tan δ, los geles son sólidos y polímeros amorfos, además los geles formados con alginato F no presentan cambios estructurales ni con el tratamiento térmico. Sin embargo, la morfología de los geles del alginato sí se vio afectada con el tratamiento térmico. El alginato D ofrece mayor protección que el alginato F durante el almacenamiento como en las pruebas gastrointestinales in vitro. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS Ahmad, N., Ahmed, J., Hashim, D., Manap, Y., Mustafa, S., 2014. Oscillatory and steady shear rheology of gellan/dextran blends. Journal of Food Science and Technology, 1-8. Annan, N.T., Borza, A.D., Hansen, L.T., 2008. Encapsulation in alginate-coated gelatin microspheres improves survival of the probiotic Bifidobacterium adolescentis 15703T during exposure to simulated gastro-intestinal conditions. Food Research International 41, 184-193. Barnes, H.A., 2000. A handbook of elementary rheology. University of Wales, Institute of Non-Newtonian Fluid Mechanics Aberystyth,, England. Dartois, A., Singh, J., Kaur, L., Singh, H., 2010. Influence of Guar Gum on the In Vitro Starch Digestibility—Rheological and Microstructural Characteristics. Food Biophysics 5, 149-160. Dong, Q.-Y., Chen, M.-Y., Xin, Y., Qin, X.-Y., Cheng, Z., Shi, L.-E., Tang, Z.-X., 2013. 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Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 17 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias Klinkenberg, G., Lystad, K.Q., Levine, D.W., Dyrset, N., 2001. pH-controlled cell release and biomass distribution of alginate-immobilized Lactococcus lactis subsp. lactis. Journal of Applied Microbiology 91, 705-714. Kong, H.J., Smith, M.K., Mooney, D.J., 2003. Designing alginate hydrogels to maintain viability of immobilized cells. Biomaterials 24, 4023-4029. Leo, W.J., McLoughlin, A.J., Malone, D.M., 1990. Effects of sterilization treatments on some properties of alginate solutions and gels. Biotechnology Progress 6, 51-53. Medina, H., Ledo, P., Rosa, M., 2010. Alginatos. Propiedades y Uso en la Reducción de Reflujo Gastroesofágico. Informe Medico 12. Moresi, M., Bruno, M., Parente, E., 2004. Viscoelastic properties of microbial alginate gels by oscillatory dynamic tests. Journal of Food Engineering 64, 179-186. 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La Polifenil Oxidasa es la principal enzima responsable del pardeamiento de algunas frutas y hortalizas, reacción que se puede controlar usando sustancias inhibidoras de la actividad de la enzima. Se utilizó hidrolizado de Plasma Bovino como inhibidor de la actividad de la enzima Polifenil Oxidasa, extraída de la pulpa de banano amarillo. La absorbancia de esta muestra se determinó a una longitud de onda de 285 nm. El objetivo de este trabajo es determinar el efecto inhibitorio del hidrolizado de plasma bovino sobre la actividad de la enzima. Se obtuvo un porcentaje de inhibición de 67,63% usando el hidrolizado como inhibidor. Se encontró una relación matemática entre la concentración del hidrolizado (mg/mL) y el porcentaje de inhibición de la enzima, con un ajuste de 97,83%. Palabras clave. Inhibición, Hidrolizado de plasma bovino, Enzima Polifenol Oxidasa. INTRODUCCIÓN Frutas tales como el banano, la pera y la manzana son productos de consumo masivo, que hacen parte esencial de la dieta. El banano en sus múltiples variedades, es un fruta tropical de reconocida importancia comercial, con un agradable sabor y un contenido importante de carbohidratos, fibras, vitaminas, minerales como el magnesio, calcio, silicio, fósforo, azufre, hierro, sodio y potasio, y las vitaminas A, B6, B9, C, E [1] [2]. Colombia es uno de los países principales exportadores de banano, participando, en el año 2008, con el 15,33% (1.798.300 toneladas) para los mercados de Bélgica, Estado Unidos, Alemania e Italia [3]. Durante la manipulación y procesamiento del banano, se generan múltiples reacciones, entre ellas el pardeamiento enzimático, que afecta notablemente el color y en general la vida útil de la fruta [4]. Esta reacción es atribuida a la acción de la enzima Polifenol Oxidasa (PPO), una cobreproteína que actúa sobre los compuestos fenólicos, causando oxidación y polimerización con el consecuente desarrollo de un color pardo [5], que reduce la aceptabilidad por parte del consumidor [6]. La PPO cataliza dos reacciones diferentes en presencia de O2, una la o-hidroxilación de sustratos fenólicos (actividad cresolasa) a o-difenoles y la oxidación de o-difenoles a quinonas (actividad catecolasa); estas quinonas se pueden polimerizar a través de rutas no enzimáticas, las cuales generan pigmentos pardos conocidos como melaninas [7]. El pardeamiento se puede controlar a través de métodos físicos y químicos, en la mayoría de los casos, se controla con la combinación de los dos métodos Dentro de los métodos químicos aplicables se encuentran los inhibidores de la enzima PPO [8]. El objetivo de este trabajo es determinar el porcentaje de inhibición de la actividad de la enzima PPO utilizando como inhibidor un hidrolizado de plasma de bovino (HPB) con el fin de establecer su eficiencia como inhibidor de la oxidación del Catecol, por efecto de la enzima PPO y el oxígeno ambiental, producto responsable del pardeamiento de algunas frutas y hortalizas. Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 19 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias OBJETIVO Determinar el porcentaje de inhibición de la actividad enzimática de la Polifenil Oxidasa por medio de un hidrolizado de plasma bovino. MATERIALES Y MÉTODOS Materias primas. Se utilizaron bananos de la variedad Musa cavendish, de la región del Urabá (Antioquia, Colombia), en un estado maduro con su superficie de color amarillo según la norma técnica Colombiana NTC 1190, clasificado como Platano para consumo, variedad Banano, tamaño mediano y de primera calidad [9]. Solución de Catecol 50 mM, como sustrato en la reacción enzimática, HPB a 0,65% (P/V) obtenido en el laboratorio de Nutrición y tecnología de Alimentos de la Universidad de Antioquia, solución buffer fosfato de sodio (BFNa) 0,5 M, pH de 6,5 y agua destilada. Preparación del extracto enzimático de PPO a partir de pulpa de banano amarillo (PBA). Se peso entre 10 a 15 g de PBA, en forma cilíndrica, en un mortero pre-enfriado con 15 mL de solución BFNa, la extracción se realizó triturando el PBA en solución y luego filtrando en un baño frío, para evitar la actividad de la enzima. La solución resultante se centrifugó a 2000 rpm y 4 °C durante 10 minutos, donde se extrajo el sobrenadante y se conservó en un baño de hielo, siguiendo el método de Yoruk y colaboradores [10]. Cuantificación espectrofotométrica de la cinética de la actividad de la enzima PPO. La actividad enzimática fue determinada espectrofotométricamente usando Catecol como el sustrato. Las muestras se prepararon en una relación volumétrica de BPNa:Catecol:PPO de 1,00:0,13:0,02. Después de adicionar el extracto enzimático, en la mezcla de reacción estándar, preparada en una cubeta, se leyó la absorbancia de las muestras, utilizando solución BFNa como el control. Se registraron los valores de absorbancia a una longitud de onda de 285 nm a 27 °C, cada minuto desde el tiempo cero hasta un tiempo final de 10 minutos, usando un espectrofotómetro Genesys 10S UV-VIS. [11]. Determinación del porcentaje de inhibición de la actividad de la enzima PPO por HPB. La inhibición de la actividad de la enzima PPO por HPB, se cuantifico espectrofotométricamente por medio de la absorbancia con adición de HPB a la mezcla de reacción estándar. El HPB fue adicionado en una relación volumétrica de 1:0,11. En estas muestras se adicionó el HPB antes de agregar la PPO. Después de incluir el extracto enzimático, se lee la absorbancia con HPB a las mismas condiciones de las muestras de actividad enzimática, cada minuto hasta un tiempo final de 10 minutos. El porcentaje de inhibición (%I) de la actividad de la enzima a un pH de 6,5, se calculó con la ecuación (2). 𝐴 −𝐴 %𝐼 = 𝐴 0−𝐴 𝑒 ∗ 100% 0 𝑒𝑖 (2) Donde: Ao es la absorbancia sin la enzima PPO, Ae es la absorbancia de la muestra estándar con HPB, la cual se registra cada minuto y Aei es la absorbancia de la muestra estándar inicial. Se determinó el porcentaje de inhibición a concentraciones finales de HPB de 0,1; 0,5; 1,0 y 2,0% (P/V) para la oxidación de Catecol en un tiempo de 10 minutos. Análisis estadístico. Todos los ensayos fueron realizados por triplicado, los datos fueron analizados estadísticamente con la varianza y el coeficiente de variación de los resultados obtenidos. Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 20 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias RESULTADOS Y DISCUSIÓN Actividad de la enzima Polifenol Oxidasa. En la figura 1, se presenta la cinética de la actividad de la enzima Polifenol Oxidasa sobre el Catecol sin inhibidor. Absorbancia 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 2 4 6 Tiempo (minutos) 8 10 Figura 1. Cinética de la actividad de la enzima PPO. Este comportamiento fue ajustado a una ecuación polinómica de la Absorbancia en función del tiempo con factor de correlación (R2) de 0,985, lo que indica un ajuste excelente y un comportamiento no lineal. El pardeamiento o desarrollo del color pardo es directamente proporcional a la absorbancia, lo que indica que en los primeros dos minutos la velocidad de oxidación del Catecol por la acción de la enzima es más rápida y a partir del segundo minuto en adelante es más lenta, esta cinética o velocidad de pardeamiento se puede simular con la ecuación (1). 𝐴𝐵𝑆𝑂𝑅𝐵𝐴𝑁𝐶𝐼𝐴 = −3 × 10−4 𝑡 4 + 7,5 × 10−3 𝑡 3 − 0,059𝑡 2 + 0,2086𝑡 + 0,4036 (1) Inhibición de la actividad de la enzima PPO por HPB. La actividad de la enzima PPO y la inhibición con HPB de la actividad de la enzima PPO, donde el HPB actuó como un inhibidor de oxidación del Catecol, fue presentada en la figura 2, en la cual se puede observar el efecto inhibitorio de la actividad de la enzima, lo que indica que el desarrollo del color pardo es mucho más lento con respecto a la cinética de la PPO sin inhibidor. Con la información extraída de la cinética de la actividad de la PPO con y sin inhibidor se determinó un porcentaje de Inhibición de 67,63% correspondiente a una concentración de HPB de 0,65 % (P/V) con una desviación estándar de los datos de 0,546 y con un coeficiente de variación de 0,808%. Sin inhibidor Absorbancia 1 HPB 0,65% 0.8 0.6 0.4 0.2 0 2 4 6 Tiempo (minutos) 8 10 Figura 2. Cinética de la actividad de la enzima PPO y cinética con HPB como inhibidor de la enzima. Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 21 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias Datos que se muestran en la figura 3, en la cual se puede establecer que la inhibición de la actividad de la enzima es muy rápida desde el primer instante de tiempo en la reacción o tiempo cero; la velocidad de inhibición disminuye y se estabiliza en el minuto 7, tiempo desde el cual la curva de porcentaje de inhibición es muy estable. % Inhibición 90 80 70 60 50 0 2 4 6 Tiempo (minutos) 8 10 Figura 3. Porcentaje de inhibición de la actividad de la enzima PPO en la oxidación del Catecol. Al analizar el porcentaje de inhibición de la enzima PPO en función de la concentración de HPB, se comprueba que a mayor concentración de HPB, como inhibidor en la oxidación del Catecol por acción de la enzima PPO, mayor es el porcentaje de inhibición de la actividad de la enzima y directamente al pardeamiento de las frutas y las hortalizas. En la figura 4, se muestran los resultados obtenidos. % Inhibición 100 80 60 40 20 0 0 0.5 1 1.5 2 Concentración de HPB (mg/mL) Figura 4. Porcentaje de Inhibición de la actividad de la enzima PPO con HPB en función de la concentración del inhibidor. El ajuste de estos datos da como resultado una cinética del porcentaje de inhibición de la actividad de la PPO con HPB. Cinética que se puede simular con la ecuación (3), relación matemática que sirve para calcular el porcentaje de inhibición con respecto a concentración del HPB en (mg/mL), con un coeficiente de correlación (R2) de 0,9783. % 𝐼 = 0,9111 × 𝐶𝐻𝑃𝐵 + 58,052 (3) CONCLUSIONES El HPB tiene la capacidad de inhibir la oxidación del Catecol mediada por la acción de la enzima Polifenol oxidasa hasta en un 67,63%. La inhibición de la actividad de la enzima Polifenol oxidasa es función del tiempo y de la concentración de HPB que se utilice. Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 22 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias Lo que indica que el HPB tiene buena efectividad como inhibidor de la actividad de la enzima PPO, evitando la oxidación del Catecol, utilizado como el sustrato de la reacción enzimática causante del pardeamiento de algunas frutas y hortalizas. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS [1] J. Ovalle y S. Rueda, «Capacitación de manejo post-cosecha del banano criollo.,» de Convenio SENA - Reino Unido, Bogotá D.C. (Colombia), 1999. [2] H. Hofsommer y S. Wallrauch, «The composition of banana puree.,» Fruit Processing, vol. 11, nº 1, pp. 6-11, 2001. [3] FAO, «Estadisticas banano. Dirección de Comercio y Mercados.,» Organización para la agricultura y la alimentación, Roma (Italia), 2009. [4] C. García, G. Giraldo, H. Hurtado y C. 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Correo Lorena Arias: 2 [email protected]; Docente Departamento de Alimentos, Universidad de Antioquia, Facultad de Química Farmacéutica, Medellín, Colombia. Correo: [email protected] Resumen. El propósito de este trabajo fue elaborar una leche fortificada con hierro hémico, que supla el requerimiento diario de dicho mineral. Se realizó un diseño experimental factorial completo para evaluar el efecto de los factores pH (7.0-9.0) y relación enzima/sustrato (0-2%) sobre el grado de hidrólisis (GH). El contenido de hierro hémico, se cuantifico por absorción atómica. A la leche fortificada se le realizo una caracterización fisicoquímica, se determinó color en la coordenadas L*, a* y b* y se realizó una test de escala hedónica. Los resultados mostraron que la concentración de Alcalasa 2.4L tiene un efecto significativo (P=0,0010) sobre el GH. La leche fortificada reporto 56,92 mg Fe/kg. El análisis de color determino que la diferencia de color (ΔE*) está muy por encima de la tolerancia. El análisis sensorial dio como resultado una aceptación satisfactoria. La leche fortificada es una buena alternativa para suplir las necesidades de este mineral. Palabras clave. Hidrólisis enzimática, hemoglobina bovina, hierro hémico, saborizada. leche INTRODUCCIÓN La carencia de hierro en la dieta es uno de los flagelos que azota a millones de personas que sufren de malnutrición en el mundo (1). Los grupos de riesgo que poseen mayor probabilidad de sufrir de esta carencia corresponden a aquellas poblaciones en las que existe un inadecuado consumo o asimilación de este, principalmente los lactantes, niños, adolescentes, mujeres embarazadas y en edad reproductiva (2). Las vías de solución y/o prevención a este problema nutricional, que han demostrado poseer la mejor relación costo/efectividad, han sido la fortificación de alimentos o la suplementación farmacológica con el o los micronutrientes deficientes. (3). La ventaja fundamental que posee este procedimiento consiste en que la población que está afectada por la deficiencia de uno o varios micronutrientes en particular incorporará una cantidad adicional de los mismo a través de la dieta que habitualmente está acostumbrada a ingerir, sin que se modifiquen sus costumbres alimentarías (4). Los compuestos de hierro protegidos surgen como consecuencia de la necesidad de utilizar compuestos que aporten hierro con alta biodisponibilidad, como la que poseen los compuestos solubles en agua y que además posean una baja reactividad con la matriz alimentaría, con el fin de ser tecnológicamente aptos para ser utilizados en los procesos industriales de fortificación de alimentos (4,5). El hierro hémico es un compuesto de hierro naturalmente protegido, este posee una elevada biodisponibilidad aún en presencia de los inhibidores de la absorción de hierro presentes en la dieta. Sin embargo, su principal desventaja es la de ser un compuesto Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 24 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias intensamente coloreado lo que limita significativamente su uso en la fortificación de alimentos (4,5). En estudios anteriores se ha hecho énfasis en la utilización de la sangre de bovino y porcino como una fuente de hierro hémico (6,7), no sólo porque se desperdicia un recurso de alto valor nutricional (8), sino también por los graves problemas de contaminación ambiental que genera (9). En la literatura científica se cuenta con resultados de estudios previos en los que se ha suministrado hierro hémico a diferentes poblaciones, en diversas matrices alimentarias, como es el caso de pan crujiente con adición de hierro hémico proveniente de sangre bovina y porcina, suministrado a mujeres en edad reproductiva (10), evaluación de la biodisponibilidad del hierro hémico derivado de la hemoglobina porcina añadido a un relleno para galletas de chocolate en niñas adolecentes en una zona rural de México, (11), cápsulas de polipéptidos de hierro hémico administrados a 14 personas sanas entre 22 y 52 años (12) ó la suplementación a niños escolares de Chile, con galletas enriquecidas en concentrado de hemoglobina bovina (13) . Por otro lado los productos lácteos son ampliamente consumidos, proporcionando proteínas de alta calidad, vitaminas y minerales, sin embargo los niveles de hierro en ellos son bajos (14). Por lo cual resulta de interés la fortificación de los productos lácteos con el hierro pueda aumentar las cantidades de este en la dieta de las personas que consumen grandes cantidades de dichos productos. En la literatura se reportan tres formas de fortificación de leche saborizada y derivados lácteos entre los que se encuentran: a) sales de hierro. b) Fe0. c) hierro complejado con proteínas o fosfopéptidos. Las primeras tienen la desventaja de interactuar libremente con los elementos constitutivos de la leche, pueden alterar sus propiedades sensoriales. La segunda son compuestos poco solubles o insoluble en agua y químicamente inertes, que dificultan una buena homogenización en el producto (15). El objetivo del presente trabajo fue proponer una nueva forma de fortificación de leche que supla el requerimiento diario de dicho mineral por medio de la adición de péptidos enriquecidos en hierro hémico provenientes de hidrolizados de hemoglobina bovina. OBJETIVOS Objetivo General Elaborar una leche saborizada fortificada con hierro hémico proveniente de hidrolizados de hemoglobina de sangre de bovino. Objetivos Específicos Obtención de hidrolizados de proteínas a partir de la fracción de componentes celulares. Evaluación de técnicas para la separación de los componentes obtenidos en la hidrólisis. Obtención de fracciones enriquecidas en hierro hémico, por medio de hidrólisis enzimática de proteínas de la fracción celular e incorporarlas en una leche saborizada con cacao. Cuantificar la disponibilidad de hierro hémico en el producto final. Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 25 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias MATERIALES Y MÉTODOS Sustrato. El sustrato utilizado fue sangre de bovino proveniente de la planta de beneficio de Girardota-Antioquia, la cual se recolectó y transporto en tanques refrigerados, con adición de anticoagulante citrato de sodio en relación 9:1. Fue separada en plasma y fracción celular (glóbulos rojos), en el laboratorio del Grupo de Nutrición y Tecnología de alimentos de la universidad de Antioquia, a 5000 rpm durante 10 minutos, usando una centrifuga refrigerada (Heraus sapatech, Alemania). Enzimas. En la hidrólisis de proteínas de la fracción celular se usaron Flavourzyme y Alcalasa 2.4 L, debido a su rango de pH (5-11.5) y temperatura (50-60ºC) (16). Métodos analíticos. Los análisis fisicoquímicos se basaron en los métodos AOAC (17), la humedad se determinó en estufa al vacío marca VD 53 (BINDER, Alemania), a 70°C y 70 mmHg, durante cuatro horas (17). Para la determinación de cenizas, se calcino la muestra a 600°C en una mufla por un periodo de 4 horas (17). La proteína se determinó utilizando el método microkjendahl en un equipo DK 6 (Heating Digester, USA) (17). El hierro se analizó en un equipo de Absorción Atómica (AtómicainCE 3000 -Termo Scientific ®, USA) (17). La determinación de grasa se hizo por el método de Gerber (17) y el color se determinó con un espectro colorímetro portátil de esfera SP-60 (X-Rite, USA); Obteniendo las coordenadas de color L* a* b*, donde L* indica la luminosidad, a* indica la cromaticidad en el eje verde (-) a rojo (+) y b* indica cromaticidad azul (-) a amarillo (+). Con estas coordenadas se calculó la diferencia de color (ΔE), el croma (C*) y el tono (h0ab) utilizando las siguientes expresiones respectivamente. 𝛥𝐸 = √(𝛥𝐿∗ )2 + (𝛥𝑎∗ )2 + (𝛥𝑏 ∗ )2 Ec. 1. 2 2 𝐶 ∗ = √(𝑎 ∗ + 𝑏 ∗ ) 𝑬𝒄. 𝟐. 𝑏∗ ℎ0 𝑎𝑏 = 𝑎𝑟𝑐𝑡𝑎𝑛 ( ∗ ) 𝑎 Ec. 3. Como referencia del color estándar se elaboró una leche saborizada con la misma formulación para comparar y analizar los cambios en las coordenadas. Hidrólisis enzimática de proteínas y obtención de los péptidos enriquecidos en hierro hémico. La reacción se llevó a cabo a 50 °C, en un reactor encamisado de 500 ml, con tapa separable provista de tres bocas esmeriladas por las cuales se introduce el electrodo de pH, la sonda de temperatura y la bureta de NaOH. El pH y caudal de NaOH (1,687 N) (18) se controlaron desde un titulador automatico Titrando 842 (Metrohm®, Suiza), el control de temperatura se llevó a cabo desde un baño termostatizado y la agitación mediante un agitador magnético. Al final de cada ensayo el hidrolizado se llevó a 95 °C por 5 minutos para inactivar la enzima. Posteriormente se separó el hierro hémico por centrifugación a 5000 rpm por 10 minutos obteniendo un fondo de centrifugación concentrado en hierro hemo. Determinación del grado de hidrólisis. En la determinación del grado de hidrólisis se utilizó el método del pH-stat, valiéndose del Titrando 842 (Metrohm®, Suiza). para controlar el pH durante la reacción enzimática..Lo cual se requiere debido al descenso de pH que se presenta con la liberación de protones cuando se disocia el grupo amino. La base gastada para restablecer el pH se asocia con el GH según la ecuación 4. 𝑉 𝑁𝑎𝑂𝐻 𝐺𝐻(%) = 𝑀𝑃×𝛼×ℎ 𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 × 100 Ec 4. Dónde: VNaOH es el volumen de NaOH total consumido expresado en ml; Nb es la normalidad de la base; MP es la masa de la proteína (g, N x 6,5); h total es el número total de enlaces de péptidos en el sustrato protéico; α es el grado de disociación de la proteína (Ecuación 5) que depende de la temperatura según se muestra en la ecuación 6. Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 26 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias 1 𝛼 = 1+10𝑝𝐾−𝑝𝐻 Ec. 5. 𝑝𝐾 = 7,8 + 298−𝑇 298×𝑇 × 2400 Ec. 6. Análisis estadístico. Se hicieron 8 corridas experimentales según un diseño experimental factorial completo con tres factores como son: pH (7-9), Alcalasa (0-2) y flavourzyme (0-2) y como variable respuesta el grado de hidrólisis (%GH). Se le realizó un Análisis de Varianza (ANOVA) para conocer el efecto de los tres factores estudiados sobre el GH. Análisis sensorial. Para determinar el nivel de agrado del producto frente al color, olor, sabor y aceptación en general, por parte de los consumidores, se hizo un test escala hedónica de 7 puntos con 31 participantes. RESULTADOS Y DISCUSIÓN En la tabla 1 se presenta el diseño experimental con las corridas 8 desarrolladas de manera aleatoria Tabla 1. Diseño experimental factorial completo Ensayo 1 2 3 4 5 6 7 8 Plan de experimentación pH Flavourzyme (%) Alcalasa (%) 7 0 2 9 0 2 7 0 0 9 0 0 9 2 2 9 2 0 7 2 0 7 2 2 Respuesta (%GH) 14,042 24,155 0 0 14,085 1,184 0,371 26,106 El ANOVA del diseño factorial completo indicó que el único factor con efecto significativo sobre GH fue la alcalasa (Valor-P=0,0010). En tal sentido se obtuvo el modelo que se presenta en la ecuación 7, con un R2 de 85,4827 %. %𝐺𝐻 = 0.38875 + 9.60412 × alcalasa Ec. 7 La ecuación 7 se sometió a un proceso de optimización el cual arrojó que se puede alcanzar un GH de 19,597% después de 8 h de proceso a pH 7, 2% de alcalasa y 2% de flavorzime. Efecto de la relación enzima/sustrato sobre el grado de hidrolisis. La Flavourzima es un complejo enzimático que contiene endopeptidasas y exopeptidasas, la cual podría hidrolizar los enlaces peptídicos de una molécula de proteína de una manera más completa que la Alcalasa que solo es endopeptidasa (19). En este estudio la Alcalasa es el único factor con significancia estadística sobre el grado de hidrolisis, esto posiblemente es debido a que los pH trabajados fueron 7.0 -9.0 y en la Flavourzyme puede predominar la actividad endopeptidasa (pH 5.9) o exopeptidasas (pH 7) (20), por ende solo sobresale la actividad exopeptidasa. Es posible que en este caso se siga un mecanismo de inhibición competitiva por el sustrato entre las dos enzimas (21, 22) con predomino la enzima Alcalasa. La cual influye de modo significativo (p=0.0010) sobre la variable respuesta. Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 27 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias Los valores del %GH hallados en este estudio son similares a los de Synowiecki, et al. en 1995 (23), quienes alcanzaron 25 % de GH, en hidrolisis de células rojas de sangre bovina con Alcalasa 2.4L, a pH 8,5 y 55°C. A su vez son superiores a los de SalazarPosada, et al. en 2012 (19), quienes reportaron un GH de 2.33% a pH 7.0 y 45°C en hidrolisis enzimática de extracto de hueso de res (19). Análisis de color. La estimación de la diferencia de color (ΔE*) en la leche saborizada fortificada en relación a la muestra estándar está muy por encima de la tolerancia (ΔE <1.5) (Tabla 2), dado que el hierro proporciona un color oscuro, casi negro. El valor de luminosidad disminuye drásticamente (Tabla 2). Mientras que los valores obtenidos de croma (C*) no tienen diferencia estadísticamente significativa, (Valor-P >0,05) al 95% de confianza. Este resultado indica que la pureza del color permanece constante en la muestra con adición de hierro (Tabla 3). Por su parte los valores de tono de ambas muestras tiene diferencias estadísticamente significativas, la muestra fortificada tiene un valor más alto y según los datos obtenidos de los parámetros L*, a* y b* de ambas leches saborizadas el color se ubica en el cuadrante que va del color rojo (+a*) al amarrillo (+b*). Indicando que la leche con adición de hierro tiende a un color más naranja amarillo en comparación con la muestra patrón como lo indica la tabla 4. Tabla 2. Valores obtenidos de coordenadas de color. PARAMETRO ΔE* 15.93 L a* b* C* hab* Control 36,13 5,78 8,34 10,15 55,29 Ensayo 20,24 4,55 8,28 9,45 61,19 Tabla 3. Comparación de medias para el croma con el método de diferencia mínima significativa (LSD). Grupos Parámetro Casos Media Homogéneos C*Hierro 3 9,45 X C* 3 10,15 X Los grupos con X en la misma columna no presentan diferencias estadísticamente significativas Tabla 4. Comparación de medias para el tono con el método de diferencia mínima significativa (LSD). Parámetro Casos Media Grupos Homogéneos hab*Hierro 3 61,19 X hab* 3 55,29 X Los grupos con X en la misma columna no presentan diferencias estadísticamente significativas Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 28 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias Cuantificación de la cantidad de hierro hemo en los péptidos enriquecidos y en la leche saborizada. En la tabla 5 se presentan las cantidades equivalentes de hierro hémico extraído de los precipitados peptídicos de hidrolizados de hemoglobina bovina obtenidos a las condiciones predichas por las condiciones óptimas del Diseño experimental (pH =7, alcalsa 2 %, Flavorzyme 2 %), asi mismo se presentan los contenidos de hierro en leche saborizada. El contenido del hierro en la leche saborizada fortificada para este estudio fue superior al reportado por Olivares et al., 2003 (2), quienes reportan 15 mg/L de sulfato ferroso en la leche enriquecida. Por su parte Kikafunda y Sserumaga en 2005 (24) realizaron un enriquecimiento de alimentos con sangre bovina, reportando valores superiores de concentración de hierro (195,46 mg/100 g) a los hallados en este estudio debido a que la sangre estaba en polvo, lo que concentro el mineral y los péptidos enriquecidos en hierro hemo en nuestro estudio estaban en forma líquida. Tabla 5. Contenido de hierro en los diferentes sustratos. RESULTADOS CONTENIDO DE HIERRO (mg Fe/Kg) Blanco >0,005 Péptidos ricos en hierro 427,92 Leche saborizada fortificada 56,92 con hierro hémico Leche saborizada patrón 12,43 Estos resultados muestran un nuevo método en la fortificación de leche saborizada que posibilita el uso tecnológico del hierro hémico como extensor del nutriente en la fabricación de productos lácteos. Caracterización fisicoquímica de la leche saborizada. En la tabla 6, se presentan los análisis fisicoquímicos de la leche fortificada en hierro con los péptidos enriquecidos en hierro hémico. Estos valores se encuentran dentro de los parámetros estipulados por la NTC 1419 (25). Dichos valores difieren de los publicados por Guzmán E, et al., 2003 (26) quienes reportaron contenido de proteína (3.19%), grasa (3.11%) y ceniza (0.71%) para leche saborizada. Tabla 6. Caracterización fisicoquímica del producto final Análisis Fisicoquímicos Humedad (%) 81,57 Ceniza (%) 1,35 Hierro (mg Fe/Kg) 6,03 Grasa (%) 3,5 Proteína 7,4 Análisis sensorial. En la tabla 7, se presentan los resultados del análisis sensorial realizado a 31 consumidores para los diferentes atributos según el nivel de agrado. Observándose como el nivel de la escala “me gusta moderadamente” fue el más escogido por los consumidores, con excepción del atributo sabor, donde la escala más Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 29 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias reportada fue “me gusta mucho” indicando que el hierro hémico no confiere sabor desagradable al producto final y en los demás atributos no se detecta un efecto negativo. Tabla 7. Número de personas por atributo en el análisis sensorial de leche fortificada con hierro proveniente de hidrolisis enzimática de hemoglobina. Escala Me disgusta mucho Me disgusta moderadamente Me disgusta levemente No me gusta ni me disgusta Me gusta levemente Me gusta moderadamente Me gusta mucho Color Olor 1 6 10 12 3 2 2 13 14 Sabor Aceptación general 2 5 8 18 5 13 11 CONCLUSIONES Es posible obtener péptidos enriquecidos en hierro utilizando hidrolisis enzimático de hemoglobina bovina con alcalasa 2.4 L. Bajo las condiciones del presente estudio se puede maximizar el GH de hemoglobina con alcalasa 2.4 L a pH 7, 2% de alcalasa y 2% de Falvourzyme. Es factible fortificar leche saborizada achocolatada de sabor, color y olor aceptables, con alto contenido de hierro (56,92mg/Kg), por incorporación de péptidos enriquecidos en hierro provenientes de la hidrolisis enzimática de hemoglobina. BIBLIOGRAFÍA 1. Boccio J, Bressan MJ. Fortificación de alimentos con hierro y zinc: pros y contras desde un punto de vista alimenticio y nutricional. Rev. Nutr. 2004; 17 (1): 71-78. 2. Olivares M, Hertrampf E, Pizarro F, Walter T. 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Universidad Juárez Autónoma de Tabasco, División Académica de Ciencias Agropecuarias; Km 25 carretera Vhsa-Teapa. Vhsa., Tabasco. Tel.019933902774; [email protected] RESUMEN. El propósito de este trabajo fue obtener extractos enzimáticos de diferentes partes de tres frutas tropicales piña (corazón), papaya (cáscara) y melón (semillas) y comparar la actividad proteolítica de dichos extractos frente al sustrato caseinato de sodio, así mismo, comparar el efecto de la temperatura (20-80°C) y el pH (3-10) comparando simultáneamente las cinéticas. Los resultados mostraron que el extracto con papaína presentó buena actividad en el intervalo de pH de 6 a 9, así mismo extracto de cucumisina de semilla de melón en el intervalo de 7 a 9, en tanto que el extracto de bromelaína no presentó un intervalo de buena actividad solo pH óptimo 6. Algo similar sucedió con la evaluación de las temperaturas papaína buena actividad entre 40 y 70 °C y cucumisina entre 60 y 70°C y bromelaína entre 50 y 60°C. De manera general la mayor actividad frente al sustrato la presentó la papaína, seguida por el extracto de bromelaína y en el último sitio el extracto de cucumisina. INTRODUCCION Las proteasas obtenidas de plantas se utilizan ampliamente en la industria médica, biotecnológica y alimenticia (6,14,8). Las proteasas de origen vegetal como la bromelaína se encuentra en el tallo, hojas y fruto de la piña (5, 10), la papaína en el látex del fruto de papaya, en la cáscara y el fruto maduro (4,14) y la cucumisina se encuentra en la pulpa y la semilla de melón (11,16), esta última es una proteasa de serina que aún no ha sido suficientemente caracterizada y existe muy poca información de referencia, misma que podría utilizarse en la industria alimentaria. La papaína y bromelaina se encuentran en algunas partes de las plantas o frutos, dichas proteasas pertenecen principalmente a las endopeptidasas de cisteína. De acuerdo con varios estudios realizados se ha encontrado, que en la planta de piña están presentes varias proteasas en la hoja la comosaina, en el tallo: la bromelaína de tallo (EC 3.4.22.32) y la ananaina (EC 3.4.22.31) y en el fruto la bromelaína de fruto de piña (EC 3.4.22.33) (5;13). El estudio de las proteasas de origen vegetal día a día adquiere mayor importancia debido a su extenso uso en la industria alimentaria y uso terapeútico (6,14,8). Es importante que la bromelaina de fruto de piña pueda ser obtenida también de las partes de la piña, que se considera como desecho (10). Por ello, el objetivo del presente trabajo fue comparar la actividad proteolítica de tres proteasas bromelaina obtenida del corazón de piña, papaína de cáscara de papaya y cucumisina de la semilla de melón y cuál es el pH y temperatura en el cual los extractos enzimático presentan mayor actividad. METODOLOGIA Para la realización de los experimentos se utilizaron piñas (Ananás comosus) variedad cayena lisa. Se obtuvieron extractos del corazón de esta fruta, papaya (Carica papaya) Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 32 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias madura, obteniendo el extracto de la cáscara de papaya y melón (Cucumis melo) obteniendo el extracto de la semilla del mismo. Para la obtención de los extractos se usaron 100 g de la parte de la fruta y 100 ml de buffer de fosfatos pH 5. Las mezclas fueron licuadas, centrifugadas a 3 500 rpm y los sobrenadantes filtrados. Para la determinación de la actividad enzimática se utilizó caseína como sustrato al 1% y la cantidad de proteína se determinó por el método de Bradford. Las Unidades de actividad enzimática (UAE) se obtuvieron dividiendo la absorbancia entre los mg de proteína entre los minutos de incubación. Una vez obtenidos los extractos de las diferentes partes de las frutas se procedió a determinar la concentración de proteínas para homogenizar todos los extractos con agua destilada para obtener una concentración de 100 ug/ml. La actividad enzimática de cada extracto se determinó a 40°C y pH 5 por un tiempo de reacción de 20 min, posteriormente se filtró y se midió la absorbancia a 280 nm. En el presente trabajo se utilizó fosfato de potasio monobásico y dibásico para preparar los buffers en el intervalo de pH 3.0 y pH 7.5 mientras que, para el intervalo de 7.5 a 9.0 se usó buffer Tris - HCL 0.2 M, para ajustar los pH, se empleó ácido fosfórico al 10 % para ambas soluciones amortiguadoras. El sustrato usado fue el caseinato de sodio al 1 %, el cual fue disuelto en agua destilada (2). La determinación de proteínas totales de Bradford (3) y la determinación de actividad proteolítica se llevó a cabo en las diferentes partes de las frutas: piña (corazón, cáscara, pulpa y penacho), papaya y melón (cáscara, pulpa y semilla), para conocer que parte de estas frutas era la que presentaba mayor contenido de proteínas y mayor actividad enzimática. Una vez conociendo el contenido de proteínas de cada una, se procedió a homogeneizar la cantidad de proteínas en todos los extractos a 100 mg/mL (se determinó cuantos mg/mL de proteína había en 1 mL de cada extracto y se llevaron a cabo los cálculos necesarios para estandarizar a 100mg/ml, esto se logró diluyendo el jugo o extracto con agua destilada hasta alcanzar la concentración de proteína requerida). Para determinar la actividad enzimática se usó como sustrato caseinato de sodio al 1 % y solución amortiguadora a pH 5.0 en el caso de la papaya y piña y pH 6.0 en el caso del melón y fueron incubados durante 10 minutos en el baño maría previamente calentado a 40 °C (temperatura de referencia). Después se agregó 1 mL de los diferentes extractos de las partes de las frutas a cada tubo respectivamente, realizándose todo por triplicado. Se dejó trascurrir la reacción por 20 minutos para después adicionar 2 mL de ácido tricloroacético al 10 % para detener la reacción, se dejaron reposar las muestras por 20 minutos para después filtrar en papel whatman 1. Se tomó dos mL de filtrado y se mezclaron con dos mL de agua destilada (en el caso de las cáscaras, semillas, corazón y penacho no se le adicionó el agua destilada porque ya se había agregado buffer en el proceso de licuado), enseguida se procedió a leer la absorbancia a 280 nm, utilizando un espectrofotómetro GENESYS 10 UV modelo madison Wl 53711 USA. En el blanco se mezclaron dos mL de buffer y un mL de extracto o jugo clarificado y fueron incubados durante 10 minutos a 40 °C, para inactivar las proteasas se adicionaron dos mL de ácido tricloroacético al 10 % dejando transcurrir 20 minutos y finalmente se le adicionó un mL de sustrato y se dejó reposar por 20 minutos, para después filtrar con papel whatman 1 para leer la absorbancia. Una vez obtenido los extractos que presentaron mayor actividad proteolítica, se midió el efecto del pH sobre éstos. Las unidades de actividad proteolítica se obtuvieron de acuerdo a la siguiente relación: Absorbancia/0.001/0.1 mg. Proteína/20 minutos (tiempo de incubación) Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 33 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias RESULTADOS Y DISCUSIÓN Actividad proteolítica de la papaína de la cáscara de papaya, la cucumisina de la semilla del melón y la bromelaína del corazón de la piña a diferentes pH Con relación al efecto del pH sobre la actividad de papaína de cáscara de papaya, bromelaína de corazón de piña y de la cucumisina de semilla de melón determinada con caseinato de sodio al 1 % , con una temperatura de incubación de 40 °C reportada en otros estudios, se obtuvo que la papaína de la papaya y la bromelaína de la piña son proteasas las cuales su actividad más alta se observó con un pH 6.0, mostrando con ello que son enzimas que actúan mejor con un pH ligeramente ácido, mientras que la cucumisina de melón es una proteasa alcalina, ya que presentó mayor actividad con pH 9.0 (Figura 1). Estos resultados indican que con pH ácidos la cucumisina pierde gradualmente actividad proteolítica. Papaína Cucumisina Bromelaína 120 100 80 60 40 20 0 2 6 4 10 8 12 pH Figura 1. Actividad de cucumisina, bromelaína y papaína a diferentes pH con caseinato de sodio. 120 Cucumisina Papaína Bromelaína 100 8 0 6 0 4 0 2 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 °C Figura 2. Actividad proteolítica de cucumisina, bromelaína y papaína a diferentes temperaturas con caseinato de sodio. Actividad proteolítica de la papaína de la cáscara de papaya, la cucumisina de la semilla del melón y la bromelaína del corazón de la piña a diferentes temperaturas Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 34 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias 400 300 200 100 pH is in a C B P ro m ap a uc um el aí na pH pH 6. 0 6. 0 9. 0 0 ín a Unidades de actividad enzimática (UAE) En referencia al efecto de la temperatura sobre la actividad proteolítica de la papaína de cáscara de papaya, cucumisina de semilla de melón y bromelaína de corazón de piña determinada con caseinato de sodio, a sus diferentes pH óptimos, se obtuvo que la papaína de papaya y la bromelaína de piña son proteasas sensibles a temperaturas altas, aunque la papaína mantiene una actividad aproximadamente del 85 % a una temperatura de 70 °C, mientras que en la bromelaína podemos ver el efecto desnaturalizante de la temperatura desde los 60 °C, sin embargo la cucumisina de semilla de melón es una proteasa cuya temperatura óptima es de 60 °C, mientras que solo a 10 °C más alta (70 °C) podemos ver el efecto desnaturalizante de esta enzima (Figura 3). Figura 3. Unidades de actividad enzimática de la papaína de papaya, bromelaína de piña y cucumisina de melón determinada a los pH donde presentaron mayor actividad. Unidades de actividad enzimática de bromelaína, papaína y cucumisina temperaturas óptimas a sus Con respecto a los resultados obtenidos a diferentes temperaturas, en cuanto a su actividad proteolítica de la papaína de cáscara de papaya, cucumisina de semilla de melón y bromelaína de corazón de piña (Figura 4); se puede observar que la papaína presentó mayor actividad enzimática, en comparación con la bromelaína y la cucumisina, aun cuando las tres proteasas fueron trabajadas con sus temperaturas óptimas, En el análisis estadístico también se obtuvo diferencias estadísticas entre ellas (p≤0.05). 500 400 300 200 100 °C 60 is in a uc um C ro m B P el aí na ín a 50 40 °C °C 0 ap a Unidades de actividad enzimática (UAE) Estos resultados coinciden con los obtenidos por ( Ashie et al., 2002).quienes evaluaron el efecto de la papaína y una proteasa de ácido aspártico sobre la hidrólisis de carne de res y los resultados indicaron que la papaína tuvo una actividad hidrolítica, siete veces mayor que la proteasa de ácido aspártico cuando se usaron proteínas miofibrilares como sustrato. Por otro lado, como característica especial de estas dos enzimas, solamente la papaína hidrolizó el colágeno Figura 4. Unidades de actividad enzimática de la papaína de papaya, bromelaína de piña y cucumisina de melón determinada a las temperaturas donde presentaron mayor actividad. Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 35 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias CONCLUSION El corazón del fruto de piña representa una fuente potencial para la obtención de bromelaína debido a que su extracto presentó mayor actividad proteolítica comparado con los extractos de penacho, cáscara y pulpa de esta fruta. Las condiciones en las cuales el extracto de corazón de piña presentó mayor actividad proteolítica fueron pH 6 y 50°C. La cáscara de papaya madura representa también una fuente potencial para la obtención de papaína debido a que su extracto presentó mayor actividad proteolítica comparado con los extractos de semilla y pulpa de esta fruta. Las condiciones en las cuales el extracto de cáscara de papaya presentó mayor actividad proteolítica fueron pH 6 y 40°C. La semilla de melón representa otra fuente potencial para la obtención de cucumisina debido a que su extracto presentó mayor actividad proteolítica comparado con los extractos de cáscara y pulpa de esta fruta. Las condiciones en las cuales el extracto de semilla de melón presentó mayor actividad proteolítica fueron pH 9 y 60°C. De los tres extractos evaluados tanto a los pH como temperaturas donde presentaron mayor actividad proteolítica, el extracto de cáscara de papaya presentó la mayor cantidad de unidades de actividad enzimática para el sustrato caseinato de sodio. LITERATURA CITADA 1. Ashie N.A., Sorensen T.L. and P.M. Nielsen 2002. 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Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 36 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias 12. López L. Díaz V. Y F. Merino. 1996. La bromelaína: una proteasa de interés comercial. Ciencia y tecnología alimentaria. Sociedad mexicana de nutrición y tecnología alientaria. Vol. 1. No. 002. 13. Napper A.D., Bennett S.P., Boroswki M., Holdridge M.B., Leonard J.C.M., Rogers E.E., Duan Y., Laursen R.A., Reinhold B. and S.L. Shames. 1994. Purification and characterization of múltiple forms of the pineapple-steam-derived cistein proteinases ananain and comosain. J. Biochem. 301: 727-735. 14. Maurer, H. R. 2001. Bromelain: biochemistry, pharmacology and medical use. Cell. Mol. Life Sci.. 58: 1234-1245. 15. Monti R., Carmelita A., Basilio H., Trevisan C. And contiero J. 2000. purification of papain from fresh latex of carica papaya. Brazilian Archives of Biology and Technology. 43(5):501-507. 16. 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Se estudiaron la microfiltración tangencial y ultrafiltración para el procesamiento de caldos de fermentación de microalgas. Se probaron diferentes condiciones de operación. Se encontró que los valores de flux de la ultrafiltración son tres veces menores que los de la microfiltración cuando se estudió el efecto conjunto de la presión y la concentración celular: los fluxes de la microfiltración van de 40 a 170 x10-6 m/s (50 y 0.5 g/L, respectivamente, y a 210 kPa). Por lo anterior sólo se siguió con la microfiltración. Se encontró que el flux se incrementa 50% al aumentar cuatro veces el flujo de alimentación, a 0.5 g/L. Mientras que a 50 g/L, el flux se incrementa en la misma proporción que el flujo de alimentación. Al estudiar el efecto de la temperatura se encontró que al duplicar la temperatura el flux apenas se incrementa en un 45%. Finalmente se encontró ningún efecto significativo de la variación del pH en el comportamiento del flux. Palabras clave: ultrafiltración, microfiltración, microalgas INTRODUCCIÓN Actualmente la producción de microalgas está en voga como fuente de azúcares y lípidos. Su cultivo se realiza en biorreactores especiales bajo condiciones específicas de operación (Millán, 2013). Después del cultivo viene su recuperación. La filtración convencional y la centrifugación no logran una separación eficiente de la suspensión de microalgas. La microfiltración tangencial y la ultrafiltración pueden emplearse para efectuar esta separación (Cheryan, 1986). El presente trabajo estudia estas operaciones unitarias. Una de las principales metas que se deben alcanzar al implementar un proceso de filtración tangencial es la optimización del flux, que se logra reduciendo el área de membrana requerida y el tiempo por cada ciclo del proceso. Para tal efecto, los principales parámetros de operación, que pueden afectar el desempeño del flux y que deben ser caracterizados en un ejercicio de optimización son la presión transmembrana, el flujo de alimentación, la temperatura y el pH de la operación. OBJETIVOS Encontrar las condiciones de operación que maximicen el flux de filtrado de los caldos de microalgas. MATERIALES Y MÉTODOS Se usaron cartuchos de microfiltración de 0.1 m de diámetro de poro y cartuchos de ultrafiltración de 100 kDa de MWCO, ambos con un área de membrana de 0.042 m2, diámetro hidráulico de 0.001 m y longitud de la fibra hueca de 0.3 m (Orozco, et al., 2003). Como parte inicial del trabajo se determinó el flux de los cartuchos a diferentes presiones, utilizando agua desionizada como fluido de trabajo. Se trabajaron 0.2 L de la suspensión Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 38 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias de microalgas para las diferentes pruebas experimentales; esta suspensión fue obtenida mediante su cultivo en raceway de mil litros alcanzando una concentración final de 0.5 g/L (Millán, 2013). Esta primera concentración fue denominada 1x; para obtener la concentración 20x se parte de 4 L de la suspensión de microalgas y se concentra hasta 0.2 L usando los mismos cartuchos, es decir, se obtiene un volumen de filtrado 3.8 L libre de células y 0.2 L de suspensión concentrada veinte veces; para obtener 50x, se parte de 10 L; y para 100x se parte de 20 L. Todas las pruebas se efectuaron a volumen constante para no alterar la concentración de la suspensión; se probaron presiones transmembrana de 0 a 210 kPa; flujos de alimentación (Falim) de 7 a 28 x10-6 m3/s; temperaturas de 25 a 55 oC; y valores de pH de 4 a 11. En la Fig. 1, se presenta un esquema del equipo de laboratorio. retenido 4 5 permeado 3 7 8 4 1 6 alimentació n 3 2 Fig. 1. Equipo de ultrafiltración. (1) tanque de alimentación, (2) bomba peristáltica, (3) rotámetro, (4) manómetro, (5) válvula de control de presión, (6) termostato, (7) módulo de fibra hueca y (8) bureta. RESULTADOS Y DISCUSIÓN Caracterización con agua. Primeramente se trabajaron los cartuchos usando agua como fluido para conocer cuáles eran las condiciones máximas de presión transmembrana que permitía el equipo. Los resultados se muestran en la Fig. 2, donde se observa que el equipo permite trabajar hasta 210 kPa de presión transmembrana, aunque las especificaciones del cartucho recomiendan que se trabaje hasta 140 kPa para mayor tiempo de vida del mismo. También se ve que el flux en el cartucho de microfiltración es aproximadamente 6 veces mayores que los obtenidos con el cartucho de ultrafiltración a cualquier presión de trabajo. Esto era de esperarse porque el diámetro de poro de la microfiltración es superior al de ultrafiltración en varios órdenes de magnitud. También es evidente que al aumentar la presión transmembrana el flux de filtrado aumenta proporcionalmente (para ambas membranas), lo cual es esperado al no tener el agua ningún soluto que pueda retener la membrana (Yeh et al., 2003). Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 39 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias Fig. 2. Desempeño de los cartuchos con agua Efecto de la presión transmembrana y la concentración celular. La experimentación se inició llevando a cabo la microfiltración de los caldos de microalgas y probando presiones de 0 hasta 210 kPa y concentraciones celulares de 1x hasta 100x; los resultados se muestran en la Fig. 3. Los valores de flux son más bajos que los obtenidos con agua: bajan cuatro veces, en promedio, a una concentración celular 1x y a cualquier presión transmembrana. Claramente se observa que a mayor concentración celular los valores de flux son menores a cualquier presión de trabajo. También se puede ver que a concentraciones de 20x y superiores el flux va tomando una tendencia hiperbólica, es decir, a valores superiores a 175 kPa el valor del flux ya no se incrementa significativamente (Naja et al, 2006). Si comparamos los comportamientos de 1x y 100x, podemos encontrar que el flux disminuye cuatro veces, en promedio, cuando la concentración se eleva cien veces. El comportamiento aquí mostrado está acorde con toda la literatura reportada sobre la filtración tangencial, a saber, que a mayor concentración del soluto retenido menor es el flux la membrana, y que usando valores superiores a 200 kPa ya no se logra aumentar significativamente el valor del flux (Yeh et al., 2003). Fig. 3. Efecto de la presión transmembrana y la concentración celular en la microfiltración de -6 3 o caldos de microalgas: Falim 14x10 m /s, 25 C y pH 8. Posteriormente se llevó a cabo la ultrafiltración de los caldos de microalgas probando las mismas presiones y concentraciones que fueron empleadas anteriormente; los resultados se muestran en la Fig. 4. Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 40 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias Los valores de flux son dos veces mas bajos que los obtenidos con agua, a una concentración celular 1x y a cualquier presión transmembrana. Prácticamente se puede comentar lo mismo que ya fue discutido en los resultados de la microfiltración ya que las tendencias obtenidas son idénticas. Lo que ahora se debe comparar son los resultados entre la microfiltración y la ultrafiltración. Fig. 4. Efecto de la presión transmembrana y la concentración celular en la ultrafiltración de caldos -6 3 o de microalgas: Falim 14x10 m /s, 25 C y pH 8. Todos los valores de flux de la ultrafiltración son menores que sus respectivos de microfiltración: comparando concentración a concentración los fluxes son dos ó tres veces mas pequeños que los de microfiltración. Esto último era algo esperado puesto que los poros de la microfiltración son mayores que los de la membrana de ultrafiltración. Para continuar con la experimentación, se decidió sólo trabajar con el cartucho de microfiltración por haber presentado mayores valores de flux que la ultrafiltración; sin embargo, las tendencias que se encuentren posteriormente con la microfiltración seguramente se presentarían en la ultrafiltración. Efecto del flujo de alimentación. Se efectuó la microfiltración de los caldos de microalgas, a una concentración celular 1x, y usando diferentes flujos de alimentación al cartucho, los resultados se presentan en la Fig. 5. Fig. 5. Efecto del flujo de alimentación en la microfiltración de caldos de microalgas: concentración o celular 1x, 25 C y pH 8. Claramente se observa que a mayores flujos de alimentación se obtienen mayores valores de flux. Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 41 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias El modelo de gel polarizante, ampliamente utilizado en la filtración tangencial, explica que el flux es directamente proporcional al coeficiente de transferencia de masa del soluto que se retiene en la superficie de la membrana (en este caso la célula microalgal), y que este coeficiente se incrementará si se aumenta el flujo de alimentación, y precisamente esto es lo que se observa en los resultados obtenidos (Cheryan,1986; Charcosset y Choplin, 1996). Sin embargo el incremento del flux es apenas del 50% a pesar de que el aumento del flujo de alimentación es de 300%. Esta no proporcionalidad es debida a la baja concentración celular, es decir, si esta experimentación se realizara con solo agua, los valores de flux no variarían aunque se variara el flujo de alimentación, precisamente porque no hay un soluto suspendido a retener por la membrana. Esta misma experimentación se repitió pero ahora trabajando una concentración celular de microalgas de 100x, y los resultados se exponen en la Fig. 6. Fig. 6. Efecto del flujo de alimentación en la microfiltración de caldos de microalgas: concentración o celular 100x, 25 C y pH 8. Como ya se había comentado anteriormente, también se nota que a mayor flujo mayor es el valor de flux, porque un mayor flujo de alimentación mejora la transferencia de masa y por lo tanto eleva el flux. Ahora sí se puede observar la proporcionalidad entre el flux y el flujo de alimentación, establecido por la teoría de gel polarizante, al incrementar cuatro veces el flujo provoca que el flux se eleve también cuatro veces (Yeh et al, 2003). Finalmente, los valores de flux son de tres a cuatro veces menores que los obtenidos a una concentración celular 1x y a cualquier flujo de alimentación que se compare. Esto era lo esperado según el modelo de gel polarizante ya que el flux es una función inversa de la concentración del soluto retenido (Juang et al., 2008). Efecto de la temperatura. Para conocer el efecto de la temperatura en la microfiltración de los caldos de microalgas se probó un intervalo de temperaturas de 25 a 55 oC, los resultados se indican en la Fig. 7. Se puede decir fácilmente que temperaturas elevadas mejoran el valor de flux. Esto era esperado puesto que una mayor temperatura incrementa la transferencia de masa y por lo tanto se incrementa el valor de flux como lo predice la teoría de gel polarizante que hemos venido explicando. Sin embargo, aunque la temperatura se duplique el flux apenas se incrementa en un 45%. Cabe señalar que los valores a 25 oC son inferiores a los resultados de la figura 5 (comparables a 28 x10 -6 m3/s) lo cual no era esperado, pero revisando esta parte de la experimentación, se encontró que el cartucho de microfiltración no había sido limpiado adecuadamente por lo que los Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 42 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias valores de flux resultaron menores, a pesar de esto, el efecto encontrado de la temperatura sigue siendo válido. Fig. 7. Efecto de la temperatura en la microfiltración de caldos de microalgas: concentración celular -6 3 1x, Falim = 28 x10 m /s y pH 8. También se estudió el efecto de la temperatura empleando ahora una concentración celular de 100x, los resultados se grafican en la Fig. 8. Prácticamente se obtiene la misma tendencia explicada anteriormente, es decir, mayores temperaturas provocan mayores valores de flux. Los comportamientos tienden a ser hiperbólicos debido a la mayor concentración celular como ya fue desarrollado en su momento, así como también el flux es aproximadamente tres veces menor que a una concentración de 1x. Se puede señalar que la operación en sí es generadora de calor debido al bombeo, por lo que durante ésta la temperatura puede elevarse hasta 40 oC, de tal forma que no se requiere un gasto energético adicional excepto a temperaturas superiores (Orozco et al., 2003). Fig. 8. Efecto de la temperatura en la microfiltración de caldos de microalgas: concentración celular -6 3 100x, Falim = 28 x10 m /s y pH 8. Efecto del pH. Para esta parte de la experimentación se probaron valores de pH de 4 hasta 11, y empleando una concentración celular de 1x, los resultados se reportan en la Fig. 9. A pesar del amplio intervalo de valores de pH empleados se puede ver claramente que éste no tiene ningún efecto sobre el flux de filtrado. Posiblemente la no afectación del pH se deba a la baja concentración celular, donde a pesar de que, probablemente, las células suspendidas tengan una carga neta, están tan diluidas que no interactúan entre sí para formar un probable conglomerado que a su vez afecta el desempeño de la membrana. Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 43 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias Fig. 9. Efecto del pH en la microfiltración de caldos de microalgas: concentración celular 1x, F alim = -6 3 o 28 x10 m /s y 25 C. CONCLUSIONES Para concentrar caldos de fermentación de microalgas es mejor hacerlo por microfiltración porque los valores de flux son superiores a los de la ultrafiltración. Las condiciones de operación que maximizaron el flux fueron: 175 kPa de presión transmembrana, flujo de alimentación de 28 x10-6 m.s-1, dejar que la temperatura se eleva sola hasta 40 oC, y trabar al pH que tenga el caldo de miroalgas. Agradecimientos. Proyecto SIP 20140275. Instituto Politécnico Nacional. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS Charcosset, C. y Choplin, L. (1996). Ultrafiltraction of No – Newtonian Fluids. Journal of Membrane Science. 115: 147 – 160. Cheryan, M. (1986). Ultrafiltration Handbook. Technomic Publishing Company. USA. 1 – 374. Juang Ruey-Shin, Chen Huei-Li, Chen Ying-Shr. (2008). Resistance-in-series analysis in cross-flow ultrafiltration of fermentation broths of Bacillus subtilis culture. Journal of Membrane Science, 323:193-200. Millán Oropeza Aarón. (2013). 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Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 44 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias FILTRACIÓN TANGENCIAL DE CALDOS DE MICROALGAS: ESCALAMIENTO Orozco Alvarez Carlos*., García Salas Sergio, Fernández Linares Luis, Cruz Islas Olivia y Servín Hernández Hugo E. Departamento de Bioingeniería. Unidad Profesional Interdisciplinaria de Biotecnología. Instituto Politécnico Nacional. Av. Acueducto S/N. Col. La laguna Ticomán. G. A. Madero. México, D.F., e-mail: [email protected] Resumen. Se concentraron caldos de fermentación de microalgas usando microfiltración y ultrafiltración bajo. las siguientes condiciones: presión de 175 kPa; flujo de alimentación de 14 x10-6 m3/s; pH 6 y 25 ºC. A nivel laboratorio ambas operaciones presentan fluxes parecidos y del orden de 20 x10-6 m/s. Se llevó a cabo el escalamiento empleando como criterio el coeficiente de transferencia de masa. Los resultados de la microfiltración de laboratorio y piloto fueron parecidos indicando esto que el criterio de escalamiento fue el adecuado. Esto no sucede con la ultrafiltración, donde los resultados piloto son 45% superiores a los de nivel laboratorio, debido al ensuciamiento de la membrana de laboratorio. A nivel piloto se trabajaron 100 L de caldo y fueron concentrados veinte veces probándose dos flujos de alimentación. Los valores de flux de la microfiltración y la ultrafiltración sólo se elevaron 22 y 30 %, respectivamente, cuando se duplica el flujo de alimentación. Palabras clave. ultrafiltración, escalamiento, microalgas, microfiltración INTRODUCCIÓN La producción de microalgas está en auge como fuente de azúcares y lípidos y su posterior conversión a biodiesel. El cultivo se realiza en biorreactores especiales bajo condiciones específicas de operación (Millán, 2013). Al finalizar el cultivo viene la recuperación de la biomasa microalgal. La microfiltración tangencial y la ultrafiltración pueden emplearse para efectuar esta recuperación. Esta recuperación se realiza a través de la concentración del caldo celular hasta su máximo permisible, por lo que deben encontrarse las condiciones de operación que cumplan esta maximización. Una vez logrado lo anterior, el siguiente paso es el escalamiento de las operaciones de filtración tangencial para cuantificar el costo energético, y de esta forma saber la rentabilidad industrial del proceso de membranas. Así, el presente trabajo estudia estas operaciones unitarias y su escalamiento. OBJETIVOS Maximizar el nivel de concentración de los caldos de microalgas y su posterior escalamiento a nivel piloto. MATERIALES Y MÉTODOS Se usaron cartuchos de microfiltración tipo fibras huecas, de 0.1 m de diámetro de poro, y cartuchos de ultrafiltración de 100 kDa de MWCO; ambos con un área de membrana de 0.042 m2 para el nivel laboratorio; diámetro hidráulico de la fibra hueca de 0.001m y longitud de 0.3 m. Los caldos de microalgas fueron obtenidos previamente mediante su cultivo en raceways de 1.0 m3, alcanzando una concentración celular final de 0.5 g/L (Millán, 2013). Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 45 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias La concentración de los caldos de microalgas se llevó a cabo las siguientes condiciones de operación: presión transmembrana de 175 kPa, flujo de alimentación de 14 x10-6 m3/s, temperatura de 25 oC y pH 8.0 (Yeh et al., 2003). Los caldos fueron concentrados 20, 50 y 100 veces (factor de concentración) para lo cual fue necesario partir de volúmenes iniciales de 2, 5 y 10 L, respectivamente. En la Fig. 1, se presenta un esquema del equipo de laboratorio. retenid o 4 5 permea do 3 8 7 4 1 6 alimentació n 3 2 Fig 1. Equipo laboratorio de filtración tangencial. (1) tanque de alimentación, (2) bomba peristáltica, (3) rotámetro, (4) manómetro, (5) válvula de control de presión, (6) termostato, (7) módulo de fibra hueca y (8) bureta. Para el escalamiento se efectuaron pruebas a nivel piloto utilizando cartuchos de 2 microfiltración y ultrafiltración de 0.46 m de área de filtración, diámetro hidráulico de 0.002 m y longitud de 0.60 m. Las condiciones de trabajo para estas pruebas fueron las mismas que las de nivel laboratorio, excepto el flujo de alimentación. Se procesaron 100 L de los caldos de microalgas para concentrarlos hasta 20 veces. Se usó como criterio de escalamiento el coeficiente de transferencia de masa (k) del modelo de gel polarizante, ampliamente usado en la literatura especializada, para poder calcular el flujo de alimentación al que deberían trabajar los cartuchos. En la Fig. 2, se presenta una imagen del equipo de piloto. A nivel piloto también fueron procesados los caldos de microalgas empleando dos diferentes flujos de alimentación para corroborar el escalamiento y estimar el flux cuando se varía el flujo de trabajo. Fig 2. Equipo piloto de filtración tangencial Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 46 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias RESULTADOS Y DISCUSIÓN Nivel Laboratorio. Los caldos de microalgas fueron concentrados por microfiltración y ultrafiltración y los resultados se presentan en la Fig. 3. Para alcanzar un nivel de concentración de 20 veces se parte de un volumen inicial de 2 L y éste se concentra hasta un volumen final de 0.1 L, obteniéndose a su vez un volumen de filtrado, libre de células, de 1.9 L. En esta primera concentración el flux se cae estrepitosamente hasta un valor de 23 x10-6 m/s, para microfiltración, y 20 x10-6 m/s, para la ultrafiltración, cuando apenas se ha concentrado cinco veces; y prácticamente estos mismo valores se mantienen cuando se alcanza el grado de concentración de 20 veces, algo no esperado según la teoría de gel polarizante, la cual predice que el flux debe seguir bajando a medida que la concentración celular siga aumentando (Naja et al., 2006). Flux de filtrado (x10-6 m/s) 60 microfiltración_2L microfiltración_5L microfiltración_10 L ultrafiltración_2L ultrafiltracion_5L ultrafiltración_10L 45 30 15 0 0 20 40 60 80 100 Factor de concentración Fig.3. Filtración tangencial de caldos de microalgas. Nivel laboratorio Para alcanzar niveles de concentración de 50 y 100 veces es necesario iniciar con volúmenes de 5 y 10 L, respectivamente, y concentrar hasta un volumen final de 0.1 L. Así, para la microfiltración 50 y 100 veces, se obtienen prácticamente los mismos valores de flux que se obtuvieron para un grado de concentración celular de veinte veces, como puede verse en la misma figura. Teóricamente se esperaría que los valores de flux para 20, 50 y 100 veces de nivel de concentración, debieran ser idénticos (Meireles et al., 2002), sin embargo se presentó una mínima diferencia en los valores experimentales debido probablemente a un ligero ensuciamiento de la membrana (Liew et al., 1995). Por lo que respecta a la ultrafiltración, se puede observar que los valores de flux a 50 y 100 veces de concentración, son menores que los encontrados a un nivel de concentración de 20 veces, lo cual no era esperado, como ya fue discutido renglones arriba, por lo que una explicación a esto sería que la membrana de ultrafiltración sufre un mayor ensuciamiento que provoca un menor desempeño (Orozco et al., 2003). De forma global puede deducirse de la Fig. 3, que los fluxes de la microfiltración son en promedio 21 x10-6 m/s cuando se alcanzan concentraciones de 20, 50 y 100 veces. Y que la ultrafiltración produce fluxes inferiores en 25 %, en promedio, con respecto a la microfiltración cuando se alcanzan los mismos niveles de concentración celular. Escalamiento. Una vez concluido la experimentación a nivel laboratorio, el paso siguiente fue realizar el escalamiento, el cual tiene como objetivo final encontrar la ecuación (7) la cual será deducida a continuación. El modelo de gel polarizante permite el cálculo del flux Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 47 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias cuando son conocidos el coeficiente de transferencia de masa (k) y la concentración en la pared de la membrana (Cg). flux k ln Cg Cb (1) Para lograr un escalamiento piloto aceptable se deben alcanzar los mismos valores de flux que los alcanzados a nivel laboratorio, esto se puede escribir de la siguiente forma (2): flux1 flux 2 C k ln g Cb (2) C k ln g Cb 1 1: nivel laboratorio 2 (3) 2: nivel piloto Los valores inicial y final de Cb son los mismos para ambos niveles (laboratorio y piloto) y la concentración en la pared de la membrana Cg es constante, por lo tanto: k1 k 2 (4) donde (k) se puede determinar por medio de correlaciones obtenidas al aplicar el análisis dimensional, y generalmente en los módulos de ultrafiltración se cumplen las condiciones para emplear la ecuación de Leveque2: 1 1 1 d 3 3 dh 3 (5) k h 1.86 d h v D D L donde dh es el diámetro de la fibra hueca (m), L es el largo de la fibra hueca (m), D corresponde al coeficiente de difusión, entonces arreglando para (k): 1 v 3 k 1.86 D d L h 2 3 (6) Tomando a k como criterio de escalamiento, y considerando D igual en ambos niveles (porque se trabaja el mismo grado de concentración y las mismas condiciones de temperatura y pH), entonces el valor de la velocidad en el cartucho a nivel piloto v2 se calcula con la siguiente expresión: v v 2 1 d h 2 L2 d h1 L1 (7) En la tabla 1 se presentan los cálculos para el escalamiento, donde finalmente se obtiene que el flujo de alimentación (Fa2) para el cartucho piloto debe ser de 8 x10-4 m3/s. Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 48 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias Tabla 1. Procedimiento de escalamiento de la filtración tangencial en módulos de fibra hueca Ultrafiltración de laboratorio cartucho: UFP-100-E-4 diámetro interno de la fibra d h1 (m) longitud de la fibra L1 (m) área del cartucho a c (m2) área de la fibra a f (m2) número de fibras Ultrafiltración piloto cartucho: UFP-100-H-9A diámetro interno de la fibra d h2 (m) 0.002 longitud de la fibra L2 (m) 0.488074 área del cartucho a c2 (m2) 0.46 2 área de la fibra a f2 (m ) 0.0030667 número de fibras 150 0.001 0.267 0.042 0.00084 50 Cálculo del flujo de alimentación Cálculo de la velocidad de corte flujo de alimentación (Lpm) flujo de alimentación F a (m3/s) flujo por cada fibra hueca (m3/s) área de flujo de la fibra hueca (m2) velocidad por la fibra hueca v 1 (m/s) velocidad de corte v c (s-1) velocidad por la fibra v2 (m/s) área de flujo de la fibra (m2) flujo por la fibra hueca (m3/s) flujo de alimentación F a2 (m3/s) flujo de alimentación (Lpm) velocidad de corte v c (s-1) 1.1 0.0000183 0.0000004 0.0000008 0.4668534 3735 0.9337068 0.0000031 0.0000029 0.00044 26 3735 Ya conocido el flujo de alimentación al cual trabajaría el cartucho piloto, se procedió a la concentración de 100 L de caldos de fermentación de microalgas bajo las mismas condiciones de operación empleadas a nivel laboratorio. Los resultados obtenidos a nivel piloto y su comparación con los obtenidos a nivel laboratorio pueden ser visualizados en la Fig. 4. En la operación se obtienen 95 L de filtrado y 5 L de concentrado, alcanzando con esto un nivel de concentración de 20 veces, suficiente para el estudio de escalamiento; cabe aclarar que por cuestiones de logística no fue posible trabajar volúmenes mayores para lograr factores de concentración de 50 y 100, y con esto tener una comparación completa con lo logrado a nivel laboratorio. Flux de filtrado (x10-6 m/s) 60 microfiltración_2L_laboratorio microfiltración_100 L_piloto ultrafiltración_2L_laboratorio ultrafiltración_100 L_piloto 45 30 15 0 0 5 10concentración 15 Factor de 20 Fig. 4. Escalamiento a nivel piloto de la filtración tangencial de caldos de microalgas Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 49 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias Comparando los resultados de la microfiltración, se puede observar que los valores de flux entre el nivel laboratorio y piloto son muy parecidos (los resultados piloto son apenas 17 % superiores a los valores de laboratorio), indicando esta similitud que el criterio de escalamiento fue el adecuado. En cambio para los resultados de la ultrafiltración, se puede ver que los resultados piloto son 45% superiores a los de nivel laboratorio. Sin embargo, se esperaba que los resultados en ambos niveles fueran muy parecidos, quizás esto no fue así porque los resultados de laboratorio son más bajos de lo esperado debido al ensuciamiento de la membrana (Graves et al., 2006). Lo importante de destacar en esta parte del trabajo es que la metodología desarrollada para el escalamiento es válida por que los resultados a nivel piloto nunca fueron inferiores a los encontrados en el nivel laboratorio. Nivel Piloto. Aprovechando la capacidad del equipo piloto de filtración tangencial, se pudieron trabajar flujos de alimentación superiores al calculado en el escalamiento (8 x104 m3/s), los resultados se muestran en la Fig. 5, donde también se trabajaron 100 L de caldo de microalgas con una concentración inicial de 0.5 g/L, y se concentró hasta un valor de 10 g/L para obtener un grado de concentración de veinte veces. Comparando los resultados de microfiltración se observa claramente que cuando se duplica el flujo de alimentación, también se incrementan los valores de flux aunque sólo se elevan 22 %. Esto era esperado según la ecuación 6, desarrollada en la parte de escalamiento, la cual indica que una mayor velocidad del fluido provocará un mayor valor de flux, y el aumento será de 21/3, lo que en términos prácticos se obtuvo experimentalmente. Este mismo análisis puede hacerse con los resultados de la ultrafiltración: los valores de flux se aumentan a un mayor flujo de alimentación, y ahora son superiores en 30 % cuando se duplica el flujo; en términos prácticos se cumple lo que predice la ecuación 6. Cuando se comparan los resultados entre la microfiltración y la ultrafiltración se puede obtener que, los fluxes de la ultrafiltración son 20 % superiores a los de la microfiltración a un flujo de alimentación de 16 x10-4 m/s, y sólo 10 % superiores cuando el flujo es de la mitad. Flux de filtrado (x10-6 m/s) 60 microfiltración_16 x10-4 m3/s microfiltración_8 x10-4 m3/s ultrafiltración_16 x10-6 m3/s ultrafiltración_8 x10-6 m3/s 45 30 15 0 5 10 15 20 Factor de concentración Fig.5. Filtración tangencial de caldos de microalgas. Nivel piloto Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 50 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias Algunos autores explican que los fluxes en la ultrafiltración pueden ser mayores que en la microfiltración debido a que las partículas y/o células no pueden penetrar en los poros de la membrana mientras que sí lo pueden hacer en la membrana de microfiltración causando en esta última una obstrucción que provoca la disminución del flux (Liew et al., 1995). CONCLUSIONES Al obtenerse los mismos valores de flux en la filtración tangencial tanto a nivel laboratorio como piloto se demuestra que el criterio de escalamiento usado fue el adecuado. Y que el mismo criterio predice en qué nivel se incrementará el flux al elevarse el flujo de alimentación. Agradecimientos. Proyecto SIP 20140275. Instituto Politécnico Nacional. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS Graves, K., Rozeboom, G., Heng, M., y Glatz, Ch., Broth Conditions Determining Specific Cake Resistance During Microfiltration of Bacillus subtilis, Biotechnology and Bioengineering, 94:346-352 (2006). Liew, M. K., Fane, A. G., y Rogers, P. L., Hydraulic resistance and fouling of microfilter by Candida utilis in fermentation broth, Biotechnology and Bioengineering, Vol. 48, 108-117 (1995). Meireles, M., Clifton, M. y Aimar, P., Filtration yeast suspensions: experimental observations and modelling of dead-end filtration with a compresible cake, Desalination, 147: 19-23 (2002). Millán Oropeza Aarón. (2013). Estrategias de operación de cultivos microalgales en Raceway para incrementar la productividad lipídica. Tesis de maestría. UPIBIIPN. Naja, G., Volesky, B. y Schnell, A., Performance análisis of an integrated tangencial microfilter-fermenter, Chem Technol Biotechnol, 81:648-658 (2006). Orozco, A. C., Vidal, R. D., García, S. S. y Ordaz, C. L. (2003). Concentración de suspensiones de levadura por filtración tangencial. Tecnología de alimentos, 38 (2), 7-17. Yeh, H.M., Wu, H.P. y Dong, J.F., Effects of design and operating parameters on the declination of permeate flux for membrane ultrafiltration along hollow – fiber modules, Journal of Membrane Science, 213 : 33 – 44 (2003). Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 51 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias EVALUACIÓN DEL QUESO DE PORO ARTESANAL COMO ALIMENTO FUNCIONAL PROBIÓTICO Blanca Rosa Recino Metelín1,2, Mateo Ortiz Hernández1,3, Nicolás González Cortés3, *Román Jiménez Vera3 1 Colegio de Posgraduados, Campus Tabasco, 2Instituto Tecnológico Superior de los Ríos, Ingeniería Bioquímica, 3Universidad Juárez Autónoma de Tabasco, DAMR. E-mail: [email protected] Resumen. El queso de poro es un producto regional que se elabora en la Zona de Los Ríos en el estado de Tabasco. Debido a la importancia que han adquirido los microorganismos probióticos en la conservación de la salud, se ha incrementado la producción y consumo de alimentos adicionados con estos microorganismo. Sin embargo, han sido pocos los estudios enfocados a resaltar las características funcionales de los alimentos artesanales. El objetivo de este trabajo fue aislar bacterias ácido lácticas del queso de poro y evaluar algunas propiedades probióticas con la finalidad de clasificar al queso de poro como un alimento funcional. Se aislaron bacterias ácido lácticas en queso de poro en concentraciones similares a las exigidas para considerar al yogur un alimento con efectos beneficiosos en el consumidor. Las bacterias aisladas presentaron resistencia a valores de pH por debajo de 2.0. La concentración de ácido láctico es una concentración similar a la encontrada en quesos adicionados con bacterias probióticas. Estos resultados aportan evidencias para establecer la presencia de bacterias con propiedades probióticas en el queso de poro. Sin embargo, aún es necesario realizar pruebas adicionales para determinar la presencia de probióticos en el queso de poro. Palabras clave. queso, bacterias lácticas, alimento funcional, probióticos. INTRODUCCIÓN Debido a la importancia que han adquirido los microorganismos probióticos en la conservación de la salud, se ha incrementado la producción y consumo de alimentos adicionados con estos microorganismo. En el sector quesero, la formulación de alimentos funcionales con probióticos se ha enfocado en el diseño de quesos adicionados con probióticos: Obando et al. (2010) evaluaron la viabilidad de tres microorganismos probióticos en queso Cottage; Sepúlveda et al. (2010) desarrollaron dos quesos frescos adicionados con un cultivo probiótico; Vinderola et al. (2008) diseñaron un queso blando con el objetivo de utilizarlo como vehículo de bacterias probióticas; Boza et al. (2010) elaboraron un queso madurado inoculado con Lactobacillus paracasei subesp. Paracasei; Navarrete (2007) evaluó la maduración de queso Gauda con aplicación de cultivo probiótico; Fernández y Rodríguez (2005) adicionaron a queso de cabra una mezcla de microorganismos probióticos con la intención de mejorar sus características nutritivas; Gutiérrez et al. (2007) evaluaron la viabilidad de una bacteria ácido láctica nativa con actividad probiótica en un queso crema; Suárez-Solís et al. (2008) elaboraron un queso tipo crema de leche de búfala, enriquecido con microorganismos probióticos. En cuanto a los quesos artesanales, éstos solamente se han utilizado como fuente de bacterias lácticas para ser utilizadas como cultivos iniciadores: Alvarado et al. (2007) realizaron el aislamiento, identificación y caracterización de bacterias ácido lácticas de un queso venezolano ahumado andino artesanal para utilizarlas como cultivo iniciador. Ramos-Izquierdo et al. (2009) aislaron, identificaron y caracterizaron 20 cepas de bacterias ácido lácticas de un “queso crema tropical” tradicionalmente fabricado con leche Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 52 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias bronca. Delgado et al. (2010) caracterizaron bacterias lácticas aisladas de queso Chihuahua para ser empleadas como cultivos iniciadores en la elaboración de quesos, ya que son las responsables de las características de sabor y aroma. González (2013) evaluaron la actividad enzimática de cepas de bacterias lácticas aisladas del queso Genestoso e identificadas a nivel de especie para llevar a cabo una selección de las cepas con mayor aptitud tecnológica y diseñar un cultivo iniciador autóctono para su uso en la fabricación industrial de quesos artesanales. Para el queso de poro, sólo se han realizado estudios de análisis fisicoquímicos y calidad microbiológica. Acosta (2009) evaluó la presencia de bacterias lácticas y microorganismos indicadores, y encontró que las bacterias lácticas y las levaduras fueron los microorganismos con mayor concentración durante la maduración a temperatura ambiente. La concentración de bacterias lácticas fue similar a la de los quesos adicionados con bacterias probióticas. Pérez (2012) evaluó la actividad de agua, el contenido de sal, la acidez y calidad microbiológica de este queso, encontrando la presencia de bacterias patógenas al inicio de la maduración; sin embargo, al final, la concentración había disminuido. Sin embargo, han sido pocos los estudios enfocados a resaltar las características funcionales de los alimentos artesanales. El queso de poro se elabora con leche no pasteurizada y como cultivo iniciador se utiliza el suero obtenido de la producción del día anterior. Al ser un producto artesanal con un proceso de maduración de entre 12 y 14 días, y con bacterias lácticas presentes en su flora, es probable que alguna de las bacterias ácido lácticas cuente con alguna actividad probiótica. La pregunta de investigación fue ¿Existen bacterias ácido lácticas con actividad probiótica en la flora nativa del queso de poro? Con este trabajo se determinará la presencia de bacterias ácido lácticas con actividad probiótica en la flora autóctona del queso de poro. Estos resultados permitirán a los productores utilizar bacterias probióticas como cultivos iniciadores para mejorar las características del producto e incidir en la salud de los consumidores. También se contribuirá a clasificar al queso de poro como un alimento funcional debido a la presencia de bacterias probióticas. OBJETIVOS Y METAS Objetivo. Evaluar las propiedades probióticas de las bacterias ácido lácticas presentes en el queso de poro. Meta. Determinar la presencia de bacterias ácido lácticas con propiedades probióticas en el queso de poro. MATERIALES Y MÉTODOS a) Cuantificación de bacterias ácido lácticas en queso de poro con 12 días de maduración. Se analizaron 30 muestras de queso, con un periodo de maduración de 12 días. Se eligieron las muestras de un solo productor, comprendidas del 26/03/2014 al 09/04/2014. El recuento se realizó de acuerdo al procedimiento propuesto por Corona y Jiménez (2004). Se depositaron 10 μl de cada dilución (hasta 10-8) en agar de Man Rogosa y Sharpe (MRS) y agar M-17. Para obtener el número de UFC/ml se contaron las colonias de la dilución mayor y se multiplicó por 100 (para obtener 1 ml) y por el inverso de la dilución. Se incubaron a 37°C durante 48 h en bolsa anaerobia (Rosenblatt y Stewart, 1975). Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 53 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias Cuadro 1. Información básica sobre los medios de cultivo utilizados Medio Marca Agar M-17 Agar MRS Caldo de Soya Tripticaseina DIBICO® DIBICO® DIBICO® Contenido (g) 450 450 450 Lote 9904072 10521093 10473093 No. de catálogo 1268-A 1267-A 1042-A b) Aislamiento e identificación de cepas puras de bacterias ácido lácticas. Se seleccionaron cepas con características de la colonia típicas de bacterias ácido lácticas. Las colonias obtenidas fueron cultivadas en el agar correspondiente (MRS o M-17) hasta obtener cepas puras. La identificación preliminar se realizó mediante tinción de Gram (Tortora et al., 2007) y prueba de catalasa (Gamazo et al., 2005). c) Evaluación de resistencia a pH. Esta prueba se realizó de acuerdo a lo establecido por Rondon et al. (2008). Las cepas seleccionadas fueron cultivadas en caldo TSA a pH 6.5 y 37°C durante 18 h. Posteriormente, de cada cultivo se inoculó 1.0 ml en caldo TSA a pH 2, ajustado con HCl 0.1 N. Se incubó a 37 °C durante 3 h, para incluir el tiempo de la fase Log de crecimiento, donde las bacterias son sensibles a la concentración de pH. Se realizaron conteos de células a las 0 h y 3 h. El porcentaje de resistencia a pH ácido se calculó por la ecuación: % de resistencia a pH = [(UFC/ml)pH 2.0 x 100]/(UFC/ml)pH 6.5 Se estableció como criterio de selección escoger aquéllas cepas que resistieron el pH ácido por encima del 50%. RESULTADOS Y DISCUSIÓN Cuantificación de bacterias ácido lácticas. Se evaluó la concentración de bacterias ácido lácticas en quesos de poro con 12 días de maduración a temperatura ambiente del estado de Tabasco, México. La cuantificación se realizó empleando dos medios de cultivo, el agar M-17 y el agar MRS. En el Cuadro 2 se muestran los resultados. Se obtuvieron concentraciones similares con ambos medios de cultivo: Log 6.08 UFC/g con el medio M17 y Log 6.04 UFC/g con el medio MRS. Aunque ambos medios se emplean para el crecimiento de bacterias ácido lácticas, el M-17 se emplea principalmente para el cultivo de cocos y el MRS, para el cultivo de bacilos. En la actualidad se dispone de una variedad de medios de cultivo para el aislamiento y diferenciación de bacterias ácido lácticas; sin embargo, sólo algunos medios se consideran selectivos. La capacidad selectiva se basa en las características bioquímicas (catalasa, oxidasa y coloración de gram) y productos (ácido acético, diacetilo, acetoína, gas carbónico, etc.) de las especies a aislar. Los medios de cultivo más utilizados para aislar bacterias ácido lácticas son: el medio M-17 para Lactococcus spp., el MRS para Lactobocillus spp. y, el MSE para Leuconostoc spp (Rodríguez, 2007). Se ha reportado que en quesos artesanales, durante los primeros días de maduración es frecuente el aislamiento de bacterias lácticas del género Lactococcus ssp. (Cogan et al, 1997). La presencia de Lactococcus spp. en los primeros días de maduración de los quesos elaborados con leche cruda se explica por la alta concentración de estas bacterias en la leche. Sin embargo, en las etapas posteriores de maduración, entre 30 y 45 días, la proporción entre Lactococcus spp. y Lactobacillus spp. se invierte y, son los Lactobacillus spp. Quienes presentan una mayor concentración (Rodríguez, 2007). En este estudio, la Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 54 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias maduración del queso de poro fue de 12 días, lo que explica que se presentaron concentraciones similares de ambos microorganismos. Cuadro 2. Variables físicas y microbiológicas analizadas en el queso de poro. Concentración Promedio Rangos Acidez (% de ácido láctico) 6.29 3.69-12.15 pH Medio M-17 (Log10 UFC) Medio MRS (Log10 UFC) 3.92 3.71-4.30 6.08 4.70-8.30 6.04 4.84-7.00 En un estudio similar, Gutiérrez et al. (1988) estudiaron la evolución de la microflora en cuatro lotes de queso de cabra de Valdeteja, tomando muestras de leche cuajada (día 0, inmediatamente después del moldeado) y queso a los dos, cinco, diez, diecisiete y veintisiete días de maduración. Se observó un predominio de las bacterias lácticas: los estreptococos lácticos y los leuconostocs alcanzaron valores de 109 UFC/g a los 0-2 días de maduración. Los lactobacilos aumentaron hasta alcanzar cifras similares a los diecisiete días. En el yogur, la concentración de bacterias lácticas debe ser como mínimo Log 6.30 UFC/g (NMX-F444-1983) y, en los quesos evaluados en este estudio se encontró concentraciones por arriba de lo que exige la norma para yogur. En 12 quesos (35.29%) cuantificados can agar M-17 la concentración fue mayor a lo requerido para el yogur, mientras que en los aislados con agar MRS,15 quesos (45-45%) estuvieron por arriba de la concentración de log 6.3 UFC/g. Estos resultados convierten al queso de poro en una fuente de bacterias lácticas con una concentración similar a la encontrada en el yogur. Sin embargo, aún es necesario implementar estrategias para incrementar su concentración en toda la producción. Al evaluar la resistencia a pH, de 67 cepas evaluadas, 24 resultaron resistentes a valores de pH de 2. De estas cepas, 19 fueron aisladas en agar M-17 y 5 en agar MRS. La resistencia a pH bajos es importante en bacterias ácido lácticas ya que esta característica les permite soportar niveles de pH bajos, como los presentes en el estómago, e implantarse en el intestino grueso, para ejercer su efecto benéfico (Escalante, 2001). En cuanto a la acidez y el valor de pH, en el Cuadro 2 se muestran los resultados. Se obtuvo una concentración alta de acidez, teniendo como promedio 6.29% de ácido láctico con rangos entre 3.69 y 12.5, mientras que para el pH se obtuvo un valor promedio de 3.92 con rangos entre 3.71 y 4.30. En un estudio realizado por Acosta (2009) se evaluó la acidez en queso de poro durante siete días de maduración a temperatura ambiente. Se observó un incremento en la acidez en las tres marcas evaluadas, como se observa en la Figura 1. Este aumento en la acidez se explica por la acción de microorganismos ácidolácticos que utilizan los nutrientes presentes en el queso como fuente de carbono para producir ácidos orgánicos, como cítrico, acético y láctico (Raimbault, 1998). Por otra parte, se ha encontrado que la acidez es un factor esencial en la conservación de alimentos. En los alimentos con alta acidez los microorganismos patógenos presentan pocas posibilidades de sobrevivir (Steinkraus, 2002). Esto hace que los alimentos ácidos sean seguros para ser consumidos, ya que además, pueden mejorar la flora microbiana benéfica compuesta principalmente por Lactobacillus y Bifidobacterium (Bengmark 2000). Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 55 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias 3 Ácido láctico (%) 2.5 2 1.5 1 0.5 0 0 1 2 3 4 Tiempo (d) San Marquito El tigre 5 6 7 Usumacinta Figura 1. Contenido de acidez en queso de poro durante el proceso de maduración (Acosta, 2009). Es difícil clasificar todos los tipos de quesos existentes, ya que existen zonas de solapamiento, normalmente se identifican las siguientes clases: quesos frescos no madurados, como el queso Mozarella, queso de pasta blanda, como el Camenbert, queso de pasta firme, como el Manchego, queso de pasta dura, como el Parmesano, quesos procesados o fundidos (Hernández y Díaz, 2002). Aunque el proceso de elaboración del queso de poro requiere de una maduración de varios días a temperatura ambiente, este queso se clasifica como queso fresco ya que el periodo para quesos madurados es de cerca de 40 días (Scott, 1991). En el Cuadro 3 se compara la acidez del queso de “poro” con otros quesos similares. La acidez del queso de poro fue mayor que en otros quesos similares. El queso blanco duro tipo llanero es uno de los productos lácteos básicos en la dieta del venezolano, el cual es madurado durante diez días. Al igual que el queso de poro, es elaborado a partir de leche cruda siguiendo esquemas artesanales empíricos, no estandarizados, lo que, aunado a la pobre calidad sanitaria, distribución y comercialización no sujeta a controles, almacenamiento sin refrigeración o refrigeración no controlada, lo convierten en un potencial vehículo para la transmisión de importantes patógenos (Citti et al 1999). Aunque la elaboración es similar, el queso tipo llanero presenta valores de acidez muy por debajo del queso de poro. Uno de los quesos que presentó valores de acidez cercanos a los del queso de poro fue el queso crema adicionado con probióticos (Ramos et al, 2005); estos resultados pueden deberse la presencia de bacterias probióticas en el queso de poro. Cuadro 3. Comparación de la acidez del queso de poro con otros quesos. Queso Blanco duro tipo llanero Mozarella Cotija Crema Crema con probiótico De poro (7 d de maduración) De poro (12 d de maduración) Acidez (% de ácido láctico) 0.61 ± 0.32 0.40 – 0.80 0.70 ± 0.07 0.82 1.04 2.30 ± 0.18 6.29 Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias Referencia Citti et al, 1999 Hernández y Díaz, 2002 Morales et al, 2003 Ramos et al, 2005 Ramos et al, 2005 Acosta, 2009 Este estudio 56 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias Como parte del proceso inicial en la elaboración del queso de poro se agrega suero del día anterior, lo que permite agregar a la leche un inóculo con alta concentración de bacterias lácticas. Se ha reportado que las bacterias lácticas son una opción para inhibir el crecimiento de la flora patógena (Steinkraus 2002). La producción de ácido láctico por este tipo de microorganismos ha demostrado poseer efectos de conservación. El uso de cultivos microbianos protectores se está revelando como una opción de futuro para la conservación de alimentos crudos o moderadamente procesados. Estudios recientes han evidenciado que algunos microorganismos compiten por el alimento y el espacio con patógenos, de modo que limitan enormemente su capacidad para alterar los alimentos (Lunden et al, 2003). Las propiedades antimicrobianas de algunos tipos de bacterias han centrado el interés de multitud de investigadores en los últimos años. Como resultado, han surgido diversas estrategias de biocontrol para su aplicación en alimentos (Guerrero y Taylor, 1994). Las bacterias lácticas son generalmente reconocidas como GRAS, por su siglas en inglés (Generally recognized as safe) y tiene un papel importante en la preservación y fermentación de alimentos, además de mejorar la calidad higiénica en alimentos por inhibir la flora competitiva la cual incluye patógenos (Cintas et al, 2001). CONCLUSIONES Se aislaron bacterias ácido lácticas en queso de poro en concentraciones similares a las exigidas para considerar al yogur un alimento con efectos beneficiosos en el consumidor. Las bacterias aisladas presentaron resistencia a valores de pH por debajo de 2.0. La concentración de ácido láctico es una concentración similar a la encontrada en quesos adicionados con bacterias probióticas. Estos resultados aportan evidencias para establecer la existencia de bacterias con propiedades probióticas en el queso de poro. Sin embargo, aún es necesario realizar pruebas adicionales para determinar la presencia de bacterias probióticas en el queso de poro. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS Acosta, H. (2009). Comportamiento de la flora microbiana asociada al proceso de maduración del queso de poro. Tesis de la Licenciatura Ingeniería en Alimentos. Universidad Juárez Autónoma de Tabasco, División Académica Multidisciplinaria de los Ríos. Tenosique, pp 41. 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TA234 Elizabeth León-García 1*, Gilber Vela-Gutierrez 2, Oscar Andrés Del Ángel-Coronel 3, Hugo Sergio García-Galindo 1, Miguel Ángel Gómez-Lim4 1 Unidad de Investigación y Desarrollo en Alimentos. Instituto Tecnológico de Veracruz. Calzada Miguel Ángel de Quevedo 2779 col. Formando Hogar. C.P. 91897. Veracruz, Ver., México., Correo electrónico: [email protected] Autor ponente, 2Facultad de Ciencias de la Nutrición y Alimentos. Universidad de Ciencias y Artes de Chiapas. Lib. Nte. Pte. No. 1150, Ciudad 3 Universitaria. Col. Lajas Maciel. C.P. 29000. Tuxtla Gutiérrez, Chiapas, México., Instituto Tecnológico Superior de Huatusco. Av. 25 Pte. No. 100. Col. Reserva Territorial. C.P. 94100. 4 Huatusco, Veracruz, México., Departamento de Genética. Centro de Investigación y de Estudios Avanzados del Instituto Politécnico Nacional. Unidad Irapuato. Km 9.6 Libramiento Norte carretera Irapuato-León C.P. 36821, Irapuato, Guanajuato. México Resumen. Se transformaron explantes hipocotiledonarios de tomate (Solanum lycopersicum) var. TA234, los cuales fueron cocultivados con Agrobacterium tumefaciens LBA4404 que contenía un vector binario con los genes de la glucuronidasa (GUS) y Neomicina fosfotransferasa (nptII) como gen reportero y antibiótico de selección respectivamente, y el gen Tomlox B en orientación antisentido. Después del cocultivo, los explantes fueron transferidos a medio selectivo de regeneración y se subcultivaron cada 3 semanas. Los brotes verdes fueron regenerados a plántulas hasta llevarlas a tierra. De un total de 158 explantes transformados el 60 % presentaron clorosis en medio selectivo. El 40 % de estos últimos regeneró brotes, callos, embriones somáticos y finalmente, plántulas. Los eventos de transformación fueron cuantificados mediante la reacción de GUS reportándose una eficacia de transformación del 4.43 %. Este procedimiento no requiere de un cocultivo de Tobacco o Petunia para la transformación. Se utilizó zeatina como regulador del crecimiento. Palabras clave. Introducción de genes, cultivo de tejidos vegetales, tomate cisgénico. Abstract. Tomato (Solanum lycopersicum) var TA234 hipocotyl sections were co-cultured with Agrobacterium tumefaciens LBA4404. A strain harboring a binary vector carrying Β glucuronidase (GUS) gene, used as a reporter gene and Neomycin phosphotransferase (nptII) gene as a positive selection antibiotic marker. The plasmid contains also the antisense Tomlox B sequence. After co-cultivation, the explants were transferred to selective regeneration medium and transferred to fresh medium every 3 weeks. Green shoots were regenerated to plantlets in vitro and then were transplanted to potting soil. 60 % of 158 regenerated explants were discarded by chlorosis in selective media. 40 % of shoots, buds and somatic embryos regenerated to plantlets. The transformation events were quantified by directly observing the GUS blue staining in the leaves of plantlets with an efficiency of 4.43 %. This procedure does not require a feeder layer of Tobacco or Petunia. Only Zeatin was used as growth regulator. Key words. Gene introducing, tissue culture plants, Cisgenic tomato. Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 60 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias INTRODUCCIÓN El tomate (Solanum lycopersicum) pertenece a la familia de la Solanaceas y es de los principales cultivos vegetales en cuanto a su demanda en el mundo (FAOSTAT, 2014; Sharma et al., 2009). Desde las primeras transformaciones genéticas realizadas en tomate (McCormick et al., 1986), no han cesado los trabajos publicados sobre diversas metodologías que abordan el tema. Entre los métodos de transformación más comúnmente usados en tomate están el empleo de Agrobacterium tumefaciens, biobalística, microinyección y electroporación de protoplastos, siendo el uso de Agrobacterium el método con mayor difusión (Sharma et al., 2005). Entre los factores a tomar en cuenta para lograr una transformación exitosa están la selección del tipo de explante, el desarrollo de un sistema de regeneración eficiente del tejido vegetal, la composición del medio de cultivo en cada etapa del proceso de transformación, las condiciones de luz, fotoperiodo y temperatura así como la cepa seleccionada, el plásmido, las condiciones de inoculación y el tiempo de cocultivo (Mehrotra and Goyal, 2012). Cabe señalar que aunque existen diferencias en el proceso de transformación y regeneración de tejidos vegetales entre las distintas variedades de tomate, la gran cantidad de metodologías existentes muchas veces son complicadas y costosas y se enfocan en sumar procedimientos sin mayor aporte. Es por ello que el objetivo de este trabajo es desarrollar un protocolo sencillo de transformación genética de tomate (Solanum lycopersicum) var. TA234 y una regeneración hasta su adaptación en tierra, que permita obtener plántulas de tomate transformadas y una comprobación por aplicación de técnica de GUS. MATERIALES Y MÉTODOS Material vegetal. Se utilizaron explantes hipocotiledonarios provenientes de semillas sembradas in vitro de tomate (Solanum lycopersicum) variedad TA234 de 8 días de edad. Las semillas se escarificaron durante 5 min en una solución de ácido sulfúrico 1N, y posteriormente se lavaron en una solución de Tween 20 al 0.1 % y cloro al 20 %, y se enjuagaron con agua destilada. Las semillas se sembraron en medio MSO y se depositaron en una cámara de incubación regulada a un color de temperatura de 4100 K y un fotoperiodo de 16 por 8 h (luz/oscuridad). La temperatura de la cámara fue de 25 °C. Medios de cultivo. Los medios de cultivo utilizados según los requerimientos del explante en las diversas etapas de la transformación fueron: MSO, 1Z, 2Z y medio de enraizamiento y su composición se enlista en la siguiente tabla. Tabla 1. Composición de medios utilizados en el proceso de transformación via A. tumefaciens. Sales MS Mioinositol Tiamina Piridoxina Nicotinamida Vit. Nitsh Vit. B5 Zeatina Sacarosa pH MSO 2Z 1Z ENR 50 % F 100 mg 2 mg/L 0.5 mg/L 0.5 mg/L 100 % F 100 mg 100 % F 100 mg 50 % F 1000 X 1000 X 2 mg/L 20 g 6 1 mg/L 20 g 6 1000 X 10 g 5.8 Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 30 g 5.7 61 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias Cepa de Agrobacterium tumefaciens (Rhizobium radiobacter) y plásmido utilizado. Se utilizó la cepa LBA4404 de Agrobacterium tumefaciens, para transferir el vector binario pCAMBIA 2301 con la secuencia de TomloxB en orientación antisentido y los genes uidA y nptII, los cuales codifican para las enzimas -glucuronidasa (actividad gus) y la neomicina fosfotransferasa II, respectivamente. Regulado por el promotor CAMV35S del virus del mosaico de la coliflor y por el terminador NOS de la nopalina sintasa. La secuencia en orientación antisentido de TomloxB codifica para una secuencia parcial de 1567 pb correspondiente a la lipoxigenasa B de tomate, la cual está involucrada en el proceso de maduración y senescencia del fruto. Preparación del inóculo. La cepa LBA4404 de Agrobacterium tumefaciens se puso a crecer en medio YM que contenía Kanamicina a una concentración de 50 mg/L. El preinóculo obtenido se incubó por 4 días, en el mismo medio adicionado con Kanamicina (50 mg/L) y acetosiringona (100 mg/L), se mantuvo en agitación a 150 rpm y 28°C. Cuando el inóculo alcanzó una OD entre 0.5 y 0.7 (medido a 600 nm) se centrifugó a 8000 rpm durante 10 min a 3 °C y se resuspendió en medio MS al 0.2 %. Transformación. El corte de explantes se realizó un día antes de la transformación genética. Los explantes se incubaron a 25 °C con luz de 4100 K y en fotoperiodo de 16 por 8 horas durante 24 horas. Al siguiente día los explantes se pusieron en contacto con el inóculo de A. tumefaciens con agitación durante 20 min. Posteriormente los explantes se colocaron de manera adaxial en contacto con el medio en oscuridad e incubación a 19 °C durante 48 horas. Una vez transcurrido ese tiempo, los explantes transformados se subcultivaron en medio selectivo 2Z (100 mg/L Kanamicina) con la cara abaxial hacia el agar. Se incubaron a 25 °C en el mismo fotoperiodo. Subcultivos y adaptación en tierra. Los subcultivos se realizaron cada 3 semanas o cuando el agotamiento de recursos del medio o la disponibilidad de espacio físico lo ameritaba. Una vez que los brotes alcanzaron la altura de 2 cm, se subcultivaron en medio 1Z (100 mg/L Kanamicina), cuando las plántulas regeneradas alcanzaron los 4 cm de altura se transfirieron a medio de enraizamiento. Adaptación en tierra. Las plántulas in vitro en medio selectivo de enraizamiento fueron trasplantadas en tierra una vez que desarrollaban raíces, en seguida se colocaban en macetas con tierra y agrolita y se mantuvieron en las mismas condiciones de luz (4100 K), fotoperiodo (16 X 8 h) y temperatura (27 °C) establecidas. Una vez que las plantas alcanzaron una altura de más de 50 cm fueron transferidas a condiciones de invernadero. Ensayo histoquÍmico. Una vez que las plántulas contenían suficiente raíces y se transfirieron a tierra, se realizó la prueba de GUS para comprobar una transformación efectiva, la cual consistió en colocar una sección del tejido vegetal en contacto con el reactivo de X-Gluc para verificar la expresión de la β-Glucuronidasa. La reacción se puso a incubar a 37 °C en oscuridad durante 24 horas. La reacción es positiva cuando el tejido se tiñe de azul (Jefferson, 1987). RESULTADOS Y DISCUSIÓN Los explantes cotiledonarios fueron cortados en la base y en la punta y la parte media fue tomada para realizar la transformación. Como lo reportan Fillatti et al. (1987) y Sharma et al. (2009). Pugliesi et al. (1999) indicaron que los primordios son originados de las células parenquimatosas vasculares de los hipocotiledones sin una fase callosa intermedia. A los 30 días los tratamientos testigo presentaron organogénesis directa a diferencia de los transformados, quienes manifestaron tanto organogénesis directa como embriogénesis somática (Figura 1A y B), efecto reportado por otros autores en tomate cherry (Guan et Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 62 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias al., 2012) y en 4 variedades de tomate, Manitoba, MH 6203 VF, Orange Queen y Sweet Million (Newman et al., 1996). Setenta y seis días posterior a la transformación la mayoría de los explantes que estaban cloróticos y con el tejido firme, generaron brotes verdes, algunos indicaban un crecimiento más diferenciado de tallos y hojas (Figura 1C). A partir de este estadio, los brotes verdes y/o bien diferenciados se separaron del explante clorótico para promover una diferenciación correcta (Figura1D) (Sharma et al., 2009). En este experimento sólo se utilizó zeatina como regulador del crecimiento, simplificando el proceso de regeneración. De un total de 158 explantes transformados, el 60 % presentaron clorosis en medio selectivo con Kanamicina, ya que solo aquellos explantes que contuvieran el gen nptII incorporado podían resistir al antibiótico en el medio de cultivo. Ahora bien, el 40 % regeneró brotes, callos y embriones somáticos, los cuales dieron lugar posteriormente a plántulas (Figura 1E). Cuando se realizó el ensayo de expresión estable (GUS) a las plantas una vez acondicionadas en tierra (Figura 1F), siete de ellas dieron positivas (Figura 1G), lo que corresponde a una eficacia de transformación del 4.43 % en base al número de explantes originalmente transformados. Posteriormente las plantas fueron transferidas a invernadero (Figura 1H) y produjeron frutos (Figura 1I), a éstos también se les determinó el ensayo de GUS, la prueba se realizó en frutos verdes y en quiebre de color verde-naranja (Figura 1J), ya que en frutos rojos no se apreciaba visualmente la coloración azul debido al enmascaramiento hecho por el pigmento característico del tomate, licopeno. Figura 1. Regeneración de explantes de tomate (Solanum lycopersicum var. TA234) posterior a la transformación genética. Desde la esquina superior izquierda: A. Embriogénesis somática B. Organogénesis directa. C. Selección en Kanamicina. D. Elongación de los brotes. E. Plántulas. F. Acondicionamiento en tierra. G. Demostración visual de la reacción de GUS en hojas de tomate (Coloración azul intensa).H. Plantas de tomate transformado en invernadero. I. Frutos de tomate transformado genéticamente. J. Demostración visual de la reacción de GUS en fruto verde y en quiebre de color. Universidad Juárez Autónoma de Tabasco 63 División Académica de Ciencias Agropecuarias Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias CONCLUSIONES La transformación genética de plantas es una poderosa herramienta biotecnológica que permite el mejoramiento genético para incrementar las posibilidades de importantes cultivos como es el caso del tomate. Una transformación eficiente vía Agrobacterium tumefaciens, y una regeneración exitosa de plantas de tomate (Solanum lycopersicum) var TA234 son posibles con el mínimo de requerimientos necesarios como fueron la zeatina como regulador del crecimiento y medios selectivos conteniendo al antibiótico Kanamicina (100 mg/L) que permitía la eliminación de material vegetal no transformado. La expresión estable fue evidenciada mediante el ensayo histoquímico de GUS en hojas de la planta y posteriormente en el fruto en el estado de maduración verde y en quiebre de color verde-naranja. BIBLIOGRAFÍA Fillati, J. J., Kiser, J., Rose, R. and Comai, L. 1987. Efficient transfer of a glyphosate tolerance gene into tomato using a binary Agrobacterium tumefaciens vector. BioTechnology (5): 726–73. Food and Drug Administration. 2014. http://faostat.fao.org. Fecha de consulta: Agosto, 2014 Guan, Z. J., Guo, B., Huo, Y. L., Guan, Z. P., Dai, J. K. and Wei, Y.H. 2012. 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Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 64 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias EMBRIOGÉNESIS SOMÁTICA Y ENRAIZAMIENTO PLÁNTULAS DE PAPAYA MARADOL Somatic embryogenesis and rooting of Maradol papaya seedlings Vela-Gutiérrez, Gilber1, León-García, Elizabeth2, Del Angel-Coronel, Oscar Andrés2, Cabrera-Ponce, José Luis3, Gómez-Lim, Miguel Angel3, García-Galindo, Hugo Sergio2 1 Facultad de Ciencias de la Nutrición y Alimentos, Universidad de Ciencias y Artes de Chiapas. 2Unidad de Investigación y Desarrollo en Alimentos, Instituto Tecnológico de Veracruz. 3Cinvestav-Irapuato; Correo-e: [email protected], [email protected] Resumen. El objetivo de la presente investigación fue obtener y enraizar plantas de papaya Maradol mediante embriogénesis somática. Se seleccionaron, lavaron y desinfectaron (cloro al 6%) frutos inmaduros procedentes de Chiapas, México. En condiciones de esterilidad se extrajeron embriones y se colocaron en medio embriogénico (MEmb) e incubaron en oscuridad durante tres meses. Los embriones somáticos obtenidos se subcultivaron por dos meses en MEmb, después en medio G (dos meses), se incubaron a 28ºC en fotoperiodo (16 h) para generar pequeñas plántulas. Se evaluó la producción de raíces en presencia de ácido indol butírico (AIB). La embriogénesis somática se logró a los tres meses de incubación. Dos meses de subcultivos en presencia de Cinetina, benzil amino purina (BAP) y fotoperiodo fueron requeridos para obtener suficientes raíces en un gradiente descendiente de AIB (3mg por 48 horas, 1.0 por dos semanas, subcultivos de un mes en 0.5 y 0.1 mg/L). Palabras clave. Embriogénesis somática, Carica papaya, ácido indol butírico, enraizamiento. Abstract. The objective of this studio was to obtain and root Maradol papaya plants by somatic embryogenesis. Immature fruits from Chiapas, Mexico were selected, washed and disinfected (chlorine 6%). Embryos were aseptically removed and placed in embryogenic media (MEmb) and incubated in the darkness for three months. Somatic embryos obtained were subcultured for two months into MEmb, then cultured in medium G (two months), incubated at 28°C in photoperiod (16 h) to generate small seedlings. Root production in the presence of indole butyric acid (IBA) was evaluated. Somatic embryogenesis was achieved after three months of incubation. Two months of subcultures in presence of Kinetin, benzyl amino purine (BAP) and photoperiod were required to obtain sufficient roots in a descendent gradient of AIB (3mg for 48 h, 1.0 for two weeks, subcultures month with 0.5 and 0.1 mg/L). Keywords. somatic embryos, Carica papaya, indol butiric acid, rooting. INTRODUCCIÓN México ocupa el tercer lugar a nivel mundial en la producción de papaya, después de Brasil y Nigeria. En el 2011, la producción de papaya en México fue 634,368.99 ton (SIAP, 2012). Los principales estados productores en México son Chiapas (140,721.50 ton), Veracruz (115,056.50 ton) y Oaxaca (113,705.25 ton). El cultivo de embriones ha ayudado al mejoramiento genético de especies arbóreas porque acorta el periodo siembrafloración. Así mismo, ha sido efectivo para acortar el ciclo de mejoramiento de Iris spp., porque acorta el periodo de latencia de las semillas que oscila entre unos pocos meses y varios años; esta latencia se debe algunos inhibidores del crecimiento del embrión Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 65 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias presentes en el endosperma, y en la cubierta de la semilla. Por medio del cultivo de embriones, es posible acortar la latencia y producir plántulas para el trasplante a las 2 o 3 semanas. Según Cruz (2008), la manipulación in vitro de papaya solo se justifica económicamente si la misma se realiza para un genotipo híbrido. El objetivo del presente trabajo es obtener una línea embriogénica para producir plantas de papaya Maradol in vitro con suficiente cantidad de raíces para su eficiente adaptación a invernadero, esta investigación forma parte del proyecto “Generación de plantas de papaya Maradol modificadas genéticamente para producir frutos con mayor vida útil” que se desarrolla actualmente en la Universidad de Ciencias y Artes de Chiapas. MATERIALES Y MÉTODOS Obtención de embriones somáticos. Se seleccionaron frutos inmaduros de papaya Maradol procedentes de un huerto cercano a la ciudad de Tuxtla Gutiérrez Chiapas México, se lavaron y desinfectaron con una solución de cloro comercial (clorox®) al 6%. En condiciones estériles se extrajeron las semillas, y se almacenaron a 4ºC. Las semillas se desinfectaron con etanol al 96% durante 5 minutos, y con una solución de clorox® al 20% por 20 minutos (se adicionaron dos gotas de tween 20), posteriormente se realizaron de tres a cuatro lavados con agua desionizada estéril. En condiciones asépticas y con la ayuda de un microscopio estereoscopio se disectaron para obtener los embriones. Estos se cultivaron en placas que contenían medio para inducción de callos embriogénicos (MEmb) (Murashige and Skoog (MS) con vitaminas, suplementado con 0.4 g/L de glutamina, 1 mg/L de 2,4-D (2,4- ácido dicloro fenoxiacético), 6% de sacarosa, pH de 5.8, agar 8 g/L), se mantuvieron en obscuridad a 261ºC en un periodo de tres a cuatro meses, hasta la aparición de embriones somáticos. Generación y enraizamiento de plantas. Los embriones somáticos se transfirieron a medio G (MS suplementado con 30 g/L de sacarosa, 0.5 mg/L de Kinetina y 1 mg/L de benzil amino purina (BAP), pH 5.8 y 4 g/L de gelrite®) por 4 a 6 semanas para producir pequeñas plántulas; después se transfirieron a pequeños frascos de vidrio con medio G por dos meses (dos subcultivos en periodos de un mes) para elongar el tallo y facilitar el crecimiento. Para el enraizamiento se utilizó medio MS (50% de su fuerza) adicionado con sacarosa (30 g/L), ácido indol butírico (AIB) en cuatro concentraciones en gradiente descendiente (3 mg/L por 48 horas, 1 mg/L durante dos semanas, subcultivos de un mes con 0.5 y 0.1 mg/L), pH 5.8 y gelrite® (4 g/L). Éste mecanismo de gradiente se consideró de acuerdo a estudios previos realizados por nuestro grupo de trabajo en donde se probaron cuatro concentraciones de AIB (T1 (0.5), T2 (1.0), T3 (2.0) y T4 (3.0 mg/L)). Durante el periodo de generación y enraizamiento de las plántulas se proveyó de un fotoperiodo de 16 h (utilizando lámparas con luz blanca fría de 6500K). RESULTADOS Y DISCUSIÓN Obtención de embriones somáticos. Los embriones somáticos en estadio globular, corazón y temprana etapa de torpedos se obtuvieron de embriones de frutos inmaduros después de dos a tres meses de subcultivo en MEmb (Figs. 1A, B, C y D). Resultados concordantes publicaron Cai et al. (1999), ellos indujeron la formación de embriones globulares, de corazón y tórpedos después de cuatro semanas de cultivar embriones en Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 66 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias medio de inducción. Los embriones presentaban un color amarillo y consistencia frágil que exudaban un líquido claro y denso (Fig. 1D). La cantidad de embriones somáticos se incrementa conforme son subcultivados en medios frescos con 2,4-D, esto permite inducir sucesivas fases embriogénicas. Los mejores resultados obtenidos en la formación de callos embriogénicos y somáticos se alcanzaron al utilizar 10 mgL-1 de 2,4-D. Resultados similares reportaron Gutiérrez-Rosati et al. (1999) al estudiar embriogénesis somática de “papayo” (Carica papaya Linnaeus) variedad PT-101-B. En la figura 1D, se pueden observar embriones en estadio globular, y muy pocos en fase de corazón y torpédos. El 2,4-D estimula la síntesis de otras auxinas como el ácido indol acético (AIA) en células de zanahoria (Daucus carota L) (Quintana, 2009). Figura 1. A: Frutos inmaduros de papaya Maradol. B: Embrión recien obtenido de la semilla. C: Embrión con cotiledones abiertos dos semanas de cultivo en MEmb en condiciones de oscuridad. D. Embriones somáticos en estadio globular, de corazón y algunos en temprana edad de torpedos. Generación y enraizamiento de plantas. Después de cuatro semanas de cultivar embriones somáticos maduros en medio G se formaron pequeñas plántulas de 0.5 a 1.0 cm de longitud (Fig. 2A). Cuatro semanas después se obtuvieron pequeñas plantas de 2 cm de longitud (Fig. 2B), provistas de una a dos pequeñas hojas verdes. Posteriormente, se transfirieron al medio de enraizamiento untilizando un gradiente de concentraciones de AIB, esto se realizó porque en estudios previos publicamos que 2.0 y 3.0 mg/L de AIB inducen suficiente generación de raíces en las plántulas, sin embargo después de 15 días de permanecer en el medio se presenta senescencia, mientras que 0.5 y 1 mg/L de la misma auxina inducen la formación de raíces pero sin elongación (Vela-Gutiérrez et al., 2014). Al utilizar un gradiente de AIB (3 mg/L por 48 horas, 1 mg/L durante dos semanas, subcultivos de un mes con 0.5 y 0.1 mg/L), se logró la inducción hasta de 4 raíces pivotantes primarias y muchas secundarias en las plantas, así como la elongación de éstas a 3.5 cm; sin evidenciar senescencia (figura 2C y D). Islam, et al. (1993), indican que la formación de raíces ocurre cuando se añade al medio de cultivo de 0.1 a 1 mg/L de IBA o ANA, y que los brotes son más propensos al enraizamiento cuando se incrementan los subcultivos. Los mismos autores, reportaron mayor enraizamiento al agregar 1 mg/L de IBA en propagación clonal in vitro de papaya (Carica papaya L.). Datos reportados por Saker et al. en 1999, indicaron que la adición de IBA en concentración de 2 mg/L presentó mayor efecto en la formación de raíces (75%), así como mayor longitud (3.15 cm) de estas, sin formación de callos; al evaluar el efecto de la concentración de la hormona en la inducción de raíces en embriones de papaya. Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 67 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias Figura 2. A y B: Pequeñas plántulas cultivadas en medio G durante dos y tres semanas, respectivamente. C y D: Plantas cultivadas en medio para enraizamiento en presencia de AIB en un gradiente descendiente. CONCLUSIONES. El sistema de embriogénesis somática utilizado (técnica y medios de cultivos), permitió obtener con bajos niveles de contaminación embriones somáticos globulares principalmente, algunos eestadio de corazón y torpedos en tremprana edad provenientes de frutos inmaduros. Se logró a la cuarta semana la regeneración de pequeñas plantulas de los embriones somáticos maduros subcultivados en medio G. La exposición a un gradiente en disminución de AIB (3 mg por 48 horas, 1.0 durante dos semanas, y subcultivos de un mes con 0.5 y 0.1 mg/L de medio de cultivo) permitió el enraizamiento eficiente de las plántulas. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS Cai, W., Gonsalves, C., Tennant, P. Fermin, G., Souza, M., Sarindu, N., Jan, F. J., Zhu, H. Y. and Gonsalves, D. 1999. A protocol for efficient transformation and regeneration of Carica papaya L. In Vitro Cell Dev. Biol. Plant. 35:61-69 Cruz, M., Darías, A. L., Cabrera, D., Pérez, A., Cruz-Martín, M., Pichardo, T., Kosky, R. G. and Portal, O. 2008. Enraizamiento y aclimatización de plantas transgénicas de papaya var. Maradol roja. Biotecnología Vegetal. 8(1):35-41. Gutiérrez-Rosati, A., Jiménez, C. and Yepez, J. 1999. Embriogénesis somatica en papayo (Carica papaya L.) variedad PT-101-B. Disponible en: http://www.lamolina.edu.pe/cirgebb/papayo%20embriogenesis%201999.pdf 10p. Consulta: noviembre 2012. Islam, R., Rahman, S. M., Hossain, M. and Joarder, O. I. 1993. In Vitro clonal propagation of papaya (Carica papaya L.). Pak. J. Bot. 25:189-192. Quintana, S. M. E. 2009. Genetic transformation of onion (Allium cepa L.) through biolistics. 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Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 69 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias APROVECHAMEINTO DEL BANANO DE RECHAZO COMO SUSTRATO EN EL CULTIVO DE UNA LEVADURA COMERCIAL A NIVEL MATRAZ Rodríguez-Cepeda M.C.¹, Morales-Cruz R.², López-Sarabia³, P. Matos Alejandro, R. Hernández Vélez. Instituciones de los autores: Instituto tecnológico de Villahermosa. [email protected], [email protected] Resumen. En este trabajo se plantea como alternativa el aprovechamiento de residuos orgánicos, como es el banano rechazo variedad criollo, que por su grado de madurez puede perder su valor comercial, pero que tiene alto contenido de azucares que puede ser útil en procesos de fermentación microbiana, como es en la fabricación de levaduras de panificación. Las condiciones fisicoquímicas el tipo y la concentración de los nutrientes, pH, temperatura así como el tipo de microorganismo. Por ello en este trabajo se realizaron cinéticas para seleccionar una levadura entre tres marcas de levadura comercial liofilizada de uso en panificación, y tres en tres fuentes de nitrógeno (extracto de levadura, sulfato de amonio y urea) a concentraciones equivalentes. Las pruebas se realizaron en medios de fermentación en matraz conteniendo banano de rechazo como fuente de carbono la que se mantuvo constante a una relación de 1:3 banano-agua, un pH de 5 a 5.5 y un mismo nivel de inóculo. Las cinéticas se llevaron cabo por 24 horas, manteniendo los matraces en un baño con agitación constante y tomando las muestras periódicamente. Palabras clave. banano de rechazo, cultivo de levaduras, cinéticas INTRODUCCIÓN La región del sureste de México y en especial el estado de Tabasco, se caracteriza como por su alta producción de banano, de las variedades Criollo, Roatán y Tabasco. La mayor cantidad de la producción se exporta al mercado internacional y nacional, el resto se destina al abastecimiento del mercado local. Al ser un producto climatérico, una vez cortado, rápidamente se madura cuando no se conserva de una forma adecuada, pasando a formar parte de los residuos orgánicos, con muy escazas posibilidades de uso (Laprade, 2006). El banano se denomina de rechazo, cuando no cumple con las especificaciones de tamaño, de forma, con manchas o pintas en la cáscara o con algún daño mecánico. De acuerdo con Araya (1995), el cambio más significativo durante la maduración se da con la reducción del almidón presente por hidrólisis enzimática y la consecuente producción de azúcares simples, componentes presentes en valores significativos y que pueden ser aprovechados de diversas formas para el beneficio de la industria bananera. Una alternativa para su aprovechamiento es su uso en la industria de las fermentaciones en la fabricación de levadura, entre otros productos de fermentación (Matamoros, 1981). La levadura, principalmente del género Sacharomyces, tiene demanda comercial, al utilizarse en la elaboración de productos diversos como son: levadura para panificación, para elaborar vinos, como fuente de vitamina B12 en complementos alimenticios, de enzimas, aditivo en alimento para animales, saborizantes, entre otros (Peppler,1979). Por otra parte levaduras principalmente del género Saccharomyces cerevisiae, con múltiples aplicaciones en el área de alimentos, farmacia, ambiental y biología molecular, es utilizada como organismo modelo en estudios de crecimiento celular y producción de metabolitos (Ostergard, et al., 2000 y Legras, et al., 2007). Por ello en este trabajo se Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 70 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias pretende utilizar la biotecnología de las fermentaciones para verificar la factibilidad del uso del banano de rechazo en el cultivo de la levadura. En una primera fase, seleccionar dentro de tres marcas comerciales de levaduras liofilizadas, el tipo de levadura a cultivar y de una fuente de nitrógeno entre cuatro opciones a probar en estudios a nivel de matraces, utilizando como fuente de carbono, la pulpa de banano de rechazo como sustrato a una concentración contante, igualmente el pH, el nivel de inoculo, la temperatura y la agitación. MATERIALES Y MÉTODOS El presente trabajo se llevó a cabo en el Laboratorio de Microbiología del Instituto Tecnológico de Villahermosa; ubicado en la carretera Villahermosa-Frontera Km. 3.5, Cd. Industrial de la Ciudad de Villahermosa, Tabasco. Los métodos fisicoquímicos utilizados fueron. ° Brix, pH, Cuenta directa al microscopio y Azúcares Reductores por el método de DNS Cepa microbiana y Medios de cultivo. Las levaduras utilizadas, se obtuvieron en los centros comerciales de las marcas Tradipan,Panadería y Fleischmann. Preparación de pulpa de banano Base para la fermentación. Para la preparación del macerado base, de la pulpa de banano de rechazo (grado de madurez 7) utilizada en la fermentación se usó la técnica descrita por Bonilla & González (2000). El banano seleccionado fue el de grado 7 de maduración. Se peló el fruto y se realizó una molienda con agua en relación 1:1 (1 de banano por 1 de agua) y con una malla muy fina se procedió al filtrado, se pasteurizo en baño maría por 10 min a 80 °C. Se conservó en refrigeración o congelación, hasta su uso. Medio de fermentación para la selección de la levadura. Para la elaboración de 2400 g de medio, se añadió la cantidad de macerado base necesario para una relación aguabanano de 1:4, se adicionaron 9 g de extracto de levadura, a todos los medios se adiciono 0.8 g de sulfato de magnesio y 0.04g de sulfato manganoso. El pH se ajustó antes de la esterilización a 5 - 5,5. El caldo de cultivo, se esterilizo en un autoclave a 121°C/15 lb por 15 min. Medio de fermentación para la selección de la fuente de nitrógeno. Para la elaboración de 2400 g de medio, se añadió la cantidad de macerada base necesaria para una relación agua-banano de 1:4, se adiciono el equivalente en nitrógeno de los 9 g de extracto de levadura sustituyendo en su caso por urea, cloruro de amonio y sulfato de amonio. Se adiciono 0.8 g de sulfato de magnesio y 0.04g de sulfato manganoso. El pH se ajustó antes de la esterilización a 5 - 5,5. El caldo de cultivo, se esterilizo en un autoclave a 121°C/15 lb por 15 min. Activación, resiembra y conservación de la levadura comercial. La levadura liofilizada comercial, de las tres marcas, se activaron adicionado una pisca del liofilizado a un tubo con 10 ml de agua estéril. Los tubos con la levadura se colocaron en un baño maría a 35°C por 30 min. De esta suspensión se tomó una asada y se sembró por estría en cajas de Petri con PDA. Las colonias aisladas se pasaron a tubos con agar inclinado de PDA, para su conservación. Preparación del inoculo para los tratamientos. De los tubos de conservación se tomaron 3 asadas del cultivo y se suspendió en agua estéril, homogenizando por 10 segundos en vortex. Una alícuota de la suspensión se leyó en el Espectrofotómetro a 640 nm, para controlar el nivel de inoculo de experimentos posteriores. Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 71 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias Para inocular los matraces de prueba en condiciones constantes de crecimiento de las levaduras, se prepararon matraces con 100 ml de caldo nutritivo, ajustado a pH 5 y esterilizados a 121°C por 15 minutos. El primer matraz con caldo nutritivo se utilizó de base y se inoculo con 5 ml de la suspensión de la levadura en el agua estéril. Posteriores matraces, se inocularon, con una cantidad equivalente según las lecturas de las alícuotas en el Espectrofotómetro. Todos se incubaron con agitación por 16 horas, en baño con agitación constante, y a una temperatura de 30 °C. Experimentos para seleccionar la levadura y la fuente de nitrógeno. Los medios preparados con la composición y condiciones señaladas anteriormente, se inocularon con un 5% de la levadura activada en el caldo nutritivo, se incubaron en baño maría a 30 °C y agitación constante tomando muestras a diferentes intervalos de tiempo por 24 horas. Las muestras se utilizaron para la cuenta directa al microscopio, grados Brix, azucares reductores por el método de DNS y pH. RESULTADOS Y DISCUSIÓN Selección de la levadura. A continuación se muestran los resultados obtenidos respecto al comportamiento de los grados Brix, azúcares reductores y crecimiento de las levaduras con respeto al tiempo de las diferentes marcas de levadura en el medio de cultivo con banano de rechazo como fuente de carbono. 100 mg/ml de A.R. 80 60 TradiPan 40 Fleischmann Panaderia 20 0 0 horas 5 horas 10 horas 22 horas 29 horas Tiempo Gráfica 1. Comportamiento cinético del consumo de los azúcares reductores en la selección de levaduras En la gráfica 2 se pudo observar el comportamiento de los sólidos solubles en el medio de cultivo durante el tiempo del experimento, encontrando que a las 22 horas prácticamente se había agotado y que este permanece constante hasta las 29 horas. Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 72 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias 7 6 ° Brix 5 4 TradiPan 3 Fleischmann 2 Panaderia 1 0 0 Horas 5 Horas 10 Horas 22 Horas 29 Horas Tiempo Gráfica 2. Comportamiento cinético de °Brix en la selección de levaduras En la gráfica 3 se observa como las levaduras tuvieron buen crecimiento, siendo la levadura TradiPan, la que alcanzo mayor cantidad de células, y aun así hasta la última muestra que fue a las 28 horas tuvo 5.640 x 10 6 células. 12 Log de M.O. 10 8 TradiPan 6 Fleischmann 4 Panaderia 2 0 0 Horas 5 horas 10 horas 22 Horas 29 H0ras Tiempo Gráfica 3. Comportamiento de las levaduras utilizando el método de cuenta directa en la selección de levaduras De acuerdo a los datos y gráficas analizadas, la levadura que tuvo mejor rendimiento fue la TradiPan es una levadura seca instantánea seleccionada de Saccharomyces cerevisiae. Se observó un buen comportamiento en el crecimiento de células, pH óptimo de 5, y de 4 a 6° Brix manteniéndose en todos los muestreos. Selección de una fuente de nitrógeno. A continuación se muestran los resultados obtenidos con el análisis de la levadura TradiPan, compitiendo las cuatro fuentes: urea CO (NH2)2, extracto de levadura, sulfato de amonio (NH4)2SO4 y cloruro de amonio NH4CL. Estos datos fueron esenciales para la selección de la mejor fuente de nitrógeno. Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 73 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias Como se puede observar en la gráfica 4, el cultivo con urea mostro poco descenso en el contenido de azucares durante las primeras horas, sin embargo estos se agotaron al igual que en el medio con cloruro de amonio a las 24 horas. 0.4 mg/ml de A.R. 0.35 0.3 0.25 Extracto de Levadura 0.2 Urea 0.15 Cloruro de Amonio 0.1 Sulfato de Amonio 0.05 0 0 horas 6 horas 12 horas 24 horas Tiempo Gráfica 4. Comportamiento cinético del consumo de los azúcares reductores en la selección de fuentes de nitrógeno Como se muestra en la gráfica 5 la determinación de ° Brix fue casi igual en las 4 fuentes de nitrógeno, observando que la urea y sulfato de amonio tuvieron el mismo comportamiento al igual que el extracto de levadura con cloruro de amonio. 4.5 4 3.5 ° Brix 3 Sulfato de Amonio 2.5 2 Urea 1.5 Extracto de Levadura 1 Cloruro de Amonio 0.5 0 0 horas 6 horas 12 horas 24 horas Tiempo Gráfica 5. Comportamiento cinético de ° Brix en la selección de fuentes de nitrógeno Como se observa en la gráfica 6, la urea fue la que sobresalió ya que desde las 6 horas el recuento de células supero a las demás y siguió manteniendo alta la cantidad de células de 1,868 x 10 6 hasta las 24 horas. Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 74 Log/M.O. Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 Sulfato de Amonio Urea Extracto de Levadura Cloruro de Amonio 0 horas 6 horas 12 horas 24 horas Tiempo Gráfica 6. Comportamiento de las levaduras utilizando el método de cuenta directa en la selección de fuentes de nitrógeno Como resultado de los datos y gráficas analizadas, la fuente de nitrógeno que tuvo mejor rendimiento fue la urea (NH2CONH2), alcanzado un buen pH, ° Brix y mayor cantidad de células desde el inicio de las pruebas y terminando a las 24 horas con 1,868 x 10 6. CONCLUSIONES Se concluye que es posible utilizar el banano de rechazo como fuente de carbono y que de las tres marcas de levadura comercial utilizadas, la que mostro un mayor crecimiento y comportamiento fue la levadura TradiPan, la que logra una mayor cantidad de levaduras (528.8 x 10 6 de levaduras/ml), a las 22 horas para posteriormente permanecer constante, con respecto al consumo de sustrato estos se redujeron de 85 a 17 mg/ml a las 22 horas para posteriormente también permanecer constante. Comportamiento similar mostraron los grados Brix. En los experimentos para la selección de la fuente de nitrógeno, fue la urea la que alcanzo el mayor contenido de biomasa con un recuento de 1, 868 x 10 6 levaduras/ml a las 24 horas, además de tener un menor costo y de fácil adquisición con fines industriales. LITERATURA CONSULTADA Araya M.; M. Centeno W.; Carillo. 1995. Densidades poblacionales y frecuencia de los nematodos parásitos del banano (Musa AAA) en nueve cantones de Costa Rica. 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Post cosecha y agroindustria del plátano en el eje cafetero de Colombia, pág.145 Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 76 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias USO DE LIPASAS Y FOSFOLIPASA A1 PARA LA SÍNTESIS DE UN FOSFOLÍPIDO ESTRUCTURADO CON ELEVADO CONTENIDO DE ÁCIDOS GRASOS DE CADENA MEDIA Angélica A. Ochoaa, Josafat A. Hernándezb, Adriana Cavazosc, Hugo S. Garcíac a División Académica de Ciencias Agropecuarias, Universidad Juárez Autónoma de Tabasco, Villahermosa, Tabasco, México. [email protected] b División de Tecnología de Alimentos, Universidad Tecnológica de Tabasco, Villahermosa, Tabasco, México. c UNIDA, Instituto Tecnológico de Veracruz, Veracruz, Veracruz, México. Resumen. Se obtuvo un fosfolípidos estructurado, enriquecido con ácidos grasos de cadena media (MCFAs), utilizando enzimas lipasas y fosfolipasa A1 (PLA1) inmovilizadas, a través de una reacción de acidólisis. Se evaluó, aplicando la metodología de superficie de respuesta, el efecto de la relación molar de sustratos, proporción de enzima y temperatura de reacción sobre la incorporación de MCFAs por la enzima PLA1 y se determinaron las mejores condiciones para la incorporación. Bajo las mismas condiciones de reacción, la mayor incorporación de MCFAs se obtuvo con la enzima PLA1 como catalizador. Todos los factores mostraron tener efecto sobre la incorporación de MCFAs a fosfatidilcolina (PC); la incorporación fue favorecida al incrementar la proporción de enzima y la relación molar de sustratos mientras que, al incrementar la temperatura la incorporación disminuyó. La máxima incorporación de MCFAs a PC se obtuvo a una relación molar de sustratos 1:16, 32 % de enzima y temperatura de 50 °C. Bajo estas condiciones se logró, a las 12 horas de reacción, una incorporación del 49 %; alcanzándose a las 72 horas de reacción una incorporación máxima del 70 %. Palabras clave. acidólisis, ácidos grasos de cadena media, fosfolipasa A1, lipasas, fosfatidilcolina modificada. INTRODUCCIÓN Los fosfolípidos (PLs) constituyen un importante grupo de lípidos polares que están presentes en todas las membranas biológicas en las que, además de su función estructural actúan como cofactores y activadores de una gran variedad de enzimas asociadas a la membrana (D’Arrigo y Servi, 1997); Los PLs han sido ampliamente utilizados por sus propiedades surfactantes en la elaboración de emulsiones para la producción de alimentos, productos farmacéuticos y cosméticos (Reddy et al., 2005). Para mejorar sus propiedades emulsificantes, viscosidad y dispersabilidad, los PLs se someten a modificaciones físicas, químicas o enzimáticas; presentando así un amplio espectro en el balance hidrofóbico-lipofílico para diversas aplicaciones industriales (Guo et al., 2005). La modificación enzimática de los PLs tiene ventajas sobre los métodos químicos, entre ellas la especificidad de las enzimas; siendo una alternativa segura para la producción de PLs modificados (Joshi et al., 2006). En los PLs, el reemplazo de los ácidos grasos existentes de forma natural por los ácidos grasos deseados, modifica además de sus propiedades físicas y químicas, sus funciones nutricionales, farmacéuticas y médicas (Vikbjerg et al., 2005a); su reemplazo por MCFAs, permite la obtención de PLs más resistentes a la oxidación, con una aumentada estabilidad térmica, mayor solubilidad y mejores propiedades emulsificantes (Vikbjerg et al., 2006). Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 77 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias Además, estudios recientes confirman el potencial de los MCFAs para reducir el peso corporal y particularmente la grasa corporal (Aoyama et al., 2007; Kasai et al., 2003b); reducir la secreción de lipoproteinas y atenuar la respuesta posprandial a los triglicéridos (Kasai et al., 2003a); reducir más rápida y eficientemente los niveles lipídicos séricos que los ácidos grasos mono o poliinsaturados (Marten et al., 2006); reducir el daño intestinal (Kono et al., 2004) y la hepatotoxicidad inducida por alcohol (Ronis et al., 2004); y desde 1994 su uso en productos alimentarios es reconocido como seguro (GRAS) por la Administración de alimentos y medicamentos de Estados Unidos de Norteamérica (FDA) (Traul et al., 2000). Numerosas publicaciones han reportado la síntesis enzimática como una efectiva vía para la modificación de PL mediante la incorporación de ácidos grasos saturados, insaturados y poliinsaturados donde emplean lipasas (Du et al., 2010; Hossen and Hernandez, 2005; Reddy et al., 2005; Haraldsson and Thorarensen 1999; Mustranta et al., 1994; Mutua y Akoh, 1993; Svensson et al., 1992) o PLA1 (Garcia et al., 2008; Kim et al., 2007; Vijeeta et al., 2004) y PLA2 (Awano et al., 2006; Egger et al., 1997; Hosokawa et al., 1998). Sin embargo, solo algunos reportes específicos relacionados con la incorporación de MCFAs a lecitina por lipasas han sido publicados por Adlercreutz et al. (2002), Peng et al. (2002) y Vikbjerg et al. (2005a y 2005b); y sólo un reporte de la incorporación a lecitina de estos ácidos grasos por PLA2 fue publicado por Vikbjerg et al. (2007). El propósito del presente trabajo fue enriquecer PC con MCFAs vía enzimática, usando lipasas inmovilizadas y PLA1 inmovilizada en duolita como catalizador a través de una reacción de acidólisis; evaluar aplicando la metodología de superficie de respuesta, el efecto de la relación molar de sustratos, la proporción de enzima y la temperatura sobre la incorporación de MCFAs, así como determinar las mejores condiciones para la incorporación. MATERIALES Y MÉTODOS Las enzimas Lipozyme TL IM (Thermomyces lanuginosa), Lipozyme RM IM (Rhizomucor miehei), Novozym 435 (Candida antarctica B, CAL) y PLA1 Lecitase® Ultra fueron un regalo de NOVO (Salem, VA); el soporte Duolita A568 fue un regalo de Rohm y Haas (Philadelphia, PA). La PC (95 % PC de soya) se adquirió de la compañía Avanti Polar Lipids (Alabaster, AL) y la fuente de MCFAs fue un aceite comercial (Original Thin Oil®) de la compañía Sound Nutrition (Dover, Idaho). Inmovilización de PLA1. La inmovilización de la enzima PLA1 fue realizada de acuerdo con la metodología descrita por García y colaboradores (2008). La preparación enzimática se almacenó en congelación bajo atmósfera de nitrógeno y se utilizó para catalizar las reacciones de acidólisis. Preparación de los MCFAs. Los MCFAs se obtuvieron por saponificación del aceite (Original Thin Oil®), de acuerdo con el método descrito por Kim y colaboradores (2006). La mezcla de MCFAs se almacenó en congelación bajo atmósfera de nitrógeno hasta su empleo en las reacciones de acidólisis. El peso molecular promedio de la mezcla de MCFAs fue calculado en base al análisis por CG y se utilizó para determinar la cantidad a mezclar con PC, de acuerdo con la relación de sustratos a preparar. Reacción de acidólisis. Para todas las reacciones, se utilizaron 2.5 g de la mezcla de sustratos, se colocaron en matraces Erlenmeyer de 25 mL y se mezclaron con la cantidad de enzima inmovilizada, de acuerdo con el tratamiento a evaluar. La reacción se llevó a cabo en un agitador orbital operando a 300 rpm y la temperatura deseada por un periodo Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 78 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias de 72 horas. Se tomaron muestras periódicamente para determinar la incorporación de MCFAs a PC. Todos los experimentos se realizaron por duplicado. Cuantificación de ácidos grasos por CG. Los ácidos grasos totales en el saponificado del aceite y en PC fueron determinados por metilación directa con HCl metanólico 1 N a 60 C por 30 minutos. Los ácidos grasos esterificados en PC y en la mezcla de reacción se determinaron por metilación alcalina; se tomaron 100 L de la mezcla de reacción, se adicionó 1 mL de metóxido de sodio en metanol 0.5 N y se mantuvo a temperatura ambiente por 5 minutos. Se agregaron 100 L de agua destilada para detener la reacción y los metil ésteres fueron extraídos con 2 mL de hexano. Una alícuota del extracto (1L) fue inyectada al cromatógrafo de gases Hewlett-Packard modelo 6890 equipado con un detector de ionización de flama, la columna capilar fue una HP-INNOWAX Polietilenglicol (60 m X 0.25 mm X 0.25 mm). El método consistió para el horno una temperatura inicial de 50 °C por 1 minuto seguido por una rampa de 15 °C por minuto hasta alcanzar una temperatura final de 200 °C, manteniéndola por 24 minutos. El tiempo de corrida fue de 35 minutos. El puerto de inyección se mantuvo a una temperatura de 200 °C y el detector a 230 °C. Diseño experimental y análisis estadístico. Para determinar el efecto de la relación molar de sustratos, la proporción de enzima y la temperatura sobre la incorporación de MCFAs a PC se utilizó un diseño compuesto central con tres factores a tres niveles y dos puntos axiales (Tabla 1). El análisis de los resultados obtenidos se hizo en base a la metodología de superficie de respuesta, para lo que se utilizó el paquete estadístico MINITAB versión 14.0. RESULTADOS Y DISCUSIÓN La inmovilización de la enzima PLA1 en duolita, resultó en una recuperación del 61 % de la enzima libre, en forma inmovilizada. Lo anterior es consistente con lo reportado por García et al. (2008). Se obtuvo el concentrado de MCFAs cuya composición fue de 67.14 % de ácido caprílico (C8:0) y 30.57 % de ácido cáprico (C10:0); además de 1.65 % de ácido caproico (C6:0) y 0.64 % de ácido láurico (C12:0). La composición en ácidos grasos de la PC de soya utilizada como sustrato para la síntesis de PC enriquecida con MCFAs fue: ácido palmítico (C16:0) 13.29 %, ácido esteárico (C18:0) 3.58 %, ácido oleico (C18:1 n-9) 10.72 %, ácido cis-7-octadecenoico (C18:1 n-7) 1.64 %, ácido linoleico (C18:2 n-6) 64.42 % y ácido linolénico (C18:3 n-3) 6.35 %. La síntesis de PC enriquecida con MCFAs se llevó a cabo a través de una reacción enzimática de acidólisis, utilizando las lipasas comerciales inmovilizadas Lipozyme RM IM, Lipozyme TL IM y Novozym 435; así como la PLA1 Lecitase® Ultra inmovilizada en duolita; bajo las siguientes condiciones de reacción: 50 C, 10 % de enzima y relación molar de sustratos 1:8 (PC/MCFAs). Las cinéticas de incorporación de MCFAs a PC se observan en la Figura 1. La incorporación alcanzada a las 72 horas de reacción para las enzimas PLA1, Lipozyme RM IM, Lipozyme TL IM y Novozym 435 fue de 14.8, 7.8, 6.4 y 43.9 %, respectivamente. Como se observa, la mayor incorporación fue obtenida con la enzima PLA1 y esto podría ser debido a la naturaleza del sustrato utilizado; de las lipasas probadas Lipozyme RM IM de Rhizomucor miehei presentó una mayor incorporación. Mutua y Akoh (1993) reportan la incorporación de ácido eicosapentaenoico (C20:5 n-3) a PC en hexano por diferentes enzimas lipasas, así como por PLA1 y PLA2, encontrando la mayor incorporación con una lipasa no inmovilizada de Mucor miehei (17.7 %) seguida por las enzimas PLA2 (17.2 %) y PLA1 (14.1 %); otras cinco lipasas mostraron incorporaciones menores al 1 %. Por su Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 79 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias parte, Kim et al. (2007) reportan la incorporación de ácidos grasos poliinsaturados n-3 a PC utilizando PLA1 no inmovilizada, alcanzando una incorporación molar de 21.0 % a las 6 horas de reacción, esto es similar al 20.4 % alcanzado en este trabajo a este mismo tiempo de reacción; García et al. (2008) reportan también la incorporación de ácidos grasos poliinsaturados n–3 a PC pero utilizando PLA1 inmovilizada en duolita, alcanzando una incorporación molar de 33 % a las 24 horas de reacción, en este trabajo se logró incorporar un 37.56 %. Tabla 1. Tratamientos experimentales resultantes del diseño compuesto central con tres factores a tres niveles y dos puntos axiales Tratamiento S E T 1 1:8 16 50 2 1:16 16 50 3 1:8 32 50 4 1:16 32 50 5 1:8 16 60 6 1:16 16 60 7 1:8 32 60 8 1:16 32 60 9 1:4 24 55 10 1:20 24 55 11 1:12 8 55 12 1:12 40 55 13 1:12 24 45 14 1:12 24 65 15 1:12 24 55 16 1:12 24 55 17 1:12 24 55 Abreviaturas: S, relación molar de sustratos (PC/MCFAs); E, concentración de enzima (en por ciento de peso, basado en la cantidad de sustratos); T, temperatura (°C). Toda vez que la enzima PLA1 Lecitase® Ultra inmovilizada mostró la mayor incorporación de MCFAs a PC, se llevó a cabo el enriquecimiento de PC con esta enzima, de acuerdo con el diseño experimental propuesto. Las cinéticas de incorporación de MCFAs a PC se muestran en las Figura 2. El análisis estadístico de los resultados obtenidos para la incorporación de MCFAs (% molar), en base a la metodología de superficie de respuesta, indica que los tres factores evaluados, relación de sustratos, proporción de enzima y temperatura, tienen efecto sobre la incorporación de MCFAs a PC en la reacción de acidólisis catalizada por PLA1. Por otra parte, la interacción entre la relación de sustratos y la concentración de enzima no presentó efecto significativo en la incorporación, en tanto que las interacciones entre la relación de sustratos y temperatura, así como entre la concentración de enzima y temperatura, sí lo presentaron (Figura 3). Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 80 Incorporación de MCFAs (mol %) Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias 50 40 30 Lipozyme TL IM Lipozyme RM IM 20 Novozym 435 10 Lecitase Ultra 0 0 20 40 60 80 Tiempo de reacción (horas) Figura 1. Incorporación de MCFAs a PC por enzimas lipasas y PLA1 Lecitase® Ultra. Condiciones de reacción: relación molar de sustratos 1:10, concentración de enzima 10 % y Temperatura 50 C. En relación con el efecto de la concentración de enzima sobre la incorporación de MCFAs a PC, encontramos que la incorporación se ve favorecida al incrementar la proporción de enzima y que es este factor el que presenta el mayor efecto sobre la incorporación, lo que concuerda con los resultados obtenidos por Vikbjerg et al. (2005a y 2005b). Así mismo, Reddy et al. (2005), Mutua y Akoh (1993), Vijjeta et al. (2004), encontraron un efecto positivo sobre la incorporación de ácidos grasos a PC hasta concentraciones de enzima de 20, 15 y 10 %, respectivamente; a relaciones de sustrato de 1:5, 1:4 y 1:3.5, respectivamente. En este sentido Mutua y Akoh (1993) indican que la concentración de sustrato llega a ser el factor limitante, ante un exceso de sitios activos en la enzima. Por otra parte, el efecto positivo de la relación de sustratos sobre la incorporación de distintos ácidos grasos a PC fue también observado por Svensson et al. (1992) para el ácido heptadecaenoico (C17:0), hasta una relación molar de sustratos de 1:40; Vikbjerg et al. (2005a) encontraron este mismo efecto para el ácido caprílico (C8:0), hasta una relación molar de sustratos de 1:15. Reddy et al. (2005), así como Mutua y Akoh (1993), encontraron también un efecto positivo para el ácido esteárico (C18:0) y para el ácido eisosapentaenoico (C20:5n-3), hasta una relación molar de sustratos de 1:5 y de 1:2, respectivamente. Egger et al. (1997) indican que el grado de reacción decrece cuando se incrementa la concentración de ácidos grasos libres. Esto como consecuencia del incremento en la viscosidad, la baja solubilidad o por los cambios de polaridad en el medio de reacción. Sin embargo, el grado de reacción depende del largo de la cadena y el grado de instauraciones del ácido graso a incorporar a la molécula del PL; siendo éste similar para los ácidos grasos saturados de entre 6 y 12 carbonos, decreciendo rápidamente para C14:0 (ácido mirístico) y C16:0 (ácido palmítico) probablemente por una disminución de su solubilidad, C18:0 (ácido esteárico) no fue soluble en su medio de reacción. El ácido oleico (C18:1) presentó el más alto grado de reacción, pero a mayor número de instauraciones (C18:2 y C18:3) se presentó un menor grado de reacción. Yankah y Akoh (2000) evaluaron la incorporación de ácido oleico (C18:1) y ácido caprílico (C8:0) a PC, encontrando que bajo todas las condiciones probadas, la incorporación del ácido oleico Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 81 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias fue 2 a 2.5 veces mayor que la del ácido caprílico; determinaron también que la incorporación para el ácido oléico aumentó con el incremento de la relación molar de sustratos desde 1:1 hasta 1:8, en tanto que para el ácido caprílico la máxima incorporación se presentó a relaciones de sustrato de 1:5 y 1:6. Ellos indican inhibición por sustrato, atribuyendo la pérdida de actividad enzimática a la alta concentración de ácidos grasos libres de cadena media que favorecen la acidificación del medio por su solubilidad; éstos producen altos niveles de grupos ácidos carboxílicos libres o ionizados que acidifican el microambiente que rodea a las enzimas o causan desorción de agua en la interfase. Menos inhibición causan los ácidos grasos de cadena larga. Figura 2. Cinéticas de incorporación de MCFAs a PC por PLA1 Lecitase® Ultra para cada uno de los tratamientos, de acuerdo con el diseño experimental. Se muestran las condiciones de reacción donde: S, relación molar de sustratos (PC/MCFAs); E, concentración de enzima (en por ciento de peso, basado en la cantidad de sustratos); T, temperatura (°C). El efecto negativo de la temperatura sobre la incorporación de MCFAs a PC concuerda con los resultados obtenidos por Kim et al. (2007) para la misma enzima en estudio (PLA1), a temperaturas entre 25 y 65 °C. Por otro lado, Vikbjerg et al. (2005a y 2005b), así como Egger et al. (1997), indican un efecto positivo para las enzimas Lipozyme TL IM, Lipozyme RM IM y PLA2, respectivamente, pero a temperaturas inferiores a los 55 °C. Este efecto positivo es atribuido por Egger et al. (1997) al incremento del grado de reacción por el aumento de la solubilidad de los ácidos grasos libres y la disminución de la viscosidad del medio de reacción. Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 82 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias Figura 3. Gráficos de superficie de respuesta para la incorporación de MCFAs (mol %) a PC, a las 24 horas de reacción. (A) a una temperatura (T) de 55 C; (B) a una concentración de enzima (CE) de 24 %; y (C) a una relación molar de sustratos (RS) 1:12. Las máxima incorporación molar de MCFAs a PC se obtuvo a una relación molar de sustratos 1:16, 32 % de enzima y temperatura de 50 °C; bajo estas condiciones se logró una incorporación del 49 % a las 12 horas de reacción y se alcanzó una incorporación máxima del 70 % a las 72 horas. Vikbjerg et al. en el (2005a y 2005b), reportan para la reacción de acidólisis entre el ácido caprílico (C8:0) y PC, por las enzimas lipasas Lipozyme TL IM y Lipozyme RM IM, respectivamente, una incorporación máxima de 46 % a las 50 y 70 horas de reacción; mientras que Peng et al. (2002), utilizando la enzima Lipozyme TL IM reportan una incorporación máxima del 39 % a las 70 horas de reacción. Para la enzima PLA1 inmovilizada en amberlita, Vikbjerg et al. (2007) reportan a las 48 horas de reacción, una incorporación máxima de 36 % de ácido caprílico. Al comparar nuestro resultado con todos los anteriores, puede observarse que hemos logrado alcanzar una mayor incorporación de MCFAs a PC en un menor tiempo de reacción. CONCLUSIONES La mayor incorporación de MCFAs a PC se obtuvo al utilizar a la enzima PLA 1 como catalizador. La relación molar de sustratos, la proporción de enzima y la temperatura mostraron tener efecto sobre la incorporación de MCFAs a PC en la reacción de acidólisis Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 83 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias catalizada por PLA1; dicha incorporación se vio favorecida al incrementar la proporción de enzima y la relación molar de sustratos, mientras que al incrementar la temperatura la incorporación disminuyó. Se logró una incorporación máxima del 70 % de ácidos grasos de cadena media a fosfatidilcolina, a una relación molar de sustratos 1:16, concentración de enzima 32 % y temperatura de 50 °C, después de 72 horas . LITERATURA CITADA Aoyama T, Nosaka N, Kasai M. 2007. Research on the nutritional characteristics of medium-chain fatty acids. J. Med. Invest. 54, 385–388. Adlercreutz D, Budde H, Wehtje E. 2002. Synthesis of phosphatidylcholine with defined fatty acid in the sn-1 position by lipase-catalyzed esterification and transesterification reaction. Biotechnol. Bioeng. 78, 403–411 Awano S, Miyamoto K, Hosokawa M, Mankura M, Takahashi K. 2006. Production of docosahexaenoic acid bounded phospholipids via phospholipase A2 mediated bioconversion. Fish. Sci. 72, 909–911 D’Arrigo P, Servi S. 1997. Using phospholipases for phospholipid modification. TIBTECH 15, 90–96 Du J, Wu D, Hou X, Feng C. 2010. 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Lipase-catalyzed acidolysis of tristerin with oleic or caprylic acids to produce structured lipids. J. Am. Oil Chem. Soc. 77, 495–500 Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 85 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias Calidad e Inocuidad Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 86 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias DETERMINACIÓN DE AFLATOXINA M1 EN LECHE CRUDA DE VACAS EN HATOS LECHEROS DE ANTIOQUIA-COLOMBIA. Andrés Galloa, Duvan Hoyosa, Diego Hincapiéa, Gustavo Peñuelaa. a Grupo de Diagnóstico y Control de la Contaminación, Facultad de Ingeniería, Universidad de Antioquia, Sede de Investigaciones Universitarias, Medellín, Colombia, [email protected] Resumen. Las aflatoxinas son un grupo de compuestos altamente tóxicos, producto del metabolismo secundario de los hongos pertenecientes al género Aspergillus, principalmente A. flavus y A. parasiticus, los cuales afectan los cultivos de maíz, maní, nuez, arroz, cebada y semillas de algodón. La aflatoxina M1 (AFM1) es producida en el hígado de los animales al metabolizar la aflatoxina B1 (AFB1). En este trabajo, la AFM1 excretada en la leche de vacas fue cuantificada utilizando cromatografía líquida de alta eficiencia con detector de fluorescencia (HPLC-FLD), las muestras estudiadas fueron previamente separadas y purificadas usando columnas de inmunoafinidad. Se analizaron 147 muestras provenientes de trece hatos lecheros del departamento de Antioquia (Colombia). Se comprobó que el 100% de las muestras contenían AFM1, cuya concentración estuvo entre 0,011 a 5,140 µg/Kg, pero únicamente el 5,4% de las muestras analizadas estaban por encima del nivel máximo de 0,5 µg/Kg establecido en la normatividad de Colombia. Palabras claves. Aflatoxina M1; leche de Ganado vacuno; HPLC-FLD; Colombia. INTRODUCIÓN Los hongos pertenecientes al género Aspergillus, principalmente A. flavus y A. parasiticus, producen aflatoxinas durante su metabolismo. La aflatoxinas son un grupo de compuestos tóxicos, que afectan ciertos cultivos de consumo humano o animal, como el maíz, el maní, las nueces, el arroz, la cebada y las semillas de algodón, además de piensos que se utilizan para alimentar a los animales en los hatos lecheros. Esta contaminación es más severa en las zonas tropicales, en especial en zonas de climas cálidos (Scudamore et al., 1998), constituyendo un riesgo para la salud y la producción agropecuaria debido a su carácter mutagénico, teratogénico y hepatocarcinogénico. Además, las aflatoxinas son un problema en la productividad de los animales, por la reducción en la ganancia de peso, efectos adversos en la reproducción, daño al sistema inmunológico, síntomas severos de intoxicación, e incluso muerte cuando los niveles tóxicos son demasiado altos (Cavaliere et al., 2006). Las aflatoxinas B1, B2, G1 y G2 se encuentran en productos agrícolas como el maíz, el maní, las nueces, el arroz, la cebada y las semillas de algodón, y la aflatoxina M1 en la leche. La aflatoxina M1 es el metabolito hidrolizado de la aflatoxina B1 que se acumula en los hígados de los animales, la cual es posteriormente excretada a través de la orina y la leche (Zinedine, et al., 2007; Elzupirand and Elhussein, 2010). Cuando los rumiantes consumen alimentos contaminados con las aflatoxinas B y G los metabolizan a M1 y M2, las cuales son excretadas en la orina y la leche. La Agencia Internacional de Investigaciones de Cáncer (IARC) ha reportado a las aflatoxinas B1 y M1 como posible carcinógenos humanos, por esto y por su efecto tóxico, ha sido necesario que se establezcan límites máximos de residuos (LMR) de las aflatoxinas en alimentos. La Unión Europea (UE) ha establecido un LMR para la aflatoxina M1 en leche y productos lácteos de 0.05 μg/Kg (European Commission, 2010), mientras el Codex Alimentarius de la FAO Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 87 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias (Codex Alimentarius Commissions, 2001) y la FDA de los Estados Unidos han propuesto 0.5 μg/Kg (Khanafari, et al., 2007). Se han empleado diversos métodos para cuantificar las aflatoxinas, entre los cuales se encuentran la cromatografía de capa delgada (TLC), la cromatografía de alta eficiencia (HPLC) y el ensayo inmuno sorbente enlazado a enzima (ELISA) (Fallah, et al., 2009). La técnica HPLC-FLD facilita la separación y selectividad al momento de la detección en muestras de leche cruda. El departamento de Antioquia es una importante región lechera de Colombia, siendo este el de mayor producción de leche cruda en el país según en el Departamento Administrativo Nacional de Estadística (DANE, 2012) con el 18.5% de la producción total para el año 2011. Las zonas lecheras de Antioquia tienen clima frio, templado y cálido, con lluvias frecuentes a través de todo el año, lo que favorece la proliferación de hongos (Boudra et al., 2002). OBJETIVO Determinar la concentración de aflatoxina M1 en trece hatos lecheros del departamento de Antioquia cuya producción láctea está orientada al mercado nacional e internacional. MATERIALES Muestras. Un total de 147 muestras de leche cruda de vaca fueron obtenidas durante 6 meses (Enero a Julio 2012) en trece hatos lecheros del departamento de AntioquiaColombia, los cuales están distribuidos entre la zona rural de los municipios de San Pedro de los Milagros, Santa Rosa de Osos, Belmira y Entrerríos, pertenecientes a la región Norte; los municipios de La Unión y La Ceja, pertenecientes a la región del Oriente y la zona rural de Medellín, capital de Antioquia. Las regiones del Norte y el Oriente están ubicadas a una distancia entre 40 y 100 km de la capital del departamento de Antioquia. Las muestras fueron tomadas de los tanques de almacenamiento de cada hato lechero en el momento de la recolección por parte de la empresa comercializadora, la cual posee plantas de procesamiento en los municipios de San Pedro de los Milagros, Santa Rosa de Osos y en la capital Medellín. Todas las muestras fueron transportadas al laboratorio del grupo GDCON, ubicado en la ciudad de Medellín, en un refrigerador a una temperatura entre 2-4ºC; posteriormente fueron almacenadas a -20ºC hasta el momento de los análisis. Reactivos. Se utilizaron acetonitrilo y metanol grado HPLC de Honeywell B&J (Muskegon, MI, USA) para el análisis de AFM1. Las columnas de inmunoafinidad AFLAPREP® M-PO4 fueron obtenidas de R-Biopharm (Darmstadt, Germany). El agua grado HPLC fue obtenida de un sistema de purificación de agua Milli-Q (Bedford, MA, USA). El estándar primario de AFM1 fue comprado en Micotox (Bogotá, Colombia). Se preparó una solución de 100 ng/mL en acetonitrilo grado HPLC; la curva de calibración se realizó con estándares preparados por una adecuada dilución en acetonitrilo grado HPLC, y fueron almacenados a –20ºC, protegidos de la luz. MÉTODOS Procedimiento de extracción. Para el análisis de AFM1 en leche cruda se utilizó el método oficial de la AOAC 2000.08, (Dragacci and Grosso, 2001) con algunas modificaciones. Se calentó la muestra de leche a una temperatura entre 35 - 37ºC en un baño de agua, se homogenizó y centrifugó a 3500 rpm durante 15 min a 10ºC. La capa de grasa se eliminó por completo de todas las muestras. A continuación 50 mL de leche, sin grasa, se adicionaron a un extensor que estaba unido a la columna de inmunoafinidad. La Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 88 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias muestra se pasó a un flujo de 2 a 3 mL/min, después de esto se lavó con 30 mL de agua y se dejó secar al vacio por 2 min. Para eluir la AFM1 de la columna de inmunoafinidad, se pasó una mezcla de 1.5 mL de acetonitrilo : metanol (3:2, v/v), se burbujeó el solvente para liberar la AFM1, y se dejó eluir por gravedad. Posteriormente, sin dejar secar la columna, se adicionaron 1.5 mL de metanol y se dejó eluir por gravedad. Se mezcló el eluato de acetonitrilo : metanol con el de metanol y se secaron en una corriente de nitrógeno hasta aproximadamente 25 µL, luego se reconstituyeron en 1.0 mL de fase móvil y se filtraron por acrodiscos de nylon de 0.45 µm hasta el momento de la determinación por HPLC-FLD. Analisis por HPLC-FLD. Para la determinación de AFM1 fue utilizado un sistema de cromatografía líquida de Agilent Tecnologies Series 1100-1200 (Palo Alto, CA, USA), equipado con un auto-muestreador LAS G 1328B y un detector de fluorescencia G 1321A con una longitud de onda de excitación y emisión de 360 nm y 430 nm, respectivamente. La separación fue llevada a cabo en una columna Phenomenex Luna 5µ C18 (250 x 4.6 mm I.D, 5 µm de espesor de película; el horno de la columna se mantuvo a 25ºC. Una alícuota de 100 µL de la muestra fue inyectada al HPLC. La fase móvil consistió en acetonitrilo : metanol : agua (3:2:5, v/v), a un flujo de 1.0 mL/min. Bajo estas condiciones cromatográficas el tiempo de retención para la AFM1 es 4.86 min. RESULTADOS Validación del método. La validación del método se realizó según los lineamientos del documento SANCO/10684/2009, para lo cual se utilizó leche cruda libre de AFM1 obtenida de un hato lechero con buenas prácticas ambientales, pecuarias y de ordeño. Las muestras de leche cruda fueron fortificadas a tres niveles (0.5, 5.0 y 10.0 µg/Kg), para cada nivel se realizaron cinco replicas, luego las muestras fueron agitadas vigorosamente para asegurar una correcta homogenización y se dejaron reposar por 15 min antes de iniciar el procedimiento de la extracción de la AFM1. El porcentaje de recuperación y el coeficiente de variación fue 93.6 ± 9.2% para el nivel de 0.5 µg/L, 93.2 ± 4.9% para el nivel de 5.0 µg/Kg y 103.7 ± 4.5% para el nivel de 10.0 µg/Kg. La curva de calibración se hizo con la solución estándar de 100 ng/mL de AFM1, y se utilizaron concentraciones de 0.5, 3.0, 5.0, 7.0 y 10.0 µg/Kg, obteniéndose la ecuación de regresión: y = 2.2695x + 0.2453, donde y = área y x = cantidad de AFM1. La curva de calibración es lineal en el rango evaluado y el coeficiente de determinación (R2) fue 0.9996. El límite de cuantificación (LC) en la leche cruda se realizó según los lineamientos de la guía SANCO/10684/2009 en la cual se debe demostrar que para este nivel se cumple con los criterios de exactitud (70-120%) y precisión (≤20% RSD), para lo cual se fortificaron 5 muestras a una concentración de 0.01 µg/Kg y posteriormente se hizo la extracción y análisis de la AFM1, obteniéndose una recuperación de 93.6% y un coeficiente de variación de 4.9%. DISCUSIÓN Presencia de AFM1 en leche cruda. Los resultados obtenidos de AFM1 en las muestras de leche cruda de los hatos lecheros se presentan en la tabla 1. Un cromatograma típico de un blanco de leche enriquecido con AFM1 a 5.0 µg/Kg (a) y una muestra de leche contaminada naturalmente (b) son mostrados en la figura 1. Como se observa en los cromatogramas no hay interferencias cerca del tiempo de retención de la AFM1, esto es debido a la selectividad del detector de fluorescencia. Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 89 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias Estos resultados muestran la presencia de AFM1 en todas las muestras analizadas. El 80.3% de las muestra estuvieron por encima del LC y el 19.7% restante tenían valores entre el LD y el LC. Los niveles de AFM1 en las muestras analizadas estuvieron en el rango de 0.010 µg/Kg a 5.140 µg/Kg. Los resultados mostraron también que cinco muestras del hato lechero Nº 8 (0.750, 1.629, 1.906, 2.779 y 5.140 µg/Kg) y tres muestras del hato lechero Nº 9 (0.577, 0.695 y 1.256 µg/Kg), que representan el 5.4% de las muestras analizadas, superaron el límite máximo de 0.5 µg/Kg, establecido por la normatividad colombiana (Instituto Colombiano de Normas Técnicas - ICONTEC) para residuos de AFM1 en leche cruda. El nivel más alto de residualidad de AFM1 (5.140 µg/Kg) se encontró en el hato lechero Nº8, siendo este hato donde más muestras sobrepasaron el nivel máximo permisible. Al comparar los resultados con el límite establecido para AFM1 por la Unión Europea (0.05 µg/Kg), el 29.5% de las muestras no cumplirían este estándar para su consumo, teniendo los hatos lechero Nº 8 y 9 un incumplimiento del 83.3% y 66.7%, respectivamente. Es importante anotar que los trece hatos lecheros fueron seleccionados para el monitoreo de AFM1 en la leches crudas dado que en un estudio previo se encontró que no cumplían con buenas prácticas ambientales, pecuarias y de ordeño ya que carecen de formación en esta área, originando que durante el almacenamiento, empacado y transporte de los ensilajes, piensos y concentrados animales éstos estén expuestos a humedad y a vectores físicos (roedores, aves e insectos), lo cual puede explicar la alta contaminación de la leche con AFM1. Tabla 1. Resultados obtenidos de AFM1 en las muestras de leche cruda de los hatos lecheros. Hato Lechero 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Total No. de muestras 12 12 12 12 10 12 11 12 12 12 9 9 12 147 Incidencia of AFM1 (%) 100.0 75.0 91.7 83.3 90.0 83.3 81.8 100.0 91.7 91.7 91.7 8.3 55.6 80.3 (a) Rango de AFM1 (ng/mL) 0.018-0.178 0.010-0.129 0.014-0.241 0.014-0.038 0.013-0.146 0.010-0.182 0.011-0.114 0.029-5.140 0.027-1,257 0.011-0.357 0.013-0.257 0.013 0.013-0.091 0.010-5.140 (b) Figura 1. Cromatogramas HPLC-FLD de: (a) Solución estándar AFM1 a 7.0 ng/mL; (b) Leche de ganado vacuno contaminada con AFM1 a una concentración de 0.221 ng/mL. Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 90 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias La presencia de AFM1 en las leches crudas de los hatos lecheros puede atribuirse a variaciones estacionales (Asi et al., 2012; Dashti et al., 2009) y a una baja calidad en la alimentación del ganado ya que los piensos almacenados deben contener AFB1. Heshmati y Milani, 2010, comprobaron que existe una estrecha relación entre la ingestión de AFB1 y la excreción de AFM1 en la leche y que mejorando las prácticas de producción y almacenamiento de piensos se evita la presencia de los hongos productores de AFB1. La región Norte, Oriente y la capital del Departamento de Antioquia poseen diferentes pisos térmicos, desde zonas cálidas hasta climas templados con altos porcentajes de humedad. Todas estas condiciones promueven el desarrollo de mohos y la producción de toxinas (Boudra et al., 2002). Los resultados coinciden con el estudio realizado por la Corporación Colombiana de Investigación Agropecuaria (CORPOICA) (Hernández et al., 2009), en leche cruda de hatos situados en otros departamentos de Colombia (Córdoba, Sucre y Bolívar). En dicho estudio se analizaron 48 muestras, de las cuales ninguna superó el límite máximo permisible establecido en la legislación colombiana, pero el 8.3% de las muestras superaron el límite establecido por la Unión Europea. En otro estudio realizado (Combita, 2009) por la Pontificia Universidad Javeriana en el departamento del Valle del Cauca (Colombia), se analizaron 40 muestras de las cuales ninguna superó el límite establecido en la normativa colombiana, pero el 20% de las muestras superaron el límite establecido en la Unión Europea. Los resultados de este estudio sobre los contenidos AFM1 en leches crudas de los hatos de Antioquia, fueron presentados a la Cooperativa Lechera de Antioquia (COLANTA), como una herramienta que les permita seleccionar las leches de acuerdo con el cumplimiento o no de la normativa, evitando con esto la comercialización de leches contaminadas con AFM1 en cantidades superiores a las permitidas por la normativa nacional e internacional. Adicionalmente es una herramienta para que los hatos lecheros implementen mejores prácticas de manejo en la producción lechera con miras a reducir la cantidad de AFM1. CONCLUSIONES La residualidad de AFM1 en la leche cruda, en especial en dos de los hatos lecheros muestreados, pone en riesgo la salud de los consumidores de leche producida en el departamento de Antioquia - Colombia. Esto requiere la implementación de controles de calidad para los alimentos que está consumiendo el ganado y los productos lácteos que se producen. Aunque varios estudios se han realizado en otros departamentos de Colombia para monitorizar la presencia de AFM1 en la leche cruda, en el departamento de Antioquia se tenía escasa o nula información. Para nuestro conocimiento este es el primer estudio que se realiza en luche cruda donde se abarcaron los principales hatos lecheros de Antioquia durante un largo periodo de tiempo. Agredecimientos. Los autores de este trabajo agradecen a la Cooperativa Lechera de Antioquia (COLANTA) y al Ministerio de Agricultura y Desarrollo Rural de la República de Colombia. BIBLIOGRAFÍA Asi, M.R., Iqbal, S.Z., Ariño, A., Hussain, A., 2012. Effect of seasonal variations and lactation times on aflatoxin M1 contamination in milk of different species from Punjab, Pakistan. Food Control, 25, 34–38. Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 91 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias Dashti, B., Al-Hamli, S., Alomirah, H., Al-Zenki, S., Abbas, A.B., Sawaya, W., 2009. Levels of aflatoxin M1 in milk, cheese consumed in Kuwait and occurrence of total aflatoxin in local and imported animal feed. Food Control, 20, 686–690. Boudra, H., Morgavi, D.P., Galtier, P., Michalet-Doreau, B., 2002. Présence des moisissures toxinogènes et des mycotoxines dans les fourrages conservés. Signification et prévention. 9ème Rencontres Recherches Ruminants, Paris (pp. 17–23). Cavaliere, C., Foglia, P., Pastorini, E., Samperi, R., Lagana, A., 2006. Liquid chromatography/tandem mass spectrometric confirmatory method for determining aflatoxin M1 in cow milk – Comparison between electrospray and atmospheric pressure photoionization sources. Journal of Chromatography A, 1101, 69–78. Codex Alimentarius Commissions. (2001). 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El Clorhidrato de Clenbuterol (CCL) es utilizado de forma ilegal como un promotor de crecimiento en el ganado bovino por lo que el objetivo de la presente investigación fue determinar el porcentaje de bovinos para abasto positivos a CCL. Se obtuvieron 151 muestras de orina de bovinos sacrificados en los rastros municipales de Toluca (59), Ixtlahuaca (52) y Atlacomulco (40). Las muestras se procesaron a través de la prueba de ELISA Clenbuterol Fast®, la información fue analizada utilizando estadística descriptiva. El 69.5% (105) de las muestras resultaron positivas a CCL, el rastro con mayor porcentaje de muestras positivas fue Toluca con el 81%, seguido por Atlacomulco con el 67 % y por ultimo Ixtlahuaca con el 57%. El uso ilegal del CCL, es un problema en el Estado de México ya que más del 50 % de las muestras analizadas en la presente investigación resultaron positivas a este. Palabras clave. Clorhidrato de Clenbuterol, bovinos, orina, ELISA. INTRODUCCIÓN. La ganadería es una actividad estratégica en México, por su importancia económica y social, que se desarrolla en 1, 453,245 unidades de producción y que a su vez utiliza el 68% de la superficie nacional (Olivares et al., 2005). El inventario nacional de bovinos en el 2001 fue de 28.48 millones de cabezas con una producción en pie de 2.75 millones de toneladas, la carne en canal de ganado bovino producida para el mismo año fue 1.44 millones de toneladas, que representó aproximadamente el 32% del total de carne producida en el país (SAGARPA, 2003). La producción mundial de carne bovina para el 2002 fue de 57.88 millones de toneladas, en donde México ocupaba el 7ª lugar en producción según la Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura (FAO), con un total de 1.45 millones de toneladas para el mismo año (Ruiz et al., 2004). La producción estimada en 2003 alcanzó 1, 496,451 toneladas, lo que significó un crecimiento de 2.0% con relación a la producción del año anterior, manteniendo con ello una participación del 31% en la producción total de producción cárnica (Gallardo et al., 2004). En el Estado de México la producción de carne de bovino es realmente baja comparada con estados como Veracruz, Tabasco y Nuevo León entre otros, ya que para el periodo comprendido entre los años 2007-2009 se contaba con una producción de 1, 258,834 toneladas de carne en canal (DGEAP-SPA, 2009). La ganadería bovina ha mostrado cambios importantes en los últimos años, asociados a la tecnificación, que han permitido lograr en la actualidad niveles de eficiencia que hubieran sido imposibles en otras épocas. Por lo cual la producción agropecuaria se encuentra ligada a la utilización de herramientas productivas; por tanto, el crecimiento de la investigación y desarrollo ha permitido la difusión masiva de estas herramientas que son de fundamental ayuda a los productores (Villanueva, 2004). Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 93 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias Dentro de los aspectos importantes en la producción animal se debe considerar la seguridad alimentaria, ya que los alimentos agropecuarios deben garantizar la alimentación de todos los consumidores y además ser inocuos. En la actualidad muchos productores dentro de sus sistemas de producción hacen uso de una gran cantidad de sustancias que son aplicadas, adicionadas o incluidas dentro de la alimentación de las diferentes especies productivas con el interés de mejorar los parámetros productivos – reproductivos, descuidando en gran medida el aspecto de inocuidad que implica la presentación de problemas en salud pública (Ruiz et al., 2004). En los últimos años se han reportado intoxicaciones masivas en países europeos (Francia, Italia y España) por el uso de Clorhidrato de Clenbuterol (CCL), que es un βagonista farmacológicamente activo que actúa mejorando la retención de compuestos nitrogenados, su mecanismo de acción consiste en desviar la energía, los nutrientes y de las reservas de grasa del animal hacia la síntesis proteica para aumentar la masa muscular en el ganado de engorda, aumentando el peso y disminuyendo el contenido de grasa (Sumano et al., 2002). En bovinos, a dosis bajas, el CCL induce un aumento de la presión sanguínea, frecuencia cardiaca durante 24 horas aproximadamente. No se tienen documentados los efectos de una sobredosis de Clenbuterol en esta especie, pero no deben diferir de lo anterior más que en su magnitud. El problema del uso ilegal del Clenbuterol se centra mayormente en los riesgos que representa para el consumidor la ingesta de productos de origen animal contaminados con éste (Sumano et al., 2002). En salud pública el problema potencial se debe a la concentración del CCL en los alimentos ingeridos y no a una toxicidad genómica acumulable. Los efectos derivados de la ingesta de productos contaminados con CCL incluyen adormecimiento de las manos, temblores musculares, nerviosismo, dolores de cabeza y musculares. En sobredosis agudas-extremas, no derivadas de la ingesta de productos con residuos sino producto de una sobredosis accidental de productos farmacéuticos de la línea humana que contienen Clenbuterol, se acentúa la taquicardia, el adormecimiento, el nerviosismo, los temblores y puede haber necrosis del miocardio por disminución de la perfusión generada por el acortamiento de la diástole, etapa en la que se lleva a cabo la irrigación del miocardio a través de arterias coronarias (Sumano et al., 2002). Sin duda alguna para los productores la inclusión de CCL en la dieta de bovinos ha generado importantes ganancias económicas, sin embargo los problemas en salud pública y en salud animal requieren que especialistas del sector salud, médicos veterinarios y epidemiólogos trabajen en conjunto para salvaguardar la salud colectiva. La Secretaria de Agricultura, Ganadería, Desarrollo Rural Pesca y Alimentación (SAGARPA) a nivel Estatal como Federal también deben mantener los operativos de vigilancia y control, para la erradicación en el uso de esta sustancia. El objetivo del presente trabajo fue determinar los niveles de CCL en muestras de orina de bovinos sacrificados en tres rastros del Estado de México por medio de la prueba comercial de ELISA RIDASCREEN® Clenbuterol Fast. METODOLOGÍA Se relizaron muestreos en 3 rastros pertenecientes a 3 municipios del Estado de México, los municipios fueron Toluca (19° 17' 29'' latitud norte y a los 99° 39' 38'' longitud oeste), Ixtlahuaca 19°34′08″ latitud norte 99°46′01″ longitud oeste) y Atlacomulco (19°43′00″ latitud norte 99°52′00″ longitud oeste). Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 94 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias Los muestreos se realizaron tomando en cuenta la factibilidad técnica, acceso a los rastros y que fueran representativos para la obtención de las muestras requeridas. Las muestras se obtuvieron al azar; ya que todos los bovinos sacrificados tenían la misma probabilidad de formar parte de la muestra, por lo que no se establecieron criterios de inclusión o exclusión. El tamaño de muestra (n) se determinó considerando una población conocida de cabezas de ganado, un 25% de probabilidad de éxito en la detección de animales positivos a CCL (Zaragoza y Pedraza, 2006) y con un error esperado de 0.05% de acuerdo a la fórmula de Wayne (2000), determinando un tamaño de 151 muestras, en base al número de sacrificios que se realizan a la semana en cada uno de los rastros muestreados. Las muestras de orina se colectaron después del proceso de evisceración de los bovinos, ya que durante este proceso la vejiga urinaria sale con el paquete de vísceras “verdes”. Una vez identificada la vejiga con ayuda de una jeringa de 5 ml se colectó la orina y posteriormente se depositó en frascos estériles de plástico con cierre hermético. Se obtuvieron 151 muestras de orina de bovinos, de las cuales 59 muestras se captaron en el rastro municipal de Toluca, 40 de Atlacomulco y por ultimo 52 del rastro de Ixtlahuaca. Las muestras fueron procesadas a través de la prueba de ELISA utilizando un kit comercial RIDASCREEN® Clenbuterol Fast (R1701), se consideraron muestras negativas aquellas que presentaron una concentración menor a 2000 partes por trillón (ppt) y positivas las muestras que presentaron concentraciones superiores a 2000 ppt, los resultados fueron analizados por estadística descriptiva. RESULTADOS Se determinó la presencia y la cantidad de Clorhidrato de Clenbuterol en 151 muestras de orina de bovinos colectadas en los rastros de Atlacomulco, Ixtlahuaca y Toluca, de las cuales 105 fueron positivas a esta sustancia y 46 negativas lo cual representó un 69.5% y un 30.5 % respectivamente (Cuatro 1). El rastro con mayor porcentaje de muestras positivas a CCL fue el de Toluca con un 81.4 %, seguido por Atlacomulco con un 67.5% y por ultimo Ixtlahuaca con un 57.7% (Cuatro 1). Cuadro 1. Porcentaje de muestras positivas a CCL en los municipios de Toluca, Ixtlahuaca y Atlacomulco. No. Muestras No. de muestras positivas % de muestras positivas Toluca 59 48 81.4 Ixtlahuaca 52 30 57.7 Atlacomulco 40 27 67.5 Total 151 105 69.5 Se establecieron diferentes rangos de concentración a CCL, en el rango de 200 a 1999 ppt se ubicaron 46 muestras; 6 muestras en el rango de 2000 a 3525; 3 se ubicaron en el rango de 3526 a 5050; 1 muestra en el rango de 5051 a 6575 y 95 se ubicaron en el rango de 6575 a >8100 ppt (Cuatro 2). Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 95 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias Cuadro 2. Porcentaje de muestras positivas por rango de concentración de CCL. Rango (ppt) No. de muestras positivas 200-1999 46 2000-3525 6 3526-5050 3 5051-6575 1 6576- >8100 95 Total 151 ppt partes por trillón % de muestras positivas 30.5 4.0 2.0 0.7 62.9 100 DISCUSIÓN Se observó que el 69.53% de los animales muestreados fueron positivos a la presencia de CCL en orina; pese a los operativos de vigilancia para el control y erradicación del uso de dicha sustancia, por la SAGARPA y el Instituto de Salud del Estado de México (ISEM) en el Estado de México. Los productores han hecho caso omiso a la normatividad y los desplegados acerca de su prohibición para la alimentación del ganado bovino y otras especies para abasto (cerdos y aves). De acuerdo a lo mencionado anteriormente la población que consume los derivados de estos animales se encuentra en riesgo de sufrir una intoxicación por CCL, ya que se ha reportado que se pueden detectar concentraciones elevadas de CCL en hígado, riñón, bilis y orina de acuerdo a lo publicado por Sauer et al. (1995), quienes evaluaron la cinética de CCL en becerros Holstein - Friesan administrando una dosis de 10 µg/kg de peso cada 12 horas durante 21 días, encontraron residuos en suero sanguíneo a las 6 horas; 1, 2, 4, 8 y 16 días después de iniciado el tratamiento; y a partir del día dos de retiro del CCL, al sacrificio de los bovinos, las concentraciones más elevadas detectadas se encontraron en hígado, riñón, bilis y orina. En lo que respecta a la determinación de CCL en ojo, se sabe que se concentra principalmente en coroides, seguido de retina, córnea, esclerótica, humor acuoso y en menor cantidad en humor vítreo, esto debido a su afinidad por la melanina; por lo que las muestras obtenidas de este tejido son de suma importancia para el diagnóstico de situación; sin embargo, el efecto acumulativo de CCL en hígado, riñón y músculo en donde se biotransforma, bioacumula y bioelimina deben ser analizados de forma rutinaria para establecer cero residuos de CCL ya que estos tejidos son consumibles y podrían causar problemas de salud a las personas que los ingieran. En los animales vivos próximos a sacrificio las muestras factibles de valorar son suero sanguíneo y orina, en donde el tiempo de permanencia de CCL es de 4 y 15 días respectivamente (Sauer et al., 1995), razón por lo cual en el presente experimento se decidió colectar muestras de orina, a partir de las cuales se logró la detección de CCL. La presencia de CCL en el 69.5% de muestras de orina analizadas es un indicativo de que los productores no manejan tiempo de retiro e incluso lo utilizan hasta el día del sacrificio, ya que el CCL en orina solo es detectable hasta 15 días después de la última ingesta (Sauer et al., 1995). A dosis promotoras de la producción o superiores, y sobre todo sin un retiro en tiempo y forma del CCL (30-60 días), el problema del uso ilegal del clenbuterol se centra mayormente en los riesgos que representa para el consumidor la ingesta de productos de origen animal contaminados con esta sustancia (Kuiper et al., 1998). Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 96 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias En estudios realizados tanto in vivo como in vitro p o r investigadores de la FAO-OMS, consideraron que la administración de CCL aumentó la incidencia de Leiomiomas meso-ováricos después de haber recibido dosis de hasta 25 mg/kg de peso al día; concluyendo que éstos se deben más a una estimulación adrenérgica y no tanto a factores de tipo genotóxico. Por otra parte en conejos en los que se administraron dosis de 30µg – 50 mg/kg/día se han observado signos de fetotoxicidad como retraso de la osificación y paladar hendido (Badino et al., 2005). Resultaría interesante realizar investigaciones de este tipo en bovinos, aves o porcinos, ya que estas especies son las que se consumen en mayor frecuencia y cantidad en el mercado nacional. La afluencia de los bovinos en cuestión es otro factor importante a considerar, debido a que las prácticas desleales tanto de productores e introductores de otros estados vecinos como: Michoacán, Hidalgo y Querétaro entre algunos otros; mantienen vulnerable a la población humana por el uso de sustancias como el CCL y con un alto riesgo a intoxicación (García, 2002). En el año 2006 Zaragoza y Pedraza determinaron una prevalencia del 25% en el total de las muestras procesadas y en la presente investigación se determinó una prevalencia de 81.4% en rastro Municipal de Toluca y con la inclusión de los rastros de Ixtlahuaca y Atlacomulco la distribución a nivel central y hacia el norte del estado corresponde a un aumento y uso generalizado del CCL en la producción de bovinos para abasto en el Estado de México. En todo México, de manera ilegal y clandestina la distribución, comercialización y uso de CCL se efectúa; sin embargo, el trabajo de educación para la salud (de análisis y repercusiones en la salud pública desde las amas de casa, productores e introductores), así como las actividades con las organizaciones ganaderas para el registro de unidades de producción libres de CCL garantizará el consumo de los productos cárnicos inocuos. Así mismo el proponer otras sustancias de las cuales hasta el momento no tienen indicios de toxicidad como el caso de la ractopamina y el zilpaterol propiciará una productividad sustentable, segura e inocua en las diferentes unidades de producción pecuaria. CONCLUSIONES Los resultados de la presente investigación indican que el uso ilegal del CCL es un problema que ha ido en aumento en el Estado de México ya que se detectaron concentraciones superiores a 2000 ppt en las muestras de orina procesadas, a pesar de que tanto la SAGARPA como el ISEM han estado montando operativos para no permitir el sacrificio de bovinos suplementados con CCL. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1.- Badino P, Odore, R, Re G. (2005): Are so many adrenergic receptor subtypes really present in domestic animal tissues? A pharmacological perspective. Vet. J., 170: 163174. 2.- DGEAP-SPA (2009): Principales productos pecuarios en el Estado de México en Carne en Canal. México. D.F., http://www.sagarpa.gob.mx/agronegocios/Estadisticas/Docume nts/ESTADO%20DE%20MEXICO.pdf, (5 de mayo 2010). 3.- Gallardo NJL, Villamar AL. (2004): Situación actual y perspectiva de la producción de carne de bovino en México, http://www.sagarpa.gob.mx/Dgg, (3 de Mayo de 2010). 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En Tabasco se elaboran diversos tipos de quesos en forma artesanal, tanto frescos como duros; de los cuales el proceso es considerado un problema debido al uso de la leche cruda, ya que esto limita la calidad higiénica de los productos4. Por lo que se rrealizaron: análisis microbiológicos queso de poro, determinando coliformes totales, coliformes fecales NMP y Salmonella. Considerando los puntos más importantes del proceso para la toma de muestras (recipientes, moldes, vitrinas de maduración y la pila de Tallado). Se aplico un diseño experimental para el muestreo, el cual consistió en trabajar con tres repeticiones. Obteniéndose, coliformes fecales con un valor máximo encontrado de 4,800 NMP/ml, lo que indico que las muestras se encontraron por debajo del valor permitido por la NOM. En Salmonellas y en Coliformes totales fueron no significativas, son un producto aceptable pero sin embargo en el proceso no cumplen con las condiciones higiénicas ya que no cuentan con un suministro de agua previamente tratadas. Palabras claves. Queso de poro, microbiológico, patógeno y manufactura. INTRODUCCION En Tabasco se elaboran diversos tipos de quesos en forma artesanal, tanto frescos como duros, y el de mayor aceptación durante muchos años ha sido el llamado queso de poro; en honor al lugar donde se elaboró por primera vez también ha sido llamado queso Balancán. Tradicionalmente, el queso de poro se elabora de manera artesanal a partir de leche cruda producida por vacas de doble propósito 1. Dicho proceso es considerado un problema debido al uso de la leche cruda ya que según la Norma Oficial Mexicana 121-SSA1- 1994 exige que a leche sea pasteurizada. La pasteurización de la leche permite obtener productos lácteos con mejores características higiénicas pues con este proceso se destruyen la mayor parte de los microorganismos patógenos que podrían estar presentes en la leche bronca 2. Los patógenos microbianos en alimentos, han sido confirmados como la causa principal de las enfermedades transmitidas por estos productos en Latinoamérica y El Caribe, destacando entre estas, las infecciones por Salmonella y las intoxicaciones por Coliformes Totales y Fecales 3. A pesar de lo antes mencionado existe una gran población de consumidores que aprecian los quesos artesanos por sus singulares características de sabor y aroma, que es generalmente atribuida a la actividad metabólica de la microbiota autóctona presente en la leche cruda 4. Basado en estas premisas y con la finalidad de conocer la calidad sanitaria de los quesos que se procesan, nace la inquietud de analizar la “CALIDAD SANITARIA DE LOS PUNTOS INICIALES DE PROCESO DE MANUFACTURA DE QUESO” Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 99 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias MATERIALES Y METODOS Se realizó un estudio transversal de tipo observacional, analítico y comparativo. Considerando como puntos iniciales del proceso: recipientes, moldes, vitrinas de maduración, pila de tallado; y por último el producto final. Esto se aplico en dos queserías de la región de los Ríos del Estado de Tabasco. El muestreo se realizó antes de iniciar el proceso de elaboración del queso; y la técnica para la recolección de la información fue aleatoria. Manejo y preparación de las muestras. Se realizó de acuerdo al proy-NOM-109-SSA11994 y NOM-110-SSA1-1994, la cual específica, respectivamente “el procedimiento para la toma, manejo y transporte de muestras de alimentos para su análisis microbiológico” y “la preparación y dilución de muestras de alimentos para su análisis microbiológico”. Para la realización de los análisis para coliformes totales en placa se determinó de acuerdo a la NOM-113-SSA1-1994, la cual especifica el método para la cuenta de microorganismos coliformes totales en placa. Para la realización de los análisis para coliformes fecales NMP se determinó de acuerdo a la NMX-AA-042-1987, Calidad del Agua - Determinación del Número más Probable (NMP) de Coliformes Totales, Coliformes Fecales (Termotolerantes) y Escherichia coli Presuntiva. Para la realización de los análisis para Salmonella determinación de salmonella en alimentos. Recipientes Moldes Tinas cuajado Escurrido Prensado 5 se determinó de acuerdo a la, Coliformes totales en placas Coliformes fecales NMP Salmonella 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 de Vitrina de Maduración 1-6 Tandas Pila de Tallado Piedra Se aplicó el diseño (Tabla I) experimento para el muestreo de las queserías, con tres repeticiones para cada uno de los análisis. Realizándose por duplicado. Tabla I.-Queserías a muestrear (A y B de la Región de los Ríos del Estado de Tabasco). RESULTADOS Y DISCUSIÓN De las 90 muestras analizadas, se obtuvo un análisis de medias para los resultados de NMP mostrando que existían, algunas variabilidades entre las medias obtenidas (Tabla II), ya que para el caso del molde, sabanas/vitrinas y la piedra de tallado se notaron las diferencias hasta de un 50%. Y en uno de los casos resulto significativa dicha diferencia. Cabe mencionar que las queserías visitadas tratan de cumplir con las especificaciones establecidas en las Normas Oficiales Mexicanas 6. Practicas de higiene y sanidad para el proceso de alimentos y la NOM-121-SSA1-1994. Especificaciones sanitarias para los Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 100 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias quesos frescos, madurados y procesados. Acentuando elocuentemente la higiene en el personal del área de proceso aunque en la infraestructura era evidente poco higiene; ya que los moldes y la piedra de tallado eran lavados directamente con agua de llave, mientras que la sabana con la que son envueltos los queso permanecía impregnada de sal la cual era lavada cada tres días y en algunos casos donde era utilizada la vitrina esta se encontraba a disposición insectos roedores. En un estudio realizado en corrientes Argentina investigaron 7. Que los quesos eran elaborados a partir de leche cruda entera, utilizando materiales, utensilios y procedimientos muy rudimentarios, bajo condiciones higiénicos-sanitarias deficientes. Para el caso de la tina en la quesería A y quesería B no existió diferencia entre las media. Mientras que para el caso del molde y sabana/vitrina para la quesería A se encuentra una diferencia de hasta el 50% entre muestra y muestra. Y de igual manera en el caso de la quesería B una muestra presento ausencia. Investigaciones realizadas 8; encontraron una disminución de contaminación microbiana por coliformes fecales y S. aureus, en las muestras analizadas, resultando que durante el 2002 la contaminación por coliformes fecales fue del 79% la frecuencia reduciéndose en el 2005 al 41% y con respecto a S aureus, durante este periodo paso del 6 al 2% la frecuencia, cabe señalar que durante el periodo de análisis, se fueron incrementando tanto las sanciones como las medidas de seguridad. Para el caso de la piedra solo existió diferencia significativa entre las muestras de la quesería B, cabe mencionar que en una de las muestras fue utilizada agua corriente para la limpieza de la piedra y para el segundo muestreo la limpieza de la piedra se llevó a cabo con suero; siendo esta ultima la de menor carga. Algunas investigaciones han permitido descubrir determinados péptidos que ejercen un efecto protector sobre el organismo ya sea potenciando el sistema inmune o mostrando un efecto antimicrobiano. Suelen ser pequeños péptidos de 4-6 aminoácidos, como por ejemplo el Met-enkephalin, que altera la respuesta inmune y retrasa la respuesta de hipersensibilidad cutánea. Como ejemplo de actividad antimicrobiana, podemos citar fragmentos de la caseína α conocidos como isracidina, que muestran in vivo un efecto antimicrobiano frente a Staphylococcus aureus 9. Mientras que para el queso no existió presencia en ninguna de las muestras. Se Investigo que una mayor acidez en algunas marcas de los quesos puede deberse a la acidez de la materia prima como el suero de inoculo el cual tiene valores de pH 4.0-4.1 y pueden estar más acidificados por lo que en relación a los parámetros de pH de los quesos de poro destacan que esos valores están debajo o igual al pH mínimo para el crecimiento E. coli, Salmonella spp., Listeria monocytogenes y Staphylococcus aureos 10. Tabla II.- COMPARACION DE MEDIAS DE LAS QUESERÍA A Y QUESERÍA B, PARA NMP/g o ml. Tina Molde Sabanas/Vitrina Piedra Queso QUESERIA 1 MUESTRE 1 MUESTREO 2 1,670 1,670 1,680 800 7 14 13 14 0 0 Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias QUESERIA 2 MUESTREO 1 MUESTREO 2 1,600 67 22 0 154 0 3,212 303 0 0 101 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias La NOM-121-SSA1-1994 para quesos frescos madurados y procesados indica los límites máximos para coliformes fecales (BCF), 10,050 NMP/g. mientras que los resultados obtenidos (Tabla III) muestra que el valor máximo encontrado de 4,800 NMP/ml, lo que indica que las muestras se encontraron por debajo del valor permitido por la NOM. Tabla III.-Resultados obtenidos para NMP /g o ml. Con límites de confianza del 95% utilizando el límite superior. QUESERIA 1 QUESERIA 2 Muestra Primer Segundo Promedio Primer Segundo Promedio A Muestreo Muestreo Muestreo Muestreo 1 4,800. 4,800 4,800 4,800 36 2418 2 210 210 210 0 44 22 3 0 0 0 0 120 60 B 1 4,800 4,200 3,600 20 0 10 2 120 0 60 9 0 4.5 3 120 0 60 36 0 18 C 1 0 23 11.5 23 0 11.5 2 13 20 16.5 0 0 0 3 9 0 4.5 440 0 220 D 1 20 20 20 4,800 150 2,475 2 20 23 21.5 36 380 208 3 0 0 0 4,800 380 2,590 E 1 0 0 0 0 0 0 2 0 0 0 0 0 0 3 0 0 0 0 0 0 La tabla II muestra los datos obtenidos en cada una de las muestras indicando la presencia de patógenos, según el Método de NMP y límites de confianza del 95%, para diversas combinaciones de resultados positivos obtenidos con tres porciones. Cabe mencionar que esto se debe a que las dos queserías elaboran los quesos con leche sin pasteurizar; además de que el agua que se utiliza para la limpieza de las herramientas y equipos se toma directamente de red de suministro municipal sin ningún tratamiento previo 11. Por lo que los datos se obtenidos se atribuye a lo antes mencionado ya que cuando el productor limpia sus equipos y herramientas con suero de la producción anterior se disminuye la carga microbiana. Sin embargo estos resultados fueron mayores a los indicados 12, para quesos frescos, que muestran un valor de 9.33×102 NMP g-1 de BCF. De igual manera, 13 señalan que el número de BCF en quesos frescos fue de 0.246 log 10 NMP g-1, que son inferiores a los encontrados en el queso crema tropical. Haciendo referencia a los datos encontrados es necesario indicar que las muestras eran de quesos de poro y que tal vez el tiempo de maduración, a los cuales son sometidos, la técnica de salazón y la acidez podrían ser factores tecnológicos que ayudan a la inhibición de microorganismos patógenos 14. Para el caso de Salmonella existió ausencia en 25 g de muestra y Coliforme Totales no existió presencia en ninguna de las muestras. El queso de poro es un producto de pasta dura por lo que existe menor humedad y el tiempo de maduración en el producto son Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 102 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias algunos de los factores que benefician el medio para el no crecimiento de las bacterias 15. Sin embargo existe información de algunos casos estudiados del queso fresco en Chiapas que indican la presencia de algunos patógenos presentes en el queso elaborado con leche cruda 16. Y significativamente en el producto final no existió la presencia de ningún microorganismo; cabe mencionar que algunas investigaciones manifiestan que los quesos durante la fermentación producen péptidos a partir de las proteínas que tienen una gran variedad de funciones nutracéuticas, inhiben el crecimiento de microorganismos patógenos17,18, suero de leche tiene algunas funciones nutracéuticas por ejemplo algunas de las proteínas del suero participan en sistemas de defensa más activos, afectando el desarrollo de los microorganismos contaminantes, ya sea al fijar minerales esenciales para su desarrollo (el hierro ligado por la lactoferrina es esencial para el desarrollo de bacterias como E. coli, S. albus, S. aureus y V. cholerae), o bien al interactuar con las membranas celulares, facilitando la actividad de otros sistemas de defensa como las enzimas lisozima y lactoperoxidasa que producen la muerte de los microorganismos 19. CONCLUSIÓN Los resultados obtenidos evidencian que los quesos elaborados en los municipio de Balancán y Tenosique Tabasco, son un producto aceptable pero sin embargo en el proceso no cumplen con las condiciones higiénicas ya que no cuentan con un suministro de agua previamente tratadas; como lo establecido en las normas y regulaciones sanitarias vigentes que indican que toda empresa procesadora de alimentos debe contar con aguas de calidad. REFERENCIAS 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. Anónimo. Comunicación personal. Fábrica de quesos San Marquito y El Tigre. Balancán, Tabasco, México. (2008). Secretaría de Salud. Diario Oficial de la Federación. Norma Oficial Mexicana, NOM121-SSA1-1994, Bienes y servicios. Quesos: frescos, madurados y procesados. Especificaciones sanitarias. 1994 González C UD, Pérez V VJ, Clemente C A, Mazariegos E MA, Ruiz T MJ, Rodríguez F MA. 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Bienes y servicios, Prácticas de higiene y sanidad para el proceso de alimentos, bebidas no alcohólicas y alcohólicas. 1994. Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 104 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias ESTUDIO DE LA SUSCEPTIBILIDAD A LOS ANTIMICROBIANOS DE Salmonella AISLADAS EN CARNE MOLIDA DE RES EN TABASCO. Hernández Vélez R.M.1, Arroyo Falconi P.1, Guzmán Hernández R. L.2, Pacheco Gil L.3, Urrieta Saltijeral J.M. 1, Estrada García T. 2 1 División de Investigación y Posgrado, Instituto Tecnológico de Villahermosa, Tabasco, México, 2Departamento de Biomedicina Molecular del CINVESTAV- IPN, México,D.F., 3 División Académica de Ciencias de la Salud,Universidad Juárez Autónoma de Tabasco. Email: [email protected] Resumen. El estado de Tabasco se ubica entre los principales productores de carne de res en el país, por lo que el objetivo de este trabajo fue determinar la frecuencia y evaluar la susceptibilidad a los antimicrobianos de Salmonella aisladas en carne molida de res en Villahermosa, Tabasco. Un total de 250 muestras de carne fueron evaluadas por la técnica de cultivo descrita en NOM-114-SSA-1-1994. La prueba de susceptibilidad antimicrobiana se realizó por el método de difusión en disco (NCCLS).De las 250 muestras 27 (11%) fueron positivas a Salmonella. Los serovares aislados fueron S. Agona (29.6%), S. Give (22.2%), S. Weltevreden (11.1%), S. Meleagridis (7.4%), S. Typhimurium (3.7%), S.Saintpaul (3.7%), S. Duesseldorf (3.7%) y S. Albany (3.7%). El 44,4% de las cepas fueron resistentes a al menos uno de los antibióticos evaluados y sólo el 12% presentó multirresistencia a tres o más de los antimicrobianos. Todas fueron sensibles a TMP-SMX y sólo una cepa fue resistente a la ampicilina, fármacos de primera línea, utilizados comúnmente para el tratamiento de diarreas en México. Palabras claves. Salmonella, carne molida de res, serotipos, Tabasco INTRODUCCIÓN El género Salmonella es uno de los principales agentes etiológicos de enfermedades transmitidas por alimentos (ETA) a nivel mundial, es un padecimiento endémico presente en todos los países incluido los más industrializados (Fernández, E. 2008), causa el síndrome de la fiebre entérica y cuadros de gastroenteritis que se caracterizan por dolor en el abdomen superior, náuseas, diarrea y fiebre. La incidencia de esta enfermedad es un indicador directo de la calidad higiénico-sanitaria de los alimentos, se ha demostrado que la contaminación de éstos puede ocurrir durante su procesamiento o por el empleo de materia prima contaminada, pues este microorganismo patógeno, para el hombre forma parte de la biota normal de aves, cerdos y bovinos. Entre los alimentos más frecuentemente involucrados en brotes se encuentran las carnes y sus derivados. La Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria (EFSA) y el Centro Europeo de Prevención y Control de Enfermedades (ECDC) señalan a esta bacteria como la causa primaria de ETA en dicha región (EFSA,2010). En Estados Unidos de Norteamérica cepas de Salmonella no tifoídicas fueron reportadas como el segundo agente patógeno más frecuente (después del norovirus) aislado de un total de 9,4 millones de casos de ETA diagnosticados durante el período 2000–2008. Salmonella es una bacteria a considerar, debido al incremento de cepas que presentan multirresistencia a los antimicrobianos, particularmente a los utilizados comúnmente para el tratamiento de enfermedades en animales y seres humanos. Estas cepas resistentes constituyen un riesgo por un posible fallo terapéutico en humanos, así como un impacto económico adverso sobre la producción animal (Mejía, 2008). Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 105 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias Aunque en México las infecciones gastrointestinales son la principal causa de morbilidad y mortalidad, es muy poca la información acerca de la prevalencia de los agentes etiológicos y los patrones de susceptibilidad a los antimicrobianos en las diferentes entidades federativas, probablemente debido a que el diagnóstico se basa normalmente en las características clínicas de la enfermedad y no en el aislamiento del patógeno. El estado de Tabasco se ubica entre los principales productores de carne de res en México, se comercializan alrededor de 24 millones de kilogramos de carne anualmente. Para la comercialización de este producto en el país, se debe cumplir con los requisitos sanitarios que marca la Norma Oficial Mexicana (NOM-194-SSA1-2004), la cual indica que bacterias patógenas como la Salmonella no deben de estar presentes en la carne destinada al consumo humano. Por lo que el objetivo de este trabajo fue determinar la frecuencia y evaluar la susceptibilidad a los antimicrobianos de Salmonella aisladas en carne molida de res en Villahermosa, Tabasco. METODOLOGÍA Un total de 250 muestras de carne molida de res procedente de carnicerías, mercados públicos y supermercados de la ciudad de Villahermosa, Tabasco, fueron evaluadas para la detección de Salmonella. Las muestras fueron recolectadas en bolsas de plástico estériles (Whirl-Pack) y transportadas en frio utilizando hieleras con refrigerantes para su conservación. El aislamiento y la identificación de este microorganismo se llevó a cabo de acuerdo al procedimiento establecido en la Norma Oficial Mexicana (NOM-114-SSA-11994) “Determinación de Salmonella en alimentos”. Para el preenriquecimiento de las muestras se adicionaron 25 g de carne en 225 ml de agua peptonada y se incubaron a 35°C/18-22 horas. Después de la incubación se transfirieron alícuotas de 1 ml en 10ml de caldo tetrationato y selenito cistina para el enriquecimiento. Los medios se incubaron a 35°C/18-22 horas. El aislamiento se realizó por estría cruzada en Agar Xilosa Lisina Desoxicolato (XLD), Agar Verde Brillante (VB), Agar Salmonella-Shigella (SS) y Agar Entérico Hecktoen (HE). Después de 24 horas de incubación a 35+/-2 °C se seleccionaron de 2 a 3 colonias con morfología característica de Salmonella en cada medio selectivo. Las colonias seleccionadas fueron identificadas bioquímicamente utilizando los medios de agar triple azúcar (TSI), agar hierro y lisina (LIA) y agar urea y el sistema miniaturizado API 20E. Las cepas identificadas bioquímicamente fueron serotipificadas usando el suero polivalente A-I + Vi. Para la caracterización de serovares las cepas se aglutinaron con antisueros contra los antígenos somáticos “O” y flagelares “H”, siguiendo el esquema de Kauffmann-White (Popoff, 2001). La prueba de susceptibilidad antimicrobiana se realizó por el método de difusión en disco, descrito por el Clinical and Laboratory Standards Institute (NCCLS). Se emplearon discos (BBL) impregnados con los siguientes antibióticos: ácido nalidíxico (Na) 30µg, ampicilina (Am)10 µg, ceftriaxona (Cro) 30µg, ciprofloxacina (Cip) 5µg, cloranfenicol (C) 30µg, gentamicina (Gm) 10µg, sulfametoxazol/trimetoprim (Sxt 1.25/23.75µg), tetraciclina (Te) 30µg, Amikacina (An) 30µg, Tobramicina (NN) 10µg, Amoxicilina /Ac. Clavulanico (Amc) 20/10µg, Estreptomicina (S) 10µg, Colistina (Cl )10µg y Neomicina (N ) 30µg. Las lecturas se reportaron como Sensible (S), Intermedio (I) y Resistente (R) de acuerdo al diámetro de inhibición tomando en cuenta las instrucciones del fabricante (BBL). Se clasificaron como multirresistentes los microorganismos resistentes a tres o más antibiótico, siguiendo los criterios de Mejia, 2008 y Puig, 2011. Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 106 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias RESULTADOS De las 250 muestras analizadas 27 fueron positivas para Salmonella lo que representa una frecuencia de aislamiento del 11 %. En la Gráfica 1 se presenta la frecuencia de aislamiento de Salmonella en carne molida de res en la Ciudad de Villahermosa, Tabasco. 11% Positivas Negativas 89% Gráfica 1. Frecuencia de Salmonella en carne molida de res. Se identificaron 8 serovares diferentes de Salmonella por medio de la serotipificación antigénica de los 27 aislamientos. Salmonella Agona fue el serotipo aislado con mayor frecuencia, 8 de las 27 cepas fueron positivas (29.6%), seguido por Salmonella Give que se aisló en 6 muestras (22.2%). Los serovares que se aislaron con menor frecuencia fueron S. Weltevreden (11.1%), S. Meleagridis (7.4%), S. Typhimurium (3.7%), S. Saintpaul (3.7%), S. Duesseldorf (3.7%) y S. Albany (3.7%). En la Gráfica 2 se presentan los porcentajes de aislamiento de cada una de los serovares identificados. S. Ágona 3.70% 3.70% 3.70% S. Give 3.70% 29.63% 7.41% S. Weltevreden S Meleagridis S. Duesseldorf 11.11% 22.22% S. Albany S. Typhimurium S. Saintpaul Gráfica 2. Frecuencia de aislamiento de los serovares de Salmonella Pruebas de susceptibilidad a los antimicrobianos. Los resultados de las pruebas de susceptibilidad a los antimicrobianos demostraron que el 44,4% (12/27) de los aislamientos fueron resistentes al menos a uno de los 14 antibióticos evaluados. El antibiótico al cual hubo mayor resistencia fue a tetraciclina, 10 de las 27 cepas fueron resistentes (37%), seguido de estreptomicina (15%), ácido nalidíxico (11%), colistina (7,5%) y cloranfenicol (3.5%). (Gráfica 3). Tres de los 27 aislamientos (12%) presentaron multirresistencia a los antimicrobianos, siendo resistentes a tres o más de los antibióticos evaluados. (Gráfica 4). Los patrones de multirresistencia fueron (TetraciclinaEstreptomicina-Colistina), (Tetraciclina-Colistina-Acido nalidíxico) y (TetraciclinaEstreptomicina-Colistina-Ampicilina). Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 107 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias Estos hallazgos coinciden con lo reportado por otros autores, Puig y colaboradores en el 2011 demostraron altos porcentaje de cepas resistentes a tetraciclina (70.7%) en Cuba. Miko y cols., 2002, reportan valores de resistencia del 81% para tetraciclina y 94% para estreptomicina en cepas de Salmonella aisladas en alimentos en Alemania. Serovares de Salmonella resistentes a múltiples antibióticos fueron aisladas tanto de fuentes humanas como de carne de cerdo, res y pollo en Yucatán, México (Zaidi, 2006). Porcentaje de resistencia Es interesante mencionar el hecho de que todas las cepas aisladas en nuestro estudio fueron sensibles a ceftriaxona, sulfametoxazol-trimetropim, gentamicina y neomicina mientras que solo 1 cepa presento resistencia a la ampicilina. Siendo la TMP-SMX y la ampicilina los fármacos de primera línea utilizados comúnmente para el tratamiento de diarreas en las instituciones de salud en México estos resultados resultan alentadores para este sector desde el punto de vista terapéutico. 40 35 30 25 20 15 10 5 0 37% 15% 11% 7.5% 3.5% 3.5% Antibióticos Gráfica 3. Porcentaje de cepas de Salmonella resistentes a diferentes antibióticos. Gráfica 4. Número de cepas de Salmonella que presentaron resistencia a uno, dos o más antibióticos. CONCLUSIÓN La carne molida de res está contaminada con Salmonella, el 11% de las muestras analizadas no cumplen con la normatividad sanitaria vigente que señala que este microrganismo debe estar ausente en 25 g del producto, lo que representa un riesgo para la salud de los consumidores. Por la presencia de cepas que presentan multirresistencia a los antimicrobianos, se recomienda brindar especial atención al uso indiscriminado de Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 108 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias antibióticos en los animales que pueden favorecer la selección de cepas multirresistentes. Es necesario establecer una estrategia integral hacia el control del manejo de la carne desde la producción hasta la comercialización para garantizar la inocuidad. BIBLIOGRAFÍA Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria (EFSA). [Internet]. Informe de la EFSAECDC sobre intoxicaciones alimentarias en la UE 2007. Disponible en:http://www.higieneambiental.com/higiene-alimentaria/informe-de-efsaecdcsobre-intoxicaciones-alimentariasen-la-ue-2007 Acceso el 29 de agosto de 2012. 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Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 110 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias EFECTO DE LA ADICION DE UN ANTIOXIDANTE (OXILESS) SOBRE LA VIDA ÚTIL DE LA PAPA (DIACOL CAPIRO) Y EL PLATANO (MUSA AAB) COMO ALIMENTOS MÍNIMAMENTE PROCESADOS. Cristian Mesa1*, Anlly Flórez1, Lessly Rojas1, Nelly Ospina1a, Oscar Vega1b. 1. Departamento de Alimentos, Facultad de Química Farmacéutica. Calle 67 No. 53108.Medellin Colombia. [email protected], [email protected], [email protected]. Grupo Investigación Nutrición y Tecnología de Alimentos. [email protected] Grupo Investigación BIOALI. [email protected] Resumen. Los alimentos IV gama representan una alternativa de comercialización que garantizan en los productos calidad y vida útil, la presente investigación se realizó para evaluar el efecto de la adicción del antioxidante Oxiless para ampliar la vida útil de un producto IV gamma, se tomaron muestras de plátano y papa, la metodología incluyo desinfección, pelado, inmersión de los productos con diferentes geometrías en la solución de antioxidantes, secado, empacado y finalmente un almacenamiento durante 30 días a una temperatura de 4 °C. La muestra se preparó con una cocción durante 10 minutos; como resultado principal se obtuvo que el antioxidante se desempeñó mejor en la geometría A de acuerdo a los parámetros sensoriales establecidos, los atributos que menos se vieron afectados fueron el sabor y el aroma. Se concluye, que la adicción del antioxidante Oxiless aumenta la vida útil de los alimentos IV gamma prolongando sus características organolépticas y calidad. Palabras claves. Antioxidante, IV gamma, vida útil, papa, plátano INTRODUCCIÓN Actualmente en Colombia se producen, diferentes tipos de hortalizas y frutas, debido a su posición geográfica, sin embargo muchos de ellos no tienen asociados procesos que garanticen una buena comercialización. Dentro de estas, están la papa con una producción de 1.709.949 toneladas, 42,7% de la producción nacional en cultivos (Hernández A. A., 2012) y el plátano, 120808 toneladas (DANE, 2013) . Estos productos son de alto consumo en el país, sin embrago, se presenta el problema de que es una cadena agroindustrial de un nivel de baja tecnificación, por ello se hace importante generar nuevos productos que permitan mejorar la comercialización de estos e incrementar su vida útil. Como alternativa de comercialización en el mercado, se encuentran los productos mínimamente procesados, los cuales no solo surgen como opción de consumo rápido y preparaciones fáciles, sino también como método de conservación (Hernández A. E., 2013). Los alimentos mínimamente procesados son productos modificados físicamente para obtener alimentos listos para el consumo, permaneciendo en su estado In Natura (Parzanese, 2012); es decir, los tratamientos son poco intensos por lo cual no se alteran sus características intrínsecas. Estos, son elaborados a partir de operaciones como lavado, pelado, reducción de tamaño, entre otras, las cuales tienden a modificar mínimamente y a agregar valor a las materia primas, con el objetivo de aumentar el tiempo de vida útil (Molés, 2011), teniendo en cuenta que las frutas y hortalizas son alimentos con tejidos vivos se debe de tener cuidado durante la manipulación en todas las etapas del proceso, porque esta ruptura desencadena procesos bioquímicos y físicos Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 111 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias que pueden provocar la degradación (Color, Sabor, Textura, Aromas) del producto como también su alteración microbiológica; entre las alteraciones más comunes y evidentes se tiene el pardeamiento enzimático, que se presenta en las hortalizas peladas y/o troceadas, resultando un factor limitante en la vida útil de estos productos. (Parzanese, 2012), por lo anterior se hace necesario buscar alternativas que nos mejoren o eviten este tipo de daños; en este sentido una alternativa es la aplicación o el uso de antioxidantes como agentes preventorios de este tipo de daños. Diversos autores a nivel mundial han usado antioxidantes en alimentos mínimamente procesados, para incrementar la vida útil en frutas y verduras, entre ellos tenemos: Urrutia (2010) el trabajó soluciones de bisulfito de sodio al 0.5%, ácido cítrico 2% y con ácido ascórbico 2%; para la conservación de la papa amarilla (Solanum phuereja); así mismo (Hernández A. E., 2013) utilizó ácido ascórbico (0,05%) como antioxidante en seis tipos de hortalizas tales como: brócoli (Brassica oleracea var. Itálica), coliflor (Brassica oleraceavar. Botrytis), zucchini (Cucurbita pepo L.), apio (Apium graveolens), zanahoria (Daucuscarota) y chayote (Sechium edule). El objetivo general del presente trabajo, fue evaluar el efecto de la adición del antioxidante OXILESS sobre la vida útil de la papa (Solanum tuberosum) variedad (Diacol capiro) y el plátano (Musa paradisiaca) variedad (Musa AAB), en diferentes geometrías de los mimos, con el fin de incrementar la vida útil de estos productos, buscando mantener la calidad sensorial de los mismos. METODOLOGÍA Materias primas: las materias primas como papa (DIACOL CAPIRO) y plátano (MUSA AAB) fueron provistas por la empresa “LAS HORTALIZAS”, Tanto la papa como el plátano fueron seleccionado frutos sanos, limpios sin enfermedades y de acuerdo a su calidad comercial, de la normas “Industria alimentaria. Papa para consumo (NTC-341-2, 1996) y plátanos, (NTC-1190, 1976) respectivamente, el antioxidante usado es de nombre comercial Oxiless marca tecnas lote 244117. Preparación de la solución antioxidante. La solución se realizó así: por cada litro de agua, se agregó 2 gramos de Oxiless con agitación manual, hasta lograr una solución homogénea y se sumergió el producto a una razón de 2kilos /1 litro de solución a temperatura ambiente 22 ± 2℃. Procedimiento experimental. Se dispuso de 8 kilos de papa y plátano respectivamente, el procedimiento general incluyó la desinfección, pelado e inmersión de cada uno de los productos en la solución antioxidante posteriormente, se cortaron realizando diferentes geometrías, luego se llevaron a inmersión nuevamente; finalmente se aplicó un secado para eliminar el exceso de agua en la superficie de los plátano y papa , se empacó al vacío y se almacenó durante 30 días a una temperatura de 4°C, tiempo en el cual se evaluaron los parámetros sensoriales. La desinfección se hizo con una disolución 1:25 agua /citrosan en inmersión durante 2 minutos, las papas y el plátano se pelaron eliminado la mínima parte de piel, se obtuvo un porcentaje de pulpa con respecto a la cascara, el cual fue 71% y 60% respectivamente. Se sumergió los productos en la solución antioxidante durante 5 min y luego se realizaron dos presentaciones: cuadros de 5X5cm(A) y de 1x1cm(B), el cual fue efectuado de forma manual; se procedió a sumergirlo nuevamente en la solución antioxidantes por 5 minutos, se realizó un proceso de secado por 10 minutos aplicando aire forzado eliminando el exceso de agua por medio de un ventilador de mesa 2 en 1 twister electrolux, se procedió al empaque en una empacador al vacío DZ (Q serie Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 112 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias vacuum packager) 30 segundos por una presentación de 1 kilo por producto y por último se llevó a refrigeración 4 ± 1°C en un refrigerador vertical RV-640 durante 30 días realizando una evaluación sensorial cada 10 días en tiempo de almacenamiento para determinar la vida útil de los productos y el empaque se hizo en bolsas de en 18X22 cm marca Alico S.A. Análisis sensorial. Se realizó una prueba sensorial descriptiva, por medio de esta se evaluaron los atributos sensoriales, de acuerdo a la metodología dada por (RODRÍGUEZ & QÜESTA) y la (GTC-165, 2007), de la papa y el plátano, los panelistas fueron tres jueces en entrenamiento los cuales evaluaron: color, aroma, textura y sabor de los productos, usando una escala hedónica de 1 a 5 siendo 1 el menor grado de aceptación y 5 el mayor grado de aceptación. Al día 0 no se realizan análisis ya que todos los tratamientos estaban bajo las mismas condiciones por ser el día de producción, a los 10, 20 y 30 días de almacenamiento ejecutaron el análisis sensorial. Preparación de la muestra. Todas las muestras presentadas fueron codificadas utilizando números aleatorios de tres dígitos, los productos le realizaron una cocción durante 10 minutos para para ser evaluados. RESULTADOS En un tiempo de 30 días de almacenamiento, bajo condiciones de temperatura constante de 4°C se le realizó un análisis sensorial en un intervalo de 10 días para conocer el efecto del antioxidante para prolongar la vida útil de la papa y el plátano, se evaluaron el color, olor, sabor, textura en diferentes geometrías. Figura. 1. A lo largo del tiempo de análisis se notó que los productos empezaron a evidenciar deterioro, a partir de los 20 días la papa tuvo mayor deterioro debido a sus características por ende sus cambios son más notorios siendo el color y la textura los defectos más relevantes en comparación a el plátano que su deterioro es menos notorio. Figura. 1. Comparación de los resultados de papa y el plátano. Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 113 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias Papa Figura. 2 Plátano Comportamiento de la papa y el plátano durante su almacenamiento. En la figura 2 se observa comportamiento del efecto del antioxidante en diferentes geométricas este aumentó la vida útil de los productos A en comparación de la presentación B que tuvo menor vida útil ya que se presentó mayor pardeamiento, cambio de olor y su textura no fue la ideal tanto para la papa como el plátano. Figura. 3 Comparación de los atributos de la papa y el plátano con diferentes geometrías. En la figura 3. Los atributos que se vieron más afectos son el color y la textura; por otro lado el aroma y el sabor son los atributos con una evaluación más alta los cuales son lo menos afectados. El color cambio de ser crema original de la papa y el plátano a tornarse negra debido al pardeamiento, el aroma típico de ambos productos cambio a un olor a humedad y terroso, el sabor no cambio significativa a lo largo del análisis lo más relevante fue un sabor a tierra lo cual daña la calidad de los alimentos, la textura pasó de ser productos crujientes a ser más blancos debido a la perdida de agua. CONCLUSIÓN La adición del antioxidante Oxiless como un factor para alargar la vida útil de productos mínimamente procesados tales como la papa y el plátano a lo largo de 30 días demuestra Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 114 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias que favorece notablemente en la conservación de las características de los productos evitando deterioro y una sobre maduración de estos. Se puede concluir por medio de esta investigación que la vida útil de un alimento mínimamente procesado con la adicción del antioxidante Oxiless tiene un promedio de 25 días a una temperatura de 4ºC constantes tiempo en el cual sus características organolépticas son adecuadas. BIBLIOGRAFÍA DANE. (19 de Marzo de 2013). ENCUESTA NACIONAL AGROPECUARIA ENA-2012. Recuperado el Enero 19 de 2014, de https://www.dane.gov.co/files/investigaciones/agropecuario/ena/boletin_ena_2012. pdf GTC-165. (29 de AGOSTO de 2007). ANALISIS SESORIAL. METODOLOGÍA GUIA GENERAL. Recuperado el 4 de JULIO de 2014, de http://datateca.unad.edu.co/contenidos/301118/DISENO_AVA/GTC165.pdf Hernández, A. A. (DICIEMBRE de 2012). FEDEPAPA. Recuperado el 4 de JULIO de 2014, de http://www.fedepapa.com/wp-content/uploads/pdf/revistas/ed26.pdf Hernández, A. E. (2013). APLICACIÓN DE LA TECNOLOGÍA DE BARRERAS PARA LA CONSERVACIÓN INDIVIDUAL Y DE MEZCLAS DE HORTALIZAS MÍNIMAMENTE PROCESADAS. 4-108. J., U. O. (2010). 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Decreto 3075 . Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 115 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias ESTANDARIZACIÓN DEL CONTENIDO DE GRASA EN LA MATERIA PRIMA DEL QUESO TIPO PORO Margarita Madrigal Mendoza*, Beatriz Domínguez Valenzuela, Marisol García Valenzuela Instituto Tecnológico Superior de los Ríos, 86930 Km. 3 carretera Balancán-Villahermosa, Balancán, Tabasco, México. [email protected], [email protected] Resumen. Describe el rediseño del proceso de elaboración del queso tipo poro, al implementar una nueva etapa: estandarización de la grasa de la materia prima, obteniendo un queso tipo poro estandarizado. El método de Gerber fue utilizado para la estandarización del contenido de grasa en la leche mediante las formulaciones de 28, 30 y 32% de grasa. La metodología utilizada para elaborar el queso tipo poro fue la misma y básica para la elaboración del queso de poro tradicional. Se puede concluir del análisis fisicoquímico que los quesos tipo poro elaborados al 28, 30 y 32% de grasa butírica presenta diferencias significativas con el queso de poro tradicional. Los resultados microbiológicos mostraron que se encuentra entre los parámetros establecidos por la NOM-243-SSA1-2010. La preferencia de los consumidores se determinó por el gusto, siendo el queso tipo poro al 30% de grasa butírica el que presento mejor aceptabilidad. Palabras clave. Queso de poro, queso tipo poro, grasa butírica, estandarización. INTRODUCCIÓN La leche es la secreción natural de las glándulas mamarias de las vacas sanas o de cualquier otra especie animal, excluida el calostro (NOM-243-SSA1-2010). La leche es la materia prima principal para la elaboración de los diferentes tipos quesos. El queso es un producto elaborado de la cuajada de leche estandarizada y pasteurizada de vaca o de otras especies animales, con o sin adición de crema, obtenida de la coagulación de la caseína con cuajo, gérmenes lácticos, enzimas apropiadas, ácidos orgánicos comestibles y con o sin tratamiento ulterior, por calentamiento, drenada, prensada o no, con o sin adición de fermentos de maduración, mohos especiales, sales fundentes e ingredientes comestibles opcionales, dando lugar a las diferentes variedades de quesos pudiendo por su proceso ser: fresco, madurado o procesado (NOM-243-SSA12010). El queso de poro es un producto artesanal elaborado con leche cruda, semi maduro y de pasta blanda, una etapa importante en su proceso de elaboración es la acidificación de la leche con suero de la producción del día anterior, se realiza la cuajada y se prensa. El producto final se obtiene mediante un proceso de maduración de siete días, después de los cuales puede conservarse sin refrigeración (Acosta, 2009). Este trabajo brinda una propuesta para innovar el proceso de elaboración del queso de poro tradicional, obteniendo un queso tipo poro elaborado con leche estandarizada, pasteurizada y adicionada con cultivos lácticos, lo cual permite cumplir con lo establecido en la NOM-243-SSA1-2010, brindando la oportunidad de tener nuevas alternativas de comercialización. La estandarización del proceso de elaboración del queso tipo poro, radica su importancia en la selección del contenido de grasa de la leche previa a su elaboración, que permita obtener un producto inocuo de optimas características fisicoquímicas y microbiológicas, Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 116 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias las cuales sean repetibles y reproducibles en escala industrial; que el producto así obtenido cumpla con estándares de calidad e inocuidad. El trabajo de investigación tuvo como objetivo estandarizar el contenido de grasa en la materia prima mediante el método de Gerber y elaborar el queso tipo poro en la quesería San Judas Tadeo de Balancán, Tabasco. Para la estandarización de la grasa de la leche se experimentó con tres porcentajes, los cuales fueron 28%, 30% y 32%, la metodología utilizada fue la misma y básica para realizar un queso de poro tradicional “San Judas Tadeo”, se realizaron una serie de variaciones, ajustándose a los métodos de elaboración planteados para cumplir el objetivo propuesto para este proyecto. Los procedimientos de elaboración y estandarización, se llevaron a cabo en la quesería San Judas Tadeo, los análisis de las propiedades fisicoquímicas y microbiológicas del queso de poro tradicional “San Judas Tadeo” y el queso tipo poro, se realizaron en las instalaciones del Instituto Tecnológico Superior de los Ríos. El resultado de la investigación se presentó como un producto innovador, que reúne las expectativas de calidad.La preferencia de los consumidores se determinó por el gusto, siendo el queso tipo poro al 30% de grasa butírica el que presento mejor aceptabilidad. OBJETIVOS Estandarizar el contenido de grasa en la materia prima mediante el método de Gerber y elaborar el queso tipo poro en la quesería San Judas Tadeo de Balancán, Tabasco. Objetivos específicos 1. Analizar las propiedades fisicoquímicas y microbiológicas del queso de poro tradicional “San Judas Tadeo”. 2. Estandarizar el contenido de la grasa butírica en la materia prima. 3. Elaborar el queso tipo poro. 4. Analizar las propiedades fisicoquímicas y microbiológicas del queso tipo poro. 5. Evaluar las características organolépticas del queso tipo poro para determinar la aceptabilidad. 6. Comparar la calidad fisicoquímica y microbiológica del queso tipo poro con respecto al queso de poro tradicional. MATERIALES Y MÉTODOS Las muestras de queso de poro y queso tipo poro utilizados en este proyecto fueron elaborados en la Quesería “San Judas Tadeo” de Balancán, Tabasco. La caracterización fisicoquímica del queso de poro “San Judas Tadeo” y tipo poro se realizó con la determinación de la humedad (%), grasa (%), cenizas (%), pH. Se siguió la metodología oficial según la AOAC y los análisis se realizaron por triplicado. La caracterización microbiológica del queso de poro “San Judas Tadeo” y tipo poro se realizó con las pruebas de moho y levaduras, Staphylococcus aureus, Salmonella spp y Escherichia coli. Se siguió la metodología enmarcada en la NOM-243-SSA1-2010. La estandarización de la grasa en la leche 28, 30 y 32% se realizó mediante el método de Gerber, se determinó estandarizar de acuerdo a la NOM-155-SCFI-2012. Se procedió a elaborar el queso tipo poro con leche pasteurizada a 63 °C durante 30 minutos (NOM-243-SSA1-2010). El proceso de elaboración del queso tipo poro se presenta a continuación en la Figura 1. Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 117 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias La evaluación de la aceptabilidad sensorial del queso tipo poro por los consumidores fue bajo las siguientes generalidades: Producto: Queso tipo poro Población de jueces no entrenados: Consumidores más frecuentes Número de jueces no entrenados: 93 Numero de muestras a evaluar: 3 Tipo de evaluación: Escala hedónica de 5 puntos Pruebas de plataforma RECEPCIÓN DE LA LECHE FILTRACIÓN ESTANDARIZACIÓN DE LA MATERIA PRIMA Descremado al 28, 32% de grasa butírica 30, Temperatura: 63°C x 30 min PASTEURIZACIÓN Temperatura: 32 °C (2 g/10 litros de leche) ADICIÓN DEL CaCl2 Agregar 250 mL de cultivo láctico Mesófilo. Agitación por 10 minutos INOCULACIÓN Agregar cuajo a 22°D (0.3mL/10 litros de 45min leche de reposo COAGULACIÓN CORTE CUAJADA DE REPOS O Acidez del suero y cuajada = 13 y 17 pH de suero y cuajada = 6.22 y 6.19 1:30 horas de reposo. MOLDE/DESUERADO 1er vire a los 30 min. 2do vire a las 1:30 horas. PRENSADO/SALADO Prensar 2 horas Recorte/salado Prensar 22 horas . 2do: Reposo 12 horas REPOSO EN VITRINA Recorte y salado. Reposo por 22 horas y salar. Reposo por 144 horas (6 días) LAVADO Agua purificada, secado con toalla estéril. EMPAQUETADO AL VACIO Y ETIQUETADO ALMACEN Figura 1. Diagrama del proceso de elaboración del queso tipo poro. Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 118 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias Se realizó la comparación de la calidad fisicoquímica y microbiológica del queso tipo poro con respecto al queso de poro tradicional. RESULTADOS Y DISCUSIÓN Resultados fisicoquímicos. En el análisis fisicoquímico de los quesos se encontró diferencias significativas entre el queso tipo poro y el tradicional (Tabla 1). Tabla 1. Comparación de medias entre tratamientos de los análisis fisicoquímicos del queso tipo poro y queso de poro tradicional. Pruebas Fisicoquímicas Queso tipo poro grasa butírica g/L Queso de poro Tradicional Humedad (%) 35.873 ± 4.988ᵃ Leche parcialmente descremada 28 43.688±5.2699ᵃ Grasa (%) 38.007±3.694ᵃ 26.685±2.854ᶜ 28.980±1.660ᵇᶜ 31.067±0.448ᵇ Ceniza (%) 3.5567± 0.5877ᵃ 3.1000±0.1910ᵃ 3.5475±0.5015ᵃ 3.5975±0.4177ᵃ pH (%) 3.89± 0.0361ᵇ 4.4375±0.1176ᵃ 4.3525±0.1274ᵃ 4.4100±0.1324ᵃ a a Proteínas (%) 22.56±0.354 26.527±0.156 Leche entera 30 32 40.017±3.802ᵃ 35.690±5.972ᵃ 27.45±0.266 a 27.01±0.328ᵃ Las medias que no comparten una letra son significativamente diferentes (p<0.05). Los valores presentados son las medias de los triplicados. 1.- Analizando los datos obtenidos en el análisis de varianza de humedad, con un nivel de significancia de *p<.05, y los grados de libertad 3 y 12 y el valor de F0.95 = 3.064. Luego el valor F=2.99 y comparando se tiene F< F0.95, es decir, entre las medias de los tratamientos de humedad como se observa con el método Tukey indica que no hay diferencia significativa en los 4 tratamientos de humedad de los quesos analizados. El promedio total de la medias registradas en ANOVA es de 38.817, lo cual no es parecida a lo reportado por Torres, 2009, que es de 34.73. Lo cual nos indica que existió una diferencia entre la coagulación y el desuerado del queso de poro tradicional y el queso tipo poro con leche pasteurizada (Alais, 1996). 2.- En lo referente al porcentaje de grasa se obtuvo como resultado del ANOVA, con *p<.05, los grados de libertad 3 y 12 y el valor de F0.95=3.11. Luego el valor de F=34.43 y comparando se tiene F> F0.95 es decir, que hay diferencia entre las medias de los cuatro tratamientos realizados como se observa con el método Tukey. El promedio total de las medias de este tratamiento fue de 31.18475 comparado con el dato por Torres, 2009, que es de 31.42 % no presentan mucha diferencia, esto se debe al descremado. Lo cual nos indica que puede variar pero no tanto por la composición de la leche, así como también diferencia en la manera de coagular la leche y la forma de trabajar del queso (Alais, 1996). 3.- En cuanto al análisis de cenizas, se determinan globalmente el comportamiento de las sales en el queso (Alais, 1996). El porcentaje presentado en el queso de poro tradicional y el queso tipo poro con leche pasteurizada se encuentran dentro de los parámetros admitidos, tenemos que el valor de Pr>F en tratamientos el resultado del ANOVA es de 0.183, lo cual indica que tampoco en esta variable de respuesta se tuvieron diferencias significativas entre los tratamientos. La media resultante fue de 3.450425, que es un valor lejano según Torres, 2009, que es de 4.19%; esto puede deberse a la actividad de los Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 119 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias microorganismos en cada estadísticamente iguales. tratamiento, sin embargo los 4 tratamientos son 4.- En cuanto al pH, los resultado de ANOVA con un *p<.05 muestra que los tres tratamientos presentan diferencia significativa con el queso tradicional, el tratamiento tradicional mostro comportamientos diferentes con las muestras de queso con diferente contenido de grasa. El promedio de los cuatro tratamiento fue de 4.2725, lo cual está dentro de los parámetros a la reportada por Torres, 2001, que es de 4.06- 4.62 %. 5.- En lo referente a proteína tenemos que el resultado obtenido del ANOVA con un nivel de significancia de *p<.05y los grado de libertad 5 y 6 y el valor de F0.95 = 4.39 Luego el valor de F = 4.15 y comparando se tiene que F<F0.95, no hay diferencia significativa entre las medias de los 3 diferentes tratamientos de proteína realizados. El promedio total de las medias fue de 26.99% comparado con el queso de poro tradicional que es de 22.56 %, este pequeño incremento en la cantidad de proteína lo podemos atribuir al hecho de que durante la pasteurización una cierta proporción de las proteínas de lactosuero se integran a las micelas de caseína y por lo tanto pasan a formar parte de las proteínas del queso ya que no se pierden en el lactosuero como pasa en la elaboración de queso con leche cruda. Resultados Microbiológicos. Resultados obtenidos de las pruebas realizadas y límites máximos de contenido microbiano de acuerdo con la NOM 243-SSA1-2010 se muestran en la Tabla 2. Tabla 2. Resultados microbiológicos. Muestra Queso tipo poro 28 % grasa butírica Queso tipo poro 30 % grasa butírica Queso tipo poro 32 % grasa butírica Queso de poro tradicional Límites máximos NOM 243-SSA1-2010. Mohos y levaduras <10 UFC/g <10 UFC/g <10 UFC/g <10 UFC/g <10 UFC/g <10 UFC/g <10 UFC/g 122 UFC/g 100 UFC/g Escherichia coli Negativo Negativo Negativo Negativo 10 NMP/g Salmonella Ausente en 25 g de muestra Ausente en 25 g de muestra Ausente en 25 g de muestra Ausente en 25 g de muestra Ausente en 25 g de muestra Staphylococcus aureus 0 UFC/g en muestras directas 0 UFC/g en muestras directas 0 UFC/g en muestras directas 0 UFC/g en muestras directas ≤ 100 UFC/g La Tabla 2, muestra la calidad microbiana de los quesos en la cual se observa que la concentración de todos los grupos microbianos indicadores se encuentran por debajo de los valores permitidos por la norma oficial mexicana para este tipo de quesos. En los quesos de tipo poro analizados, la ausencia de Escherichia coli es el valor permitido por la NOM-243-SSA1-2010. La presencia de elevados niveles de levaduras en el queso de poro se relaciona con los altos niveles de acidez presentados, ya que tanto las bacterias lácticas como las levaduras pueden resistir el medio ácido. La calidad microbiológica del queso es importante ya que está compuesto principalmente por proteína y grasa, lo que lo convierte en un sustrato nutritivo para el desarrollo de microorganismos (Acosta, H. 2009). Resultados y análisis estadísticos de la evaluación sensorial “aceptabilidad”. Realizada la explicación sobre la evaluación sensorial, se aplicó la prueba y se tabularon los datos como se muestra en la Tabla 3. Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 120 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias Luego de la tabulación se agruparon de manera individual por atributo y por medio de la comparación de múltiples variables en Excel, se realizó el análisis de varianza como se muestra en las Tablas 4 y 5. Tabla 3. Respuesta de percepción de atributos sensoriales “aceptabilidad”. Panelistas 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 Gusto-aceptación 28% 30% 32% 5 4 3 5 3 1 4 4 5 4 4 5 4 5 5 1 1 5 5 4 5 5 5 5 4 4 4 4 5 4 4 5 4 4 5 4 4 5 3 4 5 4 4 5 4 4 5 4 4 5 4 4 5 4 5 5 4 4 5 4 4 5 4 4 5 4 4 5 4 4 3 4 5 4 4 5 4 4 5 4 4 5 4 4 4 4 4 5 4 4 4 5 5 3 4 5 3 4 5 5 5 5 4 4 5 4 4 5 4 5 5 4 4 5 5 4 5 5 4 5 3 5 3 4 5 5 4 4 3 4 4 4 4 4 3 5 3 3 3 3 3 Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias Panelistas 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 Gusto-aceptación 28% 30% 32% 5 4 3 4 4 3 5 4 1 4 5 3 5 5 4 5 5 5 4 5 4 5 5 4 5 5 4 5 5 4 5 4 4 5 4 4 3 3 4 2 2 5 3 3 5 5 3 5 4 3 5 4 4 5 4 4 5 5 4 5 5 4 5 5 4 5 5 4 5 4 4 5 4 4 5 4 5 5 4 5 5 4 5 5 4 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 4 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 4 5 4 1 5 4 121 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias Gusto-Aceptación. Tabla 4. Resumen Estadístico del atributo gusto- aceptabilidad. Grupos Cuenta Suma Promedio Varianza 28% de grasa 93 400 4.30107527 0.66923796 30% de grasa 93 408 4.38709677 0.60939691 32% de grasa 93 405 4.35483871 0.70967742 279 1213 4.34767025 Total En la Tabla 4, se observa que las muestras de 28 %, 30 % y 32 % de grasa butírica, obtienen una calificación de 4.30, 4.39 y 4.35 respectivamente. Para determinar si estos valores son significativamente diferentes, se realiza el análisis de varianza mostrado en la Tabla 5. Tabla 5. ANOVA para atributo gusto – aceptabilidad. Origen de las variaciones Entre grupos Dentro de los grupos Suma de cuadrados 0.35125448 182.924731 Gl 2 276 Total 183.275986 278 Promedio de los cuadrados 0.17562724 0.66277077 Razón- F 0.26498942 Probabilidad 0.7674094 Valor crítico para P 3.02848483 La razón-F, que en este caso es igual a 0.264, Puesto que el valor-P de la prueba-F es mayor que 0.05, no existe una diferencia estadísticamente significativa entre las medias de las 3 variables con un nivel del 95 % de confianza. La muestra 28 % tiene menor aceptabilidad y la aceptación de la muestra de 30 % es más cercana a “me gusta mucho” comparada con la de 32 %, que es más cercana a “me gusta” que a “ni me gusta ni me disgusta”. Finalmente, el proceso de elaboración del queso tipo poro estandarizado se muestra en la Figura 2. CONCLUSIÓN Se estandarizo el contenido de grasa en la materia prima mediante el método de Gerber, el queso tipo poro que presento la mejor aceptación, fue el de 30% de grasa butírica, cuyos componentes estaban presentes en las siguientes cantidades: humedad de 40.017%, grasa 28.980%, cenizas 3.5475%, con un pH de 4.3525. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS AOAC, 2000. “Official methods of analysis”. Association of official analytical chemists. Inc. Washinton D.C. E.U.A. Acosta, H. (2009). Comportamiento de la flora microbiana asociada al proceso de maduración del queso de poro. Tesis de Licenciatura, Ingeniero en Agro alimentos. División Académica Multidisciplinaria de los Ríos de la Universidad Juárez Autónoma de Tabasco. Tenosique, Tabasco, México. Alais, Ch. 1996. Ciencia de la Leche. Compañía Editorial Continental, S.A. España NORMA Oficial Mexicana NOM-155-SCFI-2012, Lechedenominaciones, especificaciones, fisicoquímicas, información comercial y métodos de pruebas. NORMA Oficial Mexicana NOM-243-SSA1-2010, Productos y servicios. Leche, fórmula láctea, producto lácteo combinado y derivados lácteos. Disposiciones y especificaciones sanitarias. Métodos de prueba. Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 122 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias Torres de la Cruz, (2009). Caracterización del queso de poro de la Regios de los Ríos, Tabasco: aspectos socio técnicos y tipicidad del producto. Universidad Autónoma de Chapingo. 22. Chapingo, Edo. De México, México. PROCESO ESTANDARIZADO Pruebas de plataforma RECEPCION DE LA LECHE FILTRACIÓN ESTANDARIZACIÓ N DE LA MATERIA PRIMA PASTEURIZACIÓN ADICIÓN DEL CaCl 2 INOCULACIÓN Agregar cuajo a 22°D (0.3 mL/10 Litros de leche) 45min de reposo CORTE DE CUAJADA MOLDE/DESUERADO Recorte y salado. Reposo por 22 horas y salar. Reposo por 144 horas (6días). Temperatura: 63°C x 30 min Temperatura: 32 °C (2 /10 litros de leche) Agregar 250 mL de cultivo láctico mesófilo. Agitación por 10 min. COAGULACIÓN REPOSO 1er vire a los 30 min. 2do vire a las 1:30 horas. Descremado al 30% de grasa butírica PRENSADO/SALADO Acidez del suero y cuajada =13 y 17 pH del suero y cuajada =6.22 y 6.19 1:30 horas de reposo. Prensar 2 horas. Recorte/salado. Prensar 22 horas. 2do: Reposo 12 horas REPOSO EN VITRINA LAVADO Agua purificada, secado con toalla estéril. EMPAQUETADO AL VACIO Y ETIQUETADO ALMACEN Figura 2. Diagrama del proceso de elaboración del queso tipo poro estandarizado. Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 123 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias EVALUACIÓN MICROBIOLOGICA Y PRÓXIMAL EN HARINA DEL MÚSCULO DE PLECOSTOMUS (Pterygoplichthys pardalis) María Isabel Rodríguez Alejandro1*; Emilio Jesús Maldonado Enríquez1; Rosa María Salinas Hernández2; Nicolás González Cortés 1; Temani Duran Mendoza1; Juan Guzmán Ceferino1; Carolina Buitimea Arcos3 1 División Académica Multidisciplinaria de los Ríos (DAMRíos)-UJAT, Carretera TenosiqueEstapilla Km 1, 2División Académica de Ciencias Agropecuarias(DACA)-UJAT Carretera Villahermosa-Teapa, Km 25 Villahermosa, Tabasco, México, 3Colegio de Bachilleres de Tabasco, Plantel N°13 Carretera Tenosique-Emiliano Zapata; Email: [email protected]. Resumen. El Plecostomus una especie sin valor comercial en México. La mejor manera de controlar es utilizarlo como recurso en la elaboración de harinas que pueden agregarse como aditamento nutritivo a alimentos de consumo animal ó humano, mediante procesos biotecnológicos. Existen pocas investigaciones en la región de tabasco donde realicen evaluaciones de la harina obtenidas de este pez. El objetivo del presente trabajo fue determinar la calidad microbiológica y proximal en la harina de Plecostomus (Pterygoplichthys pardalis). Se estandarizo el proceso de obtención de harina. Los resultados de Bacterias Mesofilicas Aerobias, Coliformes Totales y Mohos y Levaduras se encuentran dentro de los límites permisibles marcados por la NMX-Y-080-SCFI-1999. Respecto a los análisis proximales, el contenido de proteína, grasas, Humedad y Cenizas son aceptables para utilizarla como un aditivo nutricional. En base a los resultados obtenidos se dice que esta especie, no es perjudicial para la captura y elaboración de cualquier producto. Palabras claves. Plecostomus, Bacterias Mesofilicas Aerobias, análisis proximales. INTRODUCCIÓN Una de las problemáticas ecológicas suscitadas en varias cuencas hidrológicas del país (entre ellas la región de los ríos que comprende la cuenca del Usumacinta y que lo conforman los municipios de Tenosique, Balancan, Emiliano zapata, Jonuta en el estado de Tabasco) (Everardo et al., 2012) es la enorme proliferación del pez armado sudamericano, conocido en México como pez diablo. Debido a su gran capacidad reproductiva se considera una amenaza para las pesquerías tradicionales de especies nativas de la región (Delgadillo y Arévalo., Frías et al., 2008). Con el fin de aprovechar la presencia de esta especie invasora, la Comisión Nacional de Acuacultura y Pesca (CONAPESCA) promueve la captura del Plecostomus o pez diablo para el consumo humano o su utilización comercial en diversos sectores productivos del país. Se llevan a cabo estrategias con los sectores público y privado para explotar al Plecostomus, cuya carne presenta un alto valor nutricional rico en aceite Omega 3; se puede consumir en ceviche, frito, empapelado o en caldos. Transformado en harina el Plecostomus o pez diablo presenta alto contenido de proteína de alta calidad biológica, por lo que puede ser utilizada como ingrediente proteico en la formulación de dietas acuícolas. (SAGARPA, 2011). La Fundación Produce Chiapas A. C. en coordinación con el Oceanólogo Pablo López Domínguez, visitaron del 26 al 30 de Octubre de 2010 la ciudad de Brasilia, Brasil.Se realizó la colaboración interinstitucional y multidisciplinaria con algunas instituciones como: la Comisión Nacional de Acuacultura y Pesca, CONAPESCA; Secretaría de Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 124 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias Relaciones Exteriores, Universidad Autónoma de León, Embajada de México en Brasil, Ministerio de Pesca y Acuicultura del gobierno de Brasil, EMBRAPA-PANTANAL (Empresa Brasileira de Pesquería Agropecuaria), Subdelegación de Pesca en Chiapas, Secretaría de Pesca y Acuacultura de Chiapas, entre otras. Como EMBRAPA, en donde se adquirió conocimiento sobreel aprovechamiento del Plecostomus, como es la producción y consumo de filete, caviar y harina para el consumo humano. Diferentes estudios marcan el Plecostomus se puede considerar como una fuente alimentaria para consumo humano, por lo tanto estos estudios son necesario para saber si se encuentra dentro de los límites permisibles en la NOM. Debido a que las dietas promedio de numerosos países, incluyendo al nuestro, no contienen cantidades adecuadas de proteína, ni satisface el requerimiento humano en cuanto a la calidad de la misma. MATERIALES Y MÉTODOS Esta investigación se realizó en el taller y laboratorios de (Acuacultura y Microbiología y Bromatología) de la División Académica Multidisciplinaria de los Ríos de la Universidad Juárez Autónoma de Tabasco, ubicada en la carretera Tenosique-Estapilla Km.1, en el municipio de Tenosique, Tabasco, México. Captura De Los Organismos. Se utilizaron ejemplares de peces Plecostomus (Pterygoplichthys pardalis) en etapa juvenil de una talla aproximada de 25 cm y peso promedio de 400 g La fase experimental se realizó en tres etapas: a) Captura del organismo (Plecostomus) (tabla 1), b) Obtención de la harina, c) Análisis proximal y microbiológico. En la tabla 1 se especifican las zonas de captura de los peces Tabla 1. Zonas de captura SITIO DE MUESTREO Chaculji Recreo Pino Suarez UBICACIÓN (COORDENADAS GEOGRÁFICAS) Longitud 17°29´55.56N Longitud 91°27´59.93”O, Elevación 14 m. Latitud 17°28´31.6´´ N Latitud 91°25´52.6´´O Longitud 17°29´55.56N Longitud 91°27´59.93”O Obtención de harina del musculo de plecostomus. El pescado se lavó con agua corriente y posteriormente se fileteó según la técnica NMX-FF-032-SCFI-2001, (productos de la pesca-filete de pescado fresco Refrigerado-especificaciones). A partir de los filetes se seleccionó el tejido muscular y se procedió a su molienda con un molino eléctrico (Toro Rey®). Se envasó en bolsas de polietileno de capacidad de 250 g, provistas de cierre hermético, y almacenado a -4ºC. Pasado el tiempo de secado se procedió a la molienda en un molino eléctrico(Toro Rey®) y un tamiz de malla n°40 para obtener harina de Plecostomus. Posteriormente la pasta de carne obtenida se deshidrató en un desecador convencional a una temperatura de 60°C por 72 h. Pasado el tiempo de secado se procedió a la molienda en un molino eléctrico (Thomas scientific ®) y un tamiz de malla n°40 para obtener harina de Plecostomus. Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 125 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias Analisis Proximal. A la harina de musculo de Plecostomus se le determinó la composición proximal: Humedad (AOAC 925.10: 2005), Proteína cruda por el método Kjeldhal (AOAC 981.10:2005), Grasa cruda por el método Soxhlet (AOAC 920.39:2005) y Ceniza total (AOAC 923.03:2005) para conocer las características químicas antes mencionadas. RESULTADO Y DISCUSIÓN La composición proximal de harina del musculo de Plecostomus se muestra en la tabla 2. Tabla 2. Resultados del análisis proximal en base húmeda de la harina de Plecostomus Nutrientes Humedad (%) Ceniza (%) Grasa (%) Proteína (%) Chaculji 7 ± 0.02 5.8 ± 0.102 5.8 ± 0.102 20.0 ± 0.00 P. Suarez 9 ± 1.22 5.5 ± 0.115 5.5 ± 0.115 20.5 ± 0.00 Recreo 9 ± 0.22 5.9 ± 0.038 5.9 ± 0.038 19.8 ± 0.25 Nota: Los resultados presentados corresponden a la media +/- desviación estándar (n=3). El contenido de humedad presente en la H.P, en la zona de muestreo chaculji fue de 7.0 ± 0.02; en Pino. Suarez se encontró 9 ± 1.22 y en el Recreo 9 ± 0.22; no se encontraron diferencias estadísticas significativas. Escalera et al., 2012 encontraron que contenido de humedad de H.P, de tres diferentes sitios de muestreo de río usumacinta, en la zona Medellín con una media de 9.5% Pajonal 5.4% y Chacamax de 11.3% y Maldonado et al., 2012 reportaron una humedad de 4.36 ± 0.27%. El contenido de ceniza presente en la H.P de chaculji fue 5.8 ± 0.102 en P. Suarez 5.5 ± 0.115 y en el Recreo 5.9 ± 0.038 no se encontraron diferencias estadísticas significativas. Comparando lo reportado por Escalera et al., 2012 obtiene una humedad de H.P, de tres diferentes sitios de muestreo del ríos usumacinta Medellín con una media de 27.9% Pajonal 3.3% y Chacamax 22.2% podemos definir que sí existe diferencia significativa. En promedio la concentración de grasa de la H.P. de la zona de muestreo chaculji fue de 5.8 ± 0.102, en el Suarez 5.5 ± 0.115 y en el Recreo 5.9 ± 0.038, sin diferencias significativas entre sí. Por otra parte Méndez, 2010 reporta un porcentaje de grasa 34.7%, Gonzales et al., 2009 reportaron el contenido de grasa en 0.6%. El contenido de proteína presente en la H.P, del sitio de muestreo de chaculji fue 20 ± 0.00, en P. Suarez fue 20.5 ± 0.00 y en el sitio el Recreo 19.8 ± 0.25 no se encontraron diferencias estadísticas significativas. González et al., 2009 obtuvo un porcentaje de proteína de 19.70 ± 0.09. Por otra parte en lo que respecta a los resultados del análisis microbiológico se exponen en la siguiente tabla: Tabla 3. Resultados de los análisis microbiológicos de la harina de la carne de Plecostomus Harina de Plecostomus de los sitios Recreo. Chaculji Pino Suárez Bacterias Mesofilicas Aerobias en Placa (UFC/g) 4 2 1 Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias Coliformes Totales en Placa (UFC/g) Ausente (-) Ausente (-) Ausente (-) Mohos y Levaduras Ausente (-) Ausente (-) Ausente (-) 126 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias Los resultados del análisis microbiológico de la harina de Plecostomus se compararon con la norma NMX-Y-080-SCFI-1999 (que regula las especificaciones sanitarias de los “Alimentos para Animales, Harina de Carne y Hueso”). Los resultados del análisis microbiológico para BMA, Coliformes totales y Hongos y levaduras, se mantuvieron dentro de los límites permisibles establecidos CONCLUSIÓN La harina de Plecostomus resulta ser una valiosa fuente de proteína y con bajo contenido de grasa, lo cual se propone como una alternativa de ingrediente para enriquecer el valor nutrimental en alimentos balanceados. En cuanto a los análisis microbiológicos la harina de Plecostomus cumplieron con los estándares de calidad establecidos por las normas oficiales mexicanas, por lo que es factible utilizar esta materia prima en forma de harina debido a que se reduce su contenido de humedad (por consiguiente se disminuye la actividad de agua), lo que inhibe el desarrollo de las bacterias, logrando con esto la estabilidad microbiana de los ingredientes. REFERENCIA BIBLIOGRAFICA AOAC, (Association of Official Analytical Chemist) (2005). Official Methods of Analysis. 18 thed. Editor Horwitz, W. Gaithersburg. Washington DC, USA. Escalera, G.C., Arroyo D.M, Moncayo E.R. (2012) Alternativas de aprovechamiento del pez diablo en el área de tierra caliente Michoacán. Rev. Fundación PRODUCE Michoacán pp. 1-17. Delgadillo, P.S., Hernández, S.M.E. y Perera, G.M.A. (2008) Alternativas de Aprovechamiento de Pterygoplichthys pardalis, mejor conocido como “pez diablo o plecos” en Tabasco, Cap. 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Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 127 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias ANÁLISIS SENSORIAL DE LOS DIFERENTES GENOTIPOS DE CACAO CULTIVADOS EN LA REGIÓN DE TABASCO, MEXICO Urrieta-Saltijeral, Juan Manuel*;Lázaro-Cepeda Cutberto; Hernández-Vélez Rosa Margarita; Obeso-Granados Velia; Morales-Cruz Roberto Instituto Tecnológico de Villahermosa Carretera a Frontera Km. 3.5 Cd. Industrial Villahermosa, Tabasco, México Tel. (993) 353-02-59, 353-02-50, 353-26-49. *e-mail: [email protected] Resumen. Se llevó a cabo un estudio sensorial al cacao fermentado y seco, procedente de las principales beneficiadoras más reconocidas de los municipios del estado de Tabasco, México. Se seleccionaron 9 evaluadores de un total de 30 aspirantes, quienes analizaron pasta de cacao, mediante las pruebas descriptivas de sabores característicos del cacao y chocolate. Se realizó un análisis multivariado, asociando las variables organolépticas con la ayuda de un paquete estadístico statistica 7. Los resultados del análisis sensorial mostraron que los granos de cacao de la variedad criollo producidos en la Hacienda La Joya ubicada en Cunduacán, presentaron mayor intensidad de sabor floral, frutal, nuez, malta y sabor a dulce. Los 6 municipios evaluados fueron caracterizados en cuanto a su perfil de sabor y se concluyó que la variedad trinitaria cosechada en la región presenta características organolépticas que pueden ser de interés para la industria chocolatera nacional e internacional. Palabras claves. análisis sensorial, cacao, chocolate, genotipos, variedades. INTRODUCCIÓN El chocolate se obtiene de los granos de cacao procedentes del árbol del mismo nombre, Theobroma cacao, el cual se piensa tuvo su origen en los valles del Amazonas. Theobroma (alimentos de los dioses) pertenece a la familia Sterculiaceae con 4 variedades principales: Criollo cerca del 5% de la producción mundial; Forastero el más común de habas violaceas; Nacional de fino aroma que crece en Ecuador y la cuarta variedad Trinitario resistente a enfermedades es un híbrido obtenido de la cruza entre granos Criollo y Forastero. La comercialización del grano de cacao se realiza con base en la calificación física de los granos, la que incluye la prueba de corte, utilizada a nivel mundial para evaluar el grado de fermentación del cacao. Sin embargo, esta prueba se basa en la observación del color interno del grano de cacao, lo que la convierte en un análisis físico cualitativo sumamente subjetivo (Calderón, 2002), por lo que es importante realizar además de la calificación física el análisis sensorial para determinar las características organolépticas de dicho producto (Cross,1994). El aroma a cacao y en particular del cacao tostado, ha sido objeto de numerosos trabajos, donde los más recientes se refieren en la puesta en evidencia del desarrollo de la fracción aromática en cacao Criollo, en función del tratamiento poscosecha (Silva Oliveira, 2011). Mediante la aplicación de técnicas de análisis sensorial es posible encontrar un indicador del estado de fermentación de la almendra, el cual contribuye al sabor y aroma del producto final: El chocolate. En un contexto de análisis sensorial, es posible indicar sabores positivos o negativos. Básicamente, las notas positivas se determinan por la intensidad de sabores como acidez y amargo, y de notas deseables que se clasifican como específicas: miel, malta, floral, frutos rojos y nuez (Kyi, et al.,2005). Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 128 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias La evaluación sensorial de licores de cacao permite realizar conclusiones sobre el nivel de fermentación y la calidad organoléptica del producto obtenido. Sus resultados introducen elementos de juicio en la fase de comercialización del cacao en grano a nivel nacional e internacional ofreciendo referencias para la toma de decisiones (Sánchez, 2007). Con el objetivo de caracterizar el aroma y sabor del cacao tabasqueño mediante pruebas de análisis sensorial, a través de un panel entrenado de evaluadores se determinaron los sabores básicos y específicos en licor de cacao elaborado a partir de diferentes muestras recolectadas en la región. Se evaluaron dos diferentes tipos de variedades de cacao: Trinitario y criollo. Está información permitirá competir en un ambiente de mercado presionado por estándares más altos de calidad, entre los que destacan perfiles específicos de sabor que vayan a fortalecer las estrategias de diferenciación de la industria internacional del chocolate. MATERIALES Y MÉTODOS Recolección de muestras de cacao fermentado en beneficiadoras en los municipios de estudio. Fueron adquiridas muestras de cacao fermentado y seco en las plantas beneficiadoras de cacao (Asociación de productores de Cacao de cada municipio) de los municipios de Comalcalco, Jalpa de Méndez, Paraiso, Cunduacán y Huimanguillo. Clasificación y procesamiento de muestras. Las muestras de cacao fermentado y seco, debidamente identificadas fueron almacenadas a 25ºC y 80% de humedad relativa (H.R.) hasta el momento de ejecutar los análisis planificados. Para su almacenamiento, las muestras se colocaron en bolsas herméticas (nylon) Con capacidad de 1 kg, identificadas debidamente por dentro y por fuera incluyendo el nombre de la zona, sector, finca. Además de la identificación se incluyó la fecha del ingreso y el peso de la muestra. Luego se colocaron en contenedores adecuados. Análisis físico- Prueba de corte. El análisis de corte se realizó para determinar y confirmar el adecuado grado de fermentación del grano. Este es un factor clave en las características organolépticas finales de la pasta, debido a que un cacao mal fermentado origina un sabor más astringente (ácido). Este análisis se realizó en forma visual con la ayuda de una cortadora de granos. Para esto se tomaron 100 granos al azar de cada localidad y se cortaron transversalmente con el fin de determinar el porcentaje de cacao correctamente fermentado En esta etapa de corte se busca determinar la presencia de lesiones por mohos y por polillas que provocan un sabor desagradable en la pasta de cacao. Número de almendras en 100 gramos de Cacao. Para el registro del número de almendras en 100 g, se tomó al azar un grupo de almendras fermentadas y secas; las mismas que fueron pesadas en una balanza de precisión para registrar esta variable y contar todos los granos. Capacitación, entrenamiento y selección de los evaluadres sensoriales. Se realizó una convocatoria abierta para seleccionar los miembros de una panel de evaluación sensorial. Para determinar su aptitud de distinguir los sabores elementales: dulce, amargo y ácido (AFNOR V09-002). Preparación del licor de cacao. Para la preparación de la pasta de cacao a evaluar, se pesaron 500 g de cacao fermentado en cada una de las muestras recolectadas en cada una de las beneficiadoras. Se sometieron al tostado, seguido al descascarillo de las Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 129 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias muestras. Este proceso consistió en separar la testa del cotiledón con la ayuda de un estilete o bisturí (Silva Oliveira et al, 2011; Snitkjaer et al., 2010;). Evaluación sensorial de la pasta de cacao. La prueba se realizó a temperatura ambiente, a la que normalmente se consumen los alimentos, para garantizar resultados apropiados. Se suministró al evaluador un vaso de agua para lavado bucal después de cada muestra. Durante la evaluación, los licores se presentaron a una temperatura de 40 a 45 °C. Cada evaluador tomó una cantidad pequeña de licor de cacao en el extremo de una paleta plástica y la colocó uniformemente sobre su lengua. El evaluador mantuvo la muestra en su boca por espacio de 15 a 20 segundos, determinando los atributos de cada una de ellas y registrando los resultados en un formato diseñado para el efecto (Chung et al, 2007). Las cualidades organolépticas consideradas en este estudio fueron: los sabores característicos del cacao y chocolate: cacao, acidez, amargor, así como también los sabores específicos: dulce, afrutado, malta, floral y nuez. Análisis de datos. Debido al carácter múltiple de las cualidades organolépticas del cacao, así como por el diseño experimental propuesto que incluyó: 9 evaluadores y muestras de cacao de siete beneficiadoras, los datos fueron analizados por medio de un análisis multivariado de componentes principales (ACP) (Mainly, 1986). El objetivo de este análisis fue revisar las diferencias globales de cada variedad de cacao del estudio y destacar cuales cualidades podían discriminar los diversos tipos de cacao evaluados. Así mismo también fue útil para descartar diferencias o sesgos entre los evaluadores. Previamente y como base para comparar diferencias especificas en cada una de las cualidades probadas se realizó un análisis de comparación múltiple no paramétrico de Kruskal-Wallis (Zar 2010). Adicionalmente, se construyó un dendograma de agrupación con la finalidad de analizar la asociación entre las cualidades de las diferentes variedades de cacao (O´Mahoney,1986). RESULTADOS Y DISCUSIÓN Pruebas fisicoquímicas. En este estudio los porcentajes de almendras que presentaron una buena fermentación fluctuaron entre 94 y 96 %. Por lo que se puede inferir que el proceso de tratamiento poscosecha de las almendras frescas fue eficiente. Las muestras de cacao evaluadas en este estudio, presentaron un peso promedio que va desde 0,93 a 1,25 g cada grano, con una cantidad de 80 a 107 granos por 100 gramos, estos valores fueron comparados con la norma oficial en México (NMX-FF-103-SCFI2003), los hace aptos para la industria chocolatera. Los resultados coinciden con los de Agama (2005) en Ecuador, quien registró un peso de 99 a 113 g por grano Análisis Sensorial. Las muestras de cacao de los 6 municipios en donde predomina la variedad de cacao trinitario presentaron resultados similares en cuanto a los sabores básicos y específicos y solamente la variedad de la Hacienda la Joya presentó diferencias marcadas, especialmente por su marcado sabor a nuez y sabor dulce y frutal (Figura 1). El analisis multivariado de Kruskal-Wallis mostró diferencias significativas de esta variedad con respecto a las otras en dichas cualidades (p=0,0001). Estos resultados están en acuerdo con los obtenidos por Lemus et al (2002) para este tipo de variedades de cacao. Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 130 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias Figura 1. Resultados sensoriales de la pasta de cacao por municipio. La Figura 2 muestra los resultados del análisis sensorial de sabor nuez para las variedades de cacao analizadas. Las notas de sabor a nuez son ampliamente buscadas por nichos de mercado que comercializan chocolates premium. El atributo resalta claramente en las variedades criollo de la finca la Joya. Este resultado mostró diferencias significativas con respecto a las otras variedades de cacao (Kruskal-Wallis, P=0,001). Los resultados concuerdan los publicados por Ramos (2000) y Liendo (2004) quienes mencionan que los cacaos de este tipo de variedad (criollo) se diferencian por tener notas de sabor a nuez. 8 7 6 Nuez 5 4 3 2 1 0 paraiso lajoya jalpa de mendez huimanguillo cunduacan Comalcalco cardenas -1 Median 25%-75% Min-Max MUNICIPIO Figura 2. Resultados sensoriales del atributo sabor a Nuez. Análisis de Comonentes Principales (ACP). El Análisis de Componentes Principales muestra claramente la relación entre las cualidades organolépticas de las variedades de cacao analizadas (Figura 3). Se observan claramente tres grupos: el primer grupo (abajo a la derecha) formado por los cacaos provenientes de Cárdenas, Huimanguillo, Jalpa de Méndez, Cunduacán y Paraíso, asociados todos estos a un sabor amargo y marcadamente a cacao. El segundo grupo formado solamente por cacao proveniente de La Joya caracterizado por su sabor afrutado, dulce y nuez principalmente. Un tercer grupo esta formado por el cacao de Comalcalco que presenta una baja astringencia y un sabor neutro respecto a las otras cualidades probadas (Figura 3). Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 131 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias Figura 3. Análisis de Componentes Principales para las variables organolépticas en función de los diferentes municipios considerados en el estudio Se puede observar que el primer grupo está conformado por la finca La Joya caracterizado por presentar los perfiles sensoriales “floral”, “frutal” y “nuez” el grupo dos está conformado por seis municipios (Cunduacán, Jalpa de Méndez, Paraíso, Huimanguillo, Cárdenas) que muestran una mayor intensidad en los sabores básicos, y el tercero (Comalcalco) por tener menor intensidad en los sabores básicos. Análisis de agrupamiento jerárquico de Ward. El análisis de agrupamiento jerárquico de Ward muestra la relación que tienen los atributos analizados y de acuerdo a los resultados obtenidos por el panel de evaluadores entrenados. Se observa una relación (agrupación) entre los atributo malta, fruta, floral, nuez y dulce (Figura 4). Por otro lado se observa que el amargor se relaciona con el atributo cacao, siendo que tanto la acidez como astringencia no muestran relación cercana con otros atributos. Dicho comportamiento se observa en cacaos de la misma variedad de Ecuador y Venezuela (Gómez, 2008) pudiéndose de esta forma confirmar los datos mostrados por ACP. 9 Variables DENDOGRAMA distancias euclidianas 16 14 10 8 6 cacao Amargor Acidez dulce Nuez floral Malta afrutado 4 astringencia DISTANCIA DE VINCULACION 12 Figura 4. Agrupamiento jerárquico de Ward para los atributos en estudio. CONCLUSIONES Las muestras de los municipios en estudio mostraron perfiles organolépticos aceptables en cuanto a gustos y pueden ser utilizados por productores de chocolate a nivel nacional e incluso internacional. Finalmente las muestras provenientes de la Hacienda La joya, presentaron notas con intensidad de sabor floral, frutal, nuez, malta y sabor a dulce. La evaluación de sabor y aroma permitió identificar licores de cacao finos, como es el caso de la variedad criollo genotipo Carmelo I, cultivado en la Hacienda la Joya. Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 132 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias Agradecimientos. Trabajo realizado con fondos de la FUNDACIÓN PRODUCE TABASCO A.C. a través del componente de transferencia de tecnología de la COFUPRO/2011. Clave ITVH/5GENCATAB41288.1 BIBLIOGRAFÍA Agama P. J. E. 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Zar, J.H., 2010. Biostatistical Analysis. Prentice-Hall, New Jersey. Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 134 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias RENDIMIENTO DE CANAL Y FILETE DE BOBO LISO NATIVO DE LA REGIÓN DE LOS RÍOS, TABASCO Candelaria del Jesús Chan Pérez, Martha Alicia Perera García, Mateo Ortiz Hernández, Román Jiménez Vera* Universidad Juárez Autónoma de Tabasco, División Académica Multidisciplinaria de los Ríos, E-mail: [email protected] Resumen: El bobo liso (Ictalurus meridionalis Günter), también conocido como pez gato, es una especie consumida regularmente por poblaciones que se encuentran en la rivera de los ríos, en Tabasco. El bobo liso ha sido poco estudiado. El objetivo de este trabajo fue evaluar el rendimiento de la canal y del filete. Se encontró un rendimiento alto de la canal de bobo liso, de 93.78% en promedio, con un rango entre 77.95% y 98.80%. Los filetes presentaron un rendimiento entre 31.16% y 34.85%. Este rendimiento se encuentra dentro de los parámetros esperados para peces de agua dulce; sin embargo, se encuentra por debajo de algunas especies comerciales como la trucha. Pescados con grandes cabezas producen bajos rendimientos. La cabeza del bobo liso representa entre el 29.47 y 32.90% del peso total. Estos datos servirán de base para establecer estrategias de manejo del bobo liso que permitan mejorar los rendimientos en filetes. Palabras clave: Ictalurus, rendimiento, canal, filete, pez nativo. INTRODUCCIÓN México posee una de las faunas de peces más ricas del planeta. Se estima que en el mundo existen aproximadamente 29 mil especies de peces, cerca del 8% habitan en el país. De éstas, unas 520 especies son de agua dulce; al menos 563 se han registrado en los ambientes estuarinos (lagunas costeras y desembocaduras de ríos), y el resto son oceánicas (Castro-Aguirre et al., 1999; Contreras-Balderas et al., 2008; Miller et al., 2009). En Tabasco, el consumo de especies acuáticas en la alimentación se ha presentado desde épocas prehispánicas. Prueba de ellos son las figuras representativas de peces, tortugas y cocodrilos grabados en los tabiques de adobe con los que se construyeron las estructuras arqueológicas de Jonuta y Comalcalco. Entre las especies nativas más importantes se encuentra el pejelagarto (Atractosteus tropicus Gill), el macabil (Brycon guatemalis) y el bobo liso (Ictalurus meridionalis Günter), que fueron notificados en cuatro municipios de Tabasco: Jalpa, Macuspana, Tacotalpa y Teapa (Centurión et al., 2003). El bobo liso, también conocido como pez gato, es una especie consumida regularmente por poblaciones que se encuentran en la rivera de los ríos en Tabasco. Aunque algunas variedades de pez gato también son presa de los pescadores de la Selva Maya Tropical. Entre los más capturados en la Selva Lacandona se encuentra el bobo liso (Ictalurus meridionalis) y dos especies llamadas bagre (Ariopsis felis y Cathorops melanolopus). En las cercanías de Petén los peces gato comunes son el curuco (Potamarius nelsoni), cabeza de fierro (Cathorops aguadulce), jolote (Ictalurus furcatus) y filin (Rhamdia guatemalensis) (Nations, 2006). Debido a que las especies de bagre (Ictalurus punctatus e Ictalurus furcatus), en sus diversas especies o variedades, tiene su principal reproducción entre los meses de abril a junio se estableció una veda general para mantener las poblaciones en niveles de abundancia (Miller et al., 2009). Aunque el bobo liso es una especie que es consumida regularmente por poblaciones que se encuentran en la rivera de los ríos, no se considera una especie comercial. Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 135 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias Muchos pescados provenientes de agua dulce han sido considerados de suma importancia como fuente de alimento. Bello y Gil (1992) han indicado el papel que presentan los bagres como fuente de alimento en áreas tropicales y sub-tropicales de África, Asia, América del Sur y Norte América al igual que también el desarrollo extraordinario que ha logrado la industria del bagre en los Estados Unidos a pesar de su origen reciente. Es importante un completo conocimiento de su composición si se quiere lograr la mejor utilización de esta fuente natural como alimento y sub-productos sin menospreciar los constituyentes importantes. Igualmente el conocimiento de la composición química con respecto al valor nutritivo, es importante ya que el pescado puede competir con otras fuentes de proteína animal, tales como la carne y el pollo. El bobo liso es ina especie de consumo importante en el sureste de México, y ha sido poco estudiado; no existen trabajos sobre el rendimiento de la canal y del filete. OBJETIVOS Y METAS Objetivo general: Establecer el rendimiento de la canal y filete del bobo liso Ictalurus meridionalis silvestre capturado en la Región de los Ríos de Tabasco, México. Meta: Comparar el rendimiento de la canal de bobo liso silvestre con peces silvestres y comerciales para establecer estrategias de cultivo. MATERIALES Y MÉTODOS a) Muestras. Se analizaron 23 muestras de bobo liso Ictalurus meridionalis obtenidas del Módulo de pesca en Tenosique, Tabasco. Se trasladaron refrigeradas al Laboratorio de Acuacultura de la División Académica Multidisciplinaria de los Ríos, UJAT, donde fueron analizadas. Se analizaron tres lotes de: siete, cuatro y doce peces. b) Rendimiento. El rendimiento se realizó de acuerdo a la metodología propuesta por García et al. (2004) y Mora (2005). La longitud se midió desde la punta del hocico hasta la escotadura de la aleta caudal; el ancho, en la parte más amplia del bobo liso. Para obtener los rendimientos productivos se realizó una disección completa hasta obtener: pez entero (peso total), peso de filete, peso de residuos (vísceras, piel), cabeza, cola, y esqueleto. El filete se obtuvo mediante corte manual longitudinal en la musculatura dorsal a lo largo de toda la extensión de la columna vertebral y sobre las costillas pleurales, a fin de obtener dos medios filetes correspondientes a cada lado del pez. El corte fue realizado por una única persona y se eliminó la piel del filete para determinar el rendimiento. La piel se incluyó dentro del peso de los residuos. Para establecer los pesos corporales se empleó una balanza (Ohaus, SP 402) con precisión de 0.1 g. Adicionalmente, se determinaron los rendimientos corporales en función del peso total. A partir de estos pesos fueron estipuladas las siguientes variables de acuerdo a la metodología empleadas por Mora (2005): c) Análisis estadístico. Los datos obtenidos se analizaron sin considerar el sexo de los peces. Para analizar los datos de rendimiento de la canal y calidad de carne, los bobo lisos se separaron en cuatro grupos por peso: Grupo 1 (252.9 a 413.9 g), Grupo 2 (420.1 a 546.2 g), Grupo 3 (614.4 a 749.1 g) y Grupo 4 (2590 g), tomando en cuenta que la composición y estructura de todo animal productor de carne cambia durante su desarrollo (García et al., 2004). Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 136 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias RESULTADOS Y DISCUSIÓN La canal se refiere al pescado entero eviscerado y escamado (Mora, 2005). En el bobo liso se obtuvo un rendimiento de 93.78% en promedio, con un rango entre 77.95% y 98.80%. Este rendimiento se considera alto, ya que en tilapias se ha reportado niveles de 68.20% (Rojas-Runjaic et al., 2011). Mora (2005) reportó valores de rendimiento de la canal para una especie nativa, el morocoto o cachama blanca (Piaractus brachypomus) entre 80.80% y 86.80% con un rango de peso entre 400 g y 1,600g. Para el bobo liso, los rangos de peso estuvieron entre 252.9 g y 2590.0 g. Los filetes son lonjas de pescado de forma y tamaño irregulares que se separan del cuerpo del pescado mediante cortes paralelos a la espina dorsal así como los trozos cortados de dichas lonjas, con o sin piel. Se ha reportado que el rendimiento promedio en peces, de agua dulce o salada, oscila entre el 20 y el 40%, siendo lo más común entre 30 y 35% (Sikorski, 1994). En este trabajo se evaluaron 23 ejemplares de bobo liso. En el Cuadro 1 se muestran los datos obtenidos para el peso total, peso del filete, peso de residuos, cabeza, cola y esqueleto. De los peces evaluados, el de menor peso fue de 252.9 g, y el de mayor peso fue el de 2,590.0 g. Cuadro 1. Variables utilizadas en el estudio de rendimiento del bobo liso eviscerado y filetes. Número 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 Peso total 252.9 253.6 292.6 314.9 323.5 334.9 368.4 375.2 404.3 404.6 413.9 420.1 433.0 442.9 444.1 450.3 492.5 514.3 546.2 614.4 678.9 749.1 2590.0 Filete 90.7 94.9 90.9 103.9 124.4 107.2 84.1 122.9 143.1 114.5 120.9 115.4 133.2 113.8 151.1 165.5 157.7 172.1 157.5 185.5 235.7 226.0 902.6 Cabeza 79.2 64.6 104.8 98.5 87.1 105.8 111.7 127.6 108.9 148.0 141.2 127.4 138.2 166.4 144.7 135.9 150.5 166.8 175.4 182.1 198.7 221.1 823.3 Cola 6.6 5.6 8.1 8.9 8.1 8.3 8.8 10.2 11.9 12.3 14.6 15.7 11.9 14.1 10.3 11.6 16.9 9.7 8.9 21.0 17.5 26.7 61.9 Esqueleto 64.3 74.1 75.3 85.5 83.3 99.2 82.6 97.0 115.0 109.3 109.6 116.3 129.3 115.8 116.0 118.1 144.6 141.2 188.4 168.1 189.8 228.7 771.1 Residuos 8.9 11.0 12.9 16.8 14.3 14.2 45.2 14.1 19.3 14.8 22.1 31.4 20.6 22.5 18.8 16.8 23.6 21.0 22.8 49.8 27.5 43.6 124.4 El Cuadro 2 muestra los promedios totales, se observa que en estos peces, el tamaño de la cabeza ocupa una gran parte del peso. El peso de la cabeza es comparable al peso del Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 137 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias filete, se obtuvo un rendimiento similar en ambos, 31.52% para el filete y 31.26% para la cabeza. Es importante, encontrar formas de aprovechamiento para este subproducto, ya que representa un alto porcentaje del peso total del bobo liso. A la cabeza le sigue el esqueleto en peso, representa el 27.54%. Ambos, tanto la cabeza como el esqueleto representa una fuente importante de residuos, por lo que sería interesante encontrar procesos para aprovechar estos subproductos; del peso total, representan más de la mitad del bobo liso, el 58.8%. Cuadro 2. Promedio (g) y rendimiento total (%) del bobo liso eviscerado y filetes Numero Peso total Filetes Cabeza Cola Esqueleto Residuos Promedio Rendimiento 450.4 - 142.9 31.52 140.8 31.26 12.1 2.68 124.1 27.54 21.8 4.84 Al analizar la información por grupos, se evaluaron cuatro grupos de acuerdo al peso: Grupo 1 (252.9 a 413.9 g), Grupo 2 (420.1 a 546.2 g), Grupo 3 (614.4 a 749.1 g) y Grupo 4 (2590 g). En el Cuadro 3 se observa que el peso total está directamente relacionado con el incremento de las otras variables. No se encontraron diferencias entre los grupos analizados. Cuadro 3. Rendimiento de los cuatro grupos evaluados en el bobo liso. Rendimiento (%) Grupo I Grupo II Grupo III Grupo IV Filete Residuos 32.03 5.18 31.16 4.74 31.69 5.92 34.85 4.80 Cabeza 31.49 32.20 29.47 31.79 Cola Esqueleto 2.77 26.92 2.65 28.57 3.19 28.72 2.39 29.77 Los filetes de bobo liso presentaron un rendimiento entre 31.16% y 34.85%. Estos resultados se encuentran dentro de los rangos reportados para peces tanto de agua dulce como de agua salada, ya que dicho rendimiento oscila entre el 20 y el 40% y que lo más común son fluctuaciones entre el 30 y el 35% (Sikorski, 1994). Sin embargo, hay reportes sobre especies comerciales como la trucha donde se obtuvieron rendimientos entre 55.21 y 53.14% (García et al., 2004). Estos datos son importantes ya que permitirán establecer estrategias de manejo para incrementar el rendimiento del filete en cautiverio. De acuerdo con Bello y Gil (1992), la mayoría de las veces el peso del filete representa cerca de una tercera parte del peso total del pescado. Igualmente, se han realizado estudios donde compara el rendimiento de carne obtenido mediante procesos mecánicos y manuales, encontrando un rendimiento obtenido mediante procesos mecánicos entre 40.4 y 54.5%. Esto se compara con un 27 a 35% de rendimiento de fileteado manual, representando esto un incremento del 34.4 al 101.9% en rendimiento de carne. Por otra parte, se ha reportado que el rendimiento varía considerablemente con las especies y que es una función de la anatomía de las especies envueltas en las experiencias. Pescados con grandes cabezas y con gran cavidad visceral relativa al músculo, producen bajos rendimientos. El bobo liso corresponde a una de estas especies, que cuenta con una gran cabeza. Que representa entre el 29.47 y 32.90%. Se ha comparado el rendimiento de filete de tilapias niloticas y bagres de canal (Ictalurus punctatus), siendo el rendimiento del filete menor en el caso de tilapia, con respecto al obtenido en I. punctatus (25.4% frente al 30.9%), lo que representa que en las especies Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 138 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias de cuerpos comprimidos, los rendimientos del filete son menores debido a una menor masa muscular, como ocurre con las tilapias (Rojas-Runjaic et al., 2011). El rendimiento de filete en bobo liso Ictalurus meridionalis fue similar al encontrado en I. pinctatus. En bagre yaque, Leiarius marmoratus (Gill 1870) cultivados en jaulas flotantes se obtuvo un rendimiento de peso de filetes de 36.6%, para pesos entre 998g y 1049 g (Mora et al., 2010). En un estudio realizado por Eslava (2009) evaluó el rendimiento eviscerado y en filete del besóte (Joturus pichardi). Se estimó el rendimiento eviscerado y en filete de 20 peces, capturados en diferentes ríos del norte de la Sierra Nevada de Santa Marta. La longitud y el peso promedio de los peces analizados fue de 445.3 mm y 1130.7 g, respectivamente. Los rendimientos del pez eviscerado y en filete fueron de 92.8% y 49.5%, respectivamente. Para el pez volador Dactylopterus volitans, los filetes rindieron 32.4% (Iriarte y Romero, 2006). Los resultados obtenidos por García et al. (2004) para la trucha arco iris Oncorhynchus mykiss fueron mayores, llegando a obtener rendimientos entre 55.21-53.14%. Estos rendimientos del filete se deben a que fueron evaluados en peces cultivados. CONCLUSIONES Se encontró un rendimiento alto de la canal de bobo liso, de 93.78% en promedio, con un rango entre 77.95% y 98.80%. Los filetes presentaron un rendimiento entre 31.16% y 34.85%, este rendimiento se encuentra dentro de los parámetros esperados para peces de agua dulce; sin embargo, se encuentra por debajo de algunas especies comerciales como la trucha. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS Bello, R. y Gil, V. (1992). Evaluación y aprovechamiento de la cachama cultivada, como fuente de alimento. Documento de campo no. 2. FAO/Italia. Castro-Aguirre J. L., Espinosa-Pérez H. S. y Schmitter-Soto J. J. 1999. Ictiofauna estuarino-lagunar y vicaria de México. Limusa-Noriega/IPN, Ciudad de México. pp 771. Centurión D., Espinosa J., Poot J. y Cázares J. 2003. Cultura alimentaria tradicional de la región Sierra de Tabasco. Universidad Juárez Autónoma de Tabasco. Villahermosa. pp 102. Contreras-Balderas S., Mendoza Alfaro R. y Ramírez Martínez C. 2008. Distribución espacial de las especies de peces (Recuadro 12.1), en Capital natural de México, Vol.1: Conocimiento actual de la Biodiversidad. CONABIO, Ciudad de México. pp. 327-330. Eslava, P. (2009). Estimación del rendimiento y valor nutricional del besóte Joturus pichardi Poey, 1860 (Pisces: Mugilidae). Rev.MVZ Córdoba 14(1):1576-1586. García, J., Núñez F., Chacón O., Alfaro R. y Espinosa M. 2004. Calidad de canal y carne de trucha arco iris, Oncorhynchus mykiss Richardson, producida en el noroeste del Estado de Chihuahua. Hidrobiológica. 14(1):19-26. Iriarte,M. y Romero G. 2006. Efecto del tiempo de almacenamiento a -18°C sobre las características bacteriológicas y fisicoquímica de filetes de pez volador (Dactylopterus volitans). Revista Científica FCV-LUZ. 16(2):195-201. Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 139 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias Miller R. R., Minckley W. L. y Norris S. M. 2009. Peces dulceacuícolas de México, Conabio/Simac/EcoSur/Consejo de Peces del Desierto, Cuidad de México. 559 pp. Mora, J. 2005. 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Zaragoza, España Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 140 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias EVALUACIÓN DE LA CALIDAD MICROBIOLÓGICA DE MARISCOS LISTOS PARA EL CONSUMO EN EL ESTADO DE TABASCO. Rosa Guzmán-Hernández1,3, Araceli Contreras-Rodríguez1, Ahide López-Merino1, Rosa Hernández-Vélez2, Diana Camacho-Gomez2, Madahi Hernández-De la Cruz2, Iza Pérez-Martíneza3 y Teresa Estrada-Garcíaa3 1 Escuela Nacional de Ciencias Biológicas, Instituto Politécnico Nacional. Prol. de Carpio y Plan de Ayala, 11340 Distrito Federal, Cd. de México. 2Instituto Tecnológico de Villahermosa, Carretera VHSA-Frontera Km 3.5, Villahermosa Tabasco, México. 3Depto. de Biomedicina Molecular del CINVESTAV-IPN. Av. IPN 2508, Col. San Pedro Zacatenco, México, DF. C.P. 07360. Email: [email protected] a Recibieron apoyo del proyecto NIH U01 Resumen. Las enfermedades transmitidas por alimentos relacionadas con el consumo de pescados y mariscos crudos o parcialmente cocidos, han sido reportadas a nivel mundial. Tabasco es un Estado costero donde una de las principales actividades es la pesca. El objetivo de este trabajo fue determinar la calidad microbiológica de mariscos listos para el consumo en Villahermosa, Tabasco. Se recolectaron 45 muestras de cocteles (13 ostión natural, 16 camarón natural y 16 camarón preparado) durante cada estación del año 2013, en dos puestos de venta callejera y en dos locales establecidos. Se realizó la determinación de coliformes fecales, Salmonella spp., Vibrio spp. y enterotoxinas estafilocócicas. El 77% (35/45) de los cocteles presentaron valores de coliformes fecales fuera de norma (NOM-242-SSA1-2009). El 64% (29/45) de las muestras fueron positivas para el género Vibrio. Vibrio parahaemolyticus y Vibrio cholerae No O1 fueron las especies más frecuentemente identificadas, se aisló Vibrio cholerae O1 serotipo Inaba en una muestra de camarón. Todas las muestras fueron negativas para Salmonella spp. y para las enterotoxinas estafilocócicas. La contaminación fecal y el aislamiento de patógenos en estos alimentos listos para el consumo, representa un alto riesgo para la salud. Palabras claves. Calidad microbiológica, Mariscos, Tabasco INTRODUCCIÓN Las enfermedades transmitidas por alimentos (ETA), son aquellas en donde el alimento es el vehículo de transmisión de microorganismos y sustancias tóxicas (Luigi-Sandoval y cols., 2005). Se definen como un conjunto de síntomas y signos clásicos originados por el consumo de alimentos, que contienen agentes patógenos o sustancias toxicas en cantidades tales que afectan la salud de una persona o grupos de personas en forma aguda o crónica (OMS., 2002). Se han descrito alrededor de 250 agentes causantes de ETA, entre los cuales se incluyen, bacterias, virus, hongos, parásitos, biotoxinas y productos químicos (Prado y cols., 2002). Los alimentos que constituyen un mayor riesgo son aquellos que por sus características de humedad y composición, proporcionan un medio de cultivo ideal para el desarrollo de microorganismos. Se consideran alimentos de alto riesgo la carne, las aves, los productos lácteos, el pescado y los mariscos, los huevos frescos, ente otros (Cafre y Tapia, 2003). Desde la antigüedad el consumo de pescado y mariscos ha sido primordial para mantener una alimentación sana y rica en nutrientes básicos para el hombre, sin embargo estudios realizados a nivel mundial han demostrado que estos son alimentos causantes de ETA. Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 141 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias En el 2010, Iwamoto y cols., realizaron un estudio retrospectivo de los brotes originados durante 1973 a 2006 en los Estados Unidos provocados por el consumo de pescados y mariscos, durante este periodo se originaron 118 brotes, que provocaron 4 020 casos, 161 hospitalizaciones y la muerte de 11 personas. México se encuentra ubicando entre los 20 principales países pesqueros del mundo, en el cual el consumo de pescados y mariscos es alto. Se estima que el consumo per cápita nacional es de 12 kg al año (SAGARPA, 2011). OBJETIVO Determinar la calidad microbiológica de mariscos listos para el consumo en la ciudad de Villahermosa, Tabasco. MATERIALES Y MÉTODOS Durante cada estación del año 2013 se realizó el seguimiento de cuatro puntos de venta de pescados y mariscos listos para el consumo en la ciudad de Villahermosa, Tabasco, durante los meses de Febrero, Mayo, Agosto y Noviembre. De cada establecimiento, se analizaran tres muestras de cocteles preparados de diferente manera: ostión natural, camarón natural y coctel de camarón preparado (servido con cebolla, cilantro, papa, zanahoria, salsa inglesa y cátsup). Se recolectaron un total de 45 muestras, 13 de ostión natural, 16 de camarón natural y 16 de camarón preparado. Se realizó el análisis microbiológico de las muestras con base a las especificaciones señaladas por la NOM242-SSA1-2009 (Tabla 1). Para la detección de enterotoxinas estafilocócicas, se utilizó el kit comercial SETVIA. Tabla 1. Límites máximos permisibles de microorganismos. Características Límite Máximo Permisible Coliformes fecales (NMP/g) <230 Salmonella spp. en 25g Ausente Enterotoxina estafilocóccica* Negativa Vibrio cholerae 0:1 toxígénico* en 50 g y no 0:1 Ausente Fuente: Secretaría de Salud. NOM-242-SSA1-2009 *Bajo situaciones de emergencia sanitaria la Secretaría de Salud, sin perjuicio de las atribuciones de otras Dependencias del Ejecutivo Federal, determinará los casos para identificar la presencia del patógeno o la toxina. RESULTADOS De las 45 muestras analizadas, 35 (77%) presentaron valores de coliformes fecales superiores al límite máximo establecido por la norma NOM-242-SSA1-2009 de <230 NMP/g (Figura 1). Al comparar el número de muestras fuera de norma para coliformes fecales por cada local y cada estación del año, no se encontró diferencias significativas. Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 142 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias Figura 1. Porcentaje de muestras fuera de norma para Coliformes fecales El 64% de las muestras (29/45) tuvieron la presencia de alguna especie del género Vibrio (Figura 2). En 6 de las 29 muestras positivas, se aislaron dos especies de Vibrio, lo que corresponde al 21%. V. parahaemolyticus y V. cholerae No O1 fueron las especies con mayor frecuencia de aislamiento con 55% (16/29) y 31% (48/29) respectivamente, seguida por Vibrio alginolyticus 17% (5/29) (Figura 3). Figura 2. Porcentaje de muestras positivas a Vibrio spp. Figura 3.Frecuencia de especies de Vibrio spp. aislamiento de Con respecto al aislamiento de Vibrio en las diferentes estaciones del año se observa algunas diferencias entre las especies aisladas. En el primer muestreo realizado durante el invierno en el mes de febrero, la especie que se aisló con mayor frecuencia fue V. parahaemolyticus, en el mes de mayo (primavera) sobresalió el aislamiento de Vibrio cholerae no O1, mientras que en los meses de agosto y noviembre (verano y otoño) la distribución de ambas especies fue similar. En una muestra de camarón natural proveniente de venta callejera, que se analizó en el mes de noviembre, se aisló V. cholerae O1 serotipo Inaba. Todas las muestras fueron negativas para Salmonella spp. y para las enterotoxinas estafilocócicas. Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 143 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias DISCUSIÓN La presencia de coliformes fecales indicadores de contaminación fecal, en estos productos, pone en evidencia la falta de medidas sanitarias y las malas prácticas de higiene durante la preparación de estos alimentos en los establecimientos que se dedican a la venta de pescados y mariscos en la ciudad de Villahermosa. Aunque había diferencias en cuanto a la infraestructura y el acceso a agua potable entre los locales establecidos y los puestos de venta callejera, los resultados de los análisis microbiológicos fueron similares. Por otro lado es posible que la contaminación fecal, al menos en los ostiones, sea desde su origen (contaminación primaria) lo cual también lo sugiere la elevada presencia de Vibrio. El aislamiento de Vibrio convierte a estos productos en vehículos de transmisión de enfermedades gastrointestinales. CONCLUSIONES La contaminación fecal y el aislamiento de especies del género Vibrio en estos alimentos listos para el consumo, representa un riesgo potencial para la salud de los consumidores. Sin embargo, resultaría relevante establecer las concentraciones de estos patógenos y correlacionarlo con dosis infectivas e incidencias en humanos. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS Chafe Valencia A y Tapia Carrasco K, 2003. Sanidad y manipulación de alimentos. Editorial Vértice. España. Iwamoto M, Ayers T, Mahon BE y Swerdlow DL, 2010. Epidemiology of seafoodassociated infections in the United States. Clin Microbiol Rev 23:399-411. Luigi-Sandoval T, Loaiza R, López N y García F, 2005. Evaluación de la calidad sanitaria y detección de Salmonella spp., en cremas de leche no pasteurizadas expendidas en el eje costero Carabobo-Falcón, Venezuela, 2003. Rev Soc Venez Microbiol 25:146-155. OMS., 2002; OMS. Foro mundial de autoridades de reglamentación sobre inocuidad de los alimentos, 2002. 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Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 144 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias EVALUACIÓN DE LA CALIDAD FISICOQUÍMICA EN MIEL DE ABEJA (Apis mellifera) PROCEDENTE DEL ESTADO DE TABASCO López-Hernández E., Hernández-Pérez Jhonatan, Valadez-Villarreal Antonio1, CorzoSosa Carlos A., López –Naranjo José I. División Académica de Ciencias Agropecuarias. Universidad Juárez Autónoma de Tabasco. 1 Universidad Tecnológica de Tabasco. Correo electrónico [email protected] Resumen. El estado de Tabasco presenta un gran potencial para la producción de miel debido a su climatología y vegetación. El objetivo del presente trabajo fue analizar fisicoquímicamente las mieles de Tabasco. Se determinó el pH, acidez, grados Brix, humedad, cenizas, azúcares reductores, actividad de agua, e hidroximetilfurfural. El pH se encontró entre 3.71 y 3.96, los °Brix entre 77.5 y 80.5. La acidez libre tuvo un valor promedio de 29.1 meq +H/kg de miel. El contenido de cenizas se encontró entre 0.08 y 0.41 %. Los valores de azúcares reductores estuvieron entre 66.20 y 77.90 %. El valor más bajo de hidroximetilfurfural fué de 0.695 mg/kg. La humedad estuvo en el rango de 17.7 y 20.8 % y la actividad de agua preentó un valor máximo de 0.62, al final del estudio se concluyó que las mieles cumplieron con lo establecido en la normatividad mexicana. Palabras clave. Miel de abeja, Apis mellifera, calidad en miel, azúcar invertido INTRODUCCIÓN La miel es la sustancia dulce natural producida por las abejas a partir del néctar de las flores o de secreciones de otras partes vivas de la planta; que las abejas recogen, transforman, combinan con sustancias específicas propias y almacenan en panales; de los cuales se extrae el producto sin ninguna adición (NMX F-O36-1997). Al final de los procesos de transformación, el néctar es convertido en miel, la cual es una solución sobresaturada de azúcares, y una de las mezclas de carbohidratos más complejas producidas en la naturaleza. Contiene además pequeñas cantidades de ácidos orgánicos, aminoácidos, compuestos fenólicos y compuestos volátiles (Moguel et al., 2005). La apicultura en México es una actividad relevante del subsector pecuario, posición que adquiere tanto por su generación de empleos e ingresos en el medio rural, como por su aporte de divisas. La producción promedio anual de miel fue de 56.9 mil toneladas en el período 2000-2008 y ubicó al país como sexto productor mundial. El volumen de exportación fue en promedio de 26.5 mil toneladas al año, el principal destino de ésta fue el mercado europeo (Magaña et al., 2012). Es de gran importancia a nivel mundial, ya que además de miel, se obtienen productos como cera, propóleo, jalea real y apitoxina (Pérez-Sato, 2006). La miel es el principal producto de la colmena y ha servido como alimento para el hombre desde épocas milenarias, actualmente se emplea en la medicina y como materia prima para elaborar productos de uso cosmético (Cruzado et al., 2007). Contiene un alto contenido de polifenoles, así como actividad antioxidante (Muños et al., 2007). Por otra parte, la trascendencia social de la apicultura en México se observa, en la oportunidad de producción e ingresos, y en la generación de empleos. Con relación a la primera y considerando que en 2008 existían 1.79 millones de colmenas en aproximadamente 34 mil unidades de producción o apiarios, con un rendimiento estimado de 29.1 kg por colmena. El segundo aspecto social de interés lo evidencian los 2.2 millones de jornadas laborales que genera la apicultura al año (64.7 jornadas por apiario) Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 145 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias y el pago por salarios de 263 millones de pesos. Así, el ingreso por venta de miel, los salarios y el valor de la compra de insumos, equipos y materiales, son los principales rubros del efecto multiplicador del ingreso que genera esta actividad sobre la localidad o región del país (Magaña et al., 2012). La producción mexicana de miel se concentra en las entidades de Yucatán, Jalisco, Campeche, Quintana Roo, Chiapas y Veracruz. Tabasco no figura entre los estados con mayor producción de miel, sin embargo a nivel interno se tiene que en 2008 se cosecharon 142 toneladas y en 2009 157 toneladas, lo cual indica que ha habido un ligero incremento. Los fenómenos meteorológicos que se han presentado en el estado, han influido en la baja producción (SAGARPA, 2010). La miel posee propiedades apreciadas tales como: capacidad antioxidante, antibacteriana, bacteriostática y anti-inflamatoria, en la región norte del estado de Tabasco se destaca por poseer una gran producción de miel procedente de cítricos, la cual presenta un color ámbar claro producida principalmente a partir de la flor del naranjo, siendo muy demandada en Japón, mientras que en la región sur del estado se produce miel procedente de árboles como el mangle presentando un color ámbar oscuro siendo está destinada en su mayoría a la venta en el mercado de Europa. Sin embargo, la forma de producir, cosechar, envasar y almacenar es poco tecnificada y sin la aplicación de programas de inocuidad alimentaria, teniendo como resultado costos altos del producto, reducción en la producción y calidad de la miel. Las principales limitantes que han afectado la producción de miel han sido las afectaciones por contingencias ambientales, aunado a la falta de información sobre actividades alternas como la polinización y planeación en la producción de miel en productos y subproductos como cera, jalea real, polen y propóleos. La producción ha ido en aumento, dado que en el año 2001 fue de 118 toneladas y para el año 2009 de 157 toneladas, sin embargo es importante que la apicultura esté orientada no sólo a incrementar la producción, sino también a conservar la calidad de la miel mediante un manejo adecuado, logrando la certificación y aceptación en el mercado nacional e internacional. En general, la cosecha de miel en México presenta una marcada estacionalidad, y en ésta influyen diversos factores y variables que afectan la flora de las regiones, como la altitud, latitud, orografía, temperatura, humedad y luminosidad, entre las principales. Estos factores y variables determinan también el número de cosechas, su carácter monofloral o multifloral, el color, olor, sabor y otras características relacionadas con su grado de humedad y el tipo y contenido de azúcares. Así, la biodiversidad del país, que ha delimitado las regiones apícolas, proporciona a la miel una ventaja competitiva en el mercado internacional, ya que por sus propiedades sensoriales la miel mexicana es muy apreciada en el extranjero (Magaña et al., 2012). OBJETIVOS Analizar la calidad fisicoquímica de la miel de abeja (Apis mellifera) procedente del estado de Tabasco. MATERIALES Y MÉTODOS Las muestras de miel fueron provenientes de abejas Apis mellifera, colectadas de municipios del estado de Tabasco, basándose en datos del padrón geo-referenciado apícola de SAGARPA; fueron colocadas en envases de plásticos translúcidos, etiquetadas y trasladadas al Laboratorio de Tecnología de Alimentos del Centro de Investigación de Ciencias Agropecuarias de la Universidad Juárez Autónoma de Tabasco. Las muestras fueron congeladas a -32 °C, durante 6 meses, en un refrigerador marca Whirlpool, para su posterior análisis. Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 146 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias Para este estudio se utilizó un muestreo probabilístico, que permitió determinar una muestra de la población de apicultores del estado. Este muestreo considera la misma oportunidad de participar en la muestra a cada uno de los apiarios reportados, según el esquema simple aleatorio, tomando como base el número de productores por municipio. Las muestras refrigeradas para cada determinación, fueron descongeladas a temperatura de refrigeración (5 °C). Se realizaron los análisis de azúcares reductores, determinación de pH, °Brix, acidez libre, cenizas, hidroximetilfurfural, humedad, (Norma Mexicana NMX F-O36-1997; así como actividad de agua (AOAC, 2000). Los datos fueron analizados realizando análisis de varianza y pruebas de comparación de medias de Tukey a un =0.05 para determinar la mejor media en cada parámetro evaluado utilizando el software SAS V.8. 2000. RESULTADOS Y DISCUSIÓN Los valores medios de pH de las mieles analizadas estuvieron en un rango de 3.71 y 3.96 los cuales se muestran en la (Figura 1). Estos valores coinciden con los reportados por (Avilés y Matos, 2009) con un rango de 4.1 y 5.12, mientras que (Noia et al., 2009) encontraron un valor promedio de 3.54, (Camejo y Marensa, 2005; Aguas et al., 2010) reportaron un intervalo con un valor mínimo de 3.12 a un máximo de 4.05. 1-4 Tacotalpa, Raya 5-11 Tacotalpa, madero 12-15 Centro pH 5.00 pH 4.60 4.20 3.80 3.40 3.00 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Muestra Figura 1. Valores de pH en mieles del estado de Tabasco La NMX F-O36-1997 indica que el valor permitido para °Brix en miel no debe ser menor a 78.4 °Brix, en las muestras analizadas se encontró que la 1, 11 y 14 presentaron valores de 78.16, 78.03 y 77.56 °Brix correspondiente al municipio de Tacotalpa y Centro respectivamente (Figura 2). En todos los casos las mieles estuvieron de acuerdo a la normatividad establecida, que acepta un valor mínimo de 75 °Brix. (Avilés y Matos, 2009) reportaron datos de mieles estudiadas procedentes de diferentes regiones de Perú con valores de 76 °Brix. Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 147 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias 1-4 Tacotalpa, Raya 5-11 Tacotalpa, madero 12-15 Centro Grados Brix °Brix 82.00 78.00 74.00 70.00 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Muestra Figura 2. Valores de grados Brix en mieles del estado de Tabasco Respecto a la acidez, La NMX F-O36-1997 menciona que el valor máximo permitido para acidez en miel es de 40 meq +H/kg de miel, partiendo de este indicador los valores medios de acidez libre de las muestras 10 y 11 correspondientes al municipio de Tacotalpa presentaron valores de 57 y 48.667 meq +H/kg de miel respectivamente, siendo superiores a lo establecido, no obstante, las mieles no presentaron alteraciones a lo largo de todo el periodo de análisis, es decir, no se presentaron signos de fermentación mientras que las muestras de la 1 a la 10 y la 12 y 13 correspondientes al municipio de Tacotalpa y Centro respectivamente se encontraron dentro de los parámetros que señala la norma (NMX F-O36-1997), con un valor mínimo de 9 meq +H/kg de miel, para la muestra 3 correspondiente al municipio de Tacotalpa (Figura 3). (Avilés y Matos, 2009) reportaron datos de 11.9 a 14.9 meq +H/kg de miel, (Noia et al., 2009) reportaron un valor promedio de 24.41 meq +H/kg de miel, (Subovski et al., 2007) reportaron un máximo de 38 meq +H/kg de miel y un mínimo de 7 meq/kg en promedio de las muestras analizadas, (Camejo y Marensa, 2005) reportaron un intervalo de 10.98 meq +H/kg de miel a un máximo de 37.72 meq +H/kg de miel, realizado mediante el método de valoración potenciométrica. (Moguel et al., 2005) reportaron un rango de 27.8 meq +H/kg de miel como mínimo y un máximo de 31.3 meq +H/kg de miel. Todas estas determinaciones fueron realizadas mediante el método de valoración potenciométrica. 1-4 Tacotalpa, Raya 5-11 Tacotalpa, madero 12-13 Centro meq +H/kg de miel Acidez Libre 70.00 60.00 50.00 40.00 30.00 20.00 10.00 0.00 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Muestra Figura 3 Valores de acidez libre en mieles del estado de Tabasco Respecto al contenido de cenizas, la NMX F-O36-1997 indica que el valor máximo establecido en miel es de 0.60 % (g/100 g de miel), los valores medios de cenizas de la Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 148 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias miel en la muestra 14 correspondiente al municipio de Centro presentó un valor de 0.41 %, siendo el contenido más alto de cenizas, con respecto a las muestras 1 a la 13 que fueron similares entre sí, encontrando a la muestra 5 correspondiente a Tacotalpa con un valor de 0.27 % y a la muestra 15 correspondiente al municipio del centro con un valor de 0.08 %, sin embargo; todas se encuentran dentro del rango establecido mencionado anteriormente, (Figura 4). (Noia et al., 2009) reportaron valores del 1 % de cenizas en promedio de la muestras analizadas de 4 zonas diferentes de la Pampa Argentina. (Avilés y Matos, 2009) reportaron valores de 0.93 % a 0.96 % en las muestras analizadas de la miel de abeja producida en diferentes regiones de Perú. 1-4 Tacotalpa, Raya 5-11 Tacotalpa, madero 12-15 Centro Cenizas % de Cenizas 0.50 0.40 0.30 0.20 0.10 0.00 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Muestra Figura 4 Valores de cenizas en mieles del estado de Tabasco La NMX F-O36-1997 menciona que el contenido de azúcares reductores mínimo es de 63.88 % expresado como (g de azúcar invertido/100 g), en caso contrario se sospecha de adulteración, los valores medios de azucares reductores de las mieles en las muestras 4, 6 y 9 correspondientes al municipio de Tacotalpa fueron similares entre sí con valores que oscilaron en 77 %, y las muestras 3, 5, 7, 13 y 15 formaron un grupo similar entre ellas con valor de 73 %, encontrando a las muestras 1, 12 y 14 diferentes a todas con valores de azucares reductores de 74.43 %, 71.23 % y 66.20 %, sin embargo todas las muestras estuvieron dentro del rango (Figura 5). (Avilés y Matos, 2009) reportaron un rango de 63 % a 67 %. Mientras que (Moguel et al., 2005) encontraron valores de 77.0 % a 78.2 % encontrando sus muestras dentro de la norma de Comunidad Europea de la Miel que indica como mínimo el 65 %. % de Azucar invertido g/100 g de miel Azúcares Reductores 90.00 1-4 Tacotalpa, Raya 5-11 Tacotalpa, madero 12-15 Centro 80.00 70.00 60.00 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Muestra Figura 5 Valores de azúcares reductores en mieles del estado de Tabasco Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 149 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias En cuanto al hidroximetilfurfural (HMF), la NMX F-O36-1997 establece que el valor máximo es de 40 mg/kg en miel envasada de menos de 6 meses, los valores medios de HMF de las mieles en las muestras 4, 5, 8, 9 y 10 correspondientes al municipio de Tacotalpa presentaron los valores más bajos, de 8.683 mg/kg (Figura 6,). (Subovski et al., 2007) reporta un máximo de 8.5 mg/kg y un mínimo de 1.3 mg/kg en promedio de las muestras analizadas. Mientras que (Moguel et al., 2005) reportan un rango de 8.2 mg/kg como mínimo y 12.2 mg/kg como máximo en las muestras analizadas. mg HMF/100 g miel Hidroximetilfurfural 60.00 1-4 Tacotalpa, Raya 5-11 Tacotalpa, madero 12 Centro 40.00 20.00 0.00 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Muestra Figura 6 Valores de hidroximetilfurfural en mieles del estado de Tabasco La NMX F-O36-1997 menciona que la humedad de la miel no debe superar el 20 % y que un incremento de la humedad favorece el desarrollo de mohos y levaduras, los resultados de los valores medios de humedad de la miel de las muestras 1, 11 del municipio de Tacotalpa y 14 del municipio del centro presentaron valores de 20.23 %, 20.36 % y 20.83 % respectivamente, siendo ligeramente superiores a lo establecido, no obstante a estos valores obtenidos de humedad, las mieles no presentaron alteraciones a lo largo de todo el periodo de análisis, mientras que las muestras 5 y 6 correspondiente al municipio de Tacotalpa se encontraron con valores mínimos de 17.76 % y 17.86 %, los resultados obtenidos indican una madurez y momento de extracción de la miel adecuada en especial por tratarse de miel de donde predomina el clima tropical, (Figura 7). (Avilés y Matos, 2009) reportaron datos en un rango de 13.5 % a 14.5 % de humedad, el análisis realizado a mieles por (Noia et al., 2009) reportaron un valor promedio de 17.16 %, (Subovski et. al., 2007) reporta un máximo de 20 % y un mínimo de 15.4 % en promedio de las muestras analizadas utilizando el método indirecto o refractométrico. (Moguel et al., 2005) reportaron que todas las muestras estuvieron por debajo del límite máximo establecido (21 % de humedad) establecido por la Comunidad Europea de la miel 1-4 Tacotalpa, Raya 5-11 Tacotalpa, madero 12-15 Centro % de Humedad Humedad 20.00 15.00 10.00 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Muestra Figura 7. Valores de % de humedad en mieles del estado de Tabasco Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 150 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias Los valores medios de la actividad de agua (Aw) de las mieles analizadas en la muestra 3 correspondiente al municipio de Tacotalpa obtuvo el menor valor con 0.570 Aw por lo que podemos decir que es la más segura con respecto a las demás muestras; sin embargo, todas están dentro del rango, ya que el valor más alto lo representa la muestra 1 con 0.622 Aw, encontrándose dentro de los márgenes considerados como normales para este tipo de alimento. (Avilés y Matos, 2009) reportaron datos de 0.5 Aw en muestras de miel. En cambio (Zamora y Chirife, 2005) encontraron en mieles naturales una Aw de 0.610.62, como límites para el crecimiento de levaduras osmotolerantes; mientras que (Mossel et al., 2003) encontraron que la actividad de agua de la miel oscila entre 0.490 y 0.650 lo que la convierte en un alimento seguro frente a la actividad de numerosos microorganismos. Los resultados de la Aw de la miel muestran un primer grupo integrado por las muestras 3, 4, 5, 6, 10 del municipio de Tacotalpa y la muestra 12 del municipio del centro con valores comprendidos entre 0.570 a 0.588 Aw, el segundo lo integran las muestras 1, 2, 7, 8, 9 y 11 correspondientes al municipio de Tacotalpa con valores que oscilan entre 0.606 y 0.622 de actividad de agua 1-4 Tacotalpa, Raya 5-11 Tacotalpa, madero 12-15 Centro Aw Actividad de Agua 0.65 0.60 0.55 0.50 0.45 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Muestra Figura 8 Valores de actividad de agua en mieles del estado de Tabasco CONCLUSIONES Las muestras de la 1-15 resultaron muy similares en el contenido de pH, encontrándose dentro de los valores aceptables, en °Brix la mejor muestra fue la 5, correspondiente a Tacotalpa con 80.53 °Brix, en acidez la muestra 10 y 11 se encontraron por encima de lo establecido; las muestras de la 1-15 resultaron muy similares en el contenido de cenizas, encontrando diferencias significativas con las muestras 5 de Tacotalpa 14, y 15 de Centro con un nivel de significancia de α= 0.5 %. En azúcares reductores la mejor fue la muestra 9 de Tacotalpa con un valor de 77.90 %, en hidroximetilfurfural las muestras de la 1-12 se encontraron dentro del máximo permitido, en el parámetro de humedad las muestras de la 1-15 resultaron muy similares en su contenido, y estuvieron acordes a la norma oficial, en la actividad de agua las muestras 1-12 resultaron muy similares en su contenido, cabe mencionar que la muestra 3 de Tacotalpa obtuvo el mejor resultado con 0.57 de Aw, en general, las muestras de miel cumplieron con las normas NMX F-O36-1997 cuyos valores oscilan para °Brix no menor a 78.4 °Brix, el valor máximo permitido para acidez es de 40 meq +H/kg, el valor máximo establecido para cenizal es de 0.60 % (g/100 g), el contenido aparente de azúcares reductores mínimo es de 63.88 % expresado como (g/100 g) de azúcar invertido, el valor máximo para hidroximetilfurfural (HMF) es de 40 mg/kg en miel envasada de menos de 6 meses, y la humedad de la miel no debe superar el 20 %. Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 151 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS Aguas Y., Olivero R., Cury K., (2010). Determinación de adulteración y aceptabilidad de mieles (Apis mellifera) comercializadas en Cartagena, Bolívar. Colombia. Rev. Colombiana Cienc. Anim. 2 (2): 349-354. AOAC, (2000). Método oficial 932.14. Official Methods of Analysis of AOAC International. 17th Edition. Vol. II, Chapter ,p.3. Avilés, P. H. A., Matos, C. A. (2009). Análisis comparativo de la calidad fisicoquímica, microbiológica y organoléptica de la miel de abeja (Apis mellifera) producida en diferentes regiones de Perú. Revista de Investigación Universitaria. 1: 1, 1-7. Camejo E. M., Marensa G. A., (2005). Clasificación de mieles uniflorales cubanas a partir de sus propiedades físico-químicas. Revista CENIC Ciencias Biológicas, 36 (Especial): 1-7. Cruzado R. L, D. P. Gutiérrez C., S. G. Ruiz R. 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Food Control in press. 17 (1): 59-64 Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 153 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias CALIDAD MICROBIOLÓGICA Y BÚSQUEDA DE MICOBACTERIAS EN MUESTRAS LECHE SIN PASTEURIZAR Y LÁCTEOS DE PUESTOS DE VENTA CALLEJERA DE LA CIUDAD DE MÉXICO Diana Rios-Muñiza,b*; Iza Pérez-Martínezb; Jorge F. Cerna-Cortésa; Teresa EstradaGarcíab a ENCB-IPN. Prol. de Carpio y Plan de Ayala s/n, Col. Santo Tomas C.P. 11340, Delegación Miguel Hidalgo, México D.F. bCINVESTAV-IPN. Av. Instituto Politécnico Nacional 2508, Col. San Pedro Zacatenco C.P. 07360, Delegación Gustavo A. Madero, México D.F. e-mail: [email protected] Resumen. Se analizó un total de 45 muestras de leche sin pasteurizar y de productos lácteos de puestos de venta callejera de la ciudad de México. La calidad microbiológica de las muestras se realizó con base en la NOM-243-SSA1-2010 y en el PROY-NMX-F-700COFOCALEC-2012, donde se establece la búsqueda de coliformes totales, mesofílicos aerobios, mohos y levaduras, la presencia de E. coli, S. aureus y Salmonella; además, se realizó la búsqueda e identificación de micobacterias. El 38 y 44% de las muestras, sobrepasaron el límite máximo permitido para coliformes totales, mohos y levaduras, respectivamente. Por otro lado, E. coli y S. aureus se aislaron en el 51 y 20% de las muestras, respectivamente. En ninguna muestra se aisló Salmonella. Además, el 13% de las muestras contenían micobacterias, las especies identificadas fueron: M abscessus, M. chelonae, M. pocinum y M. gordonae. Por lo tanto, el consumo de estos alimentos podría representar un riesgo a la salud. Palabras clave. Enfermedades transmitidas por alimentos, venta callejera, calidad microbiológica, micobacterias. INTRODUCCIÓN En México la venta de alimentos en la vía pública (venta callejera) es una práctica muy común, los alimentos se exponen durante largos periodos de tiempo en puestos móviles que carecen de servicios de agua potable, drenaje y/o refrigeración adecuada (EstradaGarcía et al., 2005). Por lo que desde el punto de vista de la salud, los alimentos de venta callejera pueden ser una fuente importante de enfermedades transmitidas por alimentos (ETAs), las cuales se produce por la ingestión de alimentos o bebidas contaminados con microorganismos patógenos o por sus toxinas afectando la salud del consumidor en forma individual o colectiva (González y Rojas, 2005). Dentro de los alimentos de venta callejera se encuentran los productos lácteos como los quesos y las cremas, que junto con la leche sin pasteurizar ha sido asociado a numerosos brotes de ETAs en todo el mundo, siendo Salmonella, las cepas patógenas de Escherichia coli y Staphylococcus aureus los principales microorganismos asociados a dichos brotes (Oliver et al., 2005). En México se han realizado algunos estudios sobre la calidad microbiológica e incidencia de patógenos en quesos, tanto de venta callejera como de puestos establecidos; por ejemplo, se ha reportado la presencia de Salmonella en queso crema originario de Tonalá, Chiapas (Romero-Castillo et al., 2009), en queso queso panela y adobera de la ciudad de Guadalajara (Torres-Vitela et al. 2012) y en queso fresco de venta callejera en la ciudad de México (Alcázar-Montañez et al., 2006); además, se ha reportado la presencia de S. aureus en queso Cotija del estado de Guerrero (Toribio-Jiménez et al., 2014). Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 154 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias Además de los patógenos ya antes mencionados, la presencia de miembros del género Mycobacterium se ha reportado en queso elaborado con leche sin pasteurizar de origen mexicano en los Estados Unidos, dentro de las micobacterias identificadas se encontró a M. bovis, perteneciente al complejo Mycobacterium tuberculosis (CMT) y a M. fortuitum, una micobacteria no tuberculosa (MNT) (Harris et al., 2007). M. bovis es el agente etiológico de la tuberculosis bovina, una enfermedad zoonótica que puede ser transmitida al humano por el consumo la leche sin pasteurizar y productos lácteos relacionados (Zarden et al., 2013). La presencia de este patógeno en la leche es un problema de salud pública en México, donde el consumo de leche sin pasteurizar sigue siendo tradicional. Por otro lado, el grupo de las micobacterias no tuberculosas (MNT), también conocidas como micobacterias ambientales o atípicas ha llamado la atención en las últimas décadas, ya que son patógenos oportunistas de seres humanos y pueden causar enfermedad pulmonar, infecciones en piel, en ganglios linfáticos, en tracto gastrointestinal y enfermedad diseminada (Falkinham, 2013). Aunque no se ha reportado la transmisión de persona a persona, el agua y los alimentos podrían ser una vía para su transmisión ya que es posible aislarlas a partir de los sistemas de distribución de agua potable, en las tuberías de las viviendas (Pérez-Martínez et al., 2013), en alimentos como leche sin pasteurizar (Franco et al., 2013) y en salsas de venta callejera (Cerna-Cortés et al., 2009). OBJETIVO Evaluar la calidad microbiológica y realizar la búsqueda de bacterias patógenas, incluyendo micobacterias en muestras de leche sin pasteurizar y en productos lácteos disponibles en distintos puestos de venta callejera de la ciudad de México. MATERIAL Y MÉTODOS Muestreo. Durante el periodo comprendo entre octubre del 2013 a marzo del 2014. Se colectaron un total de 45 muestras; 9 de queso panela, 9 de queso doble crema, 9 de queso canasto y 9 de crema proveniente de tres tianguis de la delegación Gustavo A. Madero, así como 9 muestras de leche sin pasteurizar provenientes de los municipios de Villa Nicolás Romero, Atizapán de Zaragoza y de Tepotzotlán en el Edo. de México (tres muestras por localidad). Procesamiento de las muestras y preparación de las diluciones. Se tomaron 10 g o mL de las muestras, las muestras líquidas se transfirieron a un frasco con 90 mL de diluyente buffer de fosfatos (PBS) y se homogenizó por agitación, las muestras solidas se licuaron con 90 mL de diluyente de 2 a 3 min hasta obtener una suspensión homogénea, la muestra licuada se transfirió a un frasco estéril. Posteriormente se procedió a realizar las diluciones decimales hasta 10-4. Determinación de organismos coliformes. Para la determinación de coliformes totales y fecales se utilizó la técnica de tubos de fermentación múltiple del número más probable (NMP), el cual proporciona una estimación estadística de la densidad microbiana presente en la muestra. El cálculo de los coliformes totales por gramo o mililitro de la muestra se realizó como se describe en la Norma oficial NOM-243-SSA1-2010. El valor obtenido se expresó como NMP/g o mL de coliformes totales. Búsqueda de Escherichia coli. La búsqueda y cuantificación de E. coli, se realizó a partir de tubos que resultaron positivos a coliformes fecales. Se tomó una asada de los Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 155 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias tubos positivos y se estrió en placas de agar MacConkey, en este medio seleccionaron las colonias típicas de E. coli a las cuales fueron identificadas utilizando las pruebas de indol, rojo de metilo, Voges-Proskauer y la utilización de citrato. El cálculo de E. coli por gramo o mililitro de muestra, se realizó de igual manera que para los coliformes totales. El valor obtenido se expresó como NMP/g o mL de E. coli. Recuento de Organismos mesofílicos aerobios en placa. El recuento de organismos mesofílicos aerobios se realizó utilizado la técnica de vaciado en placa y siguiendo lo que señala la Norma Oficial Mexicana, NOM- 092- SSA1- 1994b. Recuento de mohos y levaduras. El recuento de mohos y levaduras se realizó por la técnica de vaciado en placa utilizando agar papa dextrosa acidificado con ácido tartárico al 10% y siguiendo las indicaciones que señala la Norma Oficial Mexicana, NOM-111SSA1-1994. Recuento de Staphylococcus aureus. Se realizó una cuenta total de S. aureus por medio de la técnica de extensión de placas de agar Baird-Parker, las colonias típicas de S. aureus, en dicho agar se seleccionaron, se tiñeron por Gram y se les realizó la prueba de la coagulasa. Las especificaciones utilizadas para realizar el recuento de Staphylococcus aureus en las muestras, fueron las publicadas en la Norma Oficial Mexicana, NOM-243-SSA1-2010. Búsqueda, identificación bioquímica y serológica de Salmonella sp. La presencia de Salmonella spp, se realizó conforme a lo que señala el proyecto de Norma Oficial Mexicana, Métodos de prueba microbiológicos, PROY-NOM-210-SSA1-2013. Aislamiento y selección de colonias micobacterianas. Se tomaron 40 mL de la dilución 10-1 y se centrifugaron a 3,500 rpm a durante 20 min, el precipitado se descontaminó 30 min a temperatura ambiente con 35 mL de PBS y 5 mL de cloruro de cetil-piridinio (CPC) al 1%, posteriormente se eliminó el CPC centrifugando, el precipitado se lavó con PBS estéril y se centrifugó, el sobrenadante se desechó y la pastilla se resuspendió con 10 mL de caldo Dubos. Se tomó una alícuota de 0.1 mL de la suspensión, la cual se distribuyó con una varilla de vidrio en placas de agar Middlebrock 7H10 adicionado con Polimixina B, Anfotericina B, Ácido nalidíxico, Trimetropim y Azlociclina (PANTA), cicloheximida con y sin piruvato. Las placas se incubaron a 37ºC y se revisaron durante 8 semanas, las colonias sospechosas de ser micobacterias se seleccionaron y se tiñeron utilizando la técnica de Ziehl-Neelsen para confirmar que se trataban de bacilos ácido alcohol resistente (BAAR). Todas las colonias identificadas como BAAR se resembraron en el medio Lowenstein-Jensen y se clasificaron como micobacterias de rápido y de lento crecimiento. Obtención del lisado (DNA) micobacteriano. El lisado micobacteriano que se utilizó como molde para amplificar en los ensayos de PCR se obtuvo como lo describe PérezMartínez et al., 2008. PCR para la identificación de micobacterias a nivel género y grupo. El lisado bacteriano obtenido anteriormente, se utilizó como molde para la reacción en cadena de la polimerasa (PCR) con los iniciadores RAC1: TCGATGATCACCGAGAACGTGTTC y RAC8: CACTGGTGCCTCCCGTAGG; los cuales amplifican un fragmento que va desde los últimos 99 codones del gen murA a la posición 357 del gen rrs y cuyo tamaño puede variar de 900-1500 pb dependiendo de la especie micobacteriana (González-Y-Merchand, et al., 1996). Una vez que se determinó que la colonia aislada pertenecía al género Mycobacterium, se realizó otra PCR para diferenciar entre el grupo de CMT y de las MNT, para ello se utilizaron los iniciadores MTB-F: CGGGTATGCTGTTAGGCGACG y MTB-R: Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 156 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias CCACCACAAGACATGCATG; que amplifican un fragmento del gen rrs de 488 pb, exclusivo de los miembros del CMT (Cobos-Marín et al., 2003). Técnica de PRA (“PCR-restriction enzyme pattern analysis”). Para la identificación de micobacterias a nivel especie se realizó la técnica de PRA. Esta técnica se basa en la amplificación por PCR de un fragmento de 449pb del gen hsp65 que codifica para una proteína de choque térmico de 65-KDa presente en todas las micobacterias y su posterior restricción utilizando las enzimas BstEII y Haelll (Telenti et al., 1993). Finalmente, los el patrón de restricción y tamaños de las bandas obtenidas son analizados en la base de datos disponible en el sitio PRASITE, Identification des mycobactéries. RESULTADOS Y DISCUSIÓN Calidad microbiológica. Debido a que con frecuencia son reportados los brotes de ETA asociadas al consumo de leche sin pasteurizar y productos lácteos se analizaron un total de 45 muestras, que incluyen muestras de leche sin pasteurizar, quesos y cremas de venta callejera, en la tabla 1 se presentan las especificaciones microbiológicas que se utilizaron para evaluar la calidad de cada muestra. Tabla 1. Especificaciones microbiológicas para cada tipo de muestra NOM-243-SSA1-2010 Microorganismos o Grupo indicador CT (NMP/g o mL) ML (UFC/g ) OMA (UFC/mL) E. coli (NMP/g o mL) S. aureus Salmonella spp Quesos Crema PROY-NMX-F-700COFOCALEC-2012 Leche sin pasteurizar <100 500 SEM <100 <100 Ausente <10 SEM SEM <10 <100 Ausente SEM SEM 6 1.2 x10 SEM SEM SEM SEM: sin especificación microbiológica En la tabla 2 se presenta el análisis de la calidad microbiológica de las 45 muestras. El análisis microbiológico mostró todas las muestras de leche (100%) que contenían organismos mesofílicos aerobios (OMA), pero ninguna sobrepaso el límite máximo permitido (LMP) establecido en el PROY-NMX-F-700-COFOCALEC-2012. Sin embargo, estas muestras se encontraron contaminadas con organismos coliformes totales (55%), E. coli (33%) mohos-levaduras (88%) y con S. aureus (44%). Por otra parte, las muestras de productos lácteos de venta callejera como los quesos y las cremas se encontraron frecuentemente contaminadas y sobrepasando el LMP establecido por la NOM-243-SSA1-2010 para los diferentes microorganismos y grupos indicadores de la calidad microbiológica (tabla 2); 15 muestras de queso (55%) y 2 de las muestras de crema (22%) sobrepasaron el LMP para organismos coliformes totales, 22% de las muestras de quesos y cremas sobrepasaron el LMP para E. coli, mientras que 20 (74%) muestras de quesos sobrepasaron el LMP para mohos y levaduras. Sólo 2 (7%) muestras de queso y 1 (11%) crema sobrepasaron el LMP para S. aureus. Cabe señalar que no se aisló Salmonella spp en ninguna de las 45 muestras. Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 157 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias Tabla 2. Análisis de la calidad microbiológica de leche y productos lácteos Alimentos analizados con base en las normas Microorganism os o Indicador Leche sin pasteurizar Quesos Crema No. de muestras positivas/No. de muestras totales analizadas (%) No. de muestras fuera de norma (%) No. de muestras positivas/No. de muestras totales analizadas (%) No. de muestras fuera de norma (%) No. de muestras positivas/No. de muestras totales analizadas (%) No. de muestras fuera de norma (%) Mesofílicos aerobios 9/9 (100%) 0 (0%) 25/27 (92%) NA 8/9 (88%) NA Coliformes totales 5/9 (55%) NA 21/27 (77%) 15 (55%) 4/9 (44%) 2 (22%) E. coli 3/9 (33%) NA 17/27 (62%) 6 (22%) 3/9 (33%) 2 (22%) 8/9 (88%) NA 26/27 (96%) 20 (74%) 8/9 (88%) NA 4/9 (44%) NA 3/27 (11%) 2 (7%) 2/9 (22%) 1 (11%) Mohos levaduras y S. aureus NA: No se analizó En total 17 de las 45 (42%) muestras sobrepasaron el LMP para coliformes totales, 20 (44%) de las 45 muestras sobrepasaron el LMP mohos y levaduras. E. coli se aisló en 23 muestras (51%) y S. aureus en 9 (20%) muestras. Los resultados anteriores ponen de manifiesto las malas condiciones en las que se manipulan estos productos, así como las inadecuadas temperaturas en las que se almacenan y la inadecuada manipulación a la que se someten estos alimentos. Búsqueda e identificación de micobacterias. Para el aislamiento e identificación de micobacterias, se seleccionaron las colonias con morfología micobacteriana y se tiñeron utilizando la tinción de Ziehl-Neelsen, en total 6 muestras contenían micobacterias. Todos los aislados fueron identificados como pertenecientes al género Mycobacterium ya que se obtuvieron bandas que van desde los 900 a los 1500 pb con la PCR específica para género. Además, todas las micobacterias aisladas fueron identificadas como MNT, al no presentarse ninguna banda de 488 pb con la PCR específica para el CMT. La técnica de PRA permitió identificar a las siguientes especies de micobacterias: M. abscessus, M. chelonae, M. porcinum y M. gordonae. En la tabla 3 se presenta las especies identificadas y las muestras en donde fueron aisladas. Tabla 3. Presencia de micobacterias en leche sin pasteurizar y productos lácteos Tipo de alimento No. de muestras positivas/No. Especies identificadas por la técnica de de muestras totales PRA analizadas (%) Leche sin pasteurizar 2/9 (22%) Muestra 1: M. abscessus Muestra 2: M. chelonae y M. abscessus Queso 1/27 (4%) Muestra 1: M. abscessus y M. chelonae Crema 3/9 (33%) Muestra 1: M. abscessus y M. chelonae Muestra 2: M. porcinum Muestra 3: M. gordonae Aunque la presencia en leche y en productos lácteos de micobacterias como M. bovis y M. avium subsp. paratuberculosis (agente causal de la enfermedad de Jhone en rumiantes) está bien documentada (Chye et al., 2004, Roug et al., 2014; Klanicova et al., 2012), otras MNT aún no se consideran como patógenos alimentarios, y son pocos los estudios acerca de su prevalencia e importancia en estos alimentos. Los seres humanos y los animales son constantemente expuestos a las NTM por inhalación o ingestión, dando Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 158 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias como resultado la colonización temporal o permanente del tracto respiratorio o digestivo (Primm et al., 2004). Actualmente se conoce de la capacidad de las micobacterias para ocasionar enfermedad en pacientes inmunocomprometidos (Kwon y Koh, 2014). Por ejemplo, M. abscessus y M. chelonae se encuentran presentes en el agua, en los suelos y en el ambiente nosocomial (principalmente material quirúrgico), pero pueden ocasionar infección en pulmón (Lai et al., 2010; Johnson y Odell, 2014), en piel y tejidos (Lin et al., 2014). M. porcinum fue reconocido por primera vez como patógeno en el 2004, las infecciones clínicas por M. porcinum incluyen infección de heridas quirúrgicas, infecciones relacionadas al uso de catéteres y osteomielitis. La especie también se ha recuperado de agua del grifo (BrownElliott et al., 2011). M. gordonae es frecuentemente aislada del medio ambiente y se considera que es un bacteriana no patógena, se hasta el momento son pocos los reportes que la relacionen a enfermedad (Weinberger et al., 1992). A pesar de que las micobacterias no tuberculosas (MNT) son un problema de salud y que se ha demostrado que los alimentos pueden ser un vehículo para la transmisión de estos patógenos oportunistas, actualmente existen escasos estudios de búsqueda dirigidos a la búsqueda de micobacterias en alimentos. Como se observó en este estudio, las MNT se encuentran altamente diseminadas, en la leche y los productos lácteos, por lo que el consumo de estos alimentos podría representar un riesgo para la salud sobre todo para los individuos inmunocomprometidos que los consumen. CONCLUSIÓN Los productos lácteos de venta callejera se encuentran fuera de las especificaciones microbiológicas, además contienen microorganismos potencialmente patógenos como las micobacterias, por lo que su consumo puede representar un riesgo para la salud del consumidor. BIBLIOGRAFÍA Alcázar-Montañez et al. 2006. Detection of Salmonella spp and Listeria monocytogenes in fresh and semi-cured cheeses that are sold on the street markets in Mexico City. Vet Mex. 37:417–429. Brown-Elliott et al. 2011. Five-Year outbreak of community- and hospital-acquired Mycobacterium porcinum Infections related to public water supplies. J Clin Microbiol. 49(12): 4231–4238. Cerna-Cortés et al. 2009. 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Occurrence of mycobacteria in bovine milk samples from both individual and collective bulk tanks at farms and informal markets in the southeast region of Sao Paulo, Brazil. BMC Veterinary Research.9:85. González-Y-Merchand et al. 1997. Strategies used by pathogenic and nonpathogenic mycobacteria to synthesize rRNA. J Bacteriol.179:6949–6958. González y Rojas. 2005. Enfermedades transmitidas por alimentos y PCR: prevención y diagnóstico. Salud Pública de Mex. 47:388-389. Harris et al. 2007. Recovery of Mycobacterium bovis from soft fresh cheese originating in Mexico. Appl Environ Microbiol. 73(3):1025–1028. Johnson and Odell. 2014. Nontuberculous mycobacterial pulmonary infections. J Thorac Dis. 6(3):210-220. Klanicova et al. 2012. Mycobacterium avium subsp. paratuberculosis survival during fermentation of soured milk products detected by culture and quantitative real time PCR methods. Int J Food Microbiol. 157(2):150-155. Kwon and Koh. 2014. 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Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 161 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias Ingeniería y Tecnologia Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 162 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias EFECTO DEL ACEITE ESENCIAL DE CYMBOPOGON CITRATUS SOBRE PROPIEDADES FISICOQUÍMICAS, MECÁNICAS Y DE BARRERA EN PELÍCULAS DE QUITOSANO. M. C. Vázquez-Briones*, J.A. Guerrero-Beltrán. Departamento de Ingeniería Química, Alimentos y Ambiental, Universidad de las Américas Puebla. Ex hacienda Sta. Catarina Mártir S/N, San Andrés, Cholula, Puebla. C.P. 72810.México; [email protected] Resumen. Se investigó el efecto del aceite esencial (AE) de hierba de limón (Cymbopogon citratus) a concentraciones de 0.05, 0.1 y 0.25 % en propiedades fisicoquímicas, mecánicas y de barrera en películas de quitosano. Los resultados mostraron que películas formuladas con aceite esencial de Cymbopogon citratus a concentraciones de 0.1 y 0.25% con tween presentan un efecto significativo en el espesor de la película con respecto al control y películas con 0.05% de AE. Películas de quitosano con aceite esencial y tween 20 mostraron un incremento en los valores de solubilidad con respecto al control. La adición del aceite esencial en películas de quitosano revela un efecto en los valores de resistencia a la tracción y elongación. La adición del aceite esencial de Cymbopogon citratus presentó estabilidad en las propiedades de permeabilidad al vapor de agua en películas formuladas a base de quitosano. Palabras clave. películas comestibles, quitosano, Cymbopogon citratus, propiedades mecánicas, propiedades de barrera. INTRODUCCIÓN El Cymbopogon citratus, conocido comúnmente como hierba de limón, es una planta que se cultiva en casi todos los países tropicales y subtropicales, pertenece a la familia de las gramíneas, se consume como bebida aromática y es empleada en medicina tradicional (Schaneberg y Khan, 2002). Wannissorn et al. (1996) reportaron que el citral es el principal componente activo del aceite de hierba de limón, otorgándole un olor característico (Parikh y Desai, 2011). Diversos estudios han demostrado que algunos componentes del aceite presentan efectos antimicrobianos (Bassolé et al., 2011) y antifúngicos (Wannissorn et al., 1996; Sánchez-García et al., 2007; Nguefack et al., 2009); en este contexto el aceite esencial de Cymbopogon citratus ha sido adicionado en formulaciones de películas de quitosano (Ojagh et al., 2010). Si bien, se ha demostrado que algunos AE proporcionan un efecto positivo en las propiedades mecánicas y permeabilidad al vapor de agua en películas comestibles (Souza et al., 2011; Abdollahi et al., 2012), aun existe poca información (Peng et al., 2013) al ser adicionados en películas de quitosano. Para considerar una película comestible de buena calidad, debe presentar baja permeabilidad al vapor de agua y buenas propiedades mecánicas además de prevenir la pérdida de humedad o de absorción de agua a través de la matriz del alimento (Dotto et al., 2011). Actualmente, el quitosano es un polímero que juega un papel importante en la economía mundial, ya que es biocompatible, biodegradable, comestible y antimicrobiano (Martelli et al., 2013). Así mismo, tiene la propiedad de formar películas que son utilizadas en la preservación de frutas y vegetales, (Jiang et al., 2011; Mura et al., 2011; Jirukkakul, 2013), las cuales presentan baja permeabilidad al oxígeno (Moreno-Osorio et al., 2010; Kim et al., 2003; Kerch y Korkhov, 2010; De Moura et al., 2011), sin embargo el principal inconveniente que presentan es su alta permeabilidad al vapor de agua, que podría Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 163 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias mejorarse mediante la adición de componentes como AE (Cháfer et al., 2012; Krkic et al., 2012). OBJETIVO El propósito del presente trabajo es evaluar las propiedades físicoquímicas, mecánicas y de barrera en películas de quitosano adicionando aceite esencial de cymbopogon citratus a diferentes concentraciones. MATERIALES Y MÉTODOS Materiales. El quitosano, grado comercial, desacetilación mayor al 80% y material insoluble menor al 0.5%, glicerol y ácido acético fueron adquiridos de Sigma-Aldrich, St. Louis, EE.UU. El Cymbopogon citratus fue adquirido de la central de basto de la Ciudad de Puebla. Extracción del aceite esencial. Las plantas se secaron a temperatura ambiente durante una semana, extendiéndolas en charolas, volteándolas tres veces al día para airear y acelerar el secado, evitando el crecimiento de microorganismos. El aceite esencial de Cymbopogon citratus fue obtenido por el método de hidrodestilación a partir de 50 g de material vegetal, el tiempo de extracción fue de 60 minutos (Baizabal, 2010). Preparación de la solución formadora de películas. Se dispersó el quitosano (1%, p/v) en una solución acuosa de ácido acético glacial (0.1%, p/p a 25°C). Se agitó constantemente con un agitador magnético durante 4 horas. Después de que se disolvió completamente el quitosano, se filtró a través de una gasa. 2.5% de glicerol (p/p quitosano) fue añadido como plastificante, agitando la solución durante 1 hora. El aceite esencial de Cymbopogon citratus se disuelve en 0.1% de tween (v/v) y se adiciona a la solución para alcanzar concentraciones de 0.05, 0.1 y 0.25%, se agitó 1 hora y posteriormente se eliminaron burbujas colocando la solución al vacío. Formación de películas. Las películas fueron formadas mediante la técnica de colado utilizada por Eum et al. (2009), 200 mL de la solución de quitosano fue vaciada en recipientes antiadherentes de 20 x 20 cm y se secó a 30°C durante 48 h. Una vez secas, se despegaron de la placa manteniéndolas a una humedad relativa de 50±5% durante 48 horas para posteriormente ser analizados. Cada tratamiento se realizó por triplicado Espesor de las películas. El espesor de las películas fue medido con un micrómetro de mano (Mitutoyo No. 2412F, EE.UU) con una resolución de 0.001 in. Las películas se midieron en 8 puntos de la misma muestra y fue considerado el valor promedio. Solubilidad. Un método modificado de Andreuccetti et al. (2011) se utilizó para medir la solubilidad de la película, se cortaron pedazos de película (2 x 2 cm) se secaron a 70 °C a 18 inHg durante 24 h. Para obtener la masa seca inicial. Las películas se colocaron en vasos de precipitados de 50 mL que contenían 30 mL agua destilada. Los vasos de precipitados se cubrieron con plástico y se almacenaron a temperatura ambiente durante 24 h. Posteriormente el agua restante en los vasos de precipitados se desechó y la película residual se enjuago con agua destilada. Las piezas de películas residuales se secaron a 70 °C a 18 inHg, para determinar la masa seca. La solubilidad fue calculada usando la siguiente ecuación: Donde 𝑀𝑖 y 𝑀𝑓 son la masa inicial y final de la muestra en gramos. Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 164 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias Propiedades mecánicas. Las propiedades de tracción se determinaron utilizando un texturometro modelo TA-TX2 (Texture Technologies Corp., EE.UU), de acuerdo al método de Leerahawong et al. (2011) con algunas modificaciones. Las películas fueron cortadas en cuadros de 9 x 9 cm para obtener los parámetros de resistencia a la tracción, se utilizaron celdas de plástico circulares de 3.9 cm de diámetro para mantener fijas y extendidas la películas. Se utilizaron tiras de 6 x 1 cm para determinar el porcentaje de elongación a la rotura. Para la medición de los parámetros antes descritos se utilizó una celda de carga de 25 kg, una sonda cilíndrica con 0.4 cm de diámetro, a una velocidad de 1 mm/s y la distancia recorrida por la aguja fue de 20 mm. La resistencia a la tracción y porcentaje de elongación fueron calculados usando las siguientes ecuaciones: Donde: f es la fuerza de ruptura (N) y A es el área transversal de la película en m2. Donde: ΔL es el incremento en la longitud en el punto de ruptura (mm) y L es la longitud de sujeción inicial 20 mm. Permeabilidad al vapor de agua. La permeabilidad al vapor de agua se determinó usando el método E96–E96-10 (ASTM), se cortaron rectángulos de películas de 2 x 2 cm y se colocaron en la boca del pesasubstancias (PS) con diámetro de 2.01 cm, conteniendo 2 g de cloruro de calcio anhidro (0% de humedad relativa) para obtener un gradiente de presión. La película se unió a la boca del PS con papel parafilm evitando fugas. Los PS se colocaron dentro de un desecador que contenía solución saturada de NaCl (75% de humedad relativa) a 25°C. Se calculó la transmisión de agua a través de la película por ganancia de peso del PS. Se registraron cada 2 horas los pesos durante diez horas. El cambio de peso de las PS se graficó en función del tiempo, se calculó la pendiente de cada línea por regresión lineal. El coeficiente de transmisión de vapor de agua (WVTR) se calculó de la pendiente (g h–1) dividido por el área de la celda (cm2), La permeaza se obtuvo de dividir WVTR con la diferencia de presión de vapor de agua a través del film (g/h.cm2.Pa). Se midió el espesor (mm) y con esta determinación se calculó la permeabilidad (WVP) (g.mm/h.cm2.kPa). Tres repeticiones fueron realizadas para cada tratamiento. Análisis estadístico. Se realizó un análisis de varianza y pruebas de Tukey para evaluar diferencia entre las medias de los tratamientos utilizando el software Minitab 16, (LEAD Technologies Inc., NJ). Una P < 0.05 fue considerada como estadísticamente significativa. RESULTADOS Y DISCUSIÓN Solubilidad. La solubilidad en películas comestibles es una característica importante debido a que puede afectar la resistencia de la película en ambientes húmedos. Las películas formuladas sin tween 20, presentaron un incremento en los valores de solubilidad al aumentar la concentración de AE, presentado el valor más elevado de 45.759±0.021 a una concentración de 0.25%, como se observa en la figura 1. Se presentó una disminución en los valores de solubilidad del control y la película con 0.05% de AE, este comportamiento podría atribuirse a los efectos de entrecruzamiento entre el quitosano y el AE (Peng et al., 2013). Las películas con AE con tween presentaron un incremento en los valores de solubilidad con respecto al control. Esto se atribuye a que el Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 165 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias tween debilita las interacciones del quitosano con el AE, migrando gotas de aceite a la superficie de la película, al entrar en contacto la película con el agua las gotas de aceite que están en la superficie de la película se liberan en el agua, aumentando el área de contacto de la película con el agua conduciendo a un aumento de solubilidad en la película, este efecto fue reportado por Zhong y Li en el 2011. Se presentó diferencia significativa (p<0.05) en películas formuladas con 0.05, 0.1 y 0.25% con tween 20 con respecto al control. En películas formuladas sin tween a concentraciones de 0.1 y 0.25% de AE se observó diferencia significativa (p<0.05) con respecto al control y películas con 0.05% de AE. Los valores obtenidos en este trabajo son similares a los reportados por Rhim et al., (1997) en películas a base de carragenina. Valores de solubilidad más altos de 92.3±1.3 a 97.3±1.5 fueron reportados por Moura et al., (2011) en películas a base de celulosa con nanopartículas de quitosano. Por otra parte Rawdkuen et al., (2012) reportaron valores de 43.96±2.57 a 57.51±2.04 en películas a base de gelatina. Figura 1. Solubilidad en películas de quítosano con aceite esencial de Cymbopogon citratus a a-c concentraciones de 0, 0.05, 0.1 y 0.25 de AE con y sin tween. Diferente letra indica diferencia significativa entre tratamientos, determinada por la prueba de Tukey (p˂0.05). Elongación. La elongación es una medida de la capacidad de estiramiento de la película antes de la rotura, esta propiedad está relacionada con las fuerzas intermoleculares de la película. (Atarés, et al., 2010). En la figura 2 se observa una disminución significativa (p<0.05) en los valores de elongación al incrementar la concentración de AE en películas formuladas con tween, indicando una pérdida de la movilidad macromolecular. SánchezGonzález et al., 2010; Ojagh et al., 2010; Peng y Li, 2014, reportaron que el alargamiento a la rotura en películas de quitosano disminuye con la incorporación de aceites esenciales de bergamota, canela, limón y tomillo, estos autores informan que la composición del quitosano, el tipo de plastificante y la presencia de tensoactivos tienen un efecto sobre las propiedades mecánicas de las películas. En películas formuladas sin tween se presenta un incremento en los valores de elongación al incrementar la concentración de aceite de 0.1 a 0.25 %. Valores más elevados de elongación fueron obtenidos por Leerahawong et al., 2011, en películas a base de proteína obtenida de calamar, debido la formulación de la solución formadora de película. Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 166 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias Figura 2. Elongación en películas de quítosano con aceite esencial de Cymbopogon citratus a a-c concentraciones de 0, 0.05, 0.1 y 0.25 de EO con y sin tween. Diferente letra indica diferencia significativa entre tratamientos, determinada por la prueba de Tukey (p ˂ 0.05). Resistencia a la tracción. El efecto del incremento en la concentración de AE en películas con y sin tween se muestra en la figura 3, los resultados demostraron un descenso en los valores de resistencia a la tracción al incrementar la concentración de AE, con y sin tween. Este comportamiento se considera como consecuencia de una fuerte interacción entre el quitosano y el AE produciéndose un efecto de reticulación, disminuyendo el volumen libre y la movilidad molecular del polímero. Presentándose el menor valor de 0.5960±0.011 en películas con 0.25% de EO con tween, mostrando diferencia significativa (p<0.05) con respecto a las películas formuladas con 0.05 y 0.1 % de EO. Peng, et al., (2013) reportaron una disminución en los valores de TS al incorporar AE de limón en películas de quitosano con respecto al control. Sin embargo Ojagh, et al., (2010) reportaron un aumento en los valores de TS al adicionar AE de canela en las películas, este comportamiento se atribuye a el tipo de quitosano, tipo de plastificante e interacciones entre el AE y el quitosano. Figura 3. Resistencia a la tracción en películas de quítosano con aceite esencial de Cymbopogon a-c citratus a concentraciones de 0, 0.05, 0.1 y 0.25 de EO con y sin tween. Diferente letra indica diferencia significativa entre tratamientos, determinada por la prueba de Tukey (p ˂ 0.05). Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 167 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias Permeabilidad al vapor de agua. Una de las principales funciones de las películas comestibles es minimizar la transferencia de humedad entre el alimento y el ambiente que lo rodea. Por lo tanto la permeabilidad al vapor de agua debe ser lo más baja con el fin de aumentar la vida útil del alimento (Hosseini et al., 2013). Valores de permeabilidad más bajos se presentaron en películas con tween comparados con los valores exhibidos en películas sin tween. La adición de AE en películas de quitosano sin tween mejoró las propiedades de barrera al vapor de agua en las películas, este efecto fue reportado por Ojagh et al., (2010) en películas de quitosano con AE de canela. Películas formuladas con 0.05% de AE y tween presentaron valores más bajos de permeabilidad de 0.8309±0.11 x 10-5 g.mm/h.cm2.kPa. Figura 4. Permeabilidad al vapor de agua en películas de quítosano con aceite esencial de a-b Cymbopogon citratus a concentraciones de 0, 0.05, 0.1 y 0.25 de EO con y sin tween. Diferente letra indica diferencia significativa entre tratamientos, determinada por la prueba de tukey (p ˂ 0.05). CONCLUSIONES Este estudio demuestra que las películas de quitosano formuladas con aceite esencial de Cymbopogon citratus a concentraciones de 0.25% con tween tienen un efecto significativo en el espesor de la película. Las películas con AE y tween presentaron un incremento en los valores de solubilidad con respecto al control. Se mostró una disminución significativa en valores de elongación al incrementar la concentración de AE en películas formuladas con tween. La adición de AE en películas de quitosano presenta un efecto en los valores de resistencia a la tracción. El aceite esencial de Cymbopogon citratus mostró estabilidad en las propiedades de permeabilidad al vapor de agua en películas formuladas a base de quitosano. El quitosano es un biopolímero prometedor para el envasado de alimentos, su sensibilidad a la humedad puede mejorar al adicionar AE de Cymbopogon citratus. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS Abdollahi, M., Rezaei, M. y Farzi, G. (2012). Improvement of active chitosan film properties with rosemary essential oil for food packaging. International Journal of Food Science and Technology, 47(4), 847–853. Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 168 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias Andreuccetti, C., Carvalho, R., Galicia, G. T., Martínez, B. F. y Grosso, C. R. F. (2011). Effect of surfactants on the functional properties of gelatin-based edible films. Journal of Food Engineering. 103(2), 129–136. ASTM (American Society for Testing and Materials). (1996). 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En el presente trabajo se estudiaron las características fisicoquímicas de dos variedades de grano de garbanzo (Blanco Noroeste y Costa 2004), así como de las harinas obtenidas mediante vía seca y húmeda. Con respecto a las propiedades físicas del grano (dimensiones, peso forma, color y actividad de agua), se observó que ambas variedades presentan similitud entre sí, ya que la mayoría de sus características no presentan diferencia significativa. Con respecto al color, las harinas obtenidas por vía húmeda pierden luminosidad (L*=72.36 ± 0.91) y aumentan a* y b* (rojo y amarillo respectivamente). La actividad de agua no presenta diferencia estadística significativa entre las harinas. En relación a la composición proximal, las harinas obtenidas por vía húmeda presentan diferencias significativas en la grasa y la humedad. Palabras clave. Grano de garbanzo, harina de garbanzo, características fisicoquímicas y funcionales INTRODUCCIÓN Las leguminosas y los cereales son los dos principales grupos de cultivos que se siembran en todo el mundo. Estos grupos representan los alimentos básicos de la mayor parte de la población a nivel mundial (Lee, 2007). Diversos estudios revelan que el consumo de las leguminosas contribuye a un estilo de vida saludable. El garbanzo forma parte de la dieta tradicional de África, Asia, el Mediterráneo, comunidades estadounidenses árabes y sureñas. Se han reconocido dos tipos de garbanzo 'Desi' y 'de Kabul', el tipo Desi se caracteriza por el tamaño pequeño de la semilla y color amarillo o marrón, mientras que de Kabul se caracteriza por sus semillas grandes, redondas y de color crema (Iqbal et al., 2006; Nizakat et al., 2006; Jukanti et al., 2012). Al igual que otras leguminosas el garbanzo se considera una buena fuente de carbohidratos, proteínas, fibra dietética, vitaminas y minerales. Es rico en lisina y arginina, pero deficiente en aminoácidos azufrados. Contiene dos veces más proteína que los cereales, lo cual permite equilibrar el contenido proteico y mejorar su valor nutricional al combinarlo con los cereales en la dieta (Ionescu et al., 2009; Muhammad et al., 2013). México ocupa el décimo lugar en la producción de garbanzo a nivel mundial (FAO, 2011) con 72, 143 Ton/año, convirtiendo a esta leguminosa en un cultivo de importancia comercial (Ultrilla-Coello et al., 2007). La mayor parte de la producción se destina a exportación, debido a sus características de calidad del grano tales como el color y el tamaño, sin embargo el consumo de esta leguminosa en México ha sido limitado. Se han realizado diversos estudios donde resaltan las propiedades funcionales de las proteínas de las leguminosas (Sánchez-Vioque et al., 1999) así como la incorporación de la harina de garbanzo para la elaboración de pastas (Osorio-Díaz et al., 2008) y cierto porcentaje (10%) de la harina en masa para galletas (Kohajdová et al., 2011). Sin embargo, existen pocos estudios respecto a la caracterización de las variedades de garbanzo mexicano, es necesario estudiar la composición de cada material con el fin de Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 172 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias conocer sus propiedades nutricionales y promover sus posibles aplicaciones (Iqbal et al., 2006). OBJETIVOS Y METAS El objetivo fue caracterizar dos variedades de garbanzo cultivadas en México, así como las harinas obtenidas mediante molienda en seco y húmedo y comparar sus características fisicoquímicas. Con la meta futura de incorporar la harina en la formulación de dos productos alimenticios. MATERIALES Y MÉTODOS Se utilizaron dos variedades de grano de garbanzo Blanco Noroeste y Costa 2004 (cosecha 2013), las cuales fueron proporcionadas por el Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias (INIFAP), campus Celaya. La caracterización del grano, consistió en tomar 100 granos al azar de cada variedad, con ayuda de un Vernier se les realizaron mediciones de longitud, ancho y espesor (mm), de donde se obtuvo el diámetro geométrico de acuerdo a la siguiente relación (Ayman et al., 2010). 𝐷𝑔 = (𝐿𝐴𝐸)1/3 (Ec.1) Donde Dg= diámetro geométrico, L = longitud, A=ancho, E= espesor. La esfericidad se calculó con base en la siguiente ecuación, utilizando los datos anteriores (Ayman et al., 2010). % 𝑒𝑠𝑓𝑒𝑟𝑖𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 = 𝐷𝑔 𝐿 (Ec.2) Se registró el peso de 100 granos tomados al azar de donde, la densidad de bulto, se calculó dividiendo el peso de una cantidad definida de granos (M) sobre su volumen (Vb), el cual se midió usando una probeta (Ayman et al., 2010). 𝜌𝑏 = 𝑀 𝑉𝑏 (Ec. 3) Dónde: ρb = densidad de bulto, M= masa, Vb = volumen de bulto. Para la obtención de la harina de garbanzo en seco. Se pesaron 50 g de garbanzo (grano seco) se molieron en un molino eléctrico de 0.5 hp para grano (Torrey, México) y posteriormente se tamizó en mallas (6, 18, 40 y 50), para separar el tamaño de partícula (Osorio-Díaz et al., 2009). Para la obtención de la harina de garbanzo en húmedo. Se pesaron 50 g de garbanzo (grano seco) se pusieron a cocer durante 140 minutos a una relación de 1:3 p/v, a temperatura constante de 90 ± 3°C Posteriormente se dejó enfriar y se molió con un procesador de alimentos (Taurus, Mexicana, 150 W, velocidad máxima), se dejó secar en la estufa (Telco, Model 6 Precision Scientific Chicago, Illinois, E.U.) a una temperatura de 40°C, finalmente se pasó al molino eléctrico de 0.5 hp (Torrey, México), para realizar posteriormente la separación de tamaño de partícula. La caracterización de las harinas consistió en determinar el color utilizando el Colorímetro (Gardner-colorgard System/0.5, Inc., Silver Spring, Maryland, E.U.), empleando la escala triestímulo de Hunter, previamente calibrado con mosaicos negro y blanco. El color se Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 173 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias reportó con valores de los parámetros L* (luminosidad), a* (intensidad de rojo a verde) y b* (intensidad de amarillo a azul) en modo de reflectancia, se colocaron las muestras (10 g aproximadamente) en una placa (Guzmán-Maldonado et al., 1995; Kaur y Singh, 2005). La actividad de agua (aw). Se determinó por medio de un medidor Aqualab Serie 3TE (Decagon Device Inc., E.U). Se calibró el equipo, primeramente se realizó la introducción de carbón activado cuya actividad de agua es de aproximadamente 0.5; posteriormente se calibró con agua destilada que presenta una actividad de agua de aproximadamente 1. Para medir la actividad de agua de las harinas se pesaron cerca de 2.0 g de muestra, obteniéndose la lectura automática después de 3-5 minutos. La medición se llevó a cabo por triplicado. Análisis proximal. Humedad. Se determinó por el método gravimétrico 925.09 (A.O.A.C., 2000), secando las muestras a 100°C hasta peso constante. Ceniza. Las cenizas se determinaron por calcinación 923.03 (A.O.A.C., 2000). Grasa. Se cuantificó siguiendo el método Soxhlet 920.30 (A.O.A.C., 2000), después de 4 horas de extracción con éter de petróleo. Proteína. Se determinó por el método de microKjeldahl 920.87 (A.O.A.C., 2000), multiplicando el contenido de nitrógeno por el factor de proteína 6.25. Fibra cruda. Se determinó por el método gravimétrico 920.86 (A.O.A.C., 2000), en el cual las muestras fueron sometidas a hidrólisis ácido-alcalina. Análisis estadístico. Los resultados fueron analizados estadísticamente mediante una análisis de varianza (ANOVA) donde se determinó la diferencia significativa con p<0.05, utilizando el programa Minitab Versión 16.0 (Minitab Inc., Pennsylvania, E.U.). RESULTADOS Y DISCUSIÓN Caracterización del grano. Las características físicas de los granos de garbanzo dependen de la variedad (genotipo) y de las condiciones ambientales (humedad y temperatura) durante su desarrollo. El conocimiento de las propiedades físicas es indispensables para el diseño de equipo, transporte y acondicionamiento de los granos. El valor promedio de las características físicas, dimensiones del grano (L, A y E), peso, diámetro geométrico, densidad de bulto y color del grano de garbanzo tipo kabuli, correspondiente a las variedades de Blanco Noroeste (BN) y Costa 2004 (C04) se presentan en la Tabla I. Se observa que ambas variedades presentan similitud entre sí, ya que la mayoría de sus características no presenta diferencia significativa y se pueden describir como granos grandes de un peso 0.571 - 0.604 g. Estos resultados son superiores a los reportados por Ayman et al. (2010), donde el valor promedio de largo, ancho y espesor fue de (7.92 – 8.14) mm, (6.10 – 6.37) mm, (6.43 – 6.84) mm, respectivamente. La densidad de bulto tiene una variabilidad de 1191 – 1211 kg/m3, que está por arriba de lo que obtuvo Ravi (2005) 763 – 769 kg/m3; indicando que los granos son duros y compactos. En lo que se refiere al color, se muestran diferencias significativas (p<0.05) en los parámetros de a* y b*. La actividad de agua oscila entre 0.453 – 0.530. Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 174 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias Tabla I. Características físicas del grano de garbanzo Variedades Parámetros Blanco Noroeste Costa 2004 Longitud (mm) 10.33 ± 0.09a 10.26 ± 0.09a Ancho (mm) 8.26 ± 0.07a 8.31 ± 0.07a Espesor (mm) 7.80 ± 0.08a 8.24 ± 0.08a Peso (g) Dg 3 ρb (kg/m ) 0.604 ± 0.11a 0.571 ± 0.13a 8.8a 8. 93a a 1211 1191a Esfericidad (%) L* a* b* 84.6 ± 0.04a 60.66 ± 0.85a 5.30 ± 0.00a 21.33 ± 0.02a 86.8 ± 0.05a 66.76 ± 0.31a 3.02 ± 0.21b 24.18 ± 0.48b aw 0.453 ± 0.01a 0.530 ± 0.00a Letras diferentes en el valor representan diferencia significativa (p <0.05) Caracterización de las harinas Color y actividad de agua de las harinas. La importancia de determinar el color y la actividad de agua tiene incidencia sobre la calidad, tales como la textura, sabor, color, el valor nutricional del producto y su tiempo de conservación. El color y la actividad de agua de las harinas de ambas variedades obtenidas mediante vía seca (cruda) y húmeda (cocida) se condensan en la Tabla II. Se muestran los parámetros de color. Las harinas tratadas en seco presentan mayor luminosidad que oscila entre 85.55 – 86.83; mientras que, para las harinas obtenidas por vía húmeda este parámetro disminuye significativamente (72.36 – 77.58), lo que se asocia a los cambios en el contenido de grasas y carbohidratos y su efecto con la temperatura (cocción y secado), los cuales originan una coloración típica de las reacciones de Maillard. Con respecto al parámetro a* se observan tendencias hacia verde para las harinas obtenidas por vía seca, en el caso contrario la tendencia es hacia el rojo para vía húmeda. Para el parámetro b* todas las harinas presentan tonalidades amarillas, siendo significativamente diferentes (p<0.05) a las que son obtenidas por vía húmeda (30.57 – 30.80). La actividad de agua (aw) es un parámetro importante ya que indica el grado de suceptibilidad que tiene el producto a la proliferación de microorganismos patógenos y deteriorativos. En general alimentos con aw menores a 0.7 tendrán un daño minimo si se almacena en condiciones apropiadas, ademas de que se reducen las reacciones deteriorativas. Las harinas se mostraron en un intervalo de 0.486 – 0.538; el cual no presenta diferencia significativa, que es relativamente mas bajo para las harinas obtenidas por vía húmeda, lo cual es debido a que fueron sometidas a un proceso de secado que eliminó parte del agua. Por otro lado, se observan valores similares en la actividad de agua de la harina con respecto al grano. Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 175 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias Tabla II. Color y aw de las muestras de harinas de garbanzo aw Color Muestras L* a* b* HBN 85.55 ± 0.23a -0.02±0.013b 26.01 ± 0.71b 0.538 ± 0.01a HBNC 72.36 ± 0.91c 2.11 ± 0.17a 30.80 ± 0.19a 0.486 ± 0.07a HC04 86.83 ± 0.49a -0.11±0.011b 24.18 ± 0.48b 0.508 ± 0.01a 77.58 ± 0.29b 0.74 ± 0.36b 30.57 ± 0.79a 0.512 ± 0.02a HC04C HBN = harina cruda Blanco Noroeste; HBNC= harina cocida Blanco Noroeste; HC04= harina cruda Costa 2004; HC04C= harina cocida Costa 2004 Letras diferentes en el valor representan diferencia significativa (p <0.05). Análisis proximal. La composicion proximal de las harinas de garbanzo obtenidas por via seca y húmeda se concentra en la Tabla III. El contenido de proteina de harinas recuperadas por ambos métodos no presentan diferencia significativa, oscilando en un intervalo de 14.89 – 18.16%. Estos resultados son relativamente bajos comparados con lo reportados por Boye et al. (2010) en harina de garbanzo tipo desi (20.52%), mientras que los valores más altos fueron encontrados por Árab et al. (2010) para las harinas de garbanzo (21.80 – 24.90%) y harinas de garbanzo procesadas (22.87 a 24.63%). Aguilera et al. (2011) reportaron la disminución de proteina al someter el garbanzo Castillo a remojo, cocción y secado (19 g/100 g). Por su parte Kohajdová et al. (2011) reportaron un valor de 20.64%. Con lo que respecta al contenido de grasa se observa que el tratamiento térmico, secado y la variación de humedad tienen un efecto significativo (p<0.05). Osorio-Díaz et al. (2003) sugieren que los procesamientos de cocción y secado dan lugar a la solubilización de un mayor contenido de lípidos. Al solubilizarse y gelatinizarse el almidón se permite la entrada de solvente, logrando la extracción del aceite, lo que no sucede en el almidón crudo, ya que la grasa y la proteína se encuentran fuertemente embebidas en la matriz de almidón. Por otro lado Sanjeewa et al. (2010) reportaron mayores contenido de grasa (6.70 – 7.60%) en diferentes tipos de harinas de garbanzo. La humedad se ve afectada por el tratamiento térmico, ya que se reduce de manera significativa (p<0.05). El contenido de cenizas se mantiene constante en las diferentes harinas (3.21 – 3.43%), resultados que son ligeramente superiores a los determinados por Kaur y Singh (2005) (2.72 – 2.88%) y Boye et al. (2010) (2.76 – 3.04%). La fibra varía de 2.37 a 3.94% y es diferente significativamente (p<0.05), cabe resaltar que la harina con mayor contenido es la variedad BN en sus dos presentaciones. Tabla III. Composición proximal de harinas de garbanzo vía seca y húmeda Componentes (%) Proteina Muestras Grasa Humedad Ceniza a b a HBN 18.16 ± .29 2.67 ± 0.13 1.13 ± 0.04 3.22 ± 0.05a Fibra Cruda 3.94 ± 0.60a Carbohidratos* 77.87 ± 0.74a HBNC 17.94 ± 1.4a 5.98 ± 0.32a 0.54 ± 0.00b 3.22 ± 0.05a 3.65 ± 0.23ab 68.65 ± 0.26a HC04 16.08 ± 1.5a 14.89 ± .13a 4.04 ± 0.11b 6.09 ± 0.57a 1.19 ± 0.04a 0.48 ± 0.17b 3.21 ± 0.18a 3.43 ± 0.12a 2.87 ± 0.14ab 2.37 ± 0.10b 73.78 ± 0.11a 71.53 ± 0.38a HC04C * Carbohidratos obtenido por diferencia Muestras que no comparten la misma letra, se consideran significativamente diferentes (p <0.05). Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 176 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias CONCLUSIONES Este estudio sugiere que las variedades de grano de garbanzo analizadas presentan características fisicoquímicas similares. Los métodos utilizados para la obtención de las harinas ejercen un efecto significativo sobre el color, asimismo, genera diferencias con respecto al contenido de grasa y humedad, que van fuertemente relacionadas con el cambio de humedad (vía húmeda). La harina obtenida por vía húmeda, aun con sus cambios en su composición química, promete ser la más adecuada para ser incorporada a los productos alimenticios, debido a las propiedades funcionales evaluadas. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS A.O.A.C. (2000). Official Methods of Analysis of Analysis 15 edición, 2000. Washington. Aguilera, Y., Benítez, V., Mollá, E., Esteban, R.M., y Martín-Cabrejas, M.A. (2011). Influence of dehydration process in Castellano chickpea changes in bioactive carbohydrates and functional properties. Plant Foods Human Nutrition. 66:391– 400. Arab, E.A.A., Helmy, I.M.F. y Barch, G. F. (2010). 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C.P. 72810, México; [email protected]; [email protected] Resumen. Esta investigación fue realizada para estudiar las propiedades fisicoquímicas y de flujo de un yogur enriquecido con ácidos grasos poliinsaturados, como el ácido eicosapentanoico EPA y el ácido docosahexanóico DHA como omega-3 en microcápsulas, en relación a una concentración 2,7 y 5.4% y de 3 semanas de almacenamiento. Las muestras fueron sometidas a diferentes pruebas analíticas durante los días 1, 8, 15 y 22. Los valores de °Bx y de la acidez mostraron una tendencia al aumento, la sinéresis disminuyó por efecto del incremento en la concentración, los valores de pH disminuyeron, la humedad y la densidad permanecieron estables a través del almacenamiento, el color mostró tendencia hacia el amarillo, perdiendo escasa luminosidad. Las propiedades de flujo mostraron definida tendencia al comportamiento no-Newtoniano y específicamente de tipo pseudoplástico, el ajuste de los datos usando los modelos Herschel-Bulkley y Ley de potencia, permitieron establecer la correspondiente relación experimental de los tres parámetros de flujo afectados. Las pruebas permiten concluir que el yogur presenta calidad nutricional y características aceptables. Palabras clave. yogur, microcápsulas, propiedades. INTRODUCCIÓN Generalmente el yogur es un producto elaborado con leche tratada térmicamente y puede ser también homogenizada antes de la inoculación de las bacterias ácido lácticas, Lactobacillus bulgaricus y Streptococcus thermophilus, (US FDA-DHHS, 2011). El yogur en el mercado se presenta en dos formas asentado y batido, la textura del yogur y las propiedades de flujo están influenciados por varios factores, tales como la composición de la leche, el tratamiento térmico dado a la leche, la combinación de las bacterias ácido lácticas usadas, la velocidad de acidificación de la leche y el tiempo de almacenamiento (Dello et al., 2004; Sodine et al., 2004; Purwandari et al., 2007). Actualmente se ha incrementado la demanda por componentes bioactivos naturales, que preserven la salud y reduzcan los riesgos de enfermedades. Los efectos benéficos de ácidos grasos poli-insaturados como el ácido eicosapentanoico, (EPA; C20:5; n-3) y el ácido docosahexanoico (DHA; C22:6; n-3) están bien documentados, mostrando varios beneficios en la salud humana, incluyendo una reducción en los riesgos de enfermedades cardiovasculares, actividad anticancerígena, efectos antiinflamatorios, prevención de osteoporosis y disturbios neurológicos, también ayuda a reducir la depresión (Abeywardena y Head, 2001; McLennan y Abeywardena, 2005; Riediger et al., 2009; Wendel y Heller, 2009; Weitz et al., 2010) Los ácidos grasos poli-insaturados omega-3 son altamente susceptibles a la oxidación. Este factor asociado a la resistencia de varios grupos de consumidores, a comer alimentos que son fuente de omega-3, como es el pescado, ha propiciado el desarrollo de técnicas como la micro-encapsulación que facilita la incorporación de estos ingredientes en la formulación de nuevos productos alimenticios (Ackman, 2006). Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 179 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias El objetivo del presente trabajo es desarrollar un yogur que contenga ácidos grasos omega-3 EPA y DHA micro-encapsulados y evaluar sus propiedades fisicoquímicas y de flujo afectados por su concentración y durante su almacenamiento. MATERIALES Y MÉTODOS El aceite de pescado. Fue suministrado por Central de drogas. SA de CV, Naucalpan Edo. de México. Se protegió de la luz y se almacenó a temperatura de 4°C. Valor de peróxido. Fue determinado siguiendo el método Cd 8-53 del ácido acético:cloroformo (AOCS, 1997). El valor de peróxido se reporta en miliequivalentes de peróxido por 1,000 g de aceite. Microcápsulas con aceite de salmón fuente de omega-3. Se produjeron como lo describe Sathivel et al. (2011). Una emulsión estable fue preparada utilizando un procesador ultrasónico CPX-500 (Cole Palmer Instruments, Vernon Hills, EU) usando la siguiente relación de componentes: 7% de aceite de pescado, 22% de goma arábiga, 11% de maltodextrina y 60% de agua. La emulsión fue encápsulada en un secador por pulverización B-290 (BUCHI Mini Spray Dryer, Labortechnick AG, Suiza) a una temperatura de entrada de 180°C. Determinación de la cantidad de aceite de pescado en microcápsulas. Aplicando el método Aa 4-38 para determinar aceite a una muestra de 2 g de microcápsulas y se reporta como porcentaje (p/p) de aceite en la muestra (AOCS, 1997). Preparación del yogur con microcápsulas. El yogur natural se produjo siguiendo el método de Tamime y Robinson (1999) y fue adicionado con 2.7% y 5.4% de microcápsulas, las muestras fueron enfriadas inmediatamente y almacenadas a 4°C en un refrigerador. Se produjo una muestra control yogur sin microcápsulas. La manera de identificarlos es la siguiente: (Tabla 1). Tabla1. Sistemas del yogur asentado con microcápsulas (AM) de omega-3 MUESTRA AM10 AM127 AM154 AM80 AM827 AM854 AM150 AM1527 AM1554 AM220 AM2227 AM2254 Los primeros números 1, 8, 15, 22 indican los días de almacenamiento. Los segundos números 0, 27 y 54 representan los porcentajes en peso de 0, 2.7 y 5.4 de microcápsulas adicionadas a las muestras de yogur Los sistemas fueron almacenados por 3 semanas a 4°C y fueron analizados por triplicado en °Bx, pH, acidez, sinéresis, humedad, densidad, color, propiedades de flujo en los días 1, 8, 15 y 22. Análisis fisicoquímicos. Los sólidos solubles expresados como °Bx, se determinaron con un refractómetro digital (Reitcher AR 200, EU), usando el método 932.12 (AOAC, 2000). El pH fue medido usando un potenciómetro digital Corning modelo 445 (Corning Incorporate, NY, EU).), el medidor fue calibrado usando soluciones estandar con un pH de 4.0 y 7.0. La acidez se determinó por titulación potenciométrica, usando NaOH 0.1 N hasta pH 8.2 y se expresó como porcentaje (g/100g) de ácido láctico, de acuerdo al método 942.15 (AOAC, 2000). La capacidad de retención de agua del yogur expresada como sinéresis, fue determinada aplicando la técnica de Kessler, (1998) usando una centrífuga Adams (Clay Adams Inc., Chatsworth, CA, EU) a 5000 rpm durante 20 min. Con este procedimiento el suero es separado y pesado, la sinéresis se expresa: Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 180 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias % 𝑠𝑖𝑛𝑒𝑟𝑒𝑠𝑖𝑠 = (𝑃 𝑠𝑢𝑒𝑟𝑜)(100) ⁄ 𝑃 𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎 (1) P ; representa el peso en g del suero y de la muestra respectivamente Para la determinación de la humedad se utilizó el método 934.01 (AOAC, 2000), evaporando el agua de la muestra, se calculó por diferencia de pesos y se reporta en porcentaje (g/100g de muestra) La densidad se determinó con picnómetros de aleación de aluminio, Gardner 07019 (Paul N Gardner, CA, EU) El color se determinó usando el Colorímetro Chroma meter CR 400 (Konica Minolta, Japan). Previamente calibrado con mosaicos negro y blanco, habiéndolo estandarizado en valores de reflectancia L, a, b (92.89, -1.05 y 0.82, respectivamente) el cambio de color neto, se determinó con la relación de Popov-Raljic et al. (2008) ∆𝐸 = [(𝐿 − 𝐿0 )2 + (𝑎 − 𝑎0 )2 + (𝑏 − 𝑏0 )2 ]0.5 (2) Donde: 𝐿0 , 𝑎0 𝑦 𝑏0 son los parámetros de Hunter para el control y 𝐿, 𝑎 𝑦 𝑏 son los parámetros medidos correspondientes a las muestras a un cierto tiempo. Propiedades de flujo. Las propiedades de flujo se determinaron, usando un viscosímetro digital Brookfield DV-III (Brookfield Engineering Laboratories Inc., Middlebore, MA, EU), se utilizaron dos agujas de prueba. El esfuerzo cortante (τ) fue determinado a la correspondiente razón de corte (γ) a diferentes velocidades en rpm y usando una rampa de 120 s. Las mediciones fueron hechas a 20 ± 1°C los días 1, 8, 15 y 22. Los datos experimentales se ajustaron al modelo de Ley de Potencia (𝜏 = 𝐾𝛾 𝑛̇ ) y al modelo de Herschel-Bulkley (𝜏 = 𝜏0 + 𝐾𝛾̇ 𝑛 ), los tres parámetros, esfuerzo de cedencia o límite elástico (𝜏0 ), índice de flujo (𝑛) y el coeficiente de consistencia (K) de estos modelos y el valor de la viscosidad aparente ( = 𝜏⁄𝛾̇ ) fueron usados para caracterizar el comportamiento al flujo de las muestras de yogur. El límite elástico se calcula usando el 1 1 1 modelo de Casson (𝜏 ⁄2 = 𝜏0 ⁄2 + 𝐶𝛾̇ ⁄2 ); donde C es una constante), posteriormente se realiza una correlación lineal del log (τ-𝜏0 ) vs log 𝛾̇ , para determinar los dos parámetros de flujo restantes. (Ramírez-Sucre y Vélez-Ruíz, 2011) Análisis estadístico. El análisis de varianza se realizó usando el paquete MINITAB (versión 16, Minitab Inc., State College, Pensylvania, EU), para determinar los efectos de las microcápsulas y el tiempo de almacenamiento sobre el yogur en sus propiedades físicas y reológicas. El nivel de significancia fue de 5% (P<0.05). RESULTADOS Y DISCUSIÓN Encapsulamiento del aceite de hígado de pescado blanco. El valor de peróxido (VP) es un indicador de la oxidación lipídica inicial, el valor máximo recomendado para consumo humano es VP≤10 meq de peróxido/1000 g de muestra. El VP contenido en el aceite y en las microcápsulas fue 4.65 y 3.95 meq de peróxido/1000 g de muestra respectivamente, De acuerdo a Gracey et al., (1999) aceites con un VP<5 meq/1000 g de muestra se consideran frescos. Determinación de ácidos grasos en microcápsulas. Usando 2 g de microcápsulas y éter de petróleo como solvente, se obtuvo un promedio de 17.17%. Por otro lado realizando un balance de materia en base seca en el secador, se obtuvo el 17.48% de ácidos grasos, de donde se obtuvo que 1.0 g de microcápsulas contiene 19 mg de EPA y DHA Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 181 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias Caracterización fisicoquímica. Los resultados de la caracterización fisicoquímica de los yogures se presentan en la Tabla 2. Tabla 2 Propiedades fisicoquímicas de los yogures con microcápsulas de omega3. Muestra * AM10 °Bx pH 12.40 ± 0.10 AM127 16.46 ± 0.06 AM154 16.46 ± 0.15 AM80 12.13 ± 0.40 AM827 16.00 ± 1.65 AM854 18.20 ± 0.50 AM150 12.30 ± 0.40 AM1527 14.16 ± 0.15 AM1554 16.30 ± 0.00 AM220 12.23 ± 0.15 AM2227 13.56 ± 0.31 AM2254 18.00 ± 0.62 e bc 4.88 ± 0.01 4.60 ±0.03 a bc Acidez (g/L) h 0.51 ± 0.01 Sinéresis (%) a 41.90 ± 0.70 0.51 ± 0.00 h 36.24 ± 0.48 g bc 4.62 ± 0.01 b 0.52 ± 0.00 e 4.40 ± 0.01 g 0.57 ± 0.00 c 4.48 ± 0.02 f 0.56 ± 0.01 a 4.46 ± 0.01 f f c 81.51 ± 1.86 25.54 ± 2.78 d 82.52 ± 1.74 ab 86.20 ± 0.38 40.88 ±1.27 fg 27.47 ± 0.99 0.55 ± 0.00 g 23.10 ± 2.36 bc 0.64 ± 0.01 e 29.21 ± 1.67 c 4.60 ± 0.00 b 0.63 ± 0.01 e 21.17 ± 0.12 e 4.53 ± 0.01 e 0.74 ± 0.01 a 42.45 ± 0.12 b 37.72 ± 0.43 c 22.78 ± 1.17 0.69 ± 0.01 1219.90 ± 0.02 a c 1233.90 ± 0.00 a bc 1241.70 ± 0.01 a abc 1241.20 ± 0.01 a abc 1233.20 ± 0.00 a a 1243.20 ± 0.00 a ab 1238.70 ± 0.01 a abc 1243.70 ± 0.02 a c 1245.60 ± 0.00 a 84.62 ± 1.26 4.60 ±0.01 bcd ab d d 4.59 ± 0.01 a 85.43 ± 1.22 36.58 ± 1.08 ab 1240.80 ± 0.00 c d 0.72 ± 0.01 bc 82.34 ± 1.02 0.67 ± 0.01 cde a ef de 4.57 ± 0.00 1238.10 ± 0.01 81.06 ± 1.01 4.56 ±0.01 f 87.44 ± 1.15 a 86.05 ± 1.01 bc 85.34 ± 3.22 ef Densidad 3 (kg/m ) a 1245.80 ± 0.04 c d e de Humedad (%) a 87.42 ± 0.92 81.11 ± 1.66 *Identificación de la muestra en Tabla 1. a- f, g medias (3 réplicas) diferentes letras en el superíndice en la misma columna son significativamente diferentes (P< 0.05) Para los °Bx se observa que las muestras control se encuentran en el intervalo de 12.1312.40 °Bx, es decir prácticamente sin cambio pero menores en comparación con las muestras que contienen microcápsulas que presentaron un intervalo de 16.30-18.20 °Bx, lo que indíca que las muestras con 5.4% de microcápsulas si tiene un efecto significativo (P<0.05) sobre los °Bx, debido principalmente a la solubilidad de la goma arábiga (50%) y la hidrólisis ácida de maltodextrina presente en la membrana protectora de las microcápsulas (Badui, 2006). El perfil del pH mostró al primer día 4.88 para el control y 4.62 para el yogur con 5.4% de microcápsulas y al final 4.53 y 4.59 respectivamente. Lebos et al. (2010) reportan [pH de 4.44-4.08] para yogur asentado con probioticos microencápsulados durante 21 dias de almacenamiento. Otros autores como Sathivel et al. (2011) reportan pH de 4.5-4.4 para un yogur asentado fortificado con aceite de pescado microencápsulado durante cuatro semanas de almacenamiento. La presencia de las microcápsulas y el tiempo de almacenamiento tienen influencia significativa (P< 0.05) en el pH, lo que se atribuye a la presencia de microcápsulas y la acción de las bacterias ácido lácticas, La acidez que está relacionada inversamente al pH, aumentó durante el almacenamiento desde 0.51 hasta 0.74 g/L para los yogures control y de 0.52 hasta 0.69 g/L para los yogures con 5.4% de microcápsulas. Tridjoko et al. (1992) reportan 0.7 hasta 1.35 g/L para yogur con soya. Pirkul et al. (1998) reportan 0.85 hasta 1.10 g/L en yogur enriquecido con calcio. Los cambios de acidez son el resultado de las transformaciones bioquímicas presentes en el yogur durante su almacenamiento. El análisis estadístico (P<0.05) indica que solo hay efecto significativo del tiempo de almacenamiento. Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 182 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias Los valores de sinéresis obtenidos en el presente estudio oscilan entre 21.17 hasta 42.45%. Se observa que el yogur control presenta mayor porcentaje de sinéresis que los yogures con microcápsulas. Se observa que la presencia de los componentes de las microcápsulas favorece la retención de agua, debido a que produce un efecto de malla en la red del gel. La humedad de las muestras, fue mayor en el control 85.43 - 87.42 % que en los yogures con microcápsulas 81.11- 87.44 %. Obatolu et al. (2009) reportan una humedad de 83.8 % para un yogur sin enriquecer. El análisis de varianza (P<0.05) mostró que hubo efecto significativo del nivel de microcápsulas adicionado. El tiempo de almacenamiento mostró ligeros cambios. La densidad, no presentó cambios significativos (P<0.05) en las diferentes muestras, ni por efecto de las microcápsulas ni por el tiempo de almacenamiento. Los resultados del análisis del color se presentan en la Tabla 3. Tabla 3. Cambios del color neto de los yogures durante el almacenamiento de cuatro semanas Muestra* AM10 L a 77.89±1.07 b -2.48±0.01 efg -2.24±0.03 fg f g 6.36±0.13 cd 7.87±0.05 -2.28±0.03 d 7.69±0.04 abc -3.17±0.03 d 8.12±0.11 a -2.74±0.02 de 8.88±0.05 ef 9.53±0.08 AM127 71.32±0.30 AM154 70.72±0.33 AM80 78.09±0.47 AM827 g 79.80±0.86 E 0.00 def 2.91±0.28 def ef 2.30±0.29 ef cde 9.47±0.48 ab 11.27±0.84 a 11.12±0.19 ab cde 10.88±3.65 ab bcde 10.50±1.48 bc 6.86±1.74 f 7.19±1.42 cdef 6.33±1.77 bcd 3.50±0.12 AM854 79.48±0.18 ab -2.56±0.04 AM150 79.53±3.58 ab -2.93±0.24 AM1527 79.11±1.52 abc -2.63±0.10 AM1554 75.29±1.79 bcde -2.31±0.07 abc AM220 75.92±1.42 abcd -2.62±0.05 abc AM2227 74.92±1.75 cdef -2.53±0.17 bcd 8.04±0.31 AM2254 71.64±0.13 defg -2.04±0.04 cd 8.45±0.06 a 8.11±0.69 ab 8.38±0.26 8.63±0.14 7.36±0.09 abc abc bcde abc cde def *Identificación de la muestra en Tabla 1. a- f, g medias (3 réplicas) diferentes letras en el superíndice en la misma columna son significativamente diferentes (P< 0.05) Todas las muestras lucieron blancas y brillantes al ojo humano; sin embargo las muestras que contienen microcápsulas mostraron un valor de luminosidad 70.72±0.33 no cercano al blanco, mientras que a y b mostraron una mayor intensidad de verde y azul respectivamente durante los días de almacenamiento; Sherkat et al. (2008) presentaron valores de 80.30±1.7, -2.2±0.2 y 1.3±0.4 para L, a y b respectivamente para yogur con inulina. Sathivel et al. (2011) reportaron valores para un yogur con aceite de pescado después de cuatro semanas de 82.5, 11.4 y 7.7 de L, a y b respectivamente. El cambio neto del color (E), resultó diferente en los yogures con microcápsulas y se incrementa con el almacenamiento, presentando diferencia significativa (P<0.05) entre el día 1 y 22, Comportamiento al flujo. La variación del esfuerzo cortante () relacionado con la velocidad de corte () fue determinado a la temperatura de 20 ± 1°C para todas las Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias a 183 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias muestras de yogur, en la Figura 1 se presenta el reograma donde se aprecia un comportamiento no-Newtoniano con diferente grado de plasticidad o esfuerzo de cedencia. Reograma yogures 90.000 80.000 70.000 Esfuerzo 60.000 cortante 50.000 40.000 τ (mPa) 30.000 20.000 10.000 0.000 0.000 10.000 20.000 30.000 40.000 50.000 AM10 AM127 AM154 AM80 AM827 AM854 AM150 AM1527 AM1554 AM220 AM2227 AM2254 Velocidad de corte γ (1/s) Figura 1. Reograma de las muestras de yogur control y con microcápsulas (1 a 22 días) Los datos de flujo que fueron modelados por las ecuaciones de Herschel-Bulkley (HB) y Ley de potencia (LP) se incluyen en la Tabla 4, resultando un mejor ajuste a la Ley de Potencia. Tabla 4. Parámetros de flujo para los modelos Herschel-Bulkley (HB) y Ley de Potencia (LP), correspondiente a las diferentes formulaciones del yogur adicionadas con 0.0, 2.7 y 5.4 % de microcápsulas y almacenadas por 22 días. HB LP n τ0 mPa s adimens mPa AM10 0.17 0.84 1.70 AM127 1.16 0.70 AM154 1.22 AM80 Muestra* K n 2 R K n n 2 R RMSE HB PEM HB RMSE LP PEM LP mPa s adims 0.99 3.551 0.76 1.00 40.65 -87.48 1.63 0.06 5.52 0.98 16.600 0.60 0.98 39.91 -77.23 2.52 0.00 0.53 28.80 0.92 39.610 0.25 0.89 27.28 -43.24 3.25 0.17 0.75 0.58 16.50 1.00 22.882 0.28 0.99 16.86 -44.85 0.85 0.03 AM827 1.12 0.63 9.74 0.97 19.711 0.47 0.96 34.25 -68.19 3.07 1.08 AM854 1.00 0.63 7.89 0.97 16.688 0.48 0.95 30.99 -69.33 2.87 1.14 AM150 0.53 0.67 6.34 0.99 11.018 0.45 0.99 5.44 -21.15 0.53 0.06 AM1527 1.12 0.77 6.10 0.98 16.711 0.64 0.99 46.09 -77.12 2.38 0.13 AM1554 0.77 0.72 9.26 0.99 15.396 0.51 0.99 39.39 -63.66 1.61 0.06 AM220 0.79 0.69 7.94 0.99 14.296 0.52 0.99 38.17 -65.30 1.56 0.15 AM2227 0.92 0.68 11.37 1.00 18.677 0.48 0.99 47.02 -69.02 2.01 0.08 AM2254 0.99 0.70 10.43 1.00 18.910 0.51 1.00 38.31 -51.91 0.84 0.01 *Identificación de la muestra en Tabla 1. Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 184 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias Las concentraciones adicionadas de microcápsulas y el tiempo de almacenamiento en los yogures, afectaron en general los parámetros de flujo, estas modificaciones se aprecian claramente en la tabla 4 para cada modelo. En el modelo HB; el coeficiente de consistencia K (0.17 hasta 0.99 mPa sn ) y el esfuerzo de cedencia τ0 (1.70 hasta 10.43 mPa) presentaron un incremento y el índice de flujo n (0.84 hasta 0.53) una disminución El esfuerzo de cedencia (τ0) en el modelo HB presenta en general un incremento, es decir a mayor concentración de microcápsulas mayor valor de (τ0). Estos valores reflejan que también hay efectos significativos (p<0.5) en las propiedades reológicas de los yogures. En el modelo LP; los valores de K (3.55 hasta 18.91 mPa sn ) presentaron un aumento y para n de (0.76 hasta 0.51) un decremento. Como se esperaba en ambos modelos se muestra el efecto de: la presencia de las microcápsulas modificando la estructura del gel; mayor firmeza, menor sinéresis y mayor consistencia y la relacionada al tiempo de almacenamiento como es el efecto debido a la producción de metabolitos como el ácido láctico (Lebos et al., 2010) CONCLUSIONES El presente estudio permitió desarrollar un yogur enriquecido con ácidos grasos poliinsaturados omega-3 como alimento potencial para el consumo y salud de humanos. Las propiedades fisicoquímicas de los yogures elaborados presentaron valores propios de este producto y acordes a los realizados en otros estudios. De éstas propiedades la sinéresis disminuyó y se considera como un valor agregado, la presencia de las microcápsulas favorece la retención de agua. Las propiedades de flujo en general permitieron evaluar las características inherentes al yogur y observar los efectos en la viscosidad, consistencia, textura, índice de flujo, esfuerzo de cedencia, parámetros importantes que se relacionan con la calidad del producto. Se hace notar la influencia de los hidrocoloides presentes en el envolvente de las microcápsulas, ya que durante el tiempo de almacenamiento reologicamente hubo un efecto significativo. Aunque los modelos HB y LP ajustaron bien, fue mejor el ajuste a la LP. REFERENCIAS Abeywardena M Y y Head R J (2001) Longchain n-3 polyunsaturated fatty acids and blood vessel function. Cardiovascular Research. 52 361-371. Ackman R G (2006) Marine lipids and omega-3 fatty acids. In C.C. Akoh ( Handbook of Functional Lipids). Boca Raton: CRC Badui D S (2006) Química de los alimentos. Página 100 en Hidratos de carbono. 4ª Edición. Pearson Educación, México. 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Ante los problemas de obesidad que afectan a un alto porcentaje de la población mundial, existe un gran interés en desarrollar alimentos para el control de peso y la saciedad. Los alimentos más consumidos son de origen lácteo, por lo que se seleccionó un postre. En el presente trabajo se determinó el efecto de la incorporación de diferentes concentraciones de HPMC (hidroxipropilmetilcelulosa) al 1.5%, 2.0% y 2.5%, sobre las propiedades reológicas, texturales y sensoriales de un postre lácteo con distinto contenido de grasa (F10) y de proteína (DP), así como una formulación control (CM), así como la relación que guardan éstas propiedades con respecto a su capacidad saciante. Todas la mediciones se realizaron a la temperatura habitual de consumo para un postre lácteo (10±1°C). Para la determinación de las propiedades reológicas se utilizó un reómetro AR/G2 TA Instruments, para ello se realizaron barridos de frecuencia en un rango de 0,01 a 10 Hz dentro de la región de viscoelasticidad lineal de cada muestra. Se calcularon las propiedades de flujo: índice de consistencia (K), índice de flujo (n) y viscosidad aparente (50). Así como las propiedades viscoelásticas; módulo de almacenamiento (G’) y de pérdida (G’’) como una función de la frecuencia. Por otro lado, para conocer los atributos de textura dominantes para cada formulación, se llevó a cabo la evaluación sensorial de las formulaciones mediante un panel entrenado utilizando la metodología de “Dominio Temporal de las Sensaciones” (TDS). Finalmente, la capacidad saciante del postre lácteo desarrollado se determinó a través del cálculo del valor de “Saciedad Relativa Esperada” (RES) obtenido mediante la aplicación de un formulario a 100 consumidores habituales de productos lácteos. De manera general, tanto el contenido de grasa como de proteína modificaron las características reológicas del postre lácteo (p < 0.05), notándose en las propiedades de flujo un mostraron un comportamiento pseudoplástico (n<1). Respecto a las propiedades viscoelásticas se observó un comportamiento tipo gel débil (G’ > G’’) para las muestras con adición de grasa o proteína. No obstante, en el caso de la formulación control (CM) se observó un comportamiento tipo viscoso (G’’ > G’), independiente de la concentración de HPMC. En el caso de la evaluación textural por TDS, los atributos ligero y fondant fueron los predominantes para las muestras con el menor contenido de HPMC (1.5%), mientras que los atributos gomoso y adhesivo fueron característicos para las muestras con el mayor contenido de HPMC (2.5%). Por último, la determinación del valor de RES permitió evidenciar que las muestras con mayor concentración de HPMC y/o contenido graso provocaron la mayor sensación de saciedad esperada (RES = 1.19 a 1.32). La información reológica, textural y de saciedad esperada obtenida en este estudio constituye un conocimiento valioso en la investigación y desarrollo de alimentos con capacidad saciante. Palabras clave. postre lácteo, capacidad saciante, propiedades reológicas y texturales. Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 187 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias INTRODUCCIÓN Mas allá de los aspectos nutricionales, el desarrollo y diseño de los alimentos en la actualidad se enfoca a resolver problemáticas concretas, tal es el caso de la obesidad, un creciente problema de salud a nivel mundial. Debido a ello, el diseño de alimentos con propiedades de saciedad es imperante (Van Kleef et al., 2012). Diferentes autores han diseñado alimentos tanto líquidos como sólidos con propiedades saciantes, sustituyendo en la formulación ingredientes que modifiquen sus propiedades texturales, contenido energético o estructura, variables que influyen en su capacidad de saciedad (Brunstrom et al., 2010). Con respecto a los componentes mayoritarios presentes en el alimento, se atribuye a las proteínas la mayor capacidad de saciedad, seguido de carbohidratos y grasas, aunque varía su disponibilidad según su estructura química; como en el caso de las grasas, si éstas se encuentran hidrogenadas o no, o si son saturadas o insaturadas (Norton et al., 2007). Pero no solo los constituyentes del alimento determinan su capacidad de saciedad, también otros factores tales como medioambientales, fisiológicos, neuro-hormonales, entre otros, se ha demostrado que intervienen en potenciar o mimetizar dicha cualidad (Gerstein et al., 2004). La hidroxipropilmetilcelulosa (HPMC) es uno de los hidrocoloides utilizados de forma habitual en la industria alimentaria. Se obtiene por esterificación de la celulosa. Es capaz de producir una red de gel que estabiliza espumas y emulsiones, modifica la textura, aumenta la viscosidad y aporta fibra dietética (Tárrega et al., 2014). El objetivo del presente trabajo consistió en determinar la relevancia de las propiedades reológicas y texturales de un postre lácteo elaborado con diferentes concentraciones de HPMC, grasa y proteína, así como evaluar mediante la aplicación de la metodología TDS (Temporal Dominance of Sensations), la relación que guardan dichas propiedades sobre la capacidad saciante esperada. MATERIALES Y MÉTODOS Preparación y composición de las muestras. En total fueron elaborados nueve postres lácteos. La fórmula base (CM) se elaboró utilizando 10g/100g de leche desnatada en polvo (Asturiana®, Siero, España) y tres niveles: 1.5, 2.0 y 2.5 g/100 g de HPMC (Methocel K4M, Dow Wolff, Bomlitz, Alemania). Con el fin de obtener diferentes texturas, se introdujeron dos variaciones; doble cantidad de leche desnatada en polvo (20 g/100g) y grasa láctea (36.5 g/100 g). La codificación y composición para cada uno se muestra en la Tabla 1. Tabla 1. Composición y codificación de las muestras experimentales. Todas las muestras contienen 0.2 mL de sabor a chocolate blanco, y 0.025g de edulcorante. Muestra HPMC Ingredientes (g/100 g) LP Agua CL Contenido total de proteína (g) Contenido total de grasa (g) CM-HPMC-B 1.65 10 100 0 3.4 0.05 CM-HPMC-M 2.2 10 100 0 3.4 0.05 CM-HPMC-A 2.75 10 100 0 3.4 0.05 DP-HPMC-B 1.85 20 100 0 6.8 0.1 DP-HPMC-M 2.4 20 100 0 6.8 0.1 DP-HPMC-A 3.05 20 100 0 6.8 0.1 F10-HPMC-B 1.85 10 77 36.5 4.13 12.1 F10-HPMC-M 2.5 10 77 36.5 4.13 12.1 F10-HPMC-A 3.1 10 77 36.5 4.13 12.1 CM: Muestra control; DP: Muestra con doble contenido de proteina; F10: Muestra con grasa añadida HPMC: Hidroxipropilmetilcelulosa; B: Nivel bajo (1.5%); M: Nivel medio (2.0%): A: Nivel alto (2.5%) de concentración de HPMC. Universidad Juárez Autónoma de Tabasco 188 División Académica de Ciencias Agropecuarias Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias Mediciones reológicas. Las mediciones reológicas fueron realizadas utilizando un reómetro de esfuerzo controlado ARG2 (TA Instruments, New Castle, EUA) con geometría de placas paralelas estriadas (40 mm de diámetro; 1 mm de espacio entre placas) y software ARES versión V5.7.0. Se seleccionó una temperatura de 10 ± 1 ºC como la más representativa de la temperatura de consumo para postres lácteos. Se realizaron tres repeticiones utilizando una muestra fresca para cada medición. Propiedades de flujo. Se registraron los valores del esfuerzo de cizalla, primero a gradientes de velocidad de deformación creciente (1 a 200 s-1) y después decrecientes (200 a 1 s-1) en un tiempo total de 60 s. Para calcular la dependencia del flujo al tiempo, se calculó el área de tixotropía relativa (Ar) como la diferencia entre el área bajo en un punto de la curva ascendente y el área bajo un punto de la curva descendente. En caso de presentar tixotropía, se calculó el porcentaje del área de histéresis relativa de acuerdo a la ecuación 1. Ar = (Aascendente – Adescendente)/Aascendente x 100 (ecuación 1) Así mismo, los datos de la curva ascendente se ajustaron al modelo de Ostwald DeWaale (ecuación 2). σ=Kγn (ecuación 2) n Donde σ (Pa) es el esfuerzo de cizalla, K (Pa s ) es el índice de consistencia, γ es la velocidad de deformación y “n” es el índice de flujo. Propiedades viscoelásticas. Las propiedades viscoelásticas fueron medidas mediante pruebas de baja amplitud oscilatoria siguiendo la metodología propuesta por Tárrega et al. (2014). Previamente para determinar la región de viscoelasticidad lineal se realizaron barridos de esfuerzo de 0.01 - 100 Pa a 1 Hz de frecuencia. Posteriormente, se registró el espectro mecánico en un rango de frecuencia de 0.01 to 10 Hz a diferentes valores de esfuerzos (0.5 or 0.1 Pa), dependiendo de la muestra, pero siempre en la región lineal. Los valores para el módulo de almacenamiento (G’) y el módulo de pérdida (G’’) como función de la frecuencia, fueron graficados usando el software de análisis de datos versión V5.7.0 (T.A. Instruments, New Castle, DE, EUA). Evaluación sensorial. Saciedad relativa esperada (Relative Satiety Expected, RES) En esta prueba participaron un total de 113 consumidores no entrenados, conformado por 64 mujeres y 49 hombres con un rango entre 18 a 57 años de edad, todos ellos consumidores habituales de productos lácteos, sin alergias alimentarias o intolerancia a la lactosa declarada. Las muestras fueron servidas a temperatura de consumo (10.0 ± 0.5ºC) en pequeños vasos plásticos (30 mL de capacidad), codificadas con números de 3 dígitos elegidos al azar. Para las pruebas de saciedad esperada se usaron escalas visuales de nueve puntos, de acuerdo a lo sugerido por Tárrega et al. (2014) eligiéndose cuatro alimentos: manzana, sándwich de jamón y queso, barra de chocolate Kit-Kat® y galleta Oreo® con cobertura de chocolate blanco (Fig. 1). Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 189 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias Fig. 1. Escala visual de nueve puntos para los alimentos comparativos elegidos en la prueba de saciedad esperada. La prueba se realizó en dos partes, en la primera parte se les entregó a los panelistas las escalas visuales. Para cada uno de los alimentos los consumidores respondieron al siguiente planteamiento: “Asumiendo que son las 5:00 pm, por favor indique para cada escala la cantidad de alimento que elegiría comer considerando que su próxima comida será hasta las 9:00 pm”. En la segunda parte de la prueba, se sirvieron seis muestras diferentes de postre lácteo (con alto y baja concentración de HPMC y con adición de grasa o proteína), enseguida se le pidió al panelista que tomara una cucharada rasada de cada muestra y seleccionara la cantidad de alimento que de acuerdo a la escala visual tuviera un efecto saciante equivalente, considerando una tarrina de 135 mL como el tamaño de porción para el postre lácteo. Entre cada muestra se proporcionó agua para enjuagarse la boca. Los valores RES para cada muestra se calcularon como la cantidad (en kcal) del alimento seleccionado como equivalente saciante para la muestra de postre lácteo (tarrina completa), dividido entre la cantidad que el consumidor había indicado anteriormente en la misma escala de los alimentos (en kcal). Dominio temporal de las sensaciones (TDS). Para la realización de esta prueba, el panel de evaluación sensorial quedó conformado por 14 jueces de rango de edad entre 20 y 60 años, con experiencia en el análisis TDS para alimentos similares. En tres sesiones de entrenamiento previo y de acuerdo a las características de las diferentes formulaciones del postre lácteo los atributos de textura seleccionados como los más representativos fueron: ligero, suave, gomoso, recubrimiento, cremoso, fondant y adhesivo (Tabla 2). A partir de esta lista de atributos y con ayuda del software FIZZ versión 2.45 (Biosystemes, Couternon, Francia), se desarrolló la plantilla para ejecutar desde un ordenador la prueba TDS, siguiendo la metodología propuesta por Pineau et al. (2009 y 2012). Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 190 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias Tabla 2. Definición de los atributos de textura para las muestras de postre lácteo, generado durante las sesiones de entrenamiento del panel sensorial. Atributo Descripción Ligero Líquido, de consistencia ligera Suave Semi-solido, de consistencia fuerte Gomoso Cohesivo, dificultad para desintegrarse a un estado útil para la deglución Recubrimiento bucal Presencia de una película recubriendo el paladar y otras partes de la boca. Cremoso Suave, fluido y de textura homogénea. Fondant Se disuelve con facilidad en la boca Adhesivo Grado de adherencia a ciertas partes de la boca (paladar y dientes). Análisis estadístico. Los resultados de las pruebas reológicas y sensoriales (saciedad esperada relativa), fueron analizados mediante análisis de varianza (ANOVA) utilizando el software estadístico Statgraphics Plus versión 5.1 (Statistical Graphics Co., Rockville, MD. EUA). Para estudiar la interacción entre los componentes (concentración de HPMC, proteína y/o crema adicionada), se aplicó ANOVA de dos vías y prueba comparativa de Fisher (p < 0.05). RESULTADOS Y DISCUSIÓN Propiedades reológicas Propiedades de flujo. En la Tabla 3 se muestran los valores para el índice de consistencia (K), índice de flujo (n) y viscosidad aparente a 50 s-1 (η50) para las nueve formulaciones de postre lácteo evaluadas. Tabla 3. Valores promedio (n=3) y desviación estándar para las propiedades de flujo: índice de consistencias (K), índice de flujo (n), área tixotrópica, viscosidad a 50 s-1 (50), para las muestras de postre lácteo. Propiedades de flujo Muestra* CM-HPMC-B CM-HPMC-M CM-HPMC-A DP-HPMC-B DP-HPMC-M DP-HPMC-A F10-HPMC-B F10-HPMC-M F10-HPMC-A K n (Pa·s ) a 10.5 ± 0.6 ab 35.1 ± 8.5 bc 65.4 ± 7.6 bc 47.0 ± 7.3 cd 91.8 ± 7.2 e 196.5 ± 17.4 ab 42.4 ± 4.0 d 100.2 ± 13.5 e 228.0 ± 50.4 n a 0.57 ± 0.01 bc 0.44 ± 0.07 bc 0.41 ± 0.05 bc 0.39 ± 0.07 cd 0.38 ± 0.05 de 0.31 ± 0.04 bc 0.45 ± 0.01 bc 0.4 ± 0.02 e 0.29 ± 0.06 50 (Pa·s) a 96.1 ± 6.1 ab 191.4 ± 12.0 cd 329.2 ± 93.9 b 218.5 ± 39.6 de 406.4 ± 101.0 f 652.8 ± 78.4 bc 250.8 ± 20.7 e 471.5 ± 34.2 f 706.1 ± 31.4 Área de tixotropía (Pa·s) a 3807.3 ± 661.2 ab 6155 ± 1209.0 b 9079.7 ± 4420.2 b 9353.7 ± 2115.1 c 17570 ± 5398.6 d 24866.7 ± 996.2 b 8764.3 ± 2140.2 c 16550 ± 3074.9 e 46576.7 ± 345.0 Letras diferentes en la misma columna, indican diferencia estadística significativa (p<0.05). *Ver codificación de muestras en la Tabla 1. Los resultados del ANOVA para los parámetros reológicos indican que la interacción entre la concentración de HPMC y la adición de crema fue significativa (p< 0.05) únicamente para los valores del área de tixotropía, pero no para el resto de los parámetros. Por otro Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 191 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias lado, no se encontraron diferencias significativas entre la concentración de HPMC y la cantidad extra de proteína añadida. Las muestras formuladas con mayor contenido de proteína (DP) y grasa (F10), presentaron mayores valores para índice de consistencia (K): DP-HMPC-A y F10-HPMCA (p<0.05), probablemente causado por un incremento en la resistencia al flujo debido a interacciones partícula-partícula (Arancibia et al., 2013). Con respecto al índice de flujo (n), el incremento de la concentración de HPMC disminuyó significativamente su valor, mientras que las muestras sin adición de grasa y proteína presentaron los valores más altos (p<0.05), comparado con el resto de las muestras. El valor de viscosidad aparente (50) medida a una tasa de deformación de 50 s-1 es un indicador útil para percibir la sensación de densidad en alimentos semisólidos (Van Vliet, 2002). De esta manera las muestras con mayor concentración de HPMC y con adición de grasa y proteína presentaron valores más altos de viscosidad aparente. Propiedades viscoelásticas. Comparando el espectro mecánico y los valores de G’ y G’’ a 1 Hz para las nueve formulaciones de postre lácteo (Tabla 4), se observa que las muestras sin adición de grasa o proteína, tienen un comportamiento de fluido viscoso, puesto que el valor para G’’ es mayor que G’. Siendo la muestra F10-HPMC-A con los valores más altos para el módulo elástico y viscoso (p<0.05). Para el resto de las muestras tanto contenido de grasa como de proteína modificaron las características reológicas del postre lácteo (p< 0.05), observándose un comportamiento tipo gel débil (G’ > G’’). Tabla 4. Valores promedio (n=3) y desviación estándar para las propiedades viscoelásticas: módulo de almacenamiento (G’) y módulo de pérdida (G’’) para las muestras de postre lácteo. Propiedades viscoelásticas G' G'' (Pa) (Pa) Muestra* a a CM-HPMC-B 4.31 ± 0.51 7.48 ± 0.17 CM-HPMC-M 14.96 ± 5.45 a 19.85 ± 2.51 CM-HPMC-A 39.74 ab ± 32.06 ab a 45.91 ab ± 21.77 ab DP-HPMC-B 30.67 DP-HPMC-M 56.21 ± 7.57 51.51 ± 2.53 de ± 20.61 102.55 ± 18.08 ± 5.47 b 26.92 ± 2.5 b c DP-HPMC-A 108.85 F10-HPMC-B 67.08 bc ± 24.04 48.85 ± 10.86 F10-HPMC-M 97.31 cd ± 27.88 82.56 ± 13.55 F10-HPMC-A 139.95 ± 37.44 136.57 ± 27.75 e b c d Letras diferentes en la misma columna, indican diferencia estadística significativa (p<0.05). *Ver codificación de muestras en la Tabla 1. Saciedad relativa esperada (RES). El cálculo del valor RES nos indica la cantidad de muestra (postre lácteo) con capacidad saciante equivalente a la cantidad del alimento elegido (escala visual comparativa) por el consumidor bajo las circunstancias descritas en Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 192 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias la prueba. De manera tal que, una mayor valor de RES indicaría mayor efecto en términos de la saciedad esperada (Brunstrom et al., 2010). En la Tabla 5 se detallan los resultados del valor RES para las distintas formulaciones de postre lácteo, notándose que la concentración de HPMC fue determinante. Es así como las muestras preparadas con el nivel más bajo de HPMC (1.5%) tuvieron valores RES significativamente menores con respecto a las muestras con mayor concentración de HPMC (2.5%). Tabla 5. Valores de saciedad esperada para cada escala de alimento (Kcal). Escala-dependiente de Saciedad esperada Muestra* Escala Manzana Escala Escala Sándwich Kit Kat® a 0.99 a 1.14 ab 1.25 ab 1.23 CM-HPMC-B 1.00 DP-HPMC-B 1.03 F10-HPMC-B 1.12 CM-HPMC-A 1.12 DP-HPMC-A 1.20 F10-HPMC-A 1.20 a 1.00 ab 1.23 bc 1.25 abc 1.32 c 1.38 c 1.37 b 1.38 b 1.39 Escala Oreo® a 1.00 ab 1.14 ab 1.15 b 1.21 b 1.34 b 1.31 Valor RES a 1.02 a ab 1.13 ab 1.19 ab 1.22 b 1.33 b 1.32 b b bc d cd Letras diferentes dentro de la misma columna indican diferencia significativa (p > 0.05) según prueba de Fisher. *Ver codificación de muestras en la Tabla 1. Dominio Temporal de las Sensaciones (TDS). A partir de los resultados registrados con ayuda del software FIZZ versión 2.45 (Biosytemes, Couternon, Francia), se construyeron las curvas TDS para las muestras de postre lácteo, siguiendo la metodología propuesta por Pineau et al. (2009). Adicionalmente, mediante normalización de los datos es posible graficar dos líneas que corresponden a nivel de tolerancia (línea negra punteada) y el nivel de significancia del 5% (línea roja punteada), de manera que los atributos que quedan por debajo del nivel de tolerancia se consideran como no dominantes. En la Fig. 2 se representan a manera de ejemplo las curvas TDS para la formulación base con alta y baja concentración de HPMC, respectivamente. Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 193 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias a)TDS, Producto = CM-HPMC-B 50 Tasa de Predominio 50 Tasa de Predominio TDS, Producto = CM-HPMC-A b) 60 60 40 30 20 40 30 20 10 10 0 0 0 20 40 60 Tiempo (s) 80 Ligero Recubrimiento Cremoso Fondant Superior al nivel del azar Nivel de Significancia (5%) 100 0 20 40 60 Tiempo (s) Viscoso Gomoso Recubrimiento Cremoso Adhesivo Superior al nivel del azar Nivel de Significancia (5%) 80 100 Fig. 2. Curvas TDS para la fórmula base de postre lácteo: a) baja (B-HPMC) y b) alta concentración de HPMC (A-HPCM). CONCLUSIONES Con respecto a las propiedades de flujo las muestras estudiadas mostraron un comportamiento pseudoplástico (n<1), flujo reo-adelgazante y notables áreas de tixotropía. El estudio reológico para las muestra control (CM) y las muestras con el doble de proteína (DP) mostraron la estructura típica de un fluido (G” >G’). Por otro lado, la presencia de mayor contenido de grasa en la formulación (F10) dio como resultado una mayor estructuración de la red de componentes, observándose un comportamiento tipo gel débil (G’ > G’’). La evaluación sensorial del trayecto oral de las muestras mediante la metodología de predominio temporal de las sensaciones, confirmó los cambios en los atributos de textura ocasionados por los cambios en concentración del espesante (HPMC) y/o presencias proteína o grasa, y su estrecha relación con el cálculo de la saciedad relativa esperada (RES). En las pruebas a consumidores, la saciedad esperada de las muestras de postre lácteo, varían considerablemente dependiendo del perfil reológico del producto. Siendo la elasticidad (G’ > G’’) el valor que tiene mayor influencia en la saciedad esperada. Agradecimientos. La autora Ramírez-López agradece al CONACyT por el apoyo brindado para la realización de este estudio a través del fondo de becas mixtas para estancia de investigación en el extranjero desarrollada en el Departamento de propiedades físicas y sensoriales de alimentos y ciencia del consumidor del IATA (Paterna, Valencia, España). Así mismo nuestra gratitud al Ministerio de Economía y Competitividad de España por el apoyo financiero recibido (AGL2012-36753-C02-01) para la realización de este trabajo. Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 194 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS Albert, A., Salvador, A., Schlich, P. y Fiszman, S. M. (2012). Comparison between temporal dominance of sensations (TDS) and key-attribute sensory profiling for evaluating solid food with contrasting textural layers: Fish sticks. Food Quality and Preference, 24,111–118. Brunstrom, J. 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Programa de Doctorado en Ciencia de Alimentos. Universidad de las Américas Puebla. [email protected]; **Profesor de Tiempo Completo. Departamento de Ingeniería Química, Alimentos y Ambiental. Universidad de las Américas Puebla. Fundación Universidad de las Américas Puebla [email protected] Resumen. La deshidratación osmótica (DO) es un proceso tradicionalmente empleado para deshidratar alimentos. Comúnmente, el incremento en la concentración de soluto en la solución incrementa la pérdida de humedad en el alimento, pero hay evidencia que en algunos casos una alta concentración de soluto reduce la perdida de humedad, por esta razón, el objetivo de este trabajo fue determinar el efecto de la concentración de soluto en la solución osmótica sobre cantidad de agua perdida y la ganancia de sólidos en la DO de rodajas de pepino y mango, para esto, las rodajas de mango y pepino fueron deshidratadas empleando salmueras con diferentes concentraciones (5, 10 y 15%), se encontró que una concentración de 10% permite una reducción mayor en el contenido de humedad que la de 5% y 15%, en lo referente a la ganancia de sólidos, esta misma concentración de 10% generó un menor aporte de sólidos al finalizar la DO en ambas frutas. Palabras clave. Deshidratación osmótica, pérdida de humedad, ganancia de sólidos, deshidratación, mango, pepino. INTRODUCCIÓN Las frutas son considerados alimentos altamente perecederos, por sus características han llegado a ser muy importantes en la dieta del consumidor actual, en la actualidad los consumidores buscan alimentos mínimamente procesados que mantengan un alto contenido de nutrientes y las propiedades características de los productos que les dieron origen. El pepino es una fruta perteneciente a la familia Cucurbitaceae (Mayor et al., 2007), tiene un bajo aporte calórico y un alto contenido de minerales, contiene vitaminas como tiamina, niacina y ácido ascórbico (Díaz, 2006), es altamente empleado en comidas vegetarianas y se emplea comúnmente en dietas para reducir peso en el consumidor (CVCA, 2011). El mango (Mangifera indica L.) tiene un alto valor nutricional en términos de carotenoides y vitaminas A y C (Ochoa-Martínez et al., 2012), es una de las frutas tropicales más importantes en la alimentación de los habitantes de las zonas tropicales después del plátano, El precio es relativamente bajo en temporada pero se ve incrementando al finalizar la temporada (Mercer, 2012). La DO de frutas y hortalizas ha sido objeto de estudio para muchos investigadores durante años recientes, ya que es un método conveniente para reducir costos en los procesos de deshidratación (Jayaraman y Das Gupta, 1992), la DO favorece la velocidad de pérdida de agua en el producto que se va a deshidratar o congelar posteriormente, además, permite preservar el valor nutrimental del alimento, el cual es comúnmente disminuido después de la deshidratación por otros procesos convencionales (RaoultWack, 1994), este proceso permite la producción de alimentos de humedad intermedia Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 196 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias ayudando a extender la vida de anaquel e incrementando su estabilidad (Riva et al., 2005). La DO es una técnica que consiste básicamente en sumergir al alimento en una solución acuosa hipertónica o de baja actividad de agua con uno o más solutos, creándose así una diferencia de concentraciones o fuerza impulsora entre el alimento y la solución, que favorece la remoción de humedad y la incorporación de sólidos en el alimento (ReyesHerrera y Vélez-Ruiz, 2011), de esta forma, el agua es transportada desde el material alimenticio hacia la solución hipertónica por varios mecanismos de transporte de materia simultáneos como: difusión molecular, difusión de líquido, difusión de vapor, flujo hidrodinámico, transporte capilar y difusión superficial (Shi y Xue, 2009). La DO es un proceso que hace posible la modificación de la composición química del alimento sin cambiar su integridad (Falade y Shogaolu, 2010). Una gran cantidad de investigadores han hecho estudios empleando diferentes tipos de solutos como:cloruro de calcio, cloruro de sodio, sacarosa y mezclas entre estos solutos, de esta forma, los investigadores han concluido que las condiciones de operación que más influyen son la concentración del soluto, temperatura y tiempo de contacto (Simal et al., 1998). En general, la característica más importante en el agente osmótico es el bajo peso molecular, comúnmente se cree que entre mayor sea la concentración de solutos, mayor será la velocidad de pérdida de humedad en el alimento, pero algunos investigadores como Giraldo et al., (2003) han reportado que una alta concentración de soluto puede hacer que la velocidad de pérdida de humedad disminuya. OBJETIVOS Y METAS El objetivo de este trabajo fue determinar el efecto de la concentración de soluto de la solución osmótica sobre la pérdida de agua y ganancia de sólidos en la fruta al deshidratarse osmóticamente. La meta de este trabajo es comprobar que un alto contenido de soluto en la solución osmótica puede disminuir la pérdida de humedad en la fruta. MATERIALESY MÉTODOS Materiales. El cloruro de sodio y las frutas fueron adquiridos en un supermercado ubicado en la ciudad de Puebla. Los vegetales se pelaron manualmente y se cortaron en rodajas de 6 mm de espesor y 3 cm de diámetro para su fácil manejo, las rodajas fueron colocadas en bolsas de polietileno para su uso posterior. Contenido de humedad. El contenido de humedad en las muestras se realizó utilizando el método 22.013 descrito en el AOAC (1995), empleando una estufa de laboratorio (Mapsa de Casa Rocas, Monterrey, NL, México), registrando la masa inicial y final de la muestra utilizando una balanza analítica (Navigator TM, Ohaus, Co., Suiza). Deshidratación osmótica. En el caso de la solución osmótica, se prepararon diferentes concentraciones de salmueras (5, 10 y 15 % (P/P)). Las muestras previamente pesadas, se sumergieron en la solución osmótica, dichas muestras fueron suspendidas en la solución osmótica con ganchos metálicos previamente identificados, las muestras fueron retiradas cada 30 min durante seis horas manteniendo una relación 1:20 de muestra en salmuera cada vez que se hacia el muestreo. Las determinaciones de pérdida de peso (PP) y ganancia de sólidos (GS) se realizaron aplicando las siguientes relaciones (Lerici et al., 1985). Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 197 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias 𝑃𝑃 = 𝑀0 −𝑀𝑡 𝑀0 𝐺𝑆 = 𝑀𝑡 −𝑀0 𝑀0 (1) (2) donde: M0 es la masa inicial de la muestra, Mt es la masa de la muestra a un tiempo (t) de proceso. Cinética de pérdida de agua y ganancia de solidos. Los vegetales fueron retirados y lavados con agua cada 30 min, finalizando el experimento hasta los 300 min de proceso, a las muestras se les determinó el contenido de humedad y la ganancia de sólidos, el experimento se realizó por triplicado. Análisis estadístico. El análisis estadístico de datos se realizó empleando un paquete Minitab 2013 (Minitab 17.1.0, Minitab Inc., State College, PA, EU), mediante un análisis de varianza con un nivel de confianza del 95%, y en la comparación por pares se empleó la prueba de Tukey. RESULTADOS Y DISCUSIÓN Humedad de la materia prima. La cantidad de agua medida en los materiales, fue de 0.954±0.007% en base humeda, para pepino (Cucumissativus L.), mientras que en el mango (Mangifera indica L. de la variedad Ataulfo) fue de 0.921±0.001% en base humeda. Evolución de humedad y ganancia de sólidos. Como se puede observar, el contenido de humedad inicial en pepino (Fig. 1) es mayor que en mango (Fig. 2), en ambos casos el contenido de humedad disminuye al incrementar el tiempo de proceso, la solución de 10% permite una reducción mayor en el contenido de humedad que la de 15%, pero con una concentración del 5% no hay perdida de humedad, este comportamiento fue similar para ambos tipos de frutas, siendo más notoria en mango. Para ambas frutas, la DO con una baja cantidad de solutos (5%) reduce una menor cantidad de agua. Este comportamiento puede deberse a que la deshidratación se genera rápidamente a nivel superficial en la fruta cuando se maneja un alto contenido de NaCl (15%), de esta forma, la difusión d la humedad en el interior de la fruta disminuye. En lo referente a la ganancia de sólidos se puede observar que la cantidad de sólidos en la fruta incrementa al transcurrir el tiempo de proceso en la DO de rodajas de pepino (Fig. 3) y de mango (Fig.4), se encontró que el tipo de fruta no afecta significativamente (p>0.05) la ganancia de sólidos, mientras que la concentración de soluto si generó efecto significativo en la ganancia de sólidos (p<0.05) en la fruta, correspondiendo al 10% de concentración la que tuvo un menor aporte. Aunque comúnmente, durante el proceso de DO el incremento en la concentración de soluto resulta en un incremento en la pérdida de agua y una mayor ganancia de soluto por parte del alimento (Lazarides et al., 1995). En este trabajo se encontró que al manejar altos niveles de concentración de soluto (15%), la perdida de humedad disminuye y la ganancia de solidos por parte de la fruta incrementa, este comportamiento también ha sido observado por otros investigadores como Falade et al. (2007) en un estudio en melón deshidratado osmóticamente con sacarosa (40°, 50° y 60°Brix), estos investigadores encontraron que una mayor cantidad de agua fue removida al emplear 50° que a 60°B. De igual forma Giraldo et al.(2003) al estudiar la transferencia de masa en la deshidratación osmótica de mango, encontraron que al emplear concentraciones de sacarosa de 35°, Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 198 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias 45°, 55° y 65° Brix, la velocidad de transferencia de masa incrementa cuando la concentración de sacarosa incrementa hasta 45°B, mientras que este efecto no se observa entre 55° y 65°B, la velocidad es mayor a 55° Brix. Fig. 1 Cinética de pérdida de humedad en rodajas de pepino (Cucumissativus L.) deshidratadas osmóticamente en soluciones con diferentes contenidos de solutos. Fig. 2 Cinética de pérdida de humedad en rodajas de mango (Mangifera indica L.) deshidratadas osmóticamente en soluciones con diferentes contenidos de solutos. Con respecto a la ganancia de sólidos, algunos investigadores han centrado sus objetivos en determinar las condiciones que generen una mayor pérdida de humedad y una menor ganancia de sólidos ya que estos son los responsables de alterar las características organolépticas y nutricionales de los alimentos (Shi y Xue, 2009), de esta forma las condiciones que propician una menor ganancia de solidos resultan ser las más adecuadas en el proceso de DO. Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 199 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias Fig. 3 Cinética de ganancia de sólidos en rodajas de pepino (Cucumissativus L.) deshidratadas osmóticamente en soluciones con diferentes contenidos de solutos. Fig. 4 Cinética de ganancia de sólidos en rodajas de mango (Mangifera indica L.) deshidratadas osmóticamente en soluciones con diferentes contenidos de solutos. CONCLUSIONES Cuando la solución osmótica tiene una alta concentración de soluto, el incremento de solutos no siempre acelera la velocidad de perdida de humedad, en este caso se obtiene un alimento con menor cantidad de agua al deshidratar empleando una concentración del 10% que con 15% de cloruro de sodio, por otro lado, una concentración del 10% provoca un menor aporte de sólidos en el alimento deshidratado osmóticamente. Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 200 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias REFERENCIASBIBLIOGRÁFICAS AOAC . (1995). Official Methods of Analysis. Washington, DC.: Association of Official Analytical Chemists (No. 934.06), Arlington, VA. Arcia, P., Navarro, S., Costel, E. y Tárrega, A. (2011). 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Los frutos se trataron con soluciones de almidón de yuca (Manihot esculenta) y pectina cítrica en concentraciones de 1,5%, los mangos se sumergieron en la solución durante 2 minutos bajo condiciones ambientales controladas de temperatura y se almacenaron a 11 ± 1ºC y 80 ± 5% de HR. Se evaluó la firmeza, la pérdida fisiológica de peso y el color cada 3 días, durante 12 días, además se determinó el índice de pardeamiento, los sólidos solubles totales, la acidez y la calidad sensorial. Los resultados mostraron la efectividad de los recubrimientos al reducir el índice de pardeamiento, la firmeza y la pérdida fisiológica de peso de los frutos con respecto al control; no se encontró diferencia significativa en las características organolépticas en los mangos recubiertos respecto al control. Palabras clave. Índice de pardeamiento, firmeza, almidón, pectina. INTRODUCCIÓN El mango (Mangifera indica L.) es una de las frutas más apetecidas mundialmente para consumo en fresco por su delicioso sabor y su alto valor nutritivo (Zambrano et al., 2011) como fruto climatérico madura después de cosechado entre los 6 y 8 días en promedio en función de la variedad, su pico respiratorio se presenta entre los seis y diez días después del momento de la cosecha, que se identifica por el incremento de la actividad respiratoria, que coincide con los cambios de color, olor y textura típicos del fruto durante el proceso de maduración (Pérez et al., 2003). Siendo así altamente perecedero lo cual restringe su mercado. La sensibilidad a enfermedades, a temperaturas bajas y a la perescibilidad debido a la maduración y pérdida de firmeza del fruto, limita su potencial en términos de almacenamiento, empaque y transporte (Valera et al., 2011). Frente a esta situación se han implementado diferentes técnicas para prolongar la vida poscosecha de los productos hortofrutícolas entre ellas, el almacenamiento a bajas temperaturas, la utilización de empaques en atmósferas modificadas y controladas, la aplicación de tratamientos hidrotérmicos, irradiación y formulaciones que contienen agentes biológicos. Todas ellas ejercen cierto control en la incidencia negativa de microorganismos patógenos. De acuerdo con estudios previos se ha reportado que durante el manejo poscosecha de los productos vegetales se pueden estimar pérdidas hasta del 40% del total cosechado, estas varían entre productos, áreas de producción y época del año (Ramos-García et al., 2010). Dentro de las principales causas de pérdidas en poscosecha del mango se encuentran las fisiológicas que producen importantes disminuciones en el peso debido a la transpiración, pérdida de la textura, disminución de la buena apariencia y el deterioro causado por microorganismos (Pérez et al., 2004). La aplicación de recubrimientos comestibles constituye una alternativa innovadora para mantener la calidad de las frutas ya que pueden actuar favorablemente sobre características sensoriales como la apariencia, fisiológicas como la tasa de transpiración, Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 203 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias la respiración y por lo tanto prolongar la vida comercial o de anaquel, ésta tecnología crea una atmósfera modificada alrededor de la fruta proporcionando una barrera semipermeable al vapor de agua y a los gases evitando el deterioro. La utilización de recubrimientos comestibles con base en almidón de yuca permitió disminuir la actividad enzimática de la polifenol oxidasa en frutos de plátano (Palacín et al., 2012). En frutos de mango almacenados a 15°C se logró retrasar el cambio en el color, pH y acidez mediante la aplicación de recubrimientos con base en quitosan y polifenoles (Zambrano et al., 2011). En níspero japonés la utilización de soluciones de quitosan y de sucroéster de ácidos grasos demostró ser efectiva al reducir la pérdida fisiológica de peso, la tasa de respiración, la producción de etileno y en mantener la firmeza de los frutos (Márquez et al., 2009). OBJETIVOS Objetivo General Estudiar el efecto de dos recubrimientos comestibles a base de almidón de yuca (Manihot esculenta) y pectina cítrica en la calidad en poscosecha del mago criollo (Mangifera indica L.) durante el almacenamiento a 11 ± 1ºC y 80 ± 5% de HR. Objetivos Específicos Formular y desarrollar recubrimientos comestibles con base en almidón de yuca y pectina cítrica. Evaluar la influencia de los recubrimientos comestibles aplicados en frutos de mango, en la pérdida fisiológica de peso, firmeza, índice de pardeamiento, sólidos solubles totales, porcentaje de acidez y las características sensoriales de la fruta. Determinar los efectos de los recubrimientos comestibles utilizados en las características fisiológicas, fisicoquímicas y sensoriales del mango. MATERIALES Y MÉTODOS Material vegetal. Frutos de mango criollo cosechados en zona rural del Municipio de Santa Bárbara, Antioquia (Colombia) en estado de madurez fisiológica fueron colectados y transportados a los Laboratorios de Frutas y Hortalizas y de Control de Calidad de Alimentos de la Universidad Nacional de Colombia sede Medellín. Los mangos fueron seleccionados por apariencia externa y homogeneidad en el color, atributo que fue escogido como el índice de madurez. Se trabajó con un total de 108 unidades experimentales, las cuales fueron divididas en tres grupos, correspondientes a los dos tratamientos y el control. Preparación de los recubrimientos. Se prepararon dos recubrimientos comestibles en solución acuosa; en uno como matriz principal se utilizó almidón de yuca (1,5%) y en el otro se utilizó pectina cítrica (1,5%), glicerol (0,1%) como plastificante, ácido ascórbico (2%) como antioxidante, CaCl2 (0,1%) como mejorador de textura, lecitina (0,1%) como emulsificante y aceite de oliva (0,5%) como agente barrera al vapor de agua. La disolución se realizó a 80°C con agitación continua durante 5 minutos (adaptado de Márquez et al., 2009). Aplicación de los recubrimientos. Los frutos fueron inmersos en los recubrimientos durante 2 minutos, los frutos control fueron inmersos en agua durante el mismo tiempo. Después de la aplicación de los recubrimientos, los frutos se dejaron secar durante 120 minutos bajo condiciones ambientales de laboratorio de 25°C y 65% de HR. Después del Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 204 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias secado se almacenaron a 11 ± 1ºC y 80 ± 5% de HR (Adaptado de Hernández- Muñoz et al., 2008). Cambios fisicoquímicos. La pérdida fisiológica de peso se determinó gravimétricamente con una balanza analítica y se expresó como porcentaje de pérdida de peso respecto al peso inicial utilizando seis unidades experimentales por tratamiento (Trejo-Márquez et al., 2007). Se extrajo 1 gramo de pulpa de cada uno de los 6 mangos para cada tratamiento y el control, el cual se utilizó para medir los sólidos solubles totales usando un refractómetro óptico (Atago con escala de 0-32%), método AOAC 932.12/90. La acidez titulable fue determinada con NaOH 0,1 N y expresada como (%) de ácido cítrico, método AOAC 942.05/90. Determinación del índice de pardeamiento. El efecto de los recubrimientos comestibles sobre el índice de pardeamiento en mango criollo se determinó mediante la medición de color utilizando un espectrofotómetro de esfera con iluminante D65 y un observador de 10° como referencia (modelo SP64, X-RITE Inc, MI, USA), la evaluación se realizó cada 3 días durante 12 días. Las lecturas se obtuvieron en las coordenadas de color CIE-La*b*, donde L* es un indicador de la luminosidad, a* (cromaticidad verde (-) a rojo (+)) y b* (cromaticidad azul (-) a amarillo (+)) (Cortés, 2004). Se hicieron mediciones a seis unidades experimentales por cada tratamiento. El índice de pardeamiento (IP) se calculó mediante las ecuaciones 1 y 2 y se utilizó como un indicador del deterioro del externo del fruto (Maskan, 2001). 𝐼𝑃 = [100(𝑥−0,31)] 0,17 Ecuación 1 Donde 𝑥= (𝑎∗ +1,75L∗) (5,645L∗+𝑎∗ −3,012𝑏∗) Ecuación 2 Medida de la firmeza. La firmeza de los frutos de mango fue medida cada 3 días hasta los 12 días. Se determinó utilizando un texturómetro (TA-XT2i Stable Micro Systems). Con celda de carga de 50 kg, con una sonda cilíndrica de 5 mm de diámetro y se expresó como la fuerza máxima en Newton necesaria para penetrar el fruto de mango (Márquez, 2009; Hernández- Muñoz et al., 2008). Evaluación sensorial. La evaluación sensorial fue realizada para el día 12 de almacenamiento, por 9 jueces conocedores de las características organolépticas del mango, mediante la valoración numérica de los atributos de color, apariencia, olor y sabor. Para el análisis estadístico de los datos, se utilizó el programa estadístico Statgraphics Centurion XV.II. RESULTADOS Y DISCUSIÓN Cambios fisicoquímicos. La Figura 1 muestra la tendencia en el aumento en la pérdida fisiológica de peso durante el almacenamiento de los frutos, siendo mayor la pérdida en el control con diferencia significativa a un nivel de confianza del 95%. Los recubrimientos comestibles proporcionaron una barrera protectora que restringió la transferencia de agua y retraso la deshidratación de los frutos durante el almacenamiento, reduciendo la pérdida de peso de los frutos (Valera et al., 2011). La pérdida fisiológica de peso en los frutos se asocia principalmente con la transpiración y es propia de cada fruto. La velocidad de la pérdida de agua depende del gradiente de presión de agua entre el tejido de la fruta y la atmósfera circundante y la temperatura de almacenamiento. Diferencias de presión de Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 205 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias vapor baja entre la fruta y sus ambiente externo y temperatura de refrigeración son las condiciones más recomendables para el almacenamiento de las frutas, entre ellas el mango (Hernández- Muñoz et al., 2008). Pérdida fisiológica de peso (%) 18 16 14 12 10 Almidón de Yuca 8 Pectina cítrica 6 Control 4 2 0 0 3 6 9 12 15 Tiempo de almacenamiento (Días) Figura 1. Pérdida fisiológica de peso en mango criollo (Mangifera indica L.) con recubrimientos comestibles almacenado por 12 días a 11 ± 1ºC y 80 ± 5% de HR. Los símbolos representan la media para n = 6 y las barras verticales los valores ± del porcentaje de error al 5%. De acuerdo con Santamaría et al., (2009) el proceso de maduración en frutas está relacionado con el aumento de los sólidos solubles totales. La Figura 2a presenta el comportamiento de los sólidos solubles totales (SST) expresados en °Brix. El contenido de sólidos solubles totales se incrementó para todos los tratamientos hasta el sexto día de almacenamiento. Resultados similares a los reportados por Pérez et al., (2003); Este comportamiento está dado porque los carbohidratos, principales constituyentes químicos de las frutas tropicales, se incrementan durante el almacenamiento debido a la generación de sacarosa y otros carbohidratos a partir del almidón de reserva. La Figura 2b muestra que la acidez titulable decreció, siendo menor al final del almacenamiento en los frutos sin recubrimiento, alcanzando valores de 0,48% mientras que se mantuvo en 0,79% y 0,61% en los frutos de mango tratados con almidón de yuca y pectina cítrica respectivamente. Resultados similares fueron reportados por Chien et al., (2007); lo anterior probablemente debido a que la atmósfera modificada generada por los recubrimientos acumula CO 2 en el tejido y aumenta su acidez (Zambrano et al., 2011). De acuerdo con (ZambranoZaragoza et al., 2014) la acidez tiende a disminuir durante el almacenamiento, hecho asociado con cambios metabólicos y la maduración de la fruta, que varía con la composición de los recubrimientos. Otros investigadores han encontrado que la disminución del porcentaje de acidez puede estar asociada al incremento de la actividad enzimática en el ciclo del ácido cítrico (Pérez et al., 2003). Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 206 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias b) 18 3 15 2.5 Acidez (%) Solidos solubles totales (°Brix) a) 12 9 6 2 1.5 1 0.5 3 0 0 3 6 9 12 Tiempo de almacenamiento (Días) 0 3 6 9 12 Tiempo de almacenamiento (Días) Figura 2. Cambios fisicoquímicos del mango criollo (Mangifera indica L.) con recubrimientos comestibles almacenado por 12 días a 11 ± 1ºC y 80 ± 5% de HR. (a) °Brix y (b) acidez titulable. (Almidón de yuca) (Pectina cítrica) (Control). Los símbolos representan la media para n = 6 y las barras verticales los valores ± del porcentaje de error al 5% Determinación del índice de pardeamiento y medida de la firmeza. El índice de pardeamiento se considera un parámetro necesario tanto en procesos donde se pueda llevar a cabo reacciones enzimáticas como no enzimáticas (Zambrano-Zaragoza et al., 2014). Es una medida del contenido de pigmentos solubles producidos a partir de reacciones de enzimáticas de pardeamiento (Kim et al., 2014). En la Figura 3a se muestra el efecto de los tratamientos y del control en el índice de pardeamiento. El control presentó mayor incremento en el índice de pardeamiento con respecto a los recubrimientos, lo anterior probablemente debido a la modificación del oxígeno disponible y a cambios en la activación de la membrana celular que modifican la actividad de la enzima polifenol oxidasa y su contacto con los sustratos (Zambrano-Zaragoza et al., 2014). La textura es un atributo crítico de calidad en el consumidor para la aceptabilidad de las frutas y hortalizas frescas (Hernández- Muñoz et al., 2008). La Figura 3b muestra los cambios en la firmeza en función del tiempo de almacenamiento de los mangos recubiertos y el control; la mayor disminución de la firmeza ocurrió en las muestras control, con una pérdida del 58% en comparación con el estado inicial, el recubrimiento a base de almidón presento una pérdida de firmeza de 54%, seguido por el de pectina cítrica con una reducción de firmeza del 47%. La mejor retención de la firmeza puede atribuirse al retardo en la degradación de las protopectinas insolubles a pectinas solubles debido a los recubrimientos (Valera et al., 2011). Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 207 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias b) 150 49 140 42 130 35 Firmeza (N) Índice de pardeamiento a) 120 110 100 28 21 14 7 90 0 3 6 9 12 Tiempo de almacenamiento (Días) 0 0 3 6 9 12 Tiempo de almacenamiento (Días) Figura 3. (a) Índice de pardeamiento; (b) firmeza del mango criollo (Mangifera indica L.) con recubrimientos comestibles almacenado por 12 días a 11 ± 1ºC y 80 ± 5% de HR. (Almidón de yuca) (Pectina cítrica) (Control). Los símbolos representan la media para n = 6 y las barras verticales los valores ± del porcentaje de error al 5% Evaluación sensorial. El análisis sensorial mostro que no existe diferencia estadísticamente significativa en la calidad total de los frutos recubiertos y el control, con un nivel de confianza del 95,0% CONCLUSIÓN Los recubrimientos comestibles aplicados a mangos criollos permitieron reducir la pérdida fisiológica de peso y el índice de pardeamiento. La pectina cítrica fue el tratamiento que mejor respuesta presentó para conservar la firmeza de los frutos de mango seguida del almidón. La calidad sensorial de los frutos con los recubrimientos comestibles no presento diferencia significativa con respecto al control con un nivel de confianza del 95,0%. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS AOAC (Association of Official Analytical Chemists). (1990). Official Methods of analysis. W. Horwitz (ed.), 15ª ed. Washington. Chien, Po-Jung., Sheu, Fuu., & Yang, Feng-Hsu. (2007). Effects of edible chitosan coating on quality and shelf life of sliced mango fruit. Journal of Food Engineering, 78(1), 225-229. Cortés, M. (2004). 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Efecto de tres recubrimientos sobre algunos aspectos de calidad en mango ‘Bocado’ durante el almacenamiento. Rev. Fac. Agron, 28 Supl. 1, 636-645. Zambrano-Zaragoza, M. L., Mercado-Silva, E., Del Real, A., Gutiérrez-Cortez, E., CornejoVillegas, M. A., & Quintanar-Guerrero, D. (2014). The effect of nano-coatings with α-tocopherol and xanthan gum on shelf-life and browning index of fresh-cut “Red Delicious” apples. Innovative Food Science & Emerging Technologies, 22(0), 188196. Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 209 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias EVALUACIÓN DEL SECADO CONVECTIVO, SOBRE ALGUNAS PROPIEDADES FISICOQUÍMICAS DE UNA HARINA CÁRNICA, OBTENIDA A PARTIR DE RESIDUOS CÁRNICOS DE COMERCIOS ALIMENTARIOS. Naira Huertas1*, Daniel Henao1, Juan Duque1, Santiago Perez1, Oscar Vega1a. Grupo de Investigación BIOALI., Departamento de Alimentos; Facultad de Química Farmacéutica. Universidad de Antioquia.; a) Docente, Departamento de Alimentos, Facultad de Química Farmacéutica. Universidad de Antioquia; [email protected]*, [email protected], [email protected] 1, [email protected], [email protected] Resumen. Actualmente la disposición de residuos sólidos es un problema, en especial los relacionados con las comidas que se desechan en los restaurantes. El objetivo del presente trabajo, fue evaluar el efecto del secado convectivo, sobre algunas propiedades tecnológicas y fisicoquímicas de una harina, obtenida a partir de residuos cárnicos, proveniente de restaurantes. La metodología incluyó la recolección de trozos de carne, cueros de pollo, huesos etc; posteriormente se molieron y se secaron a diferentes condiciones; se evaluaron propiedades como: Actividad acuosa (Aw), absorción de aceite y % Humedad. Los datos se analizaron por medio de la metodología de superficie de respuesta. Como resultado se tiene que la Aw y %Humedad variaron entre 0.294-0.414 y 6.67-8.43%, respectivamente. Se concluye que, el secado es una buena alternativa para el tratamiento de residuos sólidos cárnicos, ya que se puede obtener una harina con propiedades tecnológicas y físico-químicas propias, con potencialidad para alimentación animal. Palabras clave. Secado Convectivo, Residuos Cárnicos, Alimentación Animal, Harina INTRODUCCIÓN Los residuos orgánicos generados en restaurantes, tales como: sobras de comida, carnes, huesos de pollo, papas, arroz, ensaladas, salsas, pescado etc, se presenta como un problema ambiental complejo de resolver, teniendo en cuenta que actualmente se generan aproximadamente unos 1300 millones de toneladas de estos residuos orgánicos. Dentro de las soluciones actuales están: el compostaje, la incineración, la lombricultura además de la disposición en rellenos sanitarios, sin embargo este tipo de soluciones no aprovechan las potencialidades que estos residuos tienen en función de sus composición química y propiedades físicas, con el fin de generar valores agregados que redunde en una mejor aplicación (Kosseva & Webb, 2013). Para el caso de la Ciudad de Medellín se generan 646 toneladas de residuos de alimentos diariamente (EVM, 2007), de los cuales una parte significativa proviene de los más de 12000 establecimientos dedicados al procesamiento y expendio de alimentos preparados (Yepes, Johana, Naranjo, & Sánchez, 2008). De acuerdo a (Jaramillo & Zapata, 2008), la fracción orgánica de la mayoría de los residuos puede contener: azúcares, féculas, aminoácidos y diversos ácidos orgánicos, hemicelulosa, celulosa, grasas, aceites y ceras, lignina, lignocelulosa y proteínas. Dado lo anterior, se hace importante buscar un aprovechamiento de estos residuos y contribuir a la salud del planeta; en este sentido se han realizado algunas investigaciones: (Esteban, García, Ramos, & Márquez, 2007) encontraron que la fracción vegetal y pesquera de los residuos municipales biodegradables puede suministrar parte de las necesidades de proteína requeridas por los cerdos y servir como sustituto de Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 210 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias fuentes comunes de proteína (es decir, harina de soja y harina de pescado comercial); por otra parte (Oishi, Kumagai, & Hirooka, 2011) utilizaron residuos de alimentos para la producción de combustibles y materias primas de la industria química por su alto valor nutricional y bioquímico. Encontró que estos subproductos tienen gran potencial para la valorización de desechos de segunda generación, como la obtención de aromas, sabores, antioxidantes, adhesivos, productos farmacéuticos, combustibles, plásticos y cauchos. Finalmente, (Browne, Allen, & Murphy, 2013), trabajaron en la optimización de un proceso de digestión anaeróbica en un reactor, con miras a procesar residuos de alimentos con miras a producción de biogás. Por otro lado, existen diversas operaciones unitarias para la transformación de los residuos, dentro de las que se encuentra el secado convectivo, el cual se define como la transferencia de calor al alimento mediante una corriente de aire caliente que transmite el calor necesario para la evaporación del agua que contiene, es el aire también el agente transportador del vapor de agua que se elimina del alimento (Fito, Andrés, Barát, & Abors, 2001), diversos autores han usado esa técnica para transformar residuos provenientes de la industria de alimentos, (Vega-Gálvez et al., 2009), determinaron el efecto del secado convectivo sobre la difusividad, la humedad y la energía de activación, de los residuos de la industria de la oliva. Así mismo (Ruiz, Cuadros, & López, 2012), usaron la técnica de secado convectivo para el tratamiento de algunos residuos provenientes de industrias para el procesamiento del tomate, dichos autores optimizaron el proceso para disminuir los tiempos de secado, además determinaron los coeficientes de difusión a diferentes temperaturas por medio de la segunda ley de fick. (Nijmeh, Ragab, Emeish, & Jubran, 1998), diseñaron dos sistemas de secado solar (convectivo-radioactivo y de caldera), para el secado de comida vegetal de restaurantes, ellos determinaron que el sistema más efectivo era el del sistema de caldera, ya que permitió conservar las propiedades nutricionales propias que requieren para la alimentación de pollos. Otras aplicaciones que se dan actualmente para el aprovechamiento de los residuos, está la elaboración de alimentos para animales; (Tamayo, Cartagena, & Londoño, 2011), diseñó un pienso para gallinas ponedoras empleando residuos vegetales con alto contenido de carotenoides que le aportaran coloración a los huevos, reemplazando los colorantes artificiales empleados para este fin. En ese orden de ideas, (Arvanitoyannis & Kassaveti, 2008), evaluaron el efecto de alimentar vacas raza Holstein, con residuos de frutas y verduras, sobre la producción de leche; ellos concluyeron que el rendimiento de leche no cambió con respecto a la alimentación tradicional, lo que hace que los residuos sean una alternativa para la nutrición de las vacas, conservando al tiempo el medio ambiente. Otras aplicaciones del diseño de alimentos para animales a partir de residuos de alimentos las da (Kwak & Kang, 2006), ellos mezclaron las sobras de una panadería con los residuos de comida para pollos y diseñaron alimentos para cerdos, encontrando que los parámetros obtenidos era similares a los de un concentrado elaborado a partir de soya y maíz. OBJETIVO El objetivo del presente trabajo fue, aprovechar los residuos de origen cárnico generados en un restaurante de la Ciudad de Medellín, con el fin de obtener una harina que se use como insumo en el diseño de alimentos para comida de pollos, por medio de la reducción de tamaño y de la optimización del proceso de secado en función de algunas propiedades fisicoquímicas que potencien el desarrollo de este tipo de alimentos. Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 211 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias MATERIALES Y MÉTODOS Materia Prima. Las muestras fueron obtenidas de un restaurante ubicado en el centro de la ciudad de Medellín (Colombia), se recolectaron las fracciones útiles cárnicas de los residuos generados en los comedores del establecimiento, compuestas principalmente de huesos, pieles y restos de carne de pollo, cerdo y res. Las muestras fueron empacadas en bolsas de un kilo de capacidad, y fueron transportadas a condiciones de refrigeración 4±2oC, posteriormente se sometieron a un proceso de molienda en un molino de tornillo sin fin con un disco 4mm, el material molido se almaceno a 2±0.5oC. Análisis Fisicoquímicos y Microbiológicos. Las pruebas fisicoquímicas se le realizaron a la materia prima fresca y seca, se determinó humedad, ceniza, extracto etéreo y proteína, los métodos usados fueron GTC 1.14, AOAC 923.03, GTC 6.1 y AOAC 954.01 respectivamente(Association of Official Analytical Chemists., 1997; ICONTEC, n.d.). Los análisis microbiológicos solo se hicieron al material seco, analizando mesófilos aerobios, coliformes totales y fecales, hongos y levaduras, por medio de las NTC 4519, 4458 y 4132, que rigen en su orden para cada uno de los microorganismos evaluados(ICONTEC, 1997, 2007, 2009). Tanto los os análisis Fisicoquímicos como microbiológicos se realizaron por triplicado. Secado de las muestras. Las muestras se secaron en secador convectivo, las dimensiones de la bandeja de secado fueron de 25cm x 75cm; la velocidad del ventilador se podía variar entre 400 a 550 RPM, y con control de temperatura entre 45-65ºC. Se construyeron curvas de secado en función de la perdida de humedad libre con respecto al tiempo, determinando las humedades de equilibrio y criticas del sistema. Determinación de propiedades tecnológicas. Las capacidades de retención de agua y aceite, se determinaron de acuerdo a la metodología descrita por (Benítez et al., 2011). Capacidad de retención de agua. se tomó 1 gramo de muestra RIA se agitó con 10 ml de agua destilada por 24 horas en un tubo de centrifuga a temperatura ambiente, después las muestras fueron centrifugadas (2500rpm, 30 minutos), el sobrenadante se transfirió a una probeta graduada de 10 ml en donde se midió el volumen. La capacidad de retención de agua se expresó como mililitro (ml) de agua retenida por un gramo de muestra seca. Capacidad de retención de aceite. Se tomó un gramo de muestra RIA se mezcló con 10 ml de aceite vegetal. Se agitó por 30 minutos a temperatura ambiente, después las muestras fueron centrifugada (2500rpm, 30 minutos) y el sobrenadante fue transferido a una probeta graduada de 10 ml donde se medió el volumen. La capacidad de retención del aceite fue expresada como mililitros de aceite vegetal retenido por un gramo de muestra (Benítez et al. 2011). Actividad Acuosa. Para la determinación de la actividad acuosa, se usó un equipo NOVASINA, previamente calibrado con sales al 11, 33, 55, 70 y 95%, a 25±0.5oC. Diseño Experimental. Se realizaron dos diseños de experimentos, el primero de ellos se usó un diseño factorial 32 tomando como factores la temperatura de secado y el espesor de la torta a secar, los niveles de los factores fueron: 50 55 y 60oC y de 3, 6 y 9 mm, respectivamente, con el fin de determinar la condiciones óptimas de secado que permitieran obtener la menor Actividad Acuosa y Humedad de Secado en función del espesor de la torta. Posteriormente, se hizo un segundo diseño aplicando la metodología de Superficie de Respuesta con un diseño factorial de tres niveles en tres bloques tomando como factores la Temperatura de Secado, la Velocidad de aire; los niveles de los factores fueron entre (45-60oC) y (450-550RPM), respectivamente. Se tomaron como variables respuestas la capacidad de absorción de agua y aceite, la densidad de la Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 212 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias harina y el coeficiente de difusión. Los datos se analizaron por medio del Software STATGRAPHICS Centurión XVI con un nivel de significancia del 95%, en total se realizaron 12 corridas. RESULTADOS Y DISCUSIÓN Parámetros fisicoquímicos y microbiológicos. En la Tabla 1 se muestran los resultados físico-quimos, obtenidos para la materia prima de residuos cárnicos, una vez recolectados en el restaurante, con respecto a estos resultados el contenido de cenizas está cercanos a los reportados por (Virmond et al., 2011), ellos obtuvieron valores de 12,30 y 10,43 para residuos cárnicos para usar en producción de biocombustibles. En ese orden de ideas, (García, Esteban, Márquez, & Ramos, 2005), encontraron valores de humedad, proteína, grasa y cenizas de 41, 24.6, 70 y 5%, respectivamente. Las diferencias en algunos valores, se basa en el tipo de material recolectado. En la Tabla 2, se muestran los resultados fisicoquímicos, obtenidos para los residuos cárnicos luego del proceso de secado y en la Tabla 3 se muestran los análisis microbiológicos, analizados para la muestra seca, en general es una materia prima apta para el diseño de alimentos para animales ya que cumplen los requisitos dados por las respectivas normas. Tabla 1. Parámetros Fisicoquímicos para los residuos cárnicos. Parámetro Humedad Cenizas Grasa Nitrógeno Proteína (N x 6,25) Unidades %m/m %m/m %m/m %m/m %m/m Valor Reportado 45,42 9,59 17,11 3,21 20,09 Tabla 2. Parámetros Fisicoquímicos para los residuos cárnicos luego del proceso de secado Parámetro Humedad Grasa Cenizas Nitrógeno Proteína (N x 6,25) Unidades %m/m %m/m %m/m %m/m %m/m Valor Reportado 3,80 32,47 15,76 5,80 36,25 Tabla 3. Parámetros Microbiológicos para los residuos cárnicos secos Microorganismo Mesófilos aerobios Coliformes Hongos E Coli MP Cárnica (UFC/g) 1,00E+04 1,00E+04 7,00E+02 Ausente Análisis de Secado. En la tabla 4 y 5 se muestran los resultados del Diseño de Experimentos (DE) 1 y 2 respectivamente, así mismo en la gráfica 1 y 2 se muestran las curvas de secado obtenidas para cada diseño. Para los modelos obtenidos de actividad acuosa y humedad para este primer diseño de experimentos se obtuvieron R2 de 93,62 y de 94.06 para la Aw y humedad respectivamente. Para el caso de la Aw, el factor temperatura y la interacción temperatura Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 213 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias espesor de torta fueron significativos (p<0.05), en tanto que la temperatura fue el único factor significativo para la variable respuesta humedad. El modelo optimizado arrojo que la Aw y humedad mínima se obtiene con espesor de torta de 9mm y una temperatura de secado de 60oC. Los modelos obtenidos para la Aw y humedad se muestran en las ecuaciones 1 y 2. En promedio el tiempo de secado fue de aproximadamente 120 minutos. Otros valores para Aw y % humedad son reportados por (Uribe et al., 2014), reporta valores de humedad y Aw que oscilan entre 1.50-3.78 y 0.051-0.102, esto para secados entre 40-90oC, de unos residuos de olivas. 𝐴𝑤 = 3.02 + 0.22𝐸𝑡 − 0.11𝑇 − 1.9 × 10−3 𝐸𝑡2 − 0.0041𝐸𝑡 𝑇 + 0.0012𝑇 2 (1) %𝐻 = 57.14 + 0.79𝐸𝑡 − 1.86𝑇 + 0.007𝐸𝑡2 − 0.017𝐸𝑡 𝑇 + 0.016𝑇 2 (2) Tabla 4. Resultados obtenidos para el secado de residuos de carne. DE 1. Secado Espesor torta (mm) 1 3 2 6 3 6 4 3 5 6 6 9 7 6 8 9 9 3 10 9 Temperatura (°C) 60 55 60 55 55 55 50 60 50 50 Humedad 4,9019 4,5209 4,1770 4,5877 4,1906 4,4861 5,6048 3,6670 5,5458 5,3704 (Aw) 0,414 0,366 0,322 0,342 0,336 0,344 0,428 0,294 0,339 0,465 Tabla 5. Resultados obtenidos para el secado de residuos de carne. DE 2. Secado T Secado oC RPM Humedad % 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 60 52,5 45 52,5 45 52,5 52,5 60 52,5 60 45 52,5 550 500 450 500 550 450 500 500 550 450 500 500 7,88 7,81 7,68 7,56 8,43 7,29 7,25 6,84 7,40 7,50 8,05 6,67 Abs.Agua ml/g 1,94 1,78 2,04 1,83 1,61 1,88 1,86 2,06 1,92 2,07 1,97 1,91 Abs. Aceite ml/g 1,41 0,94 1,28 1,07 1,41 1,39 1,11 1,41 1,45 1,79 1,69 1,28 Con respecto a los modelos matemáticos obtenidos se tiene que la absorción de aceite, absorción de agua y humedad se muestran en las ecuaciones 3,4 y 5, se pudieron obtener R2 de 92,57; 92,27 y 80% respectivamente, para la absorción de aceite solo fue significativa la Interacción de temperatura de segundo orden (p<0.05), en tanto que para la absorción de agua fue significativa la temperatura la velocidad del viento (p<0.05). En el análisis de varianza ningún factor fue significativo para la variable respuesta de humedad, sin embargo a mayor velocidad de aire y temperatura la humedad de los residuos fue menor al terminar los secados. Existe diversa literatura acerca de las Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 214 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias propiedades tecnológicas de las harinas, (Ahmed, Akter, & Eun, 2010), reporta valores entre 2.1-2.68 de absorción de agua, para una harina de papas obtenida a diferentes condiciones de secado. Por otro lado (Ramírez-Jiménez, Reynoso-Camacho, MendozaDíaz, & Loarca-Piña, 2014), determinaron la capacidad de retención para una harina obtenida a partir de frijol, los valores reportados por estos autores oscilan entre 0.76 to 0.88 ml/g. (Kaushal, Kumar, & Sharma, 2012), reportan valores de humedad para diferentes harinas, taro, arroz y guandú 10.20, 9.06 y 7.86, todas estas propiedades varían según la materia prima y el tipo de proceso. Como punto óptimo de proceso, el cual era maximizar la absorción de aceite y minimizar la absorción de agua y contenido de humedad, se tienen unas condiciones de proceso de 60oC, de temperatura de secado y de 450 RPM para la velocidad. El modelo optimizado, arrojó una maximización de la absorción de grasa y minimización del %humedad y de la absorción de agua fue de 𝐴𝑏𝑠𝐴𝑐𝑒𝑖𝑡𝑒: 26.28 − 0.45𝑇 − 0.05𝑅𝑃𝑀 + 0.04𝑇 2 + 2.4 × 10−4 𝑇𝑅𝑃𝑀 + 4.85 × 10−4 𝑅𝑃𝑀2 𝐴𝑏𝑠𝐴𝑔𝑢𝑎 = 13.51 − 0.32𝑇 − 0.01𝑅𝑃𝑀 + 0.001𝑇 2 + 3.1 × 10−4 𝑇𝑅𝑃𝑀 − 7 × 10−5 𝑅𝑃𝑀2 % 𝐻 = 18.80 − 0.13𝑇 − 0.03𝑅𝑃𝑀 + 0.005𝑇 2 − 0.001𝑇𝑅𝑃𝑀 + 9 × 10−5 𝑅𝑃𝑀2 (3) (4) (5) En las figuras 1a, 1b se muestran las curvas de secado obtenidas para cada uno de los diseños estudiados, en ellas se observa un comportamiento típico para los proceso, en las figuras 2a, 2b, 2c y 2d se muestran las superficies de respuestas obtenidas para algunas de las variables respuestas obtenidas. Figura 1. a) curvas de secado DE1.b) curvas de secado para DE2. Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 215 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias Figura 2.Superficies de respuesta a) Aw DE1.b) %Humedad DE1. c) Abs Aceite DE2.d) %Humedad DE2. CONCLUSIONES El proceso de secado convectivo en capa fina es una alternativa para el aprovechamiento de residuos de restaurante de origen cárnico, ya que permite obtener una harina con un excelente perfil fisicoquímico y microbiológico y una buena estabilidad desde el punto de vista de una baja actividad acuosa lo que le permite conservarse durante más tiempo y una baja capacidad de retención de agua lo que reduce problemas de aglomeramiento durante el almacenamiento. De esta manera la harina obtenida tiene un alto potencial para ser empleada como materia prima en la elaboración de alimentos para animales, ya que posee una alta capacidad de absorción de grasa. Finalmente se muestra que se pueden aprovechar los residuos cárnicos de restaurantes y disminuir la contaminación ambiental. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS Ahmed, M., Akter, M. S., & Eun, J.-B. (2010). Peeling, drying temperatures, and sulphitetreatment affect physicochemical properties and nutritional quality of sweet potato flour. Food Chemistry, 121(1), 112–118. Arvanitoyannis, I. S., & Kassaveti, A. (2008). Management : Treatment Methods and Potential Uses of Treated Waste. Association of Official Analytical Chemists. Official methods of analysis of AOAC International (1997). United States. Benítez, V., Mollá, E., Martín-Cabrejas, M. a, Aguilera, Y., López-Andréu, F. J., & Esteban, R. M. (2011). Effect of sterilisation on dietary fibre and physicochemical properties of onion by-products. Food Chemistry, 127(2), 501–7. Browne, J. D., Allen, E., & Murphy, J. D. (2013). Improving hydrolysis of food waste in a leach bed reactor. Waste Management (New York, N.Y.), 33(11), 2470–7. 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Email: [email protected]. Resumen. Para la innovación de un nuevo producto, uno de los principales problemas para llevarlo a venta, es la determinación de la vida de anaquel, en esta golosina, formada por dos sistemas diferentes, uno dentro de otro, el principal problema que se encontró para la determinación de la vida útil de anaquel era la interacción de la aw de los sistemas. Para determinar esto, se mantuvieron muestras a diferentes temperaturas (25°C y 36°C) por un perioo de un mes completo, para establecer si el aumento en la temperatura afecta de forma significativa la interacción de la aw entre los dos sistemas o el tiempo transcurrido, cada semana se tomó una muestra a cada temperatura, y se realizaron lecturas de aw a cada sistema por separado y a los dos sistemas fusionados previamente homogenizados. Para la determinación de esta prueba se utilizó el equipo aqua-lab, el cual da las lecturas directas. Con lo cual se determinó una tendencia de la gomita a disminuir su aw, mientras que la tendencia del caramelo suave aumenta dicho parámetro. Este cambio en las lecturas, tuvo una significancia mayor en las muestras que se almacenaron a una temperatura constante de 36ºC contra los resultados de las muestras incubadas a 25ºC. En el caso del caramelo homogeneizado con la gomita el cambio en las lecturas para la determinación de la aw fue mínimo que no representa un cambio significativo. Abstract. Innovation of a new product, one of the main problems to carry sale, is the determination of shelf life in this delicacy, consisting of two different systems, one inside the other, the main problem encountered for determining the shelf life was aw interaction systems. To determine this, samples were kept at different temperatures (25 ° C and 36 ° C) `perioo for a full month, to establish whether the increase in temperature significantly affects the interaction between the two systems aw or elapsed time, each week a sample was taken at each temperature and each system aw readings were performed separately and merged the two systems previously homogenized. For the determination of this aqua-lab test equipment, which gives direct readings was used. Whereupon a trend of decrease your gomita aw was determined, whereas the trend of soft candy that parameter increases. This change in the readings, had a more significant in the samples stored at a constant temperature of 36 º C with the results of the samples incubated at 25 ° C. In the case of the gummy candy homogenized with the change in the readings for determining the minimum aw that was not a significant change. Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 219 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias INTRODUCCIÓN Los caramelos blandos son productos de confitería elaborados a base de azucares, jarabes de maíz, agua, grasas y emulsificantes llevados a punto de cocción más bajo que el caramelo macizo pudiéndose emplear valores de 114-122°C aunque existen acepciones de caramelos muy suaves con valores de cocción de 110°C. La recristalización es la formación de cristales de sacarosa en forma heterogénea tanto en tamaño como en estructura, da como resultados productos opacos y de sensación arenosa. La recristalización controlada es un proceso deseable en la fabricación de algunos productos de confitería como los caramelos masticables, fondant, rellenos cremositos, etc. Los productos gelificados son productos de confitería elaborados básicamente con sacarosa y jarabes de maíz que se caracterizan por ser llevados a temperaturas de cocción entre 106-118°C, a los cuales se les añaden diferentes sustancias o agentes de gelificación, comúnmente estos productos se les conoce como gomitas o jaleas. La grenetina es una proteína parcialmente hidrolizada que se obtiene a partir de una hidrólisis acida y alcalina de las pieles y tejidos conectivos de los animales, molido en una malla. Por otro lado, las pectinas están formadas fundamentalmente por largas cadenas formadas por unidades de ácido galacturónico, que puede encontrarse como tal ácido, con el grupo carboxilo libre, o bien o con el carboxilo esterificado por metanol (metoxilado). En las frutas, la mayoría de los grupos ácidos del ácido galacturónico están esterificados por metanol. Este metanol puede perderse con relativa facilidad por hidrólisis ácida o enzimática, dejando el grupo ácido libre. En función del porcentaje de restos de ácido galacturónico esterificado, las pectinas se clasifican como "de alto metoxilo", cuando este porcentaje es superior al 50%, y "de bajo metoxilo", cuando es inferior. Una condición para obtener geles de pectina de alto metoxilo es que el pH sea bajo, para que los grupos ácidos, minoritarios, se encuentren fundamentalmente en forma no ionizada, y no existan repulsiones entre cargas. A pH 3.5, aproximadamente la mitad de los grupos carboxilo del ácido galacturónico se encuentran ionizados, pero por debajo de pH 2 el porcentaje es ya muy pequeño. Las cadenas de pectinas de alto metoxilo pueden entonces unirse a través de interacciones hidrofóbicas de los grupos metoxilo o mediante puentes de hidrógeno, incluidos los de los grupos ácidos no ionizados, siempre que exista un material muy hidrófilo (azúcar)que retire el a agua. En consecuencia, las pectinas de alto metoxilo formarán geles a pH entre 1 y 3.5, con contenidos de azúcar entre el 55% como mínimo y el 85%. Para cada tipo de pectina con un grado de metoxilación concreto existe una combinación óptima de concentración de azúcar y pH, aunque se pueden obtener geles dentro de un cierto rango de pH. Al combinarse con la grenetina se guardan algunas características de la pectina como la suavidad que tiene al morder, pero la gomita mantiene la rigidez que le otorga la grenetina. Al ser estas golosinas antes mencionadas dos diferentes dulces se espera innovar al fusionar estas en un solo dulce. Y es así como se obtienen “los macarrones rellenos” los cuales son un producto gelificado con relleno de caramelo suave, este macarrón está basado en una técnica de la tecnología molecular “gelificacion” es una gelatina en forma de macarrón con un terminado brilloso con un sabor dulce y ácido y un olor frutal. Del cual Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 220 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias la gomita está elaborada a base de diferentes hidrocoloides como es el caso de la grenetina 280ªbloom y pectina de alto metoxilo. Al encontrarse estos dos diferentes sistemas se encuentra que tienen diferente actividad de agua y conforme pasa el tiempo el caramelo va absorbiendo el agua de lo gomita, y puede suceder una inversión de los azucares debido a las concentraciones de ácidos incorporados en la elaboración. MATERIALES Y MÉTODOS Preparación de las muestras Preparación del Caramelo suave Ingrediente ºGoma xantana Agua para hidratar Sacarosa Jarabe de maíz Sorbitol al 70% Grasa vegetal Lecitina Color Sabor Ácido cítrico Vitamina A Total % m/m 0.1 13.2 37.55 37 4 5.5 0.15 o.005 1.2 1.2 .o5 100 Procedimiento de elaboración del caramelo: En un cazo de Cobre colocar la sacarosa, el agua para jarabe, pre disolver y agregar jarabe de maíz llevara 90°C Una vez alcanzada la temperatura agregar el sorbitol, grasa vegetal, lecitina, goma xantana e incorporar perfectamente bien hasta los 118°C, retirar la mezcla del fuego. Enfriar a 90°C, se adiciona el color, sabor y acido, homogenizar. Adicionar el 5% de peso neto del caramelo en fondant. Elaboración de la Gomita Ingrediente Grenetina Agua Pectina Citrato de sodio Ac. Láctico Azúcar Jarabe de maíz Sabor Agua Total Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias % m/m 4.2 8.4 1 0.5 1.9 35 37.1 0.4 11.5 100 221 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias Procedimiento de Elaboración de la Gomita. Mezclar los polvos (pectina, citrato y una parte de la azúcar) ponerlos en el cazo con agua y esperar a ebullición, contar dos minutos, agregar el jarabe de maíz y sacarosa, llevar a 86 °Brix, retirar del fuego agregar la grenetina previamente hidratada, agregar ácido láctico y saborizante. Elaboración de la golosina. Se toman 10g del caramelo que se colocan en el centro de una gomita de alrededor de 25g. Se desmolda una vez formada la gomita. Las condiciones en las que se mantuvieron las muestras fueron: un lote a humedad constante de 35% y una temperatura de 25°C y el segundo lote a la misma humedad pero a una temperatura de 35 °C. Para realizar las mediciones, se tomaron cada semana una muestra de cada lote (t-25°C y t-36°C), de las cuales se obtienen tres muestras diferentes, una solo el caramelo, otra solo la gomita y por último se realizó una muestra homogenizando los dos sistemas. Cada semana durante tres semanas se realizaron lecturas de aw a las diferentes muestras; Para lo cual el equipo utilizado para estas mediciones es el conocido como acua-lab, se realizaran mediciones a cada muestra por duplicado o triplicado para la verificación de los resultados. En total, se comenzó con una muestra 0 el día en el que el producto se elaboró, y a partir de ese momento durante tres semanas dando como resultado un total de 12 muestras diferentes. Análisis estadístico. Para realizar el análisis estadístico de los resultados de actividad del agua (aw) del macarrón y los sistemas involucrados se utilizó el programa de “ecxel 2010” ya que para este tipo de resultados no es necesario utilizar un programa muy específico. RESULTADOS Y ANÁLISIS DE RESULTADOS. Se obtuvieron los siguientes resultados de actividad de agua en los tres sistemas a 25°C con el paso del tiempo. En cuanto a la gomita tenemos que comenzó con una actividad de agua de 0.665 el cual no dice que es óptima para que este producto tenga una vida de anaquel favorable, (Carrizosa, J. & Rubiano, L. 2004) además de que según estos autores la a w promedio para una gomita de grenetina es de 0,690. La actividad de 0.665 corresponde a la semana 0, que fue al término de su elaboración. Al compararlo con la actividad de agua de las siguientes semanas hay un decrecimiento de este valor hasta 0.654 el cual indica no es muy significativo. Esto indica que la gomita ha estado cediendo agua. En al caso de el caramelo tenemos que al momento de terminada su elaboración tiene una actividad de agua de 0.601, (Escuela Profesional de Ing. De Industrias Alimentarias, 2013) según el autor al actividad e agua de un caramelo blando va entre 0.65-.075. Con forme van pasando las semanas esta aumenta hasta 0.606. Lo cual nos confirma el caso anterior, que la gomita cede agua al caramelo suave, pero como ya se observó anteriormente estas variaciones no son muy significativas. En el macarrón ya están interactuando los dos sistemas anteriores, el cual no dio un valor de actividad e agua al inicio de 0.643, la cual es un poco cercana a la actividad de agua de la gomita la cual es la predomínate. Al final de las semanas se obtuvo una actividad de 0.646, lo cual indica que hubo un ligero aumento. Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 222 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias aw La Figura 2 muestra los gráficos de la tabla anterior el cual nos muestra al mismo tiempo las líneas de tendencia de los tres sistemas y a su vez el coeficiente de correlación de cada una de las rectas. 0.68 0.66 0.64 0.62 0.6 0.58 0.56 y = -0.0036x + 0.668 R² = 0.9818 Temperatura de 25°C y = 0.0013x + 0.6405 R² = 0.5729 aw Gomita aw Caramelo y = 0.0017x + 0.5995 R² = 0.9797 0 1 2 aw Macarron 3 Semana Figura 2. Actividad de agua a 25°C. La recta de la gomita muestra un coeficiente de correlación de 0.9819 la cual es muy cercana a 1 (Triola, M. 2004) lo cual indica que existe una correlación positiva perfecta. El índice indica una dependencia total entre las dos variables denominada relación directa: cuando una de ellas aumenta, la otra también lo hace en proporción constante. En el caso de la recta del caramelo se observa el mismo caso que en la gomita, se obtuvo un coeficiente de correlación de 0.9797 que nos indica que existe una correlación positiva perfecta. Con la recta del macarrón se obtuvo una correlación positiva ya que su valor es de 0.5729 aunque no es muy cercano a 0 se considera positiva por el simple hecho de que no es igual a 0 ni menor a este. En cuanto a los resultados obtenidos de actividad de agua en los tres sistemas a 36°C con el paso del tiempo fue lo siguiente. En el caso de la gomita la actividad de agua a la semana 0 es de 0.662, se observa que con el paso del tiempo la actividad va disminuyendo pero a diferencia del caso anterior esta vez los valores fueron más significativos, esto implica que la temperatura de almacenamiento es un factor importante en la vida de anaquel del producto. En el caramelo se obtuvo una actividad de agua a la semana 0 de 0.599 e igualmente que a temperatura de 25°C fue aumentando lo cual nos da la razón una vez más que la gomita le cede humedad al caramelo. Y finalmente el macarrón, con estos valores pudimos ver que al inicio este tenía una actividad de agua de 0.606, y a la próxima semana había aumentado a 0.609, pero al momento de medir las de las próximas dos semanas más obtuvimos que esta había disminuido de nuevo a 0.607, el cual puede significar que a esta temperatura se fue perdiendo agua del macarrón lo que a su vez involucra un producto menos humectado y no deseable para el consumidor. La Figura 3 muestra los gráficos de la tabla anterior a 36°C el cual nos muestra al mismo tiempo las líneas de tendencia de los tres sistemas y a su vez el coeficiente de correlación de cada una de las rectas. Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 223 aw Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias y = -0.0043x + 0.6665 R² = 0.9556 0.67 0.66 0.65 0.64 0.63 0.62 0.61 0.6 0.59 0.58 0.57 0.56 Temperatura 36°C y = 1E-04x + 0.607 R² = 0.0105 aw Gomita aw Caramelo aw Macarron y = 0.0012x + 0.598 R² = 0.9 0 1 2 3 Semana. Figura 3. Actividad de agua a 36°C. En la recta de la gomita obtuvimos un coeficiente de correlación de 0.9556 lo cual es muy cercano a 1 es decir tiene una correlación positiva perfecta lo cual indica que conforme valla pasando el tiempo va a seguir disminuyendo la aw de la gomita. En el caso de la recta de l caramelo pasa exactamente lo mismo ya que su coeficiente de correlación es de 0.9 el cual también es muy cercano a 1 lo cual indica la correlación positiva perfecta. Pero en este caso sería que conforme va aumentando el tiempo va aumentando la aw del caramelo. Finalmente el macarrón tuvo una recta con un coeficiente de correlación de 0.0105 en el cual este valor es muy cercano a 0 y cuando el valor es igual a cero no existe correlación lineal entre las variables. Aunque podría existir otro tipo de correlación (parabólica, exponencial, etc.). CONCLUSIONES. Se logró establecer la relación entre la aw y el tiempo transcurrido, se estableció que existe una tendencia de la gomita hacia disminuir su aw, mientras que por el contrario, el caramelo tiene tendencia a aumentarla, por lo que se estable que es un factor importante para la determinación de la vida de anaquel. Pero además de esto gracias a las condiciones en que se realizó el estudio, se logró observar como en las muestras de mayor tiempo y sobre todo en las de mayor temperatura existió una pérdida de humedad, sobretodo en la parte exterior de la gomita, por lo que al observar estos cambios físicos tan notorios valdría la pena realizar una vez más este método, pero ahora realizando mediciones de humedad, ya que este factor afecto primero la apariencia del producto, y por ende todas sus cualidades sensoriales por lo que es un parámetro más determinante para la vida de anaquel que la aw. Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 224 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias BIBLIOGRAFÍA. Badui Salvador (1993). Química de los alimentos Pearson educación. Tercera edición México NMX-F-043-1970. ALIMENTOS PARA HUMANOS. CALIDAD PARA GRENETINA PURA COMESTIBLE. NORMAS MEXICANAS. DIRECCIÓN GENERAL DE NORMAS. Calvo Miguel. Bioquímica de los alimentos. Pectinas. Ciencia y Tecnología de los Alimentos en la Universidad de Zaragoza. http://milksci.unizar.es/bioquimica/uso.html Carrizosa, J. & Rubiano, L. (2004). Gomitas de fruta a partir de pectina y grenetina como agente gelificante. Universidad de la sabana. Escuela Profesional de Ing. De Industrias Alimentarias, (2013). Elaboración de caramelos duros y blandos. Soledad Calderón. Triola, M. (2004). Estadística. Pearson Educación. Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 225 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias OPTIMIZACIÓN DEL TIEMPO DE HIDRÓLISIS Y LA CONCENTRACIÓN DE SUSTRATO EN LA HIDRÓLISIS ENZIMÁTICA DE PLASMA DE BOVINO UTILIZANDO LA METODOLOGÍA DE SUPERFICIES DE RESPUESTA Leidy J. Gómez, Nathalia A. Gómez y José E. Zapata Grupo de Nutrición y Tecnología de Alimentos, Universidad de Antioquia, MedellínColombia; ([email protected]), ([email protected]), ([email protected]) Resumen. Se evaluó el efecto de la concentración de sustrato (S) (22-42 g/L) y la relación enzima/sustrato (E/S) (10-40%), sobre el tiempo requerido para obtener un grado de hidrolisis (GH) de 20% en el proceso de hidrolisis enzimática de proteínas de plasma bovino, por medio de la metodología de superficie de respuestas. La hidrólisis se realizó con Alcalasa 2.4 L, a condiciones de pH y temperatura de 9.0 y 61.5 °C respectivamente. Se utilizó el método del pH-Stat para establecer el GH, con un Titrando 842. Los resultados sugieren que los datos se ajustan a un modelo polinomial de tercer orden con un R2 de 0.97, dicho modelo se optimizó para minimizar el tiempo de hidrolisis y maximizar S, obteniendo que las mejores condiciones son 42 g/L de S y 35.4% de E/S, en las cuales el GH de 20% se alcanza experimentalmente en 11.1 ± 1.1 min. Palabras Clave. Superficie de respuesta, Hidrolisis enzimática, Proteína de plasma bovino, pH-Stat. INTRODUCCIÓN La sangre animal producida en las plantas de sacrificio, es una fuente potencial de proteínas de bajo costo usada en diferentes países en la industria alimentaria (Isaza, Londoño, Restrepo, Cortes, & Suárez, 2010; Konieczny, Uchman, Krysztofiak, & Przyborski, 2005). Por ser una valiosa fuente de proteínas, tiene muchas posibilidades para ser usada en diferentes campos, debido a que posee un amplio rango de propiedades tecno-funcionales entre las que se destaca la capacidad gelificante, emulsificante y espumante (Isaza et al., 2010; Liu, Kong, Xiong, & Xia, 2010). Además se ha evidenciado que la sangre y en especial el plasma sanguíneo es fuente de diferentes actividades biológicas (Gómez, Figueroa, & Zapata, 2013; Gómez & Zapata, 2014; S.-H. Lee & Song, 2009; S. H. Lee & Song, 2003; Salgado, Fernández, Drago, & Mauri, 2011). Sin embargo, en términos generales representa el subproducto más problemático de la industria cárnica, ya que a pesar del alto contenido de proteínas, solamente una pequeña proporción de la sangre obtenida del sacrificio de los animales es utilizada. Un claro ejemplo de esto se vive en Colombia, donde según reportes de la Federación Nacional de Ganaderos (FEDEGAN, 2011), al año se sacrifican más de 4 millones de cabezas de ganado vacuno, que equivalen a aproximadamente 8.800 toneladas de proteínas de alto valor biológico y nutricional. Sin embargo 33% de las plantas de sacrificio no hacen ningún uso de la de la sangre resultante del proceso del sacrificio de los animales (Chaux et al., 2009). De esta manera, la alta producción de la sangre de bovino en relación con la escasa demanda, señala la subutilización de este producto, lo que la convierte en un gran problema medioambiental. Una de las alternativas de mayor interés para dar aplicación a los derivados de sangre bovina, lo representa la hidrólisis enzimática de proteínas, la cual puede generar péptidos con diferentes tipos de actividad biológica, entre las que se encuentra: actividad inhibidora de enzimas convertidores de la Angiotensina (ECA) (Yu et al., 2006), actividad antigenotoxica (Park & Hyun, 2002), capacidad de unión del hierro (S.-H. Lee & Song, Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 226 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias 2009), actividad antioxidante (Liu et al., 2010), actividad antimicrobiana (Nedjar-Arroume et al., 2008), entre otras. Además de sus posibilidades en la fabricación de dietas entérales para personas con desordenes estomacales y problemas de mucosa intestinal (Benítez R, et al. 2008). En trabajos previos, el grupo que presenta esta trabajo ha identificado la presencia de fracciones peptídicas de hidrolizados de plasma bovino con actividad antioxidante e inhibidora de la ECA (Gómez et al., 2013; Gómez & Zapata, 2014). Estos péptidos activos, se han encontrado en GH de 20% o menores. El objetivo de este trabajo fue optimizar la concentración de sustrato y la relación enzima/sustrato, para alcanzar dicho GH en el menor tiempo y con la mayor concentración de sustrato, con el fin de darle mayor viabilidad comercial a este proceso de hidrólisis. OBJETIVOS Optimizar la concentración de sustrato y la relación enzima/sustrato para minimizar el tiempo de hidrólisis y maximizar la concentración de sustrato en la hidrólisis enzimática de proteínas de plasma bovino con Alcalasa 2.4 L. MATERIALES Y MÉTODOS Materiales. El plasma en estado líquido, se obtuvo de un proveedor comercial en BogotáColombia, tomando muestras de lotes de producción diferentes, las cuales se almacenaron a -20 °C hasta el momento de la hidrólisis. Para la hidrólisis enzimática, se utilizó Alcalasa 2.4 L grado alimenticio (Novo Nordisk Co., Dinamarca), cuya actividad (2.45 ± 0.07 AU/g) se verificó con el método de Takami (Takami, Akiba, & Horikoshi, 1989), modificado. Hidrólisis Enzimática. La hidrólisis se llevó a cabo en un reactor de vidrio. Se preparó 1 L de una solución de plasma con concentraciones de sustrato (g proteína/L) y relaciones enzima/sustrato (% p/p) según los valores indicados en el diseño experimental. La hidrólisis se realizó usando Alcalasa 2.4 L, bajo condiciones de pH 9.0 y temperatura de 61.5 °C, las cuales fueron optimizadas en trabajos previos del grupo (Figueroa, Zapata, & Gutiérrez, 2013). El control de pH y temperatura se hizo con un electrodo combinado de vidrio, conectado a un Titrando 842 marca Metrohm, operado por un ordenador (software Tiamo 1.2.1). El sistema de reacción se mantuvo en agitación constante (200 rpm), usando un agitador magnético 801 (Metrohm). La reacción fue monitoreada con la determinación del GH, utilizando el método del pH-Stat. El cálculo del GH se hizo según la ecuación 1, y se empleó un α de 0.99 y un htot de 8.3 Eqv/Kg que ha sido reportado para proteínas de la sangre (Adler-Nissen, 1986). Al final de cada ensayo el medio de reacción se llevó a 85 °C por 10 min para detener la hidrólisis. 𝐷𝐻 (%) = B NB × 100 Mp α htot (1) Donde htot es el número total de enlaces peptídicos presentes en la proteína nativa, B es el volumen consumido de base en L, MP es la masa de la proteína en kg, NB es la concentración de la base y α es el grado de disociación de los grupos aminos liberados en la reacción; este valor es dado en función del pH y la temperatura de reacción, de acuerdo a las ecuaciones 2 y 3 respectivamente (Forghani et al., 2012). Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 227 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias 10pH−pK ∝= (1+10pH−pK ) pK = 7,8 + (2) (298 − T) ∗ 2400 298 ∗ T (3) Diseño experimental. Se plateó para el análisis el desarrollo de un diseño de experimentos factorial, con dos factores y tres niveles. Los dos factores estudiados y sus diferentes niveles se muestran en la tabla 1. Se desarrollaron 13 experimentos de acuerdo al diseño experimental según se indica en la Tabla 2. Tabla 1. Variables y niveles empleados en el diseño. Factores Niveles S (g/L) 22 32 42 E/S (% p/p) 10 25 40 La metodología de superficies de respuesta asume que existe una función polinomial que relaciona las respuestas con las variables independientes en el proceso (factores) (Peña, 2002; Valdez, Martínez, Salais, Welti, & Mújica, 2007; Zapata, Carvajal, & Ospina, 2002). Por esto, los datos experimentales obtenidos del diseño factorial (Tabla 2) se ajustaron a un polinomio de la forma mostrada en la ecuación 3 (Valdez et al., 2007; Zapata et al., 2002). 𝑅𝑒𝑠𝑝𝑢𝑒𝑠𝑡𝑎 = 𝑎0 + 𝑎1 X1 + 𝑎2 X2 + 𝑎12 X1 X2 + 𝑎11 X12 + 𝑎22 X22 (4) Donde los αi son constantes de ajuste y X1, X2, son S y E/S respectivamente. Se empleó el software Design- Expert® 8.0.5 (Stat-Ease, EE.UU.) en la generación y análisis de los datos del diseño. La adecuación del modelo desarrollado, la significancia estadística de los coeficientes de regresión y la interacción entre las diferentes variables independientes fueron probados mediante el análisis de varianza (ANOVA). El modelo obtenido, fue optimizado para determinar las condiciones de S y E/S que minimicen el tiempo de hidrólisis y maximicen S, en el proceso de hidrólisis enzimática de plasma bovino para alcanzar un GH de 20%. Verificación del modelo Estadístico. El ajuste del modelo empírico se verificó a la luz de los resultados experimentales, los estadísticos usados fueron el coeficiente de determinación múltiple R2, el R2 Ajustado y la carencia de ajuste. La significancia de los coeficientes estimados en el modelo se probó con el estadístico F y probabilidad (P) de 0.05. Además los valores óptimos de los factores (S y E/S), se emplearon en la ejecución de tres replicas experimentales adicionales con la finalidad de comparar estos resultados con los predichos por el modelo polinomial ajustado. RESULTADOS Y DISCUSIÓN Hidrólisis del plasma. En la fig. 1, se reporta el GH en función del tiempo, para la hidrólisis de plasma de sangre de bovino con Alcalasa 2,4 L, para algunos de los experimentos realizados. Todas las hidrólisis se realizaron hasta alcanzar un GH de 20%, el cual es el GH optimo para la obtención de las fracciones peptídicas de interés (Gómez et al., 2013; Gómez & Zapata, 2014). Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 228 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias Grado Hidrolisis (%) 20 15 25% E/S; 32 g/L 10 10% E/S; 22g/L 40% E/S; 42g/L 5 0 0 5 10 Tiempo (min) 15 20 Figura 1. Curva de hidrólisis enzimática de plasma bovino a diferentes condiciones de S y E/S. La curva de hidrólisis obtenida es típica en la hidrólisis enzimática de proteínas alimentarias (Lamsal, Jung, & Johnson, 2007; Liu, Kong, Jiang, Cui, & Liu, 2009), donde la reacción comienza con un comportamiento cinético rápido y luego alcanza una fase de estado estacionario. Investigaciones anteriores (Marquez & Vazquez, 1999) indican que la disminución en la velocidad de hidrólisis de la reacción responde generalmente a tres factores: (a) Disminución en la concentración de enlaces peptídicos susceptibles a la hidrólisis por las proteasas, (b) Posible inhibición de las enzimas causada por el sustrato de hidrólisis; (c) Desnaturalización térmica de la enzima. Siendo el primero de estos, el factor que posiblemente actúa con mayor intensidad en este caso, dado que la concentración de sustrato no se incrementa en el transcurso de la reacción y la temperatura utilizada es la recomendada por el proveedor. Adicionalmente se puede estar presentando una desactivación de la enzima, como se ha demostrado en estudios previos de este grupo (Figueroa et al., 2013). Efecto de S y E/S sobre el proceso de hidrólisis. El diseño factorial desarrollado para evaluar el efecto de S y E/S sobre el tiempo de hidrólisis para alcanzar un GH de 20%, se muestra en la tabla 2. En ésta tabla se tienen las corridas experimentales en forma aleatoria y los valores de la variable respuesta obtenida en cada corrida. 2 Tabla 2. Diseño factorial 3 de la hidrólisis enzimática de plasma de bovino E/S (%) S (g/L) Tiempo (s) 40 42 701,2 25 32 1193,4 40 22 364,1 25 42 1318 40 32 517,1 25 32 991,1 10 42 * 25 32 810,7 25 22 977,2 25 32 1079 10 22 1607,6 25 32 884,6 10 32 2968,2 * Con estas condiciones de S y E/S no se logró alcanzar el GH de 20% Los resultados del ANOVA del diseño factorial se presentan en la Tabla 3, donde se entrega el valor P para cada uno de los factores, el cual señala su significancia estadística sobre las variables respuesta, el R2, R2 Ajustado y la carencia de ajuste. Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 229 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias Tabla 3. Análisis de varianza (Valor- P) del diseño factorial Fuente (Xi) Valor- P Model 0.0001 E/S <0.0001 S 0.1492 E/SxS 0.0021 E/S2 E/S2xS 0.0004 Carencia de ajuste 0.5276 R 2 2 R Ajustado 0.0085 0.9745 0.9533 El ANOVA indica que la E/S es el factor más significativo sobre el tiempo de la reacción, teniendo en cuenta que los términos lineales y cuadráticos muestran un efecto altamente significativo con p < 0.001. En el rango experimental de trabajo, el efecto cúbico y la interacción entre E/S y S muestran también un efecto estadísticamente significativo, con p < 0,01, mientras que la S no tiene efectos estadísticamente significativos. Los datos se ajustaron a un modelo polinomial de tercer orden (ecuación 5). El análisis de varianza (ANOVA) demuestra que el polinomio representa adecuadamente los datos experimentales con un R2 es de 0,9745. Esto indica que el modelo obtenido, describe la influencia de las variables independientes sobre el tiempo de la hidrólisis enzimática de proteínas del plasma bovino en un porcentaje satisfactorio del 97%. 𝑡 = −65.981 + (5.169 × 𝐸/𝑆) + ( 4.690 × 𝑆) − (0.286 × 𝐸/𝑆 × 𝑆) − (0.088 × 𝐸/𝑆 2 ) (5) En la figura 2 se muestra el comportamiento gráfico de la respuesta en función a los dos factores. En concordancia con el modelo ajustado, se puede ver un efecto más marcado por la E/S que por la S. Así también se puede observar una relación inversamente proporcional entre la E/S y el tiempo, lo que es de esperarse, dado que a mayor concentración de enzima, mayor será el efecto catalizador y por ende menor el tiempo requerido para alcanzar el GH de 20%. Estos resultados sugieren que en la hidrólisis enzimática de plasma bovino, dentro del rango experimental trabajado, no se presenta inhibición por sustrato, dado que la reacción no se ve afectada cuando se aumenta S. Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 230 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias Figura 2. Superficie de respuesta para el efecto de S y E/S sobre el tiempo de la reacción de hidrólisis. Optimización del modelo. El modelo de la ecuación 5, fue optimizado para predecir el valor de los factores que minimice el tiempo de hidrólisis y maximice la S, las variables más importantes para buscar una mayor viabilidad comercial del proceso de hidrólisis enzimática de plasma bovino. En la tabla 3 se muestra el valor mínimo local del tiempo, y los valores de los factores que lo definen. Estos resultados, se pueden verificar en la figura 2, donde para los valores óptimos de S y E/S, se obtiene el menor tiempo de reacción. Tabla 3. Máximos locales predichos en la optimización de la hidrólisis enzimática de plasma Bovino Factor Valor óptimo E/S 35.4 S 42 Tiempo predicho 9.58 Tiempo experimental 11.1 ± 1.1 Para confirmar la validez del modelo matemático propuesto, se llevaron a cabo tres ensayos experimentales bajo las condiciones óptimas establecidas, en la tabla 3 se presenta el promedio de dichos valores. Comparando el tiempo predicho con el tiempo experimental, se tiene un error absoluto de 1.52, con un sesgo positivo, lo que indica que el tiempo experimental será mayor que el tiempo predicho por el modelo. Sin embargo, estos resultados sirven para corroborar que los datos simulados por el modelo, son cercanos a los datos experimentales, por lo que el modelo sirve para predecir tiempos de hidrólisis con condiciones de E/S y S establecidas. CONCLUSIONES Se logró ajustar y validar un modelo polinomial de tercer orden que describe adecuadamente (en un 97%), la influencia de E/S y S sobre el tiempo de la reacción de hidrólisis enzimática de plasma bovino-Alcalasa 2,4 L. De acuerdo con los resultados, la E/S es el factor más significativo en el tiempo de la reacción, mientras que S, no tiene efecto estadísticamente significativo sobre el tiempo de hidrolisis. Las condiciones que minimizan el tiempo de la reacción de hidrólisis del sistema plasma bovino-Alcalasa 2,4L, en la región experimental son: E/S de 35.4% y S de 42 g/L, con las que es posible obtener hidrolizados con GH de 19.1% en 11.1 ± 1.1 min. Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 231 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS Adler-Nissen, J. (1986). Enzymic hydrolysis of food proteins: Elsevier Applied Science Publishers. Figueroa, O. A., Zapata, J. 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En el presente trabajo se estudió el efecto del tiempo de extracción y la relación solvente/hoja, sobre la cantidad de fenoles totales obtenidos a partir de la extracción de las hojas de Bixa orellana L. Por medio de la metodología de superficie de respuesta se desarrolló un modelo predictivo del contenido de fenoles totales en función del tiempo y la relación solvente/hoja. El modelo resultante se optimizó para maximizar la cantidad de fenoles totales y se validó ejecutando la extracción en las condiciones óptimas. Se determinó la actividad antioxidante por el método de ABTS* y FRAP y se comparó con la de antioxidantes comerciales. Los niveles superiores de los factores presentaron los mejores resultados sobre la variable respuesta. El extracto no presentó diferencias estadísticamente significativas en actividad antioxidante ABTS al compararlo con el Trolox, mientras que por el método FRAP presentó un IC 50 por debajo de este antioxidante comercial. Palabras clave. Bixa orellana L.; compuestos fenólicos; actividad antioxidante; metodología de superficie de respuesta, diseño central compuesto. INTRODUCCIÓN La conservación es empleada para impedir el crecimiento de microorganismos, así como también el deterioro sensorial y nutricional. Para esto se han empleado diversos métodos de conservación, sin embargo, estos métodos pueden afectar a las propiedades sensoriales de los productos alimenticios, alterar las estructuras de las proteínas o producir radicales libres que generan reacciones en cadena y terminan deteriorando la calidad de los alimentos (Xu et al. 2007, Winkler et al. 2006). La oxidación lipídica es un deterioro químico que presenta cambio indeseables a nivel sensorial o nutricional y causa pérdidas de calidad en la industria alimentaria, además, genera la degradación de compuestos funcionales y nutricionales de los ácidos grasos esenciales de los alimentos y produce polímeros oxidados que pueden suscitar problemas de seguridad (McClements and Decker 2000, Zieliński et al. 2012, Wardhani et al. 2013). Bixa Orellana L. es una especie muy conocida por la utilidad de sus semillas como colorante en la industria cosmética y en la alimentaria (de Ugaz 1997, Oliveira 2004, Tamil Selvi et al. 2013). Sin embargo esta planta es también muy usada en la medicina tradicional de muchos países. (Shilpi et al. 2006, Radhika, Begum and Srisailam 2010). En general, las partes de la planta son un rico depósito de compuestos bioactivos y fitoquímicos, tales como, saponinas, alcaloides, flavonoides, etc. (Fleischer et al. 2003) a los cuales se les atribuye la actividad antimicrobiana frente un amplio espectro de microorganismos de interés en alimentos así como también capacidad captadora de radicales libres (Gutiérrez-Larraínzar et al. 2012, Koolen et al. 2013, Xia et al. 2011, Paula et al. 2009). En previos estudios (Ciro-Gómez 2012, Viuda-Martos et al. 2012, Fleischer et al. 2003, Venugopalan and Giridhar 2012, Silva et al. 2010) se ha encontrado que el extracto Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 234 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias etanólico de Bixa orellana L. presenta actividad antimicrobiana frente algunos microorganismos de interés en la industria alimentaria, así como también actividad antioxidante, sin embargo, no existen estudios en los cuales se haya optimizado el proceso de extracción, en función de la cantidad de compuestos fenólicos, lo cual permitiría obtener un extracto con un mayor rendimiento en sus actividades biológicas ya que dichas actividades presentan una gran relación con la presencia de compuestos fenólicos (Zhang et al. 2014, Žugić et al. 2014, Liu et al. 2012, Rockenbach et al. 2011, Viuda-Martos et al. 2012). OBJETIVOS El objetivo del presente trabajo fue optimizar el proceso de extracción de hojas de Bixa orellana L. mediante el uso de una metodología de superficie de respuesta (MSR) que permite modelar el método de extracción y obtener la mayor cantidad de fenoles totales (FT). MATERIALES Y MÉTODOS Materiales. Las hojas de Bixa orellana L. fueron recolectadas en un predio particular del municipio de San Luis, Antioquia ubicado a 1050 msnm y fueron identificadas y clasificadas por el Herbario de la Universidad de Antioquia como Bixa orellana L. variedad roja. Las hojas fueron secadas en estufa convencional a temperatura de 37±0,2°C durante 48 horas. Diseño central compuesto del Proceso de Extracción de compuestos fenólicos del material vegetal. Se usó un diseño central compuesto para determinar la relación entre la respuesta correspondiente a fenoles totales (FT) y las variables independientes; tiempo de extracción (T) y relación solvente/hojas (RMV) utilizados en la extracción, en la tabla 1 se presentan los niveles de las variables independientes analizadas en el diseño. Tabla1. Niveles de los factores usados en el diseño experimental. Variables Nivel mínimo Nivel máximo RMV (ml/gr) 2:1 4:1 T (horas) 36 60 FT es expresado en función de las variables independientes de acuerdo con el siguiente modelo de superficie de respuesta cuadrática: FT (mg. g −1 ) = βo + ∑𝑘𝑖=1 𝛽𝑖 𝑥𝑖 + ∑𝑘𝑖=1 𝛽𝑖𝑖 𝑥𝑖 2 + ∑𝑖=1 ∑𝑖=1 𝛽𝑖𝑗 𝑥𝑖 𝑥𝑗 + 𝜀 (1) Donde βo es el intercepto, 𝛽𝑖 , 𝛽𝑖𝑖 , 𝛽𝑖𝑗 son los coeficientes para el término lineal, cuadrático y la interacción respectivamente, 𝑥𝑖 y 𝑥𝑗 son las variables independientes y ɛ es el error. Los datos experimentales se analizaron mediante el software, Design Expert Versión 7.1.6 (Stat-Ease, EE.UU.). El modelo obtenido fue probado mediante el análisis de varianza y la interacción entre las dos variables independientes y su correspondiente efecto en la respuesta se estudió mediante el análisis de los gráficos de superficie de respuesta. Determinación de FT. A 5 mg de las muestras vegetales se les adicionó 1 mL de metanol, 10 μl de la solución anterior se completó hasta 500 μl con agua destilada. Se adicionó 250 μl del reactivo Folin-Ciocalteu (1:1) al estándar y a las muestras y se sonicó por 5 min. Luego, se agregó 1250 μl de Na2CO3 al 20%. La mezcla se dejó en reposo durante 2 horas en la oscuridad. Finalmente, se leyó la absorbancia a 725 nm contra una Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 235 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias curva de ácido tánico y los resultados fueron expresados como equivalentes de ácido tánico por gramo de extracto (mg A. tánico/g extracto) (Singleton and Rossi 1965). Comparación con antioxidantes comerciales. La actividad antioxidante de los extractos optimizados de las hojas, fue comparada con los antioxidantes comerciales L- ácido ascórbico y Trolox, como parámetros de referencia mediante un test de rango múltiple de Duncan para determinar diferencias significativas entre las muestras. Medición de ABTS. La actividad captadora de radicales libres frente al radical ABTS se determinó por medio del método descrito por (Re et al. 1999) donde 1ml la solución de ABTS* se mezcló con 100μL de extracto o estándar Trolox, luego se incubó a 30°C durante 30 minutos en la oscuridad y se determinó la absorbancia a 730 nm. Soluciones acuosas de concentraciones de Trolox (entre 0 y 400 µM) se utilizaron para calibración. Los resultados son expresados como micromoles de equivalentes Trolox por gramo de extracto (μmolET/g). Medición de FRAP. El poder reductor del hierro se llevó a cabo con la metodología descrita por (Pulido, Bravo and Saura-Calixto 2000) en la que 900 μL del reactivo FRAP (con TPTZ, FeCl y buffer de acetato de sodio) recién preparado y calentado a 37 ºC, se mezclaron con 90 μL de agua destilada y 30 μL de la muestra o estándar Trolox y se incubaron a 37 °C por 30 min. Después de este tiempo se leyó la absorbancia a 595 nm. Las soluciones acuosas de concentraciones Trolox (entre 0 y 500 µM) se utilizaron para la calibración. Los resultados se expresaron como micromoles de equivalentes Trolox por gramo de extracto (μmolET/g). RESULTADOS Y DISCUSIÓN Efecto de las variables sobre los parámetros de extracción. Se evaluaó el efecto que tienen las variables RSH y T, sobre la cantidad de FT en el extracto, se desarrolló un diseño central compuesto (DCC), el cual se presenta en la tabla 2, allí se presentan los factores con cada uno de los niveles evaluados, así como el resultado de la variable respuesta para cada corrida. Tabla 2. Diseño central compuesto para extracción de semillas y hojas. T FT hojas RMV (ml -1 (horas) (mg AT.g ) 48 3:1 101,63 ± 4,40 31 3:1 101,20 ± 19,9 48 3:1 111,38 ± 14,81 64 3:1 124,95 ± 17,03 48 4,40:1 128,55 ± 8,78 60 4:1 159,36 ± 17,38 36 4:1 118,39 ±19,58 36 2:1 89,96 ± 13,52 48 3:1 112,14 ± 10,27 48 3:1 113,53 ± 16,86 48 3:1 110,00 ± 14,63 48 1,59:1 79,01 ± 3,74 60 2:1 96,45 ± 10,98 Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 236 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias Los resultados del análisis de varianza se presentan en la tabla 3, donde para cada uno de los términos en el modelo, un valor F grande y un valor P pequeño implicarán un efecto más significativo en la variable de respuesta. Mediante la ANOVA es posible indicar que RSH y T tienen un efecto estadísticamente significativo (P<0,05) sobre la cantidad de FT. Tabla 3. ANOVA para fenoles totales del diseño central compuesto en la extracción de hojas. Fuente de variación Suma de Grados de Cuadrado Valor F cuadrados libertad medio Valor - P Modelo 4375,98 3 1458,66 33,71 <0,0001 T 821,23 1 821,23 18,91 0,0018 RSH 3256,09 1 3256,09 74,99 <0,0001 T*RSH 297,39 1 297,39 6,85 0,028 Error 390,75 9 43,42 Falta de ajuste 300,88 5 60,18 2,72 0,17 2 R 0,92 Para la obtención del modelo definitivo, se ajustó el polinomio correspondiente a la extracción de hojas y se presenta a continuación mediante la ecuación 2. 𝐹𝑇(𝑚𝑔 𝐴𝑇. 𝑔−1 ) = 113,69 − 1,31 ∗ 𝑇 − 14,31 ∗ 𝑅𝑆𝐻 + 0,72 ∗ 𝑇 ∗ 𝑅𝑆𝐻 (𝟐) Los signos negativos de los términos independientes de las variables indican que cada variable evaluada independientemente presenta una relación inversamente proporcional sobre la variable respuesta, sin embargo el signo positivo de la interacción, indica que la combinación de las variables tiene un efecto positivo cuando se incrementan, aumentando la cantidad de FT. En la figura 1, se muestra el gráfico de superficie de respuesta para la extracción se hojas de Bixa orellana L., en dicho gráfico se observan tendencias ascendentes en la cantidad de FT en los niveles mayores de las variables independientes cuando se combinan las dos variables. La figura 1 sugiere también que existe una correlación positiva entre el T y la RSH, lo cual es consecuente con lo encontrado mediante la ecuación 2, estos resultados pueden explicarse debido a una mejor penetración del solvente en el tejido del material vegetal durante el proceso de extracción, así como, una suficiencia en la cantidad de solvente, tal como fue reportado por otros autores (Sinha et al. 2013). Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 237 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias Figura 1. Gráfico de superficie de respuesta para el efecto de T y RSH sobre el contenido de FT en la extracción etanólica de hojas de Bixa orellana L. Optimización y validación. El modelo obtenido a partir de la extracción de hojas (ecuación 2) se sometió a un procedimiento de optimización con el fin de predecir los niveles de los factores que maximizan la cantidad de FT, lo cual es el principal objetivo de dicho trabajo ya que representan un material bioactivo de gran utilidad en alimentos (Dorta et al. 2014, Bonilla et al. 1999, Rebello et al. 2014, Koolen et al. 2013). El valor óptimo predicho se llevó a validación, donde se determinó la cantidad de FT para compararlo con el valor estimado mediante el software. En la tabla 4 se presentan los valores óptimos de las variables independientes, así como también, la cantidad de FT predicha y la calculada experimentalmente, de allí es posible ver, como los valores predichos son cercanos a los valores experimentales como sería de esperarse gracias a la MSR. Tabla 4. Valores óptimos predichos y experimentales en la optimización de la extracción de semillas y hojas de Bixa orellana L. Variables Independientes Valor óptimo T (horas) 60 RSH (ml/gr) 4:1 Variable Respuesta Valor predicho (MSR) Valor experimental FT (mg AT.g-1 extracto) 150,20 153,29 ± 9,66 Actividad antioxidante. Para la evaluación de la actividad antioxidante se utilizó el método de transferencia de electrones ABTS* y el poder reductor del hierro FRAP. Los valores promedio de actividad antioxidante fueron de 4112,50 ± 17,68 µmolET.g-1 con el método de ABTS y 5650,00 ± 88,38 µmolET.g-1 por el método de FRAP, estos resultados muestran una alta actividad antioxidante que está relacionada con la alta cantidad de compuestos fenólicos totales (Zhang et al. 2014, Žugić et al. 2014, Liu et al. 2012, Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 238 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias Rockenbach et al. 2011, Viuda-Martos et al. 2012) comparado con otras partes de la planta, como las semillas, que presentan una menor cantidad de dichos compuestos. Comparación con antioxidantes comerciales. En la tabla 5 se presenta la capacidad captadora de radicales ABTS* y el poder reductor del hierro FRAP de dos antioxidantes comerciales; L-ácido ascórbico y Trolox, con el fin de compararlos con la actividad presentada por el extracto. Como se puede observar, la capacidad antioxidante presentada por las hojas tiene valores muy cercanos al presentado por el Trolox, antioxidante comercial, obtenido por el método de ABTS, por su parte, el método de FRAP, muestra que la actividad de las hojas es superior incluso a este antioxidante, mostrando de esta manera que el extracto de hojas de Bixa orellana L. tiene una alto potencial como sustituyente de antioxidantes sintéticos en la industria alimentaria (Bendary et al. 2013, Chirinos et al. 2013, Baydar and Baydar 2013). Tabla 5. Comparación de la actividad antioxidante ABTS* y FRAP entre extracto de hojas y antioxidantes comerciales. b Las medias con igual superíndice no presentan diferencias estadísticamente significativas (p<0,05). ABTS (IC 50 mg/ml) FRAP (IC 50 mg/ml) L-ácido ascórbico Trolox Hojas 0,021 ± 0,0029a 0,063 ± 0,00056b 0,065 ± 0,0063b 0,0031± 0,00011c 0,035 ± 0,00053d 0,017 ± 0,00052e CONCLUSIONES La MSR es una herramienta útil para desarrollar modelos predictivos de optimización para las variables T y RSV, las cuales tienen influencia significativa (P<0,05) sobre la cantidad de FT, mediante esta metodología fue posible también establecer las condiciones de extracción que favorecen la obtención de extractos con mayor cantidad de FT. La cantidad de FT presentes en hojas de Bixa orellana L. pueden ser incrementados mediante tiempos de extracción de 60 horas y RSH 4:1 alcanzando valores máximos de 153,29 ± 9,66 mg AT.g-1. Mediante este trabajo fue posible evidenciar el alto potencial del extracto como antioxidante, ya que al ser comparado con antioxidantes comerciales como el Trolox, no presentó diferencia estadísticamente significativa por el método de ABTS*, mientras que por el método de FRAP presentó un IC menor que el Trolox. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS Baydar, N. G. & H. Baydar (2013) Phenolic compounds, antiradical activity and antioxidant capacity of oil-bearing rose (Rosa damascena Mill.) extracts. Industrial Crops and Products, 41, 375-380. Bendary, E., R. R. Francis, H. M. G. Ali, M. I. Sarwat & S. El Hady (2013) Antioxidant and structure–activity relationships (SARs) of some phenolic and anilines compounds. Annals of Agricultural Sciences, 58, 173-181. Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 239 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias Bonilla, F., M. Mayen, J. Merida & M. 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Se desarrolló un bocadillo de guayaba manzana (Psidium guajava L.) abundante en ácido ascórbico y curuba quiteña (Passiflora tarminiana) abundante en polifenoles, para obtener un producto funcional, Se evaluaron 3 muestras a partir de dichas frutas, variando sus porcentajes así: muestra 1: 50% de cada una, muestra 2: 40% de guayaba manzana y 60% de curuba quiteña y la muestra 3: 60% de guayaba manzana y 40%de curuba quiteña, se compararon con una muestra 4 de bocadillo comercial. Se analizó la actividad antioxidante por el método ABTS, obteniéndose el mayor contenido en la muestra 3, ácido ascórbico 81,5 AA mg/ 100 g de muestra y compuestos fenólicos solubles totales (TP) 1705,56 mg de ácido gálico por 100 de muestra, concluyendo que con el uso de dichas frutas el porcentaje de antioxidantes es más alto que en un bocadillo comercial. Palabras clave. bocadillo, actividad antioxidante, polifenoles, ácido ascórbico. Abstract. A paste from apple guava (Psidium guajava L.) and curuba quiteña (Passiflora tarminiana) was processed in order to obtain a functional product, leveraging the high content of ascorbic acid in apple guava and high content of phenols in the curuba quiteña. 3 paste samples were compared with different parts from each fruit, in each the ratio was as follows: sample 1: 50% of apple guava and 50% of curuba quiteña, sample 2: 40% of apple guava and 60% of curuba quiteña, and sample 3: 60% apple guava and 40% curuba quiteña. The samples were compared with sample 4, a commercial paste. All the samples were analyzed for their antioxidant activity, the total level of soluble ascorbic acid and phenolic compounds (TP). The antioxidant activity was evaluated using the ABTS method. The highest values of antioxidant activity were present in sample 3, the total phenols of which were 1705.56 TEs / g along with an ascorbic acid of 81.5 mg AA / g. Therefore it was determined that the desired product will have a fruit ratio like that found in sample 3 and it was concluded that with the use of apple guava and curuba quiteña, the antioxidant percentage is higher than in traditional Apple guava paste. Keywords. Paste from apple guava, antioxidant activity, curuba quiteña, polyphenols, ascorbic acid. INTRODUCCIÓN En Colombia desde hace más de un siglo se desarrolló la industria artesanal de bocadillo de guayaba (Psidium Guajava L.) la cual en principio abastecía mercados locales, pero que paulatinamente y especialmente con el desarrollo de las vías de comunicación con las grandes ciudades fue dándose a conocer nacionalmente hasta lograr que el producto se haya posicionado como un alimento tradicional en la dieta colombiana (1). El bocadillo es una pasta o conserva resultante de la mezcla de guayabas maduras y azúcar blanco, la cual mediante cocción logra una textura dura y un color rojo brillante. El producto tradicional tiene forma de pequeños bloquecitos de pasta roja (elaborada con guayaba Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 243 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias roja) de diversas dimensiones, cada unidad es empacada en hoja de “bijao seca” (Heliconia Biha), especie cultivada en la región, posteriormente los bocadillos son embalados en pequeñas cajas de madera, también producidas en la región. Actualmente las presentaciones se han diversificado bastante, pero en general todas las fábricas conservan la línea de producción del bocadillo tradicional de guayaba (1). En Colombia se cultivan diferentes variedades de guayaba dentro de las que se incluyen la "Regional Roja", "Regional Blanca", "Pera" y "Manzana". En su estado maduro estas frutas tienen corteza amarilla y pulpa rosada, corteza amarilla y pulpa amarilla, corteza amarilla y pulpa roja y corteza verde y pulpa blanca, respectivamente. Este tipo de fruto se consume en fresco y en preparaciones como néctar, jalea, bocadillo, entre otros. La producción de guayaba se concentra en los departamentos de Santander y Boyacá (60% del área del país), Tolima (10%), Cundinamarca (9%), Huila, Antioquia, Cauca, Nariño y Atlántico, principalmente (2). Los niveles de vitamina c en la "Regional Blanca" y "Manzana" son estadísticamente iguales al de la "Regional Roja". El contenido de vitamina C en la variedad "Pera" es estadísticamente inferior al de las otras variedades.2 Los valores más altos de Ácido Ascórbico son de guayaba manzana, marañón y guayaba agria (257, 228, 102 mg AA/100 g de PF, respectivamente) (3). Por esta razón se escogió la guayaba manzana para la elaboración del bocadillo funcional. Esta fruta es de un alto valor alimenticio y en la actualidad se conoce en muchas partes del mundo, utilizándose principalmente en la industria. El análisis de la composición química de la guayaba es el siguiente: humedad, 80.28%; cenizas, 0.66; albuminoides, 1.23; glucosa, 4.17; sacarosa, 4.82; grasa, 0.72; celulosa, 8.12%(4). Estudios muestran que la curuba quiteña entre otras frutas colombianas, es una de las que mayor contenido en polifenoles totales tiene: curuba quiteña, curuba criolla y marañón, con valores de 1018, 635 y 445 mg de ácido gálico (AG)/100g de PF, respectivamente (3). Esta fruta es utilizada en las dietas para bajar de peso. Se debe consumir la fruta licuada con cáscara, esta es rica en pectina, es eficaz ante úlceras, gastritis y coadyuva en el tratamiento de hernias hietales y reflujos por ser un tonificante muscular. Anti estrés. Se consume solo en zumos, batidos, postres o helados (15). Las frutas contienen polifenoles, los cuales son metabolitos secundarios de las plantas con actividad antioxidante beneficiosa para la salud humana (6). Hay evidencias científicas de que los radicales libres son responsables del daño en lípidos, proteínas y ácidos nucleicos en células7, dando lugar a diferentes alteraciones fisiológicas y patológicas, tales como inflamación, enfermedades cardiovasculares y envejecimiento (8). Diferentes metodologías han sido empleadas para la evaluación in vitro de la capacidad antioxidante de frutas, obteniendo resultados en función del método empleado9, de los cuales FRAP, ABTS, DPPH y ORAC son los más usados (8). Es importante conocer el aporte de vitamina C y la actividad antioxidante de alimentos que hacen parte de la dieta de un grupo poblacional para garantizar a través de la ingesta un consumo lo más adecuado posible de sustancias con interés nutricional. El objetivo de este trabajo fue desarrollar un bocadillo funcional a base de guayaba manzana y curuba quiteña y estudiar la aceptación sensorial del producto obtenido. OBJETIVO GENERAL Desarrollar un bocadillo funcional a partir de guayaba manzana y curuba quiteña Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 244 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias OBJETIVOS ESPECIFICOS Diseñar, formular y obtener un bocadillo con propiedades funcionales. Evaluar y comparar la actividad antioxidante y contenido en vitamina C con un bocadillo comercial Estudiar la aceptación sensorial del producto obtenido. MATERIALES Y MÉTODOS Materias primas y acondicionamiento. La guayaba manzana y la curuba quiteña grado con un grado de madurez comercial obtenidas en la plaza minorista de Medellín – Antioquia. La guayaba manzana se escaldó por 4 minutos a 75°C10, se despulpó en una despulpadora con tamiz de 8 mm y la curuba quiteña se separó la cascara de la parte comestible y se licuo en una licuadora y por último se filtró en una malla con tamaño de partícula de 3 mm. Azúcar Pectina rápida Ácido cítrico Formulación y elaboración del bocadillo funcional. Para determinar una formulación para el desarrollo de un bocadillo funcional a partir de guayaba manzana y curuba quiteña, se elaboraron 3 bocadillos con diferente proporción de cada una de las frutas (tabla 1), se analizó actividad antioxidante, polifenoles y vitamina c, a cada muestra y también se hizo un análisis a un bocadillo comercial y se comparó los resultados de las 3 muestras con los resultados de la muestra comercial y se analizó los datos y se escogió la muestra que cumplía con los objetivos propuestos. Tabla 1: formulación de los bocadillos funcionales. bocadillo % de % de guayaba curuba manzana quiteña Muestra 1 50 50 Muestra 2 60 40 Muestra 3 40 60 Para la elaboración del bocadillo se siguió el manual del laboratorio de procesos vegetales I (11). El flujo de elaboración de bocadillo se muestra en la figura No. 1. Las operaciones son descritas a continuación (1). Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 245 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias Figura 1: diagrama de flujo para la elaboracion de bocadillo de guayaba manzana y curuba quiteña. RECEPCIÓN LAVADO ACONDICIONAMIENTO DESPULPADO curuba quiteña ESCALDADO guayaba manzana. 4 min 75°C PESADO FORMULACION CALENTAR 60-70°C pulpa + 50% azúcar ADICIONAR pectina + 50% azúcar CONCENTRAR 75°brix ADICIONAR ácido cítrico Ph 3.4-3.7 MOLDEAR ENFRIAR a t ambiente, 24 Horas CORTAR EMPACAR Compuestos fenólicos totales y actividad antioxidante. Para la obtención de los extractos para la medición de fenoles totales y actividad antioxidante se pesaron 0,4 g de bocadillo homogenizado y se le agregaron 8,0 mL de una solución metanol: agua (50:50). Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 246 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias La mezcla fue agitada en shaker por 1 hora a velocidad de 40 rpm. Posteriormente se centrifugó a 5000 rpm durante 10 min. El sobrenadante se almacenó en la oscuridad a -20 ºC. El residuo fue sometido a una segunda extracción con 8,0 mL de acetona: agua (70:30) ). La mezcla fue agitada en shaker a 40 rpm durante 1 hora. Posteriormente se centrifugó a 5000 rpm durante 10 min.). Los dos sobrenadantes fueron reunidos y se llevó a 50 mL con agua destilada. Finalmente, se efectuó la cuantificación de fenoles totales y de actividad antioxidante. Determinación de polifenoles totales. La concentración de polifenoles totales se midió por duplicado con el método colorimétrico que utiliza el reactivo Folin-Ciocalteu (13). con una curva de calibración preparada ácido gálico (20-40-60-80-100 mg/L). 100 µl de extractos de los bocadillos (por duplicado) se transfirieron a un tubo de ensayo, y luego se mezcla con 500 µl Reactivo de Folin-Ciocalteu. Después se añadieron 0,2 ml de Na2CO3 al 10% y se aforo hasta 10 ml. los tubos se dejaron en reposo durante 1 h a temperatura ambiente, y la absorción se midió a 725 nm utilizando espectrofotómetro (CELL, modelo CE 1020; Cecil Instruments Ltd, Cambridge, Inglaterra) frente a un blanco, que contenía 100 µl de agua destilada en lugar de la muestra. El ácido gálico se utiliza como patrón de calibración, y los resultados se calcularon como equivalente de ácido gálico (GAE) (mg kg-1 base de peso seco). Capacidad antioxidante. La capacidad antioxidante se evaluó por duplicado, con la decoloración del catión radical ABTS (12). Conocida como actividad antioxidante total (AAT). 100uL de muestra o estándar Trolox se mezcló con 1 ml de solución de ABTS+ y se incubó en oscuridad a 30°C por 30 min, tras lo cual se realizaron las lecturas de la absorbancia a 730 nm en un espectrofotómetro (Thermo Scientific Genesys 20-Vis). La curva de calibración se realizó con Trolox a diferentes concentraciones (entre 0 y 250/μM). Los resultados se expresaron como μmoles de Trolox (ET)/g de muestra. Vitamina C. El método de titulación con 2,6-diclorofenol-indofenol reactivo (AOAC Asociación de los químicos analíticos oficiales, 1995) con algunas modificaciones se aplicó de la siguiente forma: 10 g de muestra homogeneizada fresca se mezcló con 20 ml de 2% solución de ácido oxálico. La mezcla fue homogeneizada, diluida a 100 ml con solución de ácido oxálico y 2% filtrada. Diez ml de solución filtrada se valora con 0,01% de 2,6 - solución de di cloro-fenol-indofenol. El punto final se considera cuando la solución tenía un color rosado durante 15 segundos. Se realizó la calibración de la solución de 2,6diclorofenol-indofenol con solución de ácido ascórbico 0,05%. Los resultados se expresaron de ASMG equivalentes de ácido ascórbico por 100 g de peso fresco (mg AA/100 g de FW). Evaluación sensorial. La evaluación sensorial se realizó con una prueba afectiva hedónica con 10 jueces no entrenados dentro de las instalaciones de la universidad de Antioquia, con, la aceptación del consumidor se evaluó basándose en las características de olor, sabor, color y textura utilizando una escala hedónica con los siguientes descriptores, me gusta mucho, me gusta, me gusta poco, me desagrada y me desagrada mucho. Estas pruebas se le realizaron a todos los productos, para ello se realizó un montaje para el bocadillo funcional, se cortaron en cubos de 2 cm y posteriormente se sirvieron a los jueces evaluadores con un formato establecido para el caso. RESULTADOS Y DISCUSIÓN En la Tabla 2 puede apreciarse el mayor contenido de polifenoles totales en mg de ácido gálico por 100 gamos de muestra en la muestra 2, seguido por la muestra 3 y la muestra 1. Los resultados permiten evidenciar el bajo contenido de poli fenoles totales en la Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 247 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias muestra de bocadillo comercial, en comparación con los resultados de las muestras del bocadillo funcional Tabla 2. Resultado de polifenoles, ácido ascórbico y capacidad antioxidante. Muestras de bocadillo ABTS μmol TEs/g TP mg de ácido AA mg/ g de funcional (b.f.) De b.f. galico/ g de b.f. b.f. 1* 51,128 1921.575 61,8 2 ** 79,03 3282,46 59,42 3*** 85,1978 1705,56 81,5 4° 25,7575 997,595 86,52 *50% de guayaba manzana 50% de curuba quiteña **40 de curuba quiteña 60% de guayaba manzana. ***60% de curuba quiteña 40% de guayaba manzana. ° muestra comercial Se encontró que la capacidad antioxidante de las tres muestras fue más alta que la muestra comercial. La capacidad antioxidante de la muestra 3 fue 3 veces mayor a la comercial y el doble de la muestra 1. El contenido de ácido ascórbico fue un poco más alto que la muestra 3, la muestra que menor contenido tubo fue la muestra 2. En la Tabla 2, se encuentra que la muestra con el 60% de guayaba manzana y el 40% de curuba quiteña, presenta una actividad antioxidante mayor o similar a la informada por José contreras en el artículo Antioxidant capacity, phenolic content and vitamin C in pulp, peel and seed from 24 exotic fruits from Colombia (3). Con excepción de la curuba quiteña, curuba criolla y marañón. Lo que significa que hubo una pérdida de la actividad antioxidante de la curuba quiteña esto se debió a las altas temperaturas a las cuales se evapora el agua para concentrar el bocadillo ya que según reportes que a niveles de temperatura no mayores a 70ºC permitirían tratamientos térmicos en el orden de los 20 minutos sin afectar mayormente la AAO. Temperaturas superiores producen un fuerte descenso aún a tiempos cortos.15 sin embargo este resultado fue 3 veces mayor al comercial. El contenido de polifenoles fue mayor en la muestra con el 60% de curuba quiteña y 40% de guayaba manzana, este bocadillo fue 3 veces mayor que un bocadillo comercial esto fue por el gran contenido de polifenoles en la curuba más que en la guayaba con 1000 y 260 mg de ácido gálico (AG)/100g de PF, respectivamente.8 los polifenoles se mantienen a pH ácidos y el pH del bocadillo esta entre 3,4 y 3,7. El contenido de ácido ascórbico fue menor en todas las muestras que el bocadillo comercial esto fue debido a que la fruta que aporta el contenido de ácido ascórbico es la guayaba manzana y en el total de la formulación la guayaba queda en menor porcentaje que la del comercial, pero el cambio no fue significativo. En cuanto a la prueba sensorial se encontró que la muestra 3 tuvo una aceptación por parte de los jueces alta en los descriptores de me gusta y me gusta mucho como se puede mostrar en la tabla 3. Tabla3: resultados sensoriales 5 4 3 2 Muestra 1 0 2 4 4 Muestra 2 0 2 5 3 Muestra 3 5 4 1 0 1 0 0 0 5: Me gusta mucho 4: Me gusta Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 248 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias 3: Me gusta poco 2: Me desagrada 1: Me d. mucho CONCLUSIONES En conclusión, se puede decir que la guayaba manzana y la curuba quiteña en combinación son una buena fuente de polifenoles y ácido ascórbico para obtener un bocadillo funcional u otros productos. Por esta razón, el consumo de este bocadillo puede jugar un papel importante en la prevención de enfermedades relacionadas con la generación de radicales libres; como por ejemplo, el síndrome metabólico. Agradecimientos. Los autores expresan su agradecimiento al profesor José contreras y a los laboratorios de procesos de alimentos, análisis fisicoquímico por contribuir en el desarrollo de esta investigación. BIBLIOGRAFÍA Universidad cooperativa de Colombia (2001). Estudio de la producción agroindustrial de guayaba y bocadillo en la provincia de Vélez y Ricaurte. UCC, Barbosa. 242 p. Dayana Rojas-Barquera; Carlos-Eduardo Narváez-Cuenca; Determinación de vitamina C, compuestos fenólicos totales y actividad antioxidante de frutas de guayaba (Psidium guajava L.) cultivadas en Colombia, Quím. Nova vol.32 no.9 São Paulo 2009 Contreras-Calderón J, Calderón-Jaimes L, Guerra-Hernández, E, García-Villanova. Antioxidant capacity, phenolic content and vitamin C in pulp, peel and seed from 24 exotic fruits from Colombia. Food Res Int. 2011; 44: 2047-2053. Cruces Carvajal Ramón, lo que México aporto a l mundo. Editorial lectorum, S.A. de C.V., 2006, pág. 100. Morales Ronald Albert, frutoterapia Nutrición y salud, edaf. Marquina V, Araujo L, Ruíz J, Rodríguez-Malaver A, Vit P. Composición química y capacidad antioxidante en fruta, pulpa y mermelada de guayaba (Psidium guajava L.) Román M, Valencia FE. Evaluación de galletas con fibra de cereales como alimento funcional. Vitae. 2006, 13 (2): 36-43. Alberto Uribe Correa, revista de la facultad de química farmacéutica, Universidad de Antioquia. MedellÌn, Colombia, Volumen 19 Suplemento 2, Septiembre, 2012. Sánchez-Moreno C, Larrauri JA. Principales métodos para la determinación de la oxidación lipídica. Food Sci Tech Int. 1998; pag 339. Fernández Sevilla (2004). Tema 6. Escaldado y pelado. Tecnología de los Alimentos. pp.1-1 José Contreras, Margarita Cadavid C, Procesos I (Vegetales); Ingeniería de Alimentos. Universidad de Antioquia. Re R, Pellegrini N, Proteggente A, Pannala A, Yang M, Rice- Evans C. Antioxidant activity applying an improved ABTS radical cation decolorization assay. Free Rad Biol Med 1999; 26 (9/10):1231-37. Singleton VL, Orthofer R, Lamuela-Raventos RM Analysis of phenols and other oxidation substrates and antioxidants by means of Folin-Ciocalteu Reagent. Meth Enzymol 1999; 299: 152-178. Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 249 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias ENCAPSULACIÓN DEL EXTRACTO ANTIOXIDANTE DE ANNATO (Bixa orellana L.), USANDO LA TÉCNICA DE LIOFILIZACIÓN. Lina Marcela Suarez Restrepo 1, Julián Quintero Quiroz*2, Gelmy Luz Ciro Gómez3 1. Grupo de Nutrición y Tecnología de Alimentos, Departamento de alimentos, Facultad de Química Farmacéutica, Universidad de Antioquia, Sede Medellín. lina08.s@hotmail.; 2. Grupo de Nutrición y Tecnología de Alimentos, Departamento de alimentos, Facultad de Química Farmacéutica, Universidad de Antioquia, Sede Medellín. [email protected]; 3. Grupo de Ofidismo y Escorpionismo, Departamento de Química Farmacéutica, Facultad de Química Farmacéutica, Universidad de Antioquia, Sede Medellín. [email protected] Resumen. Fue aplicado un diseño experimental para evaluar efecto del balance hidrofílico-lipofílico (HLB:9,7–9,9), relación material encapsulante/extracto (MP:3/1-5/1) y concentración de tensoactivo (Ts:1-3 %) del proceso de encapsulación del extracto de annato usando el método de liofilización sobre las variables respuestas: el contenido de fenoles totales (Ft), carotenos totales (Ct) y eficiencia de encapsulación (EE). Los resultados demuestran que las variables respuestas y la interacción entre ellas generan efectos estadísticamente significativos sobre algunos de los factores estudiados, obteniendo además, modelos significativos con valores P<0,05. La optimización maximiza los parámetros Ft (0,807mg/mg) y EE (68,631 %), con los siguientes niveles: HLB (9,90), Ts (1,00) y MP (4,00), obteniéndose un sesgo relativo de 12,28% y 9,06% para Ft y EE respectivamente, Posteriormente, fue evaluado el índice oxidativo por el método de Rancimat para el extracto libre de 1,13 y encapsulado 1,17 demostrando que la actividad antioxidante del extracto se conserva aún encapsulado. Palabras claves. Bixa orellana, antioxidante, encapsulación, liofilización INTRODUCCIÓN Debido a las preocupaciones de seguridad acerca de los efectos potencialmente tóxicos de los aditivos sintéticos, existe una tendencia mundial hacia el uso de antioxidantes naturales (Waraho et al., 2011), aumentando la demanda de aditivos de origen natural (extractos de plantas) que se presume son más seguros y funcionales (Castello et al., 2002; Palaniappan and Holley, 2010). La generación de un mayor conocimiento sobre las plantas con dicha potencialidad ha despertado el interés para evaluar las propiedades del plantas como el annato (Bixa Orellana L.). La Bixa orellana es un arbusto entre 5 a 10 m de altura que se encuentra principalmente en las regiones tropicales de América del Sur. Su fruto se asemeja a una capsula grande con espinas suaves, que en su interior contiene multitud de semillas; estas están compuestas fundamentalmente por carotenoides, como la bixina (cis y trans) y norbixina y compuestos fenólicos(Chisté et al., 2011; Figueirêdo et al.). Está demostrado que el extracto de annato proveniente de las semillas, hojas y tallos no ejerce ninguna tipo de toxicidad y se ha empleado en la industria alimentaria por su capacidad colorante en productos lácteos tales como el queso y la mantequilla(Yolmeh et al., 2014), Asimismo, se le han atribuido muchas propiedades farmacológicas como cicatrizante(González Madariaga et al., 2003), antinflamatorio (Ramírez et al., 2007), antimicrobiano(Ciro, 2012; Fleischer et al., 2003; Quintero et al., 2013) y resaltando su actividad antioxidante (Bell et al., 2012; Cardarelli et al., 2008; Viuda et al., 2012); provenientes de los compuestos fenólicos y carotenoides que éste contiene(Oboh et al., 2011). Estudios realizados Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 250 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias demuestran que los extractos de annatto se pueden utilizar como una fuente fácilmente accesible de antioxidantes naturales, siendo eficaz en la prevención de la peroxidación lipídica y la protección de alimentos (Chisté et al., 2011). Para alimentos se ha estudiado ampliamente la aplicación del extracto de annato en aceites vegetales para evitar su oxidación, donde se ha demostrado el retraso del deterioro oxidativo del aceites de oliva, de emulsiones de o/w (Kiokias and Gordon, 2003) y del aceite de palma(de SantanaI et al., 2013) inhibiendo la formación de hidroperóxidos por encima de la luteína, βcaroteno y licopeno (Kiokias and Oreopoulou, 2006). Se podría deducir que las multifunciones del annato deben conducir a ser ampliamente utilizado, sin embargo, el annato es susceptible a los oxidantes, la luz y el calor, por lo que debe ser protegido de la degradación química antes de su aplicación industrial, sea alimentaria o farmacéutica (Tamil Selvi et al., 2013).Una de las técnicas que se ha estudiado para proteger compuestos fisiológicamente activos es el método de encapsulación, que se define como la tecnología para empacar materiales sólidos, líquidos y gases, en pequeñas cápsulas, que permiten su liberación controlada y su estabilidad en el tiempo (Champagne and Fustier, 2007). Este método protege a los materiales encapsulados de factores como la degradación química, el calor y la humedad, además genera ventajas como la liberación controlada de compuestos, protección de principios activos inestables a algún factor ambiental, enmascarar olores y/o sabores y facilitar la manipulación de algunos materiales líquidos (Lopera and Gallardo, 2008). Los procesos de encapsulación se pueden dividir en dos tipos: procesos químicos y procesos mecánicos. Los procesos químicos se dividen en las técnicas de coacervación, cocristalización, polimerización interfacial, gelificación iónica, incompatibilidad polimérica, atrapamiento porliposomas e inclusión molecular; dentro de los procesos mecánicos están las técnicas de secado por aspersión, liofilización y extrusión (Madene et al., 2006). OBJETIVO Optimizar el proceso de encapsulación del extracto de annato (Bixa orellana L.) por el método de liofilización, implementando la metodología de superficie de respuesta. MATERIALES Y MÉTODOS Obtención del extracto etanólico de semillas de B. orellana L. La colección de las semillas de annato fue realizada en el municipio de San Luis, Antioquia; las semillas fueron identificadas y clasificadas por el Herbario de la Universidad de Antioquia como Bixa orellana L. variedad roja. Las semillas fueron secadas en estufa convencional a temperatura de 37±0.2°C durante 48 horas. El material vegetal seco fue sometido a un proceso de extracción con etanol al 95% (Merck®, Alemania) durante 48 horas a 4±0.2°C, posteriormente los extractos fueron filtrados y almacenados a 4±0.2 °C protegidas de la luz y el ambiente. Proceso de encapsulación del extracto. Para el proceso de encapsulación del extracto se elaboraron 15 emulsiones acorde a lo realizado por Barbosa (2004) con algunas modificaciones. Se usó como material de pared una mezcla de polisacáridos constituida por goma arábiga (95 %) y sacarosa (5%), llevando a una concentración de sólidos totales en la emulsión del 45%. Para la determinación de los otros compuestos de la emulsión se implementó un diseño factorial central compuesto cuyos factores fueron: el valor de la relación Lipofilica-Hidrofilica (HLB) de la mezcla de tensoactivos tween y span (9.7 y 9.9), % tensoativos (Ts) en la formulación (1% - 3%) y relación material encapsulante:extracto (MP) (3:1– 5:1). Como variables respuestas del diseño experimental contemplamos: la Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 251 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias eficiencia de encapsulación (EE), el porcentaje de fenoles totales (Ft) y la concentración carotenos totales (Ct). Para el análisis de los resultados se desarrolló el análisis de varianza (ANOVA) con un nivel de confianza del 95%, la cual incluye la significancia estadística de cada uno de los términos del modelo ajustado (Valor -P), los efectos estimados en cada término, el coeficiente de determinación del modelo (R2) y la carencia de ajuste, con el fin de establecer la exactitud del modelo para representar los datos. Los modelos obtenidos se optimizaron para determinar los niveles de las variables que entregan los máximos valores de las respuestas. Se utilizó el software Design Expert Versión 8.0.6 (Stat-Ease, EE.UU). Las corridas experimentales en forma aleatoria se muestran en la Tabla 1. Las emulsiones elaboradas fueron congeladas a -40°C para su posterior liofilización. Tabla 1: Corridas experimentales, diseño tipo factorial central compuesto . Factores/Ensayos 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 HLB 9,75 9,90 9,90 9,60 9,75 9,75 9,75 9,75 9,75 9,75 9,60 9,75 9,54 9,75 9,96 % Ts 0,59 3,00 1,00 3,00 2,00 2,00 2,00 2,00 2,00 2,00 1,00 2,00 2,00 3,41 2,00 MP 4,00 3,00 5,00 5,00 5,41 4,00 4,00 2,59 4,00 4,00 3,00 4,00 4,00 4,00 4,00 Cuantificación de Fenoles totales del extracto encapsulado (Ft). 5 mg de la muestra se diluyó en 1 ml de agua (71,3%) – metanol (28,7%). Se tomó una alícuota de 100 μL y se llevó a 500μL usando la misma solución de agua – metanol. A la solución se mezcló 250 μL del reactivo Folin-Ciocalteu (Merck®, Alemania) (1:1) y se sometió a sonicar por 5 min. La solución sonicada y 1250 μl de Na2CO3 al 20% (Merck ®, Alemania) se mezclaron fuertemente para luego dejar reposar en un lugar oscuro durante 2 horas a temperatura ambiente. Después de este tiempo se midió la absorbancia a 725nm, se interpolo contra una curva de ácido tánico. La concentración de fenoles totales fue expresada como mg Acido tánico/g muestra (Ciro et al., 2012). Cuantificación de Carotenos totales del extracto encapsulado (Ct). se tomaron 5,0 g de la muestra a la cual se le realizó lavados sucesivos con éter de petróleo (5 mL), acetona (5mL) y agua (10 mL). El procedimiento se repitió hasta que la muestra estuvo incolora y la fase acuosa se desechó. La solución obtenida se transfirió a un matraz aforado de 50 mL, el volumen se completó con éter de petróleo. La muestra se leyó en un espectrofotómetro a 450 nm. Se calculó el contenido total de carotenoides utilizando la siguiente fórmula (de Carvalho et al., 2012): CT g g AxVx10 4 % A11cm xP Donde A: absorbancia; V: volumen total del extracto (mL); P: peso de la muestra (g); A1%1 cm : 2592 (Coeficiente de extinción del β- caroteno en éter de petróleo) . Cuantificación de la eficiencia de encapsulación (EE). la eficiencia de encapsulación se calculó usando la siguiente ecuación: %EE= [(extracto superficial+ extracto interno) – extracto superficial)/ extracto total] * 100 Donde el extracto superficial se cuantificó por el método descrito por Barbosa (2004), mezclando suavemente una muestra de cápsulas (2,5 g) en éter de petróleo (100 mL) durante 15 minutos a 25 °C. El solvente se filtró y se tomó una alícuota del filtrado (50 mL), se agregó a un matraz de fondo redondo con peso conocido y se evaporó el solvente mediante un rotaevaporador y el extracto se determinó gravimétricamente. Para calcular Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 252 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias el extracto interno se tomó una muestra de cápsulas (10g) y se le agregara hidróxido de amonio 0.88 (1mL), etanol (10 mL), éter etílico (25 mL) y se lleva al agitador vórtex por 10 minutos, se dejó enfriar y se le adicionó éter de petróleo (25 mL). Posterior al reposo, se decantó la fase etérea en un matraz bola con peso conocido y se repitió la extracción 3 veces usando una mezcla de etanol (5 mL), éter etílico (25 mL) y éter de petróleo (25 mL). Finalmente se evaporó el disolvente en un rotavaeporador, y el extracto obtenido se determinó por gravimetría (Barbosa et al., 2005). Evaluación del índice oxidativo del extracto encapsulado y no encapsulado por el método de Rancimat. Se usaron 3 g aceite de girasol comercial para evaluar la estabilidad oxidativa en el equipo Rancimat (Metrohm, Suiza) a 120 ºC con un flujo de aire de 20 L/h. Se tomó el tiempo de inducción de las muestras (aceite de girasol con extracto no encapsulado a 1024 ppm y aceite de girasol con extracto encapsulado a 5455 ppm) y del control (aceite de girasol). El índice de oxidación se determinará de acuerdo a la siguiente ecuación (Viuda et al., 2012): Tiempo de inducción muestra Tiempo de inducción del control al día 1 AAI 1 Indica un efecto antioxidan te contra la oxidación lipídica AAI AAI 1 Indica efeto pro - oxidante Resultados y discusión. Con el objetivo de evaluar el efecto que las tres variables en consideración (Ts, HLB y MP), tienen sobre los variables respuesta (Ft, Ct y EE), se desarrolló el diseño factorial central compuesto, el cual se presenta en la Tabla 1. En ésta se tienen las corridas experimentales en forma aleatoria. Los resultados del ANOVA del diseño factorial se presentan en la Tabla 2, donde se entrega el valor P para cada uno de los modelos obtenidos, el cual señala su significancia estadística sobre las variables respuesta. Tabla 2: ANOVA para las tres variables respuestas del diseño factorial central compuesto en la encapsulación del extracto de annato por el método de liofilización. Valor p Ft Ct %EE Modelo 0,0053 0,0251 0,0463 Carencia de ajuste 0,1637 0,6600 0,3034 A-HLB B-Ts 0,1160 0,1588 0,0685 0,0992 0,5832 0,0726 C-MP 0,8581 0,0124 0,0156 AB 0,3864 0,0147 ------ AC 0,0357 ------ 0,0346 BC 0,0389 ------ 0,5026 A^2 0,0013 ------ ------ B^2 0,0323 0,0860 ------ R-Cuadrado 0,9322 0,7132 0,6657 R-Cuadrado Adj 0,8419 0,5539 0,5067 Parámetro/Factor Ft = +1599.91228 - 320.32668 * HLB + 5.5075 * Ts - 24.45216 * MP - 0.46918 * HLB * Ts + 2.68681 * HLB * MP - 0.35368 * Ts * MP + 15.97762 * HLB2 + 0.17594 * Ts2 - 0.12185 * MP2 (Ecuacion 1) Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 253 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias Sqrt(EE) = - 108.44213+11.88798*HLB-0.23953*Ts + 27.18952*MP - 2.76325 * HLB * MP – 0.11637 *Ts*MP (Ecuacion 2) Sqrt(Ct) = - 223.13033 + 24.13938 * HLB + 98.88281* Ts - 1.13100*MP - 10.29985*HLB*Ts+0.50314*Ts2 (Ecuacion 3) En la Tabla 2 se observa que hay efecto estadísticamente significativo entre las interacciones HLB y MP (p=0,0357) y de Ts y MP (p=0,0389) sobre Ft, con efectos positivo y negativo respectivamente; además, tanto HLB (p=0,0013) y Ts (p=0,0323) en sus términos cuadráticos generan efectos significativos sobre Ft, ambos positivamente (Ver ecuación 1). La Figura 1A presenta el gráfico de superficie de respuesta que afianza el efecto positivo que ejerce la interacción entre HLB y MP sobre Ft, demostrando que los máximos valores tanto de MP como de HLB favorece a Ft, al contrario, al no usar estas combinaciones, Ft no se ve favorecido de la misma forma. Al observar el efecto que ejerce la misma interacción analizada para Ft sobre EE (Tabla 2), obtenemos que dicha interacción es influyente significativamente sobre EE (P=0,0346) de una forma negativa (Ecuación 2). A pesar del efecto negativo que genera la interacción entre HLB y MP sobre EE, al observar el gráfico de superficie de respuesta obtenido para este efecto (Figura 1B), se demostró que maximizando los valores de MP y HLB se generan los valores más altos de EE en la zona explorada. A C B Figura 1: Superficie de respuesta para los efectos de MP, HLB y Ts (%) y fenoles totales (mg Acido tánico/mg cápsulas) sobre: (A) fenoles totales (mg ácido tánico/mg cápsulas) (B) y (C) % Eficiencia de encapsulación (EE), relación material de la encapsulación del extracto de annato. Por lo dicho anteriormente, al maximizar la interacción entre HLB y MP, se ve incrementado EE y a su vez Ft; esto posiblemente debido que el incremento de estos factores favorece la estabilidad de la emulsión, y al tener mayor presencia de MP incrementan los valores de EE, conllevando a una mayor protección del extracto contra las condiciones ambientales del proceso que degradan parte de sus compuestos bioactivos, entre ellos Ft (Barbosa et al., 2005; Huertas, 2010; Tamil Selvi et al., 2013). Para la variable Ct, los factores con efectos estadísticamente significativos son: MP (p=0,0124) en su término lineal y la interacción entre HLB y Ts (p=0,0147), ambos con efectos positivos (Tabla 2 y Ecuación 3). Lo anterior debido posiblemente a la fracción Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 254 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias másica cambiante de Ct en cada una de las formulaciones desarrollas, al incrementar el MP, HLB y Ts en la formulación, la fracción de Ct disminuiría, pero la cantidad de Ct se mantendrá constante. Optimización. Los modelos de las ecuaciones 1, 2 y 3 se sometieron a un proceso de optimización para predecir los valores de los factores que maximizaban los parámetros Ft y EE, debido que Ft son los compuestos bioactivos causante de la actividad antioxidante y EE favorecería la protección del extracto (Barbosa et al., 2005). En la tabla 3 se presentan los valores máximos locales de los parámetros, los valores de cada uno de los factores que los definen con su respectiva deseabilidad, además, se presentan los resultados experimentales obtenidos posterior a la encapsulación optimizada, junto con el sesgo relativo obtenido. Tabla 3: máximos locales predichos en la optimización de la encapsulación del extracto de annato por el método de liofilización. Optimizado Factores HLB Ts Variables respuestas MP Fenoles (mgAT/mg capsulas) EE (%) Deseabilidad Predicho 9,900 1,000 4,000 0,807 68,631 0,935 Experimental 9,900 1,000 4,000 0,906 62,411 ---- 12,283 9,062 ---- Sesgo relativo (%) ---- ---- ---- Los datos obtenidos en el sesgo relativo demuestran que los datos simulados por el modelo optimizado en el diseño experimental se ajustan a los datos experimentales, deduciendo que los modelos adquiridos son válidos para la predicción del comportamiento de encapsulación por el método de liofilización del extracto de annato. Índice de oxidación del extracto encapsulado y libre. Con el objetivo verificar que el proceso de encapsulación no afecta las propiedades antioxidante del extracto fueron calculados los tiempos de inducción y el índice de oxidación de cada uno de ellos por el método de Rancimat. En la Tabla 4 se presentan los resultados en los tiempo de inducción del AG, AG+Ex y AG+Exc y el índice de oxidación de ellos, además en la Figura 2 se ilustran las curvas obtenidas en los proceso de degradación estudiados. Tabla 4: tiempos de inducción e índice de oxidación del extracto no encapsulado y encapsulado. Muestra Tiempo de inducción (h) ------ a 1,13 AG 1,29 ± 0,06 AG + Ex 1,47 ± 0,11 AG + Exc 1,51 ± Índice de oxidación b a 0,03 ------ ------ a ± 0,09 a ± 0,08 1,17 a,b: letras iguales significa que no hay diferencias estadísticamente significativas entre las muestras por comparación de medias por Tukey Con los resultados obtenidos se demuestra que la actividad antioxidante proveniente del extracto se conserva aún después del proceso de encapsulación por el método de Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 255 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias liofilización, sin presentar diferencias estadísticamente significativas con un P<0,05 entre los índices de oxidación del extracto libre y encapsulado. A B C Figura 2: Curvas del proceso de degradación por el método de Rancimat para: (A) AG (B) AG+Ex y (C) AG+Exc. CONCLUSIONES La técnica de encapsulación por el método de liofilización ha demostrado no ser la técnica más adecuada para encapsular, ya que presenta bajas eficiencias de encapsulación comparadas con otras técnicas aplicadas para el mismo fin (Barbosa et al., 2005); no obstante, los resultados obtenidos en la aplicación de la metodología de superficie de respuesta sobre el valor HLB aportado por el tensoactivo y MP arrojó que garantizando un HLB de 9,9 y un MP de 4/1 en la emulsión, se puede llegar a incrementar la eficiencia de encapsulación hasta un 60,82 %. Pese a las eficiencias de encapsulación bajas que presenta la técnica liofilización, la garantía que esta técnica demostró en la mínima afectación a los compuestos bioactivos del extracto de annato, compuestos fenólicos y carotenos, es un respaldo de la preservación de su capacidad antioxidante demostrada por el método de Rancimat, reportando índices de oxidación 1,13 y 1,17 para el extracto sin encapsular y el extracto encapsulado respectivamente. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS Barbosa, M. I. M. J., Borsarelli, C. D., and Mercadante, A. Z. (2005). Light stability of spray-dried bixin encapsulated with different edible polysaccharide preparations. Food Research International 38, 989-994. Bell, G. A. S., Shamna, R., Sangeetha, B., and Sasikumar, J. M. (2012). In vivo antioxidant activity of bark extract of Bixa orellana L. against acetaminophen–induced oxidative stress. Asian Pacific Journal of Tropical Biomedicine 2, S700-S705. Cardarelli, C. R., Benassi, M. d. T., and Mercadante, A. Z. 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Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 258 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias OPTIMIZACIÓN DE LAS CONDICIONES DE OPERACIÓN DEL PROCESO DE IMPREGNACIÓN A VACÍO DEL EXTRACTO DE ANNATO EN FRUTOS DE UCHUVA Gelmy Luz Ciro Gómez*1, José Edgar Zapata Montoya2 1 Programa de Ofidismo y Escorpionismo, Departamento de Química Farmacéutica, Facultad de Química Farmacéutica, Universidad de Antioquia, Sede Medellín. [email protected]. 2 Grupo de Ofidismo y Escorpionismo, Departamento de Química Farmacéutica, Facultad de Química Farmacéutica, Universidad de Antioquia, Sede Medellín. [email protected] Resumen. Fue optimizada las condiciones de operación del proceso de impregnación al vacío (IV) de frutos de uchuva (Physalis peruviana L.) con extracto de semillas de annato evaluandose el efecto de los factores temperatura (T:25-40°C), presión (P:83.27853mbar), velocidad de rotación (V:40-120rpm) y concentración de extracto ([E]:10244096μg/mL), sobre la concentración de fenoles totales (FT). La optimización de los modelos obtenidos del diseño factorial central compuesto muestra que los valores de las variables que maximizan FT en las uchuvas (1.33 mgA.tánico/guchuva) son: T: 25ºC, P: 401.88mbar, [E]: 3544.35μg/mL y V: 120rpm, los cuales son validados experimentalmente consiguiendo valores para FT de 2.12±0.02 mgA.tánico/guchuva. Los resultados demuestran que los frutos impregnados con el extracto presentan menores recuentos microbiológicos y mayor concentración de fenoles totales que las uchuvas frescas para el primer día de almacenamiento, pero para los siguientes días se ve relación inversa entre los recuentos microbianos y la degradación de compuestos fenólicos. Palabras clave. impregnación a vacío, Physalis peruviana, compuestos bioactivos, optimización INTRODUCCIÓN Las operaciones unitarias que implican sistemas sólido-líquidos son muy habituales en la industria de alimentos; como ejemplos podrían citarse las industrias de encurtidos, conservas, extracción de aceites, deshidratación osmótica, salado de quesos por inmersión, impregnación a vacío de compuestos bioactivos etc. Alimentos estructurados tales como frutas y vegetales, tienen una gran cantidad de poros (espacios intercelulares), los cuales son ocupados total o parcialmente por gas o líquido nativo. Esto les da la posibilidad de ser impregnados por una solución determinada y de este modo modificar la composición por la adición de solutos específicos seleccionados: incorporación de ácidos, conservantes, azúcares u otros depresores de la actividad de agua, compuestos fisiológicamente activos (CFA) (antioxidantes, antimicrobianos, vitaminas, minerales) etc. En este sentido, la impregnación a vacío puede ser considerada como una herramienta en el desarrollo de productos vegetales o frutícolas sin destruir su estructura celular mientras convenientemente se modifica su composición original [1]. Dentro de las ventajas que ofrece el trabajar en condiciones de vacío están: (I) cinéticas de deshidratación más rápidas, (II) menor ganancia de azúcares, (III) mejor conservación del color y mejora del mismo en algunos productos y (IV) conservación del sabor y aroma del producto fresco [2]. La efectividad del proceso de impregnación a vacío depende factores como: tiempo, presión, composición de la solución a impregnar, temperatura del proceso entre otros. Para lo cual se hace necesario las condiciones óptimas del proceso de impregnación que permita la incorporación de una forma eficaz de compuestos de interés en matrices alimentarias. Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 259 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias Hasta la fecha, se han realizado investigaciones relacionadas con la incorporación de CFA en alimentos porosos por medio de la IV, y de esta forma desarrollar productos funcionales fortificados. Recientemente se han reportado estudios acerca de la viabilidad de la IV en el desarrollo de frutas frescas fortificadas con calcio, zinc u otros minerales [36]. El uso de esta técnica puede prevenir el pardeamiento de frutas y vegetales; no sólo por el hecho de incorporar solutos específicos inhibitorios de la reacción (por ejemplo antioxidantes); sino que también por el proceso de remoción de aire de los poros llevado a cabo en la primera etapa. Con la remoción del oxígeno del aire retenido en los poros, se evita el desarrollo de las reacciones oxidativas de deterioro típicas en frutas [7]. Otra de las posibilidades de aplicación de la IV es la incorporación de compuestos con actividad antimicrobiana al interior de matrices alimentarias sólidas, como las frutas las cuales, por su alta actividad acuosa, son altamente perecederas. Tal es el caso del fruto de uchuva, que representa en la actualidad un cultivo de alto valor comercial pero con una vida postcosecha bastante corta, por lo cual requieren de tratamientos adecuados para prolongar su vida útil [8]. La incorporación de compuestos antimicrobianos al interior de la estructura del sólido por medio de la impregnación a vacío es una alternativa novedosa para inhibir el crecimiento de microorganismos alterantes y contribuir a la disminución de las pérdidas postcosecha del fruto de uchuva. Por tal motivo, con el desarrollo de este trabajo pretendimos optimizar el proceso de impregnación a vacío del extracto obtenido de semillas de annato en frutos de uchuva y evaluar su eficacia in situ, con el objetico de aumentar el tiempo de vida útil de frutas frescas sin afectar sus características naturales y sensoriales. Fue utilizado el extracto de annato porque en trabajos previos realizados en el grupo de investigación fue comprobada la capacidad de éste para inhibir el crecimiento de microorganismos de importancia en la industria frutícola [9]. OBJETIVOS Optimizar las condiciones de operación del proceso de impregnación a vacío del extracto de annato en frutos de uchuva MATERIALES Y MÉTODOS Proceso de obtención del extracto etanólico de semillas de annato. Las semillas de annato, adquiridas en el mercado local, fueron sometidas a un proceso de extracción con etanol al 95% (Merck®, Alemania) durante 48 horas a 4±0.2°C. Pasado este tiempo, el extracto fue liofilizado y almacenado en refrigeración hasta su uso. Proceso de impregnación a vacío del extracto de annato en frutos de uchuvas. Fueron seleccionados frutos de uchuva entre 4 y 5 gramos de peso y con contenido de sólidos solubles entre 14 y 15 ºBrix. Los frutos fueron lavados y desinfectados con NaClO (200μg/mL). 100 gramos de uchuvas fueron sumergidas en 500 mL de jarabe de sacarosa (20 ºBrix) con concentraciones del extracto que variaron entre: 1024-4096 μg/mL. Las unidades experimentales fueron sometidas al proceso de IV en rotavapor (Büchi R-124, Alemania) a las siguientes condiciones de operación: presión (P) (83.26853.26 mbar), temperatura (T) (25–40 ºC), concentración de extracto [E] (1024-4096 μg/mL) y velocidad de rotación (V) (0–120 rpm). El sistema fue sometido a las presiones de trabajo por un tiempo de 10 min., luego se restableció la presión atmosférica y se mantuvieron las muestras sumergidas en la solución durante 5 min más. Las muestras impregnadas fueron secadas con papel absorbente y pesadas una balanza analítica. Fue aplicado un diseño factorial central compuesto para evaluar el efecto de P, T, [E] y V sobre la variable respuesta concentración de fenoles totales (FT). Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 260 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias Determinación de FT de los frutos de uchuva impregnados. A 5 mg muestra se le adicionó 1 mL de metanol, 100 μL de la solución anterior se completó hasta 500 μL con agua destilada. Fueron adicionados 250 μL del reactivo Folin-Ciocalteu (Merck®, Alemania) (1:1) al estándar y a la muestra, y fueron sonicados por 5 min. Luego, fueron agregados 1250 μL de Na2CO3 (Merck®, Alemania) al 20%. La mezcla fue dejada en reposo durante 2 horas en la oscuridad. Finalmente, se leyó la absorbancia a 725 nm contra una curva de ácido tánico y los resultados fueron expresados como equivalentes de ácido tánico por gramo de uchuva (mg/g) [10]. Las estimaciones fueron realizadas por triplicado. Los resultados experimentales obtenidos del diseño factorial central compuesto se ajustaron a un polinomio de la forma mostrada en la ecuación (1) (software STAT-EASE de Design-Expert, versión 5.0). FT 0 1T 2 P 3 E 4 V 11T 2 ... 44V42 12TP 123TPE 1 Fue desarrollado un análisis de varianza (ANOVA) con un nivel de confianza del 95%, la cual incluye la significancia estadística de cada uno de los términos del modelo ajustado (valor-p), los coeficientes estimados en cada término (i), el coeficiente de determinación del modelo (R2) y la carencia de ajuste, con el fin de establecer la exactitud del modelo para representar los datos. El modelo obtenido fue optimizado siguiendo la metodología de Derringer et al., 1980 [11] para determinar los niveles de los factores que entregan los máximos valores de la variable respuesta. Evaluación de la cinética de degradación de compuestos fenólicos y del crecimiento microbiano de los frutos impregnados a vacío con el extracto de annato a las condiciones óptimas: Las muestras de uchuva impregnadas con el extracto de annato a las condiciones óptimas fueron almacenadas a 4°C en bolsas plásticas resellables durante 12 días días. Los muestreos para los análisis de compuestos fenólicos y los recuentos de mohos y levaduras fueron realizados en los días 1, 5, 7 y 12 de almacenamiento. La comparación de medias de los resultados de los análisis entre las muestras frescas y las impregnadas fueron realizadas por el método de comparaciones múltiples de Tukey, con un nivel de confianza del 95%. RESULTADOS Y DISCUSIÓN Efecto de los factores sobre la impregnación de fenoles totales (FT) en frutos de uchuva impregnados con el extracto de annato. La impregnación a vacío es una técnica que permite la incorporación de compuestos a un sólido poroso, por medio de la inmersión del sólido en soluciones isotónicas que contienen el compuesto a impregnar [4, 12]. Para este estudio fue seleccionado el fruto de uchuva como matriz sólida a impregnar con el extracto etanólico de annato. Los principios activos responsables de estas actividades, según lo reportado en la literatura son derivados fenólicos [13-16], por tal razón fueron evaluados los efectos de las variables T, P, [E] y V sobre la impregnación de fenoles totales (FT) en frutos de uchuva impregnados con el extracto. Los resultados de la variable respuestas FT se ajustaron mediante regresión lineal múltiple, a una ecuación en función de los factores T, P, [E] y V, hallándose el siguiente modelo: 2 FT=-0.11+1.32x10-3P+6.70x10-4[E]-1.66x10-6P -9.46x10-8[E] 2 (2) El ANOVA del modelo señala que este es significativo (P<0.05) y explica el 72.52% de la variabilidad en la FT. El ANOVA del diseño factorial central compuesto y la ecuación 2 Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 261 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias muestran que para la variable respuesta FT, las variables que tienen efecto significativo son: la [E] en su término lineal (p<0.0001) y cuadrático (p=0.0005), con efectos positivo y negativo, respectivamente y la P en su término cuadrático (P=0.0243) con efecto negativo. En la Figura 1 se muestran los gráficos de superficies de respuestas y de contorno para la variable respuesta FT durante la impregnación a vacío del extracto de annato en frutos de uchuva. La Figura 1a muestra el efecto de la interacción de las variables T y P sobre la variable respuesta FT, el gráfico tiene forma de silla con zonas de altos y bajos valores de FT, obteniendose los valores máximos (1.35mgAT/guchuva) a T de 25 y 40 ºC y a una P de 405.65 mbar. En la Figura 2b podemos observar que el fenómeno estudiado se representa aproximadamente por un paraboloide con un punto máximo (candidato a punto óptimo) y con la ayuda del gráfico de contorno se puede observar que el punto donde la variable respuesta FT es máxima (1.36 mgAT/guchuva) se encuentra a valores de P y [E] de 3792.75 ppm y 396.32 mbar, respectivamente. Mientras que la interacción de T y [E] da valores de FT de 1.35 mgAT/guchuva a 3765.98 ppm tanto a 25.08 °C como a 39.85°C (Figura 1c). Figura 1: Superficies de respuestas y gráficos de contorno para la variable respuesta F T durante la impregnación a vacío del extracto de annato en frutos de uchuva. a) constantes: [E] (4096 ppm) y V (80 rpm); b)T (25°C) y V (80 rpm) y c) constantes: P (468.26 mbar) y V (80 rpm). Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 262 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias Optimización del proceso de impregnación a vacío de EESBp en frutos de uchuva. Para la modelización fue sometida la ecuación (2) a un proceso de optimización, con el fin de predecir las condiciones en las cuales las cuatro variables respuesta presentarían en conjunto los valores más altos. Los niveles de los factores que maximizaron FT (1.33 mgAT/guchuva) fueron: T de 25 ºC, P de 401.88 mbar, [E] de 3544.35 ppm y V de 120 rpm. El parámetro optimizado fue validado experimentalmente, encontrándose que el fruto de uchuva impregnado con el extracto de annato, a las condiciones óptimas del diseño experimental, presentó un valor de FT de 2.12 mgAT/guchuva. Con estos resultados se comprueba que las condiciones de impregnación a vacío (P, [E], T y V) de frutos de uchuva con el extracto de annato fueron los adecuados para maximizar la impregnación de fenoles totales e incluso a un valor más alto que el optimizado en el diseño experimental. Similarmente, Cortés et al., 2007 [17] explican que el mayor nivel de Ca+2 obtenido en la estructura del mango fortificado, con respecto al valor calculado teóricamente, es debido a que no se tuvo en cuenta la posible salida de líquido intracelular por efecto del vacío, el cual es también sustituido por disolución externa portadora de Ca+2 y el error dependerá de la cantidad de líquido nativo presente en los espacios intercelulares en cada muestra. Cinéticas de degradación de compuestos fenólicos y del crecimiento microbiano de los frutos impregnados a vacío con el extracto de annato a las condiciones óptimas. En las Figuras 2 y 3 se muestran que las uchuvas impregnadas con el extracto, a pesar de que estas tienen mayor contenido en compuestos fenólicos que la uchuva fresca, tienden a disminuir significativamente (p<0.05) más rápidamente su concentración en FT durante el tiempo de almacenamiento, llegando a valores muy similares entre las tres muestras en el día 12 de almacenamiento, tiempo en el cual las muestras ya no son microbiológicamente seguras (Ver Figura 3). Además, comparando el comportamiento del recuento de mohos y levaduras y la degradación de compuestos fenólicos de las dos muestras, durante el tiempo de almacenamiento a 4°C, es notoria la relación del descenso en la concentración de FT en las muestras frescas e impregnadas con los extractos y el aumento en las UFC/g de mohos-levaduras, hasta llegar al día 12 de almacenamiento donde el contenido en fenoles totales para las tres muestras es muy pequeño.. Figura 2. Contenido en Fenoles totales de las muestras frescas e impregnadas con el extracto con respecto al tiempo de almacenamiento. Los resultados se muestran como la media ± DS de tres ensayos Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 263 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias Figura 3: Recuento microbiano de mohos y levaduras en frutos de uchuvas frescas (a) e impregnadas con el extracto (b). A la fecha, existen numerosos trabajos de investigación que atribuyen el poder antimicrobiano ejercido por extractos vegetales y/o aceites esenciales principalmente a los compuestos polifenólicos. Así se ha constatado que los polifenoles son más eficaces sobre las bacterias Gram positivas que sobre las Gram negativas, las formas agliconas son más activas en la inhibición del crecimiento microbiano que sus correspondientes formas glicosadas, las quinonas tienen más actividad antibacteriana que las formas no oxidadas, y la presencia de grupos –OH libres en posición C5 o C7 del anillo A de los flavonoides favorece el poder antimicrobiano de los mismos [18-22] CONCLUSIONES Las condiciones óptimas del proceso de la IV con el extracto de annato en frutos de uchuva, maximizando la concentración de fenoles totales se logra utilizando una temperatura de 25 ºC, presión de 453 mbar, concentración de extracto de 3544.35 μg/mL y velocidad de agitación de 120 rpm. Es posible mejorar la calidad microbiológica de frutos de uchuva mediante la IV del extracto de annato bajo las condiciones de trabajo en este estudio. La degradación de los compuestos fenólicos en los frutos impregnados con el extracto es significativa con respecto al tiempo de almacenamiento, llegando a igualarse las concentraciones en el último día de almacenamiento para las muestras frescas e impregnadas con recuentos de mohos y levaduras similares. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1. 2. 3. 4. Chiralt, A., et al., Vacuum Impregnation: A Tool in Minimally Processing of Foods., in Processing of Foods: Quality Optimization and Process Assessment, F.A.R. Oliveira and J.C. Oliveira, Editors. 1999, CRC Press: Boca Ratón. p. 341356. Navarrete, N.M., et al., Termodinámica y cinética de sistemas alimento entorno. 1998, Valencia: Universidad Politécnica de Valencia, Servicio de Publicaciones. Botero, A.I., Aplicación de la ingeniería de matrices en el desarrollo de uchuva (Physalis peruviana L.), in Departamento de Alimentos. 2008, Universidad de Antioquia: Medellín. Cortés, M., Desarrollo de Productos de manzana deshidratadas enriquecidos con vitamina E, in Departamento de Tecnología de Alimentos. 2004, Universidad Politécnica de Valencia: Valencia. Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 264 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21. 22. Betoret, N., et al., Development of probiotic-enriched dried fruits by vacuum impregnation. Journal of Food Engineering, 2003. 56(2-3): p. 273-277. Gras, M.L., et al., Calcium fortification of vegetables by vacuum impregnation Interactions with cellular matrix. Journal of Food Engineering, 2003. 56(2-3): p. 279-284. Lin, D.S., et al., Retention of fortified vitamin E and sensory quality of fresh-cut pear by vacuum impregnation with honey. Journal of Food Science: Sensory and Nutritive Qualities of Food, 2006. 71(7): p. 553-559. Esmel, C.E., J. Duval, and A. 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El objetivo de la presente investigación se centra en estudiar las características del proceso y composición del queso asadero, chihuahua y manchego con el fin de analizar las propiedades reológicas de éstos; así mismo ver diferencias que existen entre estos quesos en cuanto a estas propiedades funcionales. El estudio de las propiedades reológicas es importante ya que son un factor determinante para la calidad de los quesos y la realización de algunos alimentos preparados. Mediante la reología se puede determinar cómo el cuerpo y la textura son afectados por factores específicos como la cantidad de grasa presente en la muestra y la acidez que presenta el queso. Para ésta evaluación se apoyó en los métodos ya existentes para la determinación de grasa (método de Gerber), la acidez (método volumétrico) y la textura (Texture Analizer). Los resultados presentados en el análisis demostraron la diferencia entre los tres tipos de queso, puesto que por contenido de grasa; resulto ser el queso manchego el que más grasa contiene, después el chihuahua y por último el asadero, logrando así identificar un factor de textura relacionado con el contenido de grasa. En cuanto a el queso que mayor valor de acides contenía fue el queso chihuahua, después el queso manchego y por último el queso asadero considerando así otro aspecto a comparar también relacionado a las características de los mismos, por ultimo al llevar a cabo las pruebas de textura se encontró una relación muy estrecha entre el queso chihuahua y el queso manchego, demostrando gran similitud entre estos dos quesos y de demostrando la diferencia que existe entre los tres quesos. Así se demostró que la relación de contenido de grasa y nivel de acides son factores determinantes en las características sensoriales de los quesos. Abstract. The objective of this research is to study the characteristics of the process and composition of roasted cheese, manchego and chihuahua in order to analyze the rheological of the functional properties; likewise see the differences between these cheeses in terms of these functional properties. The study of the rheological properties is important because they are critical to the quality of the cheese and the realization of some prepared foods factor. By the rheology we can determined how the body and texture are affected by specific factors such as the amount of fat present in the sample and acidity posing cheese. For this assessment was based on existing for the determination of fat ( The Gerber method) methods, acidity (volumetric method) and texture (Texture Analyzer). The results presented in the analysis showed the difference between the three types of cheese, since by fat content; turned out to be the manchego cheese that contains more fat, than the chihuahua and finally the roasted cheese, achieving texture identify a factor related to the fat content. For the cheese who contained the higher acidity value was the Chihuahua cheese, manchego cheese and then finally the roasted cheese, those characteristics are considering as another aspect to compare also related to the characteristics of all of them, finally carrying out tests we do demostrate that the texture between the Chihuahua cheese and manchego cheese was really close, showing great similarity between these two cheeses and demonstrating the difference between the three Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 266 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias cheeses. Therefore it was shown that the ratios of fat and acidity level are determining factors in the sensory characteristics of cheeses. Palabras clave. Reología, textura, composición, queso, propiedades funcionales. INTRODUCCIÓN. El queso es empleado como ingrediente en la preparación de una amplia gama de platos en el hogar o en sectores de catering y de comidas preparadas en el sector industrial. Las propiedades funcionales de los quesos son un conjunto de indicadores que permiten cuantificar sus requisitos de desempeño. De alguna manera, las propiedades funcionales se relacionan con las expectativas o la percepción que el consumidor tiene respecto al producto. Se determinan por la función que el queso cumplirá en el alimento en el que se utiliza. Para cuantificarlas se han diseñado diversas pruebas. Para este caso en especial se basó en el estudio de la reología del queso para determinar las propiedades funcionales. La reología es la ciencia que estudia la deformación y flujo de los materiales. Las propiedades reológicas del queso son aquellas que determinan la respuesta a una deformación o stress (por ejemplo compresión o corte) que se aplican durante el procesado y consumición del producto. Estas propiedades incluyen características intrínsecas –como elasticidad, viscosidad y viscoelasticidad, que están relacionadas a la composición, estructura y fuerza de las interacciones entre los elemento estructurales del queso. (Fox et al., 2000). El queso posee una estructura heterogénea con muchos de sus constituyentes presentes como una matriz sólida (paracaseína), algunos como una fase líquida y otros, como la grasa, en estado sólido o líquido, en función de la tecnología utilizada y la temperatura a la que se encuentre (Pierre, Michel, Le Graet, y Berrier, 1999). La caracterización reológica de los quesos es importante ya que permite determinar el cuerpo y la textura característicos y para establecer como estos parámetros son afectados por la composición, técnicas de proceso y condiciones de almacenamiento (Konstance y Holsinger, 1992). La medida instrumental de la textura en los alimentos está basada en las propiedades reológicas de los alimentos. Los métodos dinámicos se usan para definir la naturaleza elástica y viscosa del queso. Esta información es útil para caracterizar y diferenciar las variedades de quesos (Tunick et al., 1990). Estos métodos se implementan dentro de la región de viscoelasticidad lineal del material, por lo que se considera que estos no destruyen la estructura básica del material (Gunasekaran y Ak, 2000). Entre las propiedades reológicas a estudiar son: La capacidad de estiramiento. Es la habilidad del queso fundido para formar fibras cohesivas, hilos o láminas cuando es extendido. La elasticidad es la capacidad de las fibras de queso de resistir la deformación durante la extensión, se relaciona con masticabilidad. Apostolopoulos y Marshall, (1994) y Guinee y O'Callaghan (1997) desarrollaron pruebas empíricas para medir la distancia a la que el queso fundido puede ser estirado verticalmente u horizontalmente, respectivamente, antes de la rotura completa de las fibras. La liberación de aceite. Es la capacidad del queso para liberar una pequeña cantidad de grasa libre cuando es calentado (Guinee, 2002a). La excesiva liberación de aceite resulta en la formación de pequeñas conjuntos de gotas de grasa sobre la superficie y por todas partes del queso fundido, dando al queso un aspecto grasoso y una sensación en la boca que generalmente son considerados como indeseables. Sin embargo, una moderada liberación de aceite contribuye a las características deseables de fusión mediante la Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 267 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias creación de una película hidrofóbica en la superficie del queso durante el horneo, dando a la superficie un brillo deseable y, más importante, frenando la pérdida de humedad por evaporación. La excesiva deshidratación durante el fundido, como ocurre cuando existe una insuficiente liberación de aceite, resulta en la formación de una piel resistente en la superficie del queso que inhibe el flujo y provoca fácilmente que el producto se queme (Kindstest et al., 2004). La textura. Se define como el conjunto de los atributos mecánicos, geométricos y de superficie de un producto que son perceptibles por medio de los receptores sensoriales mecánicos, táctiles, visuales y auditivos. La textura de un alimento se puede definir como el análisis sensorial de su estructura y junto con el sabor y el aspecto del mismo es como se puede calificar su calidad y con ello la aceptabilidad en el mercado. En este sentido, la textura representa un parámetro de calidad importante que determina la identidad de un queso y afecta la preferencia del consumidor. En caso particular de los quesos esta textura depende fundamentalmente de sus componentes químicos, tales como agua, cloruro de sodio, proteína y grasa, entre otros, así como de algunas propiedades fisicoquímicas como acidez, humedad relativa, aw, etc.. También resulta de gran importancia, la evolución que estos componentes experimentan a lo largo del proceso de maduración. El análisis de los parámetros mecánicos medidos con un texturómetro puede resultar de gran utilidad para la industria, ya que permite llevar a cabo un control de calidad eficiente, con datos confiables, repetibles y principalmente que no dependen de las percepciones sensoriales de un grupo de individuos. MATERIALES Y MÉTODOS. Materiales. Se estudió el comportamiento reológico de tres diferentes tipos de queso comerciales producidos a partir de leche de vaca. Se utilizó queso asadero elaborado en la Posta zootécnica ubicada en Jesús María, Aguascalientes; queso Chihuahua de la marca Golden Hills y queso manchego de la marca Caperusita. Preparación de la muestra. Contenido de grasa. Se utilizaron 3 g de queso asadero, los cuales se obtuvieron moliendo una porción de queso. Esto se hizo por triplicado para cada queso. Determinación de acidez. Se utilizaron 9 g de queso asadero, los cuales se obtuvieron moliendo una porción de queso. Se realizó por triplicado para cada queso. Textura. Se utilizaron 20 muestras en forma cúbica de cada queso con las dimensiones de 1.5 cm x 1.5 cm x 1.5 cm para evaluar textura. Liberación de grasa. Se utilizaron 3 muestras de cada tipo de queso que se cortaron en forma cúbica con las dimensiones de 1.5 cm x 1.5 cm x 1.5 cm para la prueba de liberación de grasa. Análisis. Contenido de grasa. Para la determinación de grasa se utilizó el método de gerber basándose en la norma NMX-F-100-1984. La prueba se realizó por triplicado. Determinación de acidez. Para determinar la acidez de las muestras se empleó el método volumétrico basándose en la norma NMX-F-420-S-1982. La prueba se realizó por triplicado. Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 268 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias Textura. Mordida. Se utilizó el texturómetro Tx.TA. Texture Analizer con el aditamento “Volodquevitch Bite Jaws HDP/VB”, el cual se colocó en el texturómetro, el cual elaboro muestras de compresión tipo mordida, a una velocidad de 1.5 mm/s y a una distancia de 30 mm. Se tomaron 10 muestras de cada queso para analizar el esfuerzo al corte diferentes muestras y así comparar la varianza de resultados de cada queso de las Corte. Se utilizó el texturómetro Tx.TA. Texture Analizer con el aditamento “Warner Bretzler Blade “V” HDP/WBV”, el cual se colocó en el texturómetro, el cual elaboro muestras de compresión tipo corte, a una velocidad de 1.5mm/s, y a una distancia de 30mm. Se tomaron 10 muestras de cada queso para analizar el esfuerzo al corte diferentes muestras y así comparar la varianza de resultados de cada queso. de las Liberación de grasa. Se utilizó una parrilla circular eléctrica, charolas de aluminio para fundir el queso, una balanza analítica. Este procedimiento se realizó para cada tipo de queso y se elaboró por duplicado. Se calentó la parrilla hasta una temperatura de 200 °C. Se colocó una muestra de queso previamente pesada en una charola de aluminio y posteriormente se colocó en la parrilla y se calentó durante un tiempo de 4 min. Una vez transcurrido el tiempo se retiró sólo el queso fundido de la charola y se procede a pesar la charola con la cantidad de grasa que liberó el queso. Análisis estadístico. El análisis estadístico de las muestras recolectadas por el texturómetro fueron analizadas con el software llamado “Statgraphics Centurion XVI.I” el cual nos provee del análisis estadístico de diferentes métodos de para de esta manera poder analizar los datos obtenidos. Así mismo con los análisis estadísticos se vio que los métodos y pruebas realizadas tienen un nivel de confianza del 95%. Para el análisis de datos de acidez, contenido de grasa y liberación de grasa se presentó una desviación estándar de 0.1. RESULTADOS Y ANÁLISIS DE RESULTADOS. Contenido de grasa. Como se observa en la Figura 1 el queso manchego y el chihuahua son los que contienen mayor porcentaje de grasa, conteniendo el queso manchego un 35% y el queso chihuahua un 30 %, mientras que el queso asadero tiene un porcentaje del 18% siendo éste mucho menor; y de acuerdo a la literatura cuando la grasa está presente en alto porcentaje brinda mayor elasticidad y menor firmeza, en cambio en quesos más rígidos y firmes este porcentaje de grasa es mucho más bajo (Küçüköner y Haque 2006, Theophilou y Wilbey 2007). Tomando en cuenta lo que mencionan estos autores podemos ver que el queso asadero es el que contiene menos grasa y por ende es el que tiene una textura más firme y rígida lo que a simple vista y tacto es cierto, mientras que los otros dos quesos son un poco menos firmes. De la misma manera Mistry, 2001 dice que los quesos bajos en grasa tienen una inadecuada degradación de la caseína y por lo tanto obtiene una textura relativamente más firme. Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 269 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias % DE GRASA % GRASA 40 30 20 30 35 18 10 0 Asadero Chihuahua Manchego Figura 1: Valores de porcentaje de grasa para los diferentes quesos de estudiados. Determinación de acidez y liberación de grasa. En cuanto a acidez se obtuvieron los valores de 8.3 °D, 21.3 °D y 14 °D para queso asadero, chihuahua y manchego respectivamente, por lo cual nuevamente se puede ver que como en el caso de la grasa en esta ocasión el queso asadero tiene una menor acidez que el queso manchego y chihuahua, y como se sabe la acidez aparte de influir en el sabor también tiene incidencia directa en los cambios que experimenta la red de proteína del queso, teniendo ésta una correlación directa en los fenómenos de sinéresis (es decir; a mayor acidez, mayor sinéresis) (Pinho et al., 2004), lo que nos dice que para este caso el queso asadero debería de tener una menor pérdida de grasa lo cual no concuerda con lo evaluado ya que el queso asadero fue uno de los quesos que liberó mayor cantidad de grasa liberando un 96.81 %, mientras que el queso que contiene mayor acidez tiende a perder menor cantidad de grasa perdiendo éste un 71.43 %. También de acuerdo con García-Islas, B. 2006 mientras mayor acidez tenga el queso se puede generar pérdida de suero durante el almacenamiento y con esto se produce una textura más rígida. ACIDEZ (°D) ACIDEZ (°D) 25 21.3 20 14 15 10 8.3 5 0 Asadero Chihuahua Manchego Figura 2: Acidez de los diferentes quesos estudiados expresada en °D. Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 270 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias % DE GRASA LIBERADA (g) GRASA LIBERADA 96.81 100.00 71.43 80.00 79.17 60.00 40.00 20.00 0.00 Asadero Chihuahua Manchego Figura 3: Porcentaje de grasa liberada de los diferentes tipos de quesos después de fundirse durante 4 min. A 200 °C. Textura. Mordida. Según los resultados mostrados en la Figura 5 se demuestra la similitud entre la resistencia de corte de mordida que presentaron la muestra de queso chihuahua y el queso manchego, en cambio el queso asadero presentó una resistencia muy diferente a estos quesos. Comparando estos datos con la cantidad de grasa presente en cada queso se demuestra la concordancia con la literatura acerca de que entre mayor cantidad de grasa menor esfuerzo de corte de mordida se requerirá, siendo el queso asadero el que opone mayor resistencia debido a que su porcentaje de grasa es menor al de las otras muestras con un valor de 18 %. FUERZA DE RESISTENCIA AL ADITAMENTO DE MORDIDA (N/sec) FUERZA DE RESISTENCIA AL ADITAMENTO DE MORDIDA DE LOS DIFERENTES QUESOS (N/sec) 25 Asadero; 23.12 20 15 Chihuahua ; 18.48 Manchego ; 17.07 10 5 0 Figura 4: Fuerza de resistencia al aditamento de mordida de los diferentes quesos Muestra de corte de mordida. En esta prueba elaborada con el equipo “TA. TX Texture Analiser” se tomaron 30 observaciones con 3 tipos de quesos (manchego, asadero, chihuahua), para de esta manera poder analizar las diferencias existentes en las tres variables, por medio del aditamento de simulación de corte dental llamado “Volodquevitch Bite Jaws HDP/VB” nos demostró que existe una diferencia significativa entre los tres tipos de queso analizados. Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 271 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias Queso Casos Media Grupos Homogéneos manchego 10 17.0717 X chihuahua 10 18.4844 X Asadero 23.1185 X 10 Figura 5: Método: 95.0 porcentaje LSD Contraste Sig. Diferencia +/- Límites asadero - chihuahua * 4.6341 3.29634 asadero - manchego * 6.0468 3.29634 1.4127 3.29634 chihuahua - manchego Figura 6: Tabla de Diferenciación * indica una diferencia significativa. Figura 7: grafica de corte de mordida. El análisis determinado nos demostró como resultado la diferencia entre muestras de los diferentes quesos, demostrando la diferencia significativa entre ellos. El queso asadero es la muestra que se diferencia de la muestra de queso chihuahua y de queso manchego, en conjunción las muestras queso chihuahua y queso manchego son similares entre sí, pero ambas son diferentes con relación al queso asadero. Corte. De acuerdo a los datos obtenidos como se muestra en la Figura 8, se identifica que el queso manchego fue el que presentó mayor resistencia al equipo de corte mientras en comparación a las otras muestras; y relacionando estos resultados con los análisis previo de contenido de grasa, podemos observar que según Theophilou y Wilbey, 2007 el queso asadero debería de oponer mayor fuerza al equipo de corte puesto que es la muestra que menor porcentaje de grasa contiene lo cual no concuerda con los resultados obtenidos, aunque cabe mencionar que esta discrepancia pudo ser resultado de que las muestras fueron analizadas después de 24 hrs de haberlas preparado, con lo cual las muestras pudieron desarrollar una pérdida en cuanto a la composición, siendo ésta una liberación de contenido de agua. Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 272 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias FUERZA DE RESISTENCIA AL CORTE DE LOS DIFERENTES QUESOS (N/sec) FUERZA DE RESISTENCIA AL CORTE (N/sec) 40 Manchego ; 34.82 30 20 Asadero; 16.96 Chihuahua ; 8.24 10 0 Figura 8: Fuerza de resistencia al corte de los diferentes quesos Muestra de Equipo de Corte. En esta prueba elaborada con el equipo “TA. TX Texture Analiser” se tomaron 30 observaciones con 3 tipos de quesos (manchego, asadero, chihuahua), para de esta manera poder analizar las diferencias existentes en las tres variables, por medio del aditamento de simulación de corte dental llamado “Warner Bretzler Blade “V” HDP/WBV” nos demostró que existe una diferencia significativa entre los tres tipos de queso analizados. Queso Casos Media Grupos Homogéneos asadero 10 1.0 X chihuahua 10 2.0 X manchego 10 3.0 X Figura 9: Método: 95.0 porcentaje LSD Contraste Sig. Diferencia +/- Límites asadero - chihuahua * -1.0 0 asadero manchego - * -2.0 0 chihuahua manchego - * -1.0 0 Figura 10: tabla de diferenciación * indica una diferencia significativa. Figura 11: grafica equipo de corte Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 273 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias El análisis determinado nos demostró como resultado la diferencia entre muestras de los diferentes quesos, demostrando la diferencia significativa de los quesos analizados con este instrumento de corte. Se obtuvo como resultado que la muestra de queso asadero, es diferente de las muestras queso chihuahua y queso manchego, en comparación el queso asadero - queso chihuahua son similares respectivamente al análisis, pero existe una diferencia significativa en relación al queso asadero - queso manchego, a diferencia del queso chihuahua - queso manchego que son significativamente similares. CONCLUSIONES. Como se pudo ver la grasa y la acidez del queso son factores muy importantes ya que afectan las propiedades reológicas del queso. De acuerdo a esto se opta por utilizar queso asadero como ingrediente de nuestro producto. BIBLIOGRAFÍA. Apostolopoulos, C. y Marshall, R.J. 1994. A quantitative method for the determination of shreddability of cheese. J. Food Quality 17:115–128 Elsevier Science – Academic Press, London. Pp. 251-277 Fox, P.F., Guinee, T.P., Cogan, T.M. and McSweeney, P.L.H. 2000. Cheese as a food ingredient. En, Fundamentals of Cheese Science, Aspen Publishers, Inc., Gaithersburg. pp. 452–483. García-Islas, B. 2006. Caracterización fisicoquímica de diversos tipos de quesos elaborados en el Valle de Tulamcimgo Hgo con el fin de proponer normas de calidad. Tesis de licenciatura: Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo. Tulancingo, Hgo. México, 98 pp. Guinee, T.P. 2002b. The functionality of cheese as an ingredient: a review. Aust. J. Dairy Technol. 57:79–91. 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Tunick, M.H.; Mackey, K.L.; Smith, P.W. y Holsinger, V.H. 1991. Effects of composition and storage on the texture of Mozzarella cheese. Neth. Milk Dairy J. 45:117–125 Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 274 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias ESTUDIO DE LOS EFECTOS DEL ÁCIDO FÓRMICO, DEL ÁCIDO SULFÚRICO Y SUS MEZCLAS EN ENSILAJE DE VÍSCERAS DE CACHAMA BLANCA (Piaractus brachypomus) APLICANDO LA METODOLOGIA DE SUPERFICIES DE RESPUESTA Vásquez Zuluaga S A*, Zapata Montoya J E Grupo Nutrición y tecnología de alimentos, Universidad de Antioquia. Calle 67 N° 53 –108 Lab. 2-105, Medellín- Colombia. (e-mail: [email protected], [email protected]) Resumen. En este trabajo se aplicó la metodología de superficie de respuesta para estudiar el efecto del ácido fórmico (0 – 2% p/p), el ácido sulfúrico (0 – 2% p/p) y sus mezclas sobre los parámetros microbiológicos: mesófilos aerobios (UFC/g), mohos y levaduras (UFC/g), coliformes totales (NMP/g) y E. coli (NMP/g), en la obtención de ensilaje químico de vísceras de cachama blanca (Piaractus brachypomus). Las vísceras fueron sometidas a un proceso de reducción de tamaño con la ayuda de un procesador de alimentos, luego se llevaron a recipientes plásticos con capacidad de 600g, se agregó el ácido según el tratamiento establecido en el Diseño Experimental (DOE) y BHT a 200 ppm con el fin de reducir la oxidación de ácidos grasos dentro del ensilaje. Los ensilados fueron almacenados en ausencia de luz, durante 15 días y en anaerobiosis. Los resultados del DOE mostraron que las condiciones óptimas para minimizar el recuento microbiano se obtiene con una mezcla de ácidos del 2% de ácido fórmico y 1% de ácido sulfúrico. Palabras clave: Ensilaje químico, subproductos pesqueros, vísceras pescado. INTRODUCCIÓN Uno de los grandes retos que afronta el sector agroalimentario a nivel mundial, lo representa la disposición de residuos que se ha presentado con el incremento de la producción, entre los que se encuentran los residuos provenientes de la actividad piscícola, los cuales son una fuente importante de contaminación de ríos y quebradas (Jeon y Kim, 1999; Martínez et al, 2009). Entre las alternativas de uso de los residuos pesqueros, aparece el ensilaje de pescado para promover la elaboración de suplementos en las dietas de cerdos, aves, peces, ranas etc. (Mattos, 2003). Teniendo en cuenta la producción de peces en Colombia y especialmente la generación de vísceras (entre el 5 y el 11 % del peso corporal), se ha creado la necesidad de buscar un uso para el aprovechamiento de éstos subproductos piscícolas, debido al gran impacto ambiental, principalmente por la contaminación de suelos y ríos (Arboleda, 2006). Por otro lado, se ha encontrado que estos residuos pesqueros son fuentes importantes de proteínas, lípidos y minerales, con alto valor nutricional (Jeon y Kim, 1999). Por todo lo anterior, actualmente las investigaciones en este aspecto se centran en dar soluciones para la utilización de estos subproductos piscícolas, una de estas soluciones es el método llamado ensilaje de vísceras de pescado, el cual es utilizado como una alternativa de conservación de subproductos originados de la piscicultura, éste consiste Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 275 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias en dar estabilidad mediante la adición de ácidos (ensilaje ácido) o por la inclusión de microorganismos ácido lácticos (ensilaje biológico). El ensilaje químico de pescado es utilizado como una manera de preservar productos pesqueros a temperatura ambiente mediante la adición de ácidos, la conservación del producto se logra por el efecto de los ácidos sobre las bacterias presentes (Viana, 1993), estos ensilajes pueden ser utilizados como componentes en la raciones de dietas para animales (Botello et al, 2011). OBJETIVOS Estudiar los efectos del ácido fórmico, del ácido sulfúrico y sus mezclas sobre los microrganismos mesófilos aerobios (UFC/g), Mohos y levaduras (UFC/g), coliformes totales (NMP/g) y coliformes fecales (NMP/g) en ensilaje de vísceras de cachama blanca, aplicando metodología de superficie de respuesta. MATERIALES Y MÉTODOS Manejo de la materia prima. Las muestras de vísceras de Cachama blanca (Piaractus brachypomus) fueron suministradas por la Asociación de piscicultores de San Carlos (ASOPISAN), cultivadas en el municipio de San Carlos (Antioquia-Colombia). Las cachamas fueron sometidas a un día de ayuno antes del sacrificio. La recolección de las vísceras se realizó en bolsas plásticas y se trasladaron al laboratorio del grupo de investigación Nutrición y tecnología de alimentos de la universidad de Antioquia. Éstas fueron congeladas a -18ºC y almacenadas hasta su uso. Antes de la preparación de los ensilados, la vísceras fueron descongeladas y posteriormente fueron molidas en un procesador de alimentos (Black & Decker, EE.UU), seguidamente fueron homogenizadas de forma manual, los aditivos y los ácidos sulfúrico y fórmico fueron incorporados y mezclados utilizando una espátula plástica hasta obtener una pasta homogénea. Los ensilajes fueron almacenados a temperatura ambiente a 25 °C en frascos plásticos herméticos (Finlandek, Colombia) durante 15 días, los cuales fueron lavados y desinfectados previamente con hipoclorito de sodio a 600 ppm. Reactivos utilizados. Para la acidificación de las vísceras se usó ácido sulfúrico 96% w/v y ácido fórmico 85% w/v ambos (Chemi, Colombia), como antioxidante Butil hidroxitolueno (BHT), y como anti fúngico Sorbato de Potasio (Protokimica, Colombia). Análisis fisicoquímico. Las vísceras frescas y los ensilados fueron caracterizadas bromatológicamente según estándares descritos en los métodos A.O.A.C (1995). Análisis estadístico. Se desarrollaron 10 experimentos de acuerdo a un diseño Factorial Central Compuesto, tomando como factores la concentración de ácido sulfúrico (0-2 %) y ácido fórmico (0-2 %) y como variables respuesta los recuentos microbianos de mesófilos aerobios (UFC/g), mohos y levaduras (UFC/g), coliformes totales (NMP/g) y E. coli (NMP/g). La metodología de superficies de respuesta asume que existe una función polinomial que relaciona las respuestas con las variables independientes en el proceso (factores) (Montgomery, 1991). Por esto, los datos experimentales obtenidos del diseño factorial (Tabla 1) se ajustaron a un polinomio de la forma de la ecuación 1 (Montgomery, 1991). Respuesta = 0 + 1X1 + 2X2 + 12X1X2 + 11X12+ 22X22 Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias (1) 276 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias Donde la respuesta es mesófilos aerobios (UFC/g), mohos y levaduras (UFC/g), coliformes totales (NMP/g), E. coli (NMP/g), los i, son constantes de ajuste y X1, X2, son ácido sulfúrico y ácido fórmico respectivamente. Se desarrolló el análisis de varianza (ANOVA) con un nivel de confianza del 95%, la cual incluye la significancia estadística de cada uno de los términos del modelo ajustado (Valor -P), los efectos estimados en cada término (i), el coeficiente de determinación del modelo (R2) y la carencia de ajuste, con el fin de establecer la exactitud del modelo para representar los datos. Los modelos obtenidos se optimizaron para determinar los niveles de las variables que entregan los mínimos valores de las respuestas. Se utilizó el software Design Expert Versión 8.0.6 (Stat-Ease, EE.UU). Las corridas experimentales en forma aleatoria se muestran en la Tabla 1. Tabla 1. Diseño central compuesto del ensilaje ácido de vísceras de cachama blanca. Corrida Ácido sulfúrico Ácido fórmico (%) (%) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 0 2 2 2,41 1 0 1 1 1 0 2 0 2 1 2,41 1 0 1 1 0 RESULTADOS Y DISCUSIÓN. Caracterización de la materia prima. El análisis bromatológico de las vísceras se presenta en la Tabla 2. Tabla 2. Composición fisicoquímica de vísceras de cachama blanca % humedad % grasa % proteína %carbohidratos 71,09 18,63 7,51 1,20 % cenizas 1,56 Diseño experimental. Con el objetivo de evaluar el efecto que tienen los diferentes porcentajes de ácidos sobre las variables mesófilos aerobios (UFC/g), Mohos y levaduras (UFC/g), coliformes totales (NMP/g) y coliformes fecales (NMP/g) se desarrolló el diseño central compuesto que se presenta en la Tabla 3, donde aparecen cada una de las corridas que se desarrollaron de forma aleatoria y la cantidad de microorganismos sobrevivientes expresada en UFC/g y en NMP/g, en cada corrida. Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 277 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias Tabla 3. Diseño central compuesto para ensilaje ácido. corrida % ácido % ácido mohos y Mesófilos sulfurico fórmico levaduras aerobios UFC/g UFC/g 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 0.00 2.00 2.00 2.41 1.00 0.00 1.00 1.00 1.00 0.00 2,00 0,00 2,00 1,00 2,41 1,00 0,00 1,00 1,00 0,00 9,00E+03 9,00E+04 9,00E+00 9,00E+00 9,00E+00 1,56E+04 1,17E+04 9,00E+00 9,00E+00 3,00E+05 1,30E+03 9,00E+00 9,00E+00 9,00E+00 9,00E+00 3,20E+05 3,10E+05 9,00E+00 9,00E+00 1,80E+08 Coliformes Totales NMP/g E coli NMP/g 2,00E+00 2,00E+00 2,00E+00 2,00E+00 2,00E+00 2,00E+00 2,00E+00 2,00E+00 2,00E+00 9,00E+03 2,00E+00 2,00E+00 2,00E+00 2,00E+00 2,00E+00 2,00E+00 2,00E+00 2,00E+00 2,00E+00 2,00E+00 Es posible diferenciar en el caso de los mohos y levaduras que cuando en un tratamiento se ha utilizado uno de los ácidos ya sea sulfúrico y fórmico en una concentración de 1%, no se logra una disminución sustancial en la cantidad de estos microorganimos presentando un valor máximo el tratamiento número 6 con 1,56E+04 UFC/g y 3,20 E+05 para mohos y levaduras y mesófilos aerobios respectivamente. Efectos de los factores sobre las variables respuesta. A partir de los datos de la tabla 3, se realizó el ANOVA, que se presenta en la tabla 4, la cual indica la significancia (valorP) de cada uno de los factores o sus interacciones. Puede observarse que ambos ácidos tienen efectos significativos en el orden lineal y se tiene una interacción entre los dos términos lineales asociados a la concentración de ácido. Los valores de R2, indican el adecuado ajuste de los datos experimentales a cada uno de los modelos obtenidos. Tabla 4. Análisis de varianza (valor P) del diseño central compuesto Factor mohos y Mesófilos Coliformes E coli levaduras aerobios Totales NMP/g UFC/g UFC/g NMP/g AS 0,1341 0,0090 0,0008 0,0477 AF 0,0296 0,0502 0,0061 0,0125 ASxAF 0,0421 0,0132 0,0266 0,0274 2 R 0,8393 0,9045 0,9695 0,9102 A partir de los resultados de la ANOVA, se obtuvieron los polinomios que aparecen en las ecuaciones 2-5, en las que se eliminaron los efectos que no presentaron significancia (P<0,05) dentro del modelo, estas ecuaciones corresponden a los mohos y levaduras, mesófilos aerobios, coliformes totales y E. coli. Log10(mohos y le vaduras)= +4.76120-1.82654 * sulf -2.27139 * form +1.1307* sulf * form (2) Log10(Mesófilos aerobios) = +6.20095 -2.30444 * sulf -1.69731* form +0.59949 * sulf * form (3) Log10(coliformes totales)=+2.67478 -1.92361* sulf-1.43175 * form+0.33431 * sulf * form (4) Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 278 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias Log10(e.coli) = +2.50288 -1.34483 * sulf -2.04042 * form +0.55914 * sulf * form (5) En las Figuras 1 y 2, se muestran los gráficos de superficie de respuesta para la cantidad de mohos y levaduras, mesófilos aerobios, coliformes totales y E. Coli respectivamente, en función de las concentraciones de ácidos. En los gráficos se observan una tendencia descendente en la cantidad de microorganismos a medida que se aumenta la proporción de ácidos y una vez superado el valor de 0.5 de ácido fórmico con 0,5 de ácido sulfúrico, se logra una disminución apreciable de todos los microorganimos nombrados anteriormente. A B Figura 1. Superficie de respuesta para recuento de mohos y levaduras (UFC/g) (A), Mesófilos aerobios (UFC/g) (B) C D Figura 2. Superficie de respuesta para recuento de coliformes totales NMP /g (C) y E. coli NMP /g (D), en ensilado ácido en función del % de ácido sulfúrico y el % de ácido fórmico. El análisis de las ecuaciones 2-5, permite apreciar que las concentraciones de ácidos tienen efecto negativo sobre la concentración de todos los microorganismos, lo cual sede fundamentalmente al descenso del pH que tiene un efecto inhibitorio sobre la mayoría de los microorganismos. Optimización y validación. Los modelos obtenidos a partir de la minimización de la cantidad de microorganismos se sometieron a un procedimiento de optimización con el Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 279 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias fin de predecir los niveles de los factores que minimizarán la cantidad de mohos y levaduras, mesófilos aerobios, coliformes totales y E. coli. Los valores óptimos predichos se validaron experimentalmente, donde se realizó recuentos microbianos para compararlos con los estimados mediante el software. En la Tabla 4 se presentan los valores óptimos de las variables independientes, así como también, la cantidad de ácido utilizado para lograr la cantidad predicha. Tabla 5. Valores óptimos predichos y experimentales en la optimización del porcentaje de ácido sulfúrico y ácido fórmico. Variable Optimo % Ácido sulfúrico Ácido fórmico 1 2 Mohos y Mesófilos levaduras aerobios UFC/g UFC/g Valor predicho Valor experimental Coliformes E coli Totales NMP/g NMP/g 4.51 5.05E+01 2.41 1.75 9 9 3 3 En la Tabla 5 podemos observar que la cantidad de mohos y levaduras, mesófilos aerobios, coliformes totales y E. coli predicha son cercanos a los obtenidos experimentalmente, como sería de esperarse gracias a la acción de los ácidos sobre las bacterias. CONCLUSIONES El diseño de experimentos central compuesto por superficie de respuesta usado en este trabajo fue una herramienta útil con el cual se logró desarrollar modelos predictivos y optimización de la cantidad de ácidos a utilizar para lograr una disminución significativa (P<0,05) sobre la cantidad de mohos y levaduras, mesófilos aerobios, coliformes totales y E. coli. De las gráficas de superficies de respuestas que se obtuvieron fue posible evidenciar como a partir de una mezcla de 0,5 de ácido sulfúrico con 0,5% de ácido fórmico se nota un comportamiento descendente en la cantidad de las bacterias que fueron analizadas. Mediante este trabajo es posible evidenciar como la presencia del ácido sulfúrico o de ácido fórmico solos en una concentración de 0,5%, no son suficientes para inhibir el crecimiento de mohos levaduras y mesófilos aerobios presentando un mayor conteo para el tratamiento 6 de 1,56E+04 UFC/g y 3,20 E+05 respectivamente. También se puede constatar que efectivamente el tratamiento con 0 % de ácido fórmico y 0% de ácido sulfúrico presento los mayores conteos en todo el grupo de bacterias medidas, excluyendo a el conteo de E. coli en cual presento un conteo similar en todos los tratamientos. Agradecimientos. Los ejecutores de este estudio agradecen a el programa de becas “Jóvenes Investigadores e Innovadores 2012” de COLCIENCIAS, al Sistema General de Regalías del Gobierno de Colombia, a la estrategia de sostenibilidad 2014-2015 del CODI de la Universidad de Antioquia, al Grupo Nutrición y tecnología de alimentos de la Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 280 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias Universidad de Antioquia por el apoyo económico brindado durante el desarrollo de dicho estudio. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS A.O.A.C. Official Methods of Analysis. 16 th. Edition (1), 1995. Arboleda Obregón, D.A (2006). Estatus actual de la Tilapia Roja en Colombia: Tilapia Roja, una bomba de tiempo. Revista Electrónica de Veterinaria REDVET. Vol 2(8),1-3. 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Effect of preheating and addition of phosphoric and citric acid on biochemical quality. Ciencias del Mar, 19(4):415-433 Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 281 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias EFECTO REOLOGICO DE LA GOMA XANTANA A DIFERENTES CONCENTRACIONES PARA MEJORAR LA ESTABILIDAD DEL MARINADO Rosa Esther Esparza Marmolejo, Eloina Gutiérrez Gallegos, Carolina Gallegos Lopez, Rafael Estrada Jauregui. Centro de Ciencias Agropecuarias, Posta Zootécnica, Carretera Jesús María-La Posta Km 3, Jesús María, Aguascalientes; ([email protected] , teléfono 3-00-03-42, [email protected] .) Resumen. La goma xantana (o goma santana) es un polisacárido. Su presentación es un polvo blanquecino. Esta goma fue utilizada para conocer cual concentración dará más estabilidad para producir un marinado más miscible y estable. La estabilidad es una característica muy importante en las emulsiones ya que la estabilidad aumenta la viscosidad y esta retarda la separación de la emulsión. En este articulo se presentara los resultados de las pruebas realizadas a la goma xantana en distintas concentraciones sometidas a temperatura ambiente, 100°C, 4°C y -18°C observando sus características reologicas y comportamiento de la emulsiona si como también sus organolépticas a estas temperaturas. Abstract. Xanthan gum (or santana gum) is a polysaccharide. His presentation is a white powder. This gum was used for concentration which will give more stability to produce a more stable miscible and marinated. Stability is an important characteristic in emulsions since stability and increases viscosity retards the separation of the emulsion. In this article the results of the tests on the xanthan gum in different concentrations under ambient temperature was filed, 100 ° C, 4 ° C and -18 ° C by observing their behavior and rheological characteristics of emulsified whether as their organoleptic these temperatures. Palabras clave. estabilidad, goma xantana, Reologico, firmeza, consistencia y cohesividad INTRODUCCIÓN Los agentes espesantes, estabilizantes y gelificantes son los principales ingredientes alimentarios que controlan significativamente las propiedades texturales de los alimentos, cada hidrocoloide gelificante produce un gel con atributos de textura únicos, aunque la forma en la cual imparte su papel texturizante puede variar de acuerdo con el ingrediente en cuestión. 2, 3 Emulsificacion (O/W). El uso de emulsificantes junto con la agitación provoca un fenómeno de aireación o introducción de moléculas que ha sido utilizada como hidrocoloide. 5,10 𝑔𝑜𝑚𝑎 𝑥𝑎𝑛𝑡𝑎𝑛𝑎 𝑝𝐻 2 − 13 Este espesante aumenta la viscosidad y efecto estabilizante. 4 La goma xantana (E 415). Es de alto peso molecular, es un polímero de unidades de Dglucosa con una cadena lateral trisacárido; es totalmente soluble en agua fría y los grupos cargados negativamente carboxilo (COO) de las cadenas laterales de la molécula son responsables de la alta viscosidad del líquido obtenido una vez en contacto con el agua. La función principal de la goma xantana es para espesar, emulsionar y estabilizar alimentos a base de agua. Se utiliza ampliamente para marinados líquidos, para regular la Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 282 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias viscosidad de la marinada. El material es muy estable a bajos valores de pH (apósitos) y las altas temperaturas. De hecho, la goma xantana es muy resistente a las variaciones en el valor de pH de 1 a 13. La goma xantana también encuentra una aplicación en las pequeñas cantidades en las salmueras de inyección para jamones con el fin de retrasar o evitar la sedimentación de otros materiales dentro de la salmuera, tales como almidón, manteniendo todos los materiales y dispersa durante un período prolongado de tiempo. 1 OBJETIVO Conocer la causa por la que se separan las fases en el marinado debido a la inestabilidad que tiene para eso se deberá hacer el marinado mas miscible con la adición de goma xantana, además de modificar la formula en la mezcla para obtener un marinado más estable MATERIALES Y MÉTODOS Los ingredientes problema en el marinado fueron los que se encontraban en estado liquido los cuales fueron los siguientes con sus porcentajes; jugo de piña (7%), jugo de naranja agria (7%), vino blanco (20%), salsa de anguila (3%). Los materiales utilizados, fue goma xantana a concentraciones del 1% y 2% esta goma fue proporcionada por el taller de ingeniería. Para la elaboración del marinado se tomaron las buenas prácticas de manufactura (BPM) para así tener la certeza de que se elaboro bien. Metodología experimental. Se evaluó el efecto de la goma xantana en la estabilidad del marinado a diferentes concentraciones, las concentraciones fueron 1 y 2% para eso fueron llevadas a centrifugar en (en la centrifuga IEC centra CL2 a 3000 rpm) esto nos permitió evaluar la cantidad de grasa que se separo también se evaluó la estabilidad de la textura (con el texturometro stable micro system con disco de 35 mm y usando célula de carga de 5 kg con 1.0 mm/s para la velocidad del Test). Preparación de muestras. El marinado se evaluó a diferentes temperaturas durante dos semanas en la primera semana se adiciono goma xantana al marinado a una concentración del 1% a las temperaturas 100 °C, 4 °C y -18 °C la segunda semana fue a una concentración del 2% a las temperaturas 100 °C, 4 °C y -18 °C. Se tomaron dos muestras de goma xantana a la concentración del 1% y 2% sometiéndose a las temperaturas de 100 °C, 4 °C y -18 °C, dejando reposar por un periodo de 10 días, dejando también una muestra control sin goma xantana junto con las demás muestras sometiéndolas a las mismas temperaturas, para así poder compararlas con las muestras con goma xantana a las diferentes concentraciones donde posteriormente se paso al texturometro y después se pasaron en muestras de 30g a la centrifuga para medir el volumen de grasa separado de las muestras a las mismas temperaturas y con una muestra de control. Estabilidad de una emulsión Análisis de textura. La textura fue medida por extrusión, mediante el texturometro Stable Micro Systems, con el instrumento Back Extrusion cell A/Be, tomando análisis de los parámetros de firmeza, consistencia, cohesividad e índice de viscosidad en las diferentes muestras de marinado con las concentraciones 1% y 2% y la muestra control. La estabilidad se determino mediante centrifugación de 30 gramos de muestra de marinado en una centrifuga IEC Centra CL2 a 3000 rpm durante 30 minutos a 20°C. Midiendo la grasa separada con una pipeta pascal y pesándola. Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 283 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias Análisis. Para evaluar la significación de los factores y sus interacciones se realizo un análisis estadístico a las muestras de marinado control, marinado al 1%, y marinado al 2% teniendo un nivel menor cohesividad el marinado con 2% de goma xantana pero mejor consistencia con un porcentaje de error del 5.65%. La cohesividad es la unión que hay entre las moléculas, representa el trabajo necesario para comprimir una muestra respecto a una segunda compresión. Por lo que el atributo de textura predomina más en el marinado con goma al 2%. También presento más firmeza que se conoce como dureza es el valor de la fuerza máxima obtenida después de la primera compresión además es más estable e comparación con el marinado al 1% la estabilidad es un sistema en el que los glóbulos conservan su carácter inicial y permanecen distribuidas uniformemente durante toda la fase continúa. RESULTADOS Se encontró que la goma xantana creó estabilidad en el marinado, haciéndolo resistente tanto a altas temperaturas como bajas, al ir aumentando la estabilidad la viscosidad de la suspensión es mayor, la concentración a las que se sometieron fueron 1% y 2% de goma xantana siendo más efectiva la concentración del 2%. En la grafica 1 se muestran los datos obtenidos en el texturometro mostrándonos como es mas superior el marinado teniendo mayor firmeza, consistencia y cohesividad. Grafica 1 comparación de los marinados El control1 no contiene ningún tipo de estabilizante por lo que como se observa en la grafica 2 no tiene firmeza ni consistencia. Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 284 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias Grafica 2 marinado control En la grafica 3 se encuentra que ya se tiene un poco mas de consistencia pero es muy inestable todavía como se observa en su área teniendo muchos altibajos en su consistencia Grafica 3 goma xantana al 1% En la grafica 4 se observa como ya se tiene una curva mayor esto es porque a esta concentración es más firme y consistente el marinado, siendo una muy buena opción usar 2% de goma xantana con respecto al marinado. Esta concentración se tomo como final ya que proporciono las cualidades que buscamos para estabilizar el marinado dando firmeza, consistencia de todas las sensaciones que resultan de la estimulación de los receptores mecánicos y táctiles, que varían con la textura del producto y cohesividad. Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 285 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias Grafica 4 goma xantana al 2% En la tabla 1 se muestra el marinado al 2% que fue la concentración tomada como final para comprobar su efectividad también fue sometida a distintas temperaturas para conocer su estabilidad a distintas temperaturas, las temperaturas fueron temperatura ambiente, 4°C, -18°C, previamente sometidas a temperatura de ebullición. Para comparar la estabilidad se tomo una muestra control si goma xantana, ambas muestras se centrifugaron y se midió la grasa separada obteniendo esta tabla. Tabla 1 % de grasa separada Temperatura ambiente marinado Con xantana % de grasa marinado Sin xantana %grasa 4°C -18°C 0.6 0.6 0.8 13.2 14 12.9 En la grafica 6 se observa mejor los datos obtenidos en la tabla 1 viendo como es significativa la diferencia de cantidad de grasa separada a las distintas temperaturas de las muestras. Grafica 6 % de grasa separada DISCUSIÓN Se encontró que entre mayor es el campo de área de las curvas presentadas en las graficas es más firme. La goma xantana a la concentración del 2% daba mejor consistencia, firmeza y cohesividad al marinado haciéndolo resistente a los cambios bruscos de temperaturas, ya que se creó un marinado más estable y homogéneo. La Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 286 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias separación de fases se debió debida a la densidad de los compuestos de los ingredientes del marinado (como nos señala Roudot A. C 2004) como se observo en el marinado antes de adición de la goma xantana, la goma xantana es utilizada en la industria como estabilizante cárnico para la elaboración de salchichas (Badui, S. D. 2006), la goma xantana es un hidrocoloide estabilizante aumentando su cohesividad de las moléculas de la goma en el marinado haciendo un marinado mas viscoso y con mejores características reologicas. CONCLUSIÓN Con las pruebas realizadas al marinado se encontró que la goma xantana al 2% era la mejor opción ya que esta concentración mantiene más estable el marinado a diferentes temperaturas ya sea altas o bajas por prolongado tiempo dando mejores características tanto reologicas como organolépticas. BIBLIOGRAFÍA 1. Badui, S. D. (2006). Química de los Alimentos (Cuarta ed.). México: Pearson Education. Paginas. 154, 165,175,185,203 2. E.Friberg, K. L. (1990). Food Emulsions, Food science and technology. New York: Marcel Dekker, INC. Paginas. 155-156 3. Fennema, O. (2000). Química de los Alimentos (Segunda ed.). España: Acribia. 4. Fieser, L. F. (2004). Experimentos de Química Orgánica. Barcelona, España: REVERTÉ, S.A. 5. Miller, D. D. (2001). Química de los Alimentos. México: Limusa. 6. Pierce, J. B. (1974). Soluciones y coloides. Química de la materia. México: Publi-Mex. Paginas. 203-210 7. Riera, J. B. (2004). Química y bioquímica de los alimentos II. Barcelona, España.: Ediciones de la Universidad de Barcelona. 8. Rodríguez, R. V. (2008). Bases de la alimentación humana. Coruña, España.: NETBIBLO, S.A. 9. Salcido, M. V. (2005). Coloides e interfaces. Salamanca, España: Ediciones Universidad de Salamanca. Paginas. 130-135 10. Tscheuschner, H. (2001). Fundamentos de Tecnología de los Alimentos. España: Acribia. Paginas. 30-47 11. Roudot, A. C. (2004). Reologia y análisis de la textura de los alimentos, Zaragoza, España, Acribia. Paginas. 33-36, 135--138 Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 287 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias CARACTERIZACIÓN DE ALGUNAS PROPIEDADES TECNOLÓGICAS DE LA HARINA OBTENIDA DE LA CASCARA MANGO Y SU EFECTO SOBRE LAS PROPIEDADES TEXTURALES Y DE ANTIOXIDANTES DE UN MUFFIN SEPÚLVEDA. Jaime1, SALDARRIAGA. Dayana1, GOMEZ. Johana 1. 1 Universidad de Antioquia, Departamento de Alimentos, Facultad de Química Farmacéutica, Estudiantes de Ingeniería de Alimentos, Medellín, Colombia. Correspondencia: [email protected] Resumen. En la actualidad una de las grandes preocupaciones de las personas son las enfermedades degenerativas como el cáncer y las enfermedades cardiovasculares. Los antioxidantes son sustancias secuestradoras de especies reactivas del oxígeno, estos están contenidos dentro de los alimentos pero por lo general los consumidores no tienen una dieta balanceada, es entonces cuando los antioxidantes son utilizados como aditivos en los alimentos o suplementos farmacéuticos. Dentro de las operaciones de despulpado de algunos sectores de la industria de alimentos se generan grandes residuos de cáscaras, provocando un impacto ambiental negativo, dentro de estos subproducto se encuentra las cáscaras de mango (Variedad Tommy); en estudios se ha encontrado que estas contienen polifenoles, carotenoides, vitaminas, enzimas y fibras dietéticas, sustancias bioactivas que podrían combatir las enfermedades degenerativas antes mencionadas. En el presente estudio, se realizaron sustituciones parciales de harina de trigo por harina de las cáscaras de mango (10, 15 y 20%), en la elaboración de un muffin, para medir posteriormente la capacidad antioxidante con la cual quedaría el producto final. Después de determinar la capacidad antioxidante de los muffins se evidenció una buena presencia de antioxidantes medidos en µmoles de Trolox, siendo la sustitución parcial del 15% la que arrojaba resultados mayores (21,48 y 28,42 µmoles de Trolox), frente a los otras sustituciones del 10 y 20% que mostraban valores no superiores a 19, 31 µmoles de Trolox. Se determinó además datos de textura para los muffins, que al realizarse el análisis de varianza no mostró diferencias significativas entre las sustituciones para los muffins evaluados y se practicó un análisis sensorial que mostró una preferencia significativa por la muestra que tenía una sustitución de la harina de cáscara de mango del 15%. Por lo tanto se concluye que la incorporación de la harina de cáscara de mango a la formulación de elaboración de los muffins, posiblemente puede mejorar la calidad nutricional de los mismos sin afectar las propiedades de textura y evaluación sensorial. Palabras claves. polifenoles, enfermedades degenerativas. capacidad antioxidante, sustancias bioactivas, INTRODUCCIÓN La producción estimada de mango en Colombia para el año 2013 fue de 127.413 toneladas (Fedeagro, 2013). Durante el procesamiento de mango, se generan subproductos como la cáscara y el núcleo. La cáscara aporta aproximadamente del 1520% de la fruta (Beerh, Raghuramaiah, Krishnamurthy, y Giridhar, 1976). Estos residuos deben ser tratados como un residuo especializado debido a los altos niveles de compuestos fenólicos residuales, que pueden tener efectos ambientales adversos, principalmente debido a la inhibición de la germinación de las semillas, propiedades que poseen los polifenoles (Negro, Tommasi, y Miceli, 2003 ). Por lo tanto, la industria tiene un creciente costo en el tratamiento de los residuos. Los residuos de mango contienen cantidades significativas de fitoquímicos, que los hace adecuados para ser procesados Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 288 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias para aplicaciones de valor agregado en los alimentos funcionales y nutracéuticos. La cáscara de mango es rica en pectina, celulosa, hemicelulosa, lípidos, proteínas, polifenoles y carotenoides con un excelente capacidad antioxidante y propiedades funcionales (Ajila, Bhat, y Prasada Rao, 2007). Los antioxidantes como los compuestos fenólicos y carotenoides se pueden usar, tanto como aditivos en los alimentos o suplementos farmacéuticos ya que pueden secuestrar especies reactivas del oxígeno y proteger contra las enfermedades degenerativas como el cáncer, las enfermedades cardiovasculares El interés en la comida, rica en fibra dietética y antioxidantes ha aumentado en las últimas décadas y la importancia de estos componentes en los alimentos ha llevado al desarrollo de un gran mercado para los productos ricos en fibra y en antioxidantes (Wang y Jiao, 2000). Los productos de panificación varían ampliamente en todo el mundo, al igual que sus técnicas de producción. Los ingredientes básicos son harina de cereales, agua, levadura u otro agente de fermentación, y la sal (Martin, 2004 y Sluimer, 2005). Los ingredientes opcionales se pueden agregar para mejorar el procesamiento o para producir alguna especialidad, y la novedad que a menudo se da en los panes es que tienen un mayor valor nutricional (Jackel, 1994 y Sluimer, 2005). Durante la panificación, las disponibilidades y los niveles de compuestos bioactivos en los granos de cereales pueden disminuir o aumentar ( Slavin et al., 2001 ). Las interacciones entre el pan y alimentos de compañía también son importantes y afectan el valor nutricional de pan (Jenkins et al., 1981). La harina de cáscara de mango tiene un enorme potencial como ingrediente funcional en el desarrollo de productos alimenticios saludables, tales como fideos, pan, bizcochos, galletas u otros productos de panadería, además de su uso en los alimentos para bebés (Aziz, Wong, Bhat, y Cheng, 2012). El objetivo de esta investigación fue desarrollar un muffin tomando como materia prima la harina de cascara de mango evaluando inicialmente las propiedades tecnológicas de la harina obtenida y posteriormente su efecto sobre las propiedades antioxidantes y texturales del producto formulado MATERIALES Y MÉTODOS Obtención de harina. La cáscara de mango se recolectó en una planta productiva de jugos naturales, ubicada en la ciudad de Medellín; posteriormente se lavó con solución 1 citrosan/agua.. Para eliminar las partículas de suciedad. Posteriormente la cáscara se extendió en capas delgadas en bandejas de y se secó a 50 ± 2 ° C por medio de una estufa de aire durante 18 h, hasta llegar a un a peso constante. La piel seca se pulverizó usando un molino de martillos y se tamizó a través de tamiz de un juego de mallas. Retención de agua y aceite. Se determinaron según Chau etal (1997). Se pesó 1 gramo de muestra de harina de cáscara de mango en balanza analítica y se añadió 10 ml de agua desionizada, se agitó en un vórtex por 1 minuto, posterior a esto de dejó reposar durante 24 h. Las suspensiones se centrifugaron a 5000 Rpm durante 30 min. La capacidad de retención se expresó como mililitros de agua retenida por gramo de muestra. Para la retención de aceite se siguió el procedimiento anterior, con el cambio de agua por aceite y se expresó como mililitros de aceite retenido por gramo de muestra Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 289 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias Modelo de cálculo 𝑋 𝑚𝑙 𝑑𝑒 𝑎𝑔𝑢𝑎 𝑟𝑒𝑡𝑒𝑛𝑖𝑑𝑎 𝑔𝑟𝑎𝑚𝑜𝑠 𝑑𝑒 𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎 𝑎𝑔𝑢𝑎 𝑟𝑒𝑡𝑒𝑛𝑖𝑑𝑎 = 𝑎𝑐𝑒𝑖𝑡𝑒 𝑟𝑒𝑡𝑒𝑛𝑖𝑑𝑜 = 𝑋 𝑚𝑙 𝑑𝑒 𝑎𝑐𝑒𝑖𝑡𝑒 𝑟𝑒𝑡𝑒𝑛𝑖𝑑𝑎 𝑔𝑟𝑎𝑚𝑜𝑠 𝑑𝑒 𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎 Elaboración de los muffins. Para un total de 80 g de harina, se realizaron sustituciones de 10 ,15 % y 20% de harina de cáscara de mango, y el porcentaje restante se constituía de harina de trigo, 52 g de azúcar, 3 g sobre de levadura, 90 g de yogurt griego natural, 14 g de aceite de girasol, 60 g huevos, 12 g cucharadas de leche entera Los muffins se hornearon a 180°C. Se mezclaron los ingredientes secos: harina, azúcar y levadura. Se homogenizó los ingredientes húmedos: huevos, leche, yogur y el aceite durante 1 min. Posteriormente se integraron las materias primas húmedas con las secas hasta tener una mezcla sin grumos, homogénea, se mezclaron durante1 min aprox. Las cápsulas de papel de los muffins se introdujeron dentro de las cápsulas de aluminio, se introdujo la mezcla dentro de las cápsulas y se sometieron a calentamiento en el horno aproximadamente 15 minutos a una temperatura de 160°C Capacidad antioxidante por método ABTS Extracción de antioxidantes. Se pesó 2 gramos de muestra de muffis en balanza analítica (muestras control y sustituciones 10, 15 y 20%), se llevaron a tubos adicionando 8 mililitros metanol: agua concentración 1:1, posteriormente se sometió a agitación en agitador Shaker por una hora a 5000 Rpm, se continuo con centrifugado durante 10 minutos a 5000 Rpm, se retiró el sobrenadante y se transfirió a matraz de 25 ml que posteriormente se llevó a un lugar oscuro, al filtrado se le adicionó acetona: agua concentración 1:1, se agitó en agitador Shaker y se centrifugó por 10 minutos a 5000 rpm, el sobrenadante se transfirió al matraz donde se encontraba el anterior filtrado y se aforó a 25ml con agua desionizada. Se depositaron las muestras, se rotularon y congelaron por 12 horas. Cuantificación de antioxidantes. Se preparó una solución de 6-hydroxy-2,5. 7, 8tertramethylchroman-2- carboxylica acid y se construyó recta patrón a 730 nm y se halló la pendiente. A las muestras se les realizó diversas diluciones para determinar la concentración apropiada para medir la capacidad antioxidante. Este proceso se realizó preparando diluciones que permitieran mostrar una coloración verdosa una vez se le adicionara el reactivo Trolox y que al medirse la absorbancia a 730 nm fuera superior a 0.300. Una vez que se halló la dilución indicada se cuantificó la capacidad antioxidante para las muestras de muffin. Se tomó 100 µl de muestra y se diluyó en 3900 µl de agua desionizada, se midió la absorbancia a 730 nm y mediante el cálculo de la pendiente, se determinó la cantidad de µmoles de Trolox por gramo de muestra. Esta determinación se realizó por duplicado para las sustituciones de 10, 15 y 20% de harina de cáscara de mango en elaboración de los muffins. El valor de los µmoles de Trolox se determina mediante la ecuación de la recta arrojada por la muestra patrón. 𝑌 = 𝑚𝑋 + b Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 290 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias Tamaño de partícula. El tamaño de partícula se midió con un microscopio digital Zpix mm-640 marca Carson. Análisis de textura Prueba de compresión. La compresiones instrumentales de los discos de la miga se llevaron a cabo usando un Analizador de Textura TA.XT2i (Estable Micro Sistemas-Reino Unido) con una sonda de cilindro (∅ = 10 cm) equipado con una célula de carga de 50 kg. Se hicieron cuatro medidas (20% de compresión a una velocidad de 1 mm / s) para cada muestra. La prueba dará comienzo cuando la sonda de cilindro (accesorio sms p/1s) ejerce un movimiento de descenso el cual detecta una fuerza de resistencia en unidades de N. Las diferencias entre las medias de los productos de diferentes % de harina de mango se ensayaron mediante análisis de varianza (ANOVA). Análisis sensorial. Se realizó una prueba hedónica con un total de 30 jueces no entrenados, los parámetros a evaluar fueron olor, sabor, color y aceptación general. RESULTADOS Y DISCUSIÓN Retención de agua y aceite Tabla No. 1. Retención de agua antes del tamizado de la harina de cáscara de mango Peso harina (g) 1,2178 1,0794 1,0683 Volumen retenido agua (ml) 4,2 5 6 Relación (ml/g) 3,44 4,63 5,61 Tabla No. 2. Retención de agua después del tamizado de la harina de cáscara de mango Peso harina (g) 1,0941 1,0202 1,0487 Volumen retenido agua (ml) 3 3 6,8 Relación (ml/g) 2,74 2,94 6,48 Tabla No. 3. Retención de aceite antes del tamizado de la harina de cáscara de mango Peso harina (g) 1,0798 1,0541 1,0756 Volumen retenido aceite (ml) 2,5 1 1 Relación (ml/g) 2,31 0,95 0,93 Tabla No. 4. Retención de aceite después del tamizado de la harina de cáscara de mango Peso harina (g) 1,1254 1,0092 1,0525 Volumen retenido aceite (ml) 0,2 0,4 0,2 Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias Relación (ml/g) 0,17 0,40 0,17 291 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias Una vez tamizada la harina se evidencia una disminución de retención en los solventes empleados para medir dicha retención, esto puede deberse a que se disminuyó el tamaño de partícula viéndose afectada su capacidad de hinchamiento. Hay que insistir en que las partículas finas aumentan la superficie de contacto, por lo tanto una mayor cantidad de agua sería necesaria para la hidratación de la materia prima y más tarde para la hinchazón gránulos de almidón. (Esther de la Hera, Cristina M. Rosell, 2014) Además Anteriormente, se ha informado de que la cáscara de mango fresco contiene una serie de compuestos valiosos como los polifenoles, carotenoides, enzimas y fibras dietéticas (Ajila et al., 2007a), y no de gluten que es la característica de la harina de trigo, que es el que permite la formación de la red tridimensional que hace que se retenga agua, aceite y gas carbónico. Análisis de textura Parámetros muffin con sustituciones parciales de harina de cáscara de mango GRAFICO NO. 1. Representación de los muffins con una sustitución parcial del 20% GRAFICO NO. 2. Representación de los muffins con una sustitución parcial del 15% GRAFICO NO. 3. Representación de los muffins con una sustitución parcial del 10% Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 292 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias En las gráficas 1, 2 y 3 se evidencia el comportamiento de la fuerza (N) con respecto distancia (mm), con un porcentaje de descenso del accesorio del 20%. En los cuales se reveló una congruencia en datos registrados para la fuerza, los cuales alcanzaron valores promedios de 4.6, para las sustituciones de 10, 15 y 20% respectivamente y una distancia promedio de 8,33 mm. Tabla No. 5. Representación de los datos tabulados para la medición de fuerza muestras fuerza (N) Distancia (mm) Tiempo(s) muffin 1 (20%) 4.85 8 8 muffin 2 (20%) 4.39 8 8 muffin 3 (20%) 4.72 7.99 7.99 muffin 1 (15%) 4.92 7.8 7.8 muffin 2 (15%) 4.1 7.8 7.8 muffin 3 (15%) 5.16 7.79 7.79 muffin 1 (10%) 4.06 9.2 9.2 muffin 2 (10%) 4.72 9.19 9.19 muffin 3 (10%) 4.52 9.19 9.19 Tabla No. 6. Análisis de varianza para la textura de los muffins Análisis de varianza de un factor Grupos Cuenta Suma Promedio Fuerza (N) 9 41.44 4.60444444 Distancia (mm) 9 74.96 8.32888889 Tiempo (s) 9 74.96 8.32888889 Varianza 0.13740278 0.42786111 0.42786111 Tabla No. 7. Representación de la ANOVA Alfa=0,05 El análisis de varianza obtenido para la prueba de compresión arrojo un valor de F igual a 125,7 mostrando un valor crítico (p) igual a 3,4, esto teniendo en cuenta el origen de las variaciones tanto entre grupos, como dentro de los grupos, debido a q este valor critico (p) es mayor que 0,05 se puede deducir que no existe diferencias estadísticamente significativas entre las medias de los datos de fuerza (N) y distancia (mm), para las tres sustituciones evaluadas, con un nivel de confianza del 95%. Esto se debe a que las variables de condiciones de proceso tales como tiempo, velocidad de mezcla, temperatura y tiempo de horneo, fueron controladas de manera eficiente, se logró generar una textura similar y estable entre las muestras de muffins evaluadas. Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 293 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias Tamaño de partícula Gráfico No. 4. Tamaño de partícula tomada con Microscopio digital, para malla de tamiz 200 Se tamizó la harina por un juego de tamices de mallas 16, 20, 40, 60, 80, 100, 140, 170 y 200. Lográndose tener un tamaño de partícula de 75µm. Frente a la de la harina de trigo que es de 212 µm. (Codex Standard 152-1985) Análisis sensorial. Los datos obtenidos mediante el análisis sensorial, se graficaron como se muestra a continuación. Gráfico No. 5. Resultados representados gráficamente para la sustitución parcial del 10% de harina de cáscara de mango Gráfico No. 6. Resultados representados gráficamente para la sustitución parcial del 15% de harina de cáscara de mango Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 294 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias Gráfico No. 6. Resultados representados gráficamente para la sustitución parcial del 15% de harina de cáscara de mango El análisis sensorial establecido para las muestras con sustitución parcial de HM de 10%, 15 y 20% respectivamente, evidenciaron un resultado favorable para la sustitución del 15%, debido a que dicha muestra es la que obtuvo una mejor calificación en los parámetros evaluados por el panel sensorial, en comparación con las sustituciones de 10 y 20% , en la gráfica de análisis se evidencia que la tendencia del panel evaluado fue hacia la selección de los parámetros: gusta extremadamente y gusta mucho para los atributos de sabor, olor, color y aceptación general. Este calificativo se atribuye que la intensidad de sabor y olor a mango apropiado, un color agradable. Capacidad antioxidante. Las frutas contienen muchos compuestos que muestran funcionalidades antioxidantes. Por lo tanto, para medir la capacidad antioxidante de cada compuesto individual es una tarea compleja y difícil. Varios métodos han sido desarrollados para estimar la capacidad antioxidante total de diferentes materiales vegetales. Por lo general estos métodos miden la capacidad antioxidante para eliminar los radicales específicos, para inhibir la per oxidación lipídica o para quelar iones metálicos. Para los muffins elaborados con las sustituciones parciales del 10, 15 y 20 % respectivamente, se determinó la capacidad antioxidante por medio del método ABTS, en donde se obtuvieron los siguientes resultados: Tabla No. 9. Capacidad antioxidante de la harina de cáscara de mango, expresada en µmoles de Trolox por gramo de muestra antioxidantes muestra 1 muestra 2 umoles trolox /g 15,53728949 17,1762561 umoles trolox /g Tabla No. 10. Capacidad antioxidante de la de los muffins elaborados con sustituciones parciales de cáscara de mango, expresada en µmoles de Trolox por gramo de muestra control 1 control2 muffins 10% 1 muffins 10% 2 muffins 15% 1 muffins 15% 2 muffins 20% 1 muffins 20% 2 Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 14.30 14.96 17.69 10.70 28.42 21.48 17.83 19.31 umoles trolox /g umoles trolox /g umoles trolox /g umoles trolox /g umoles trolox /g umoles trolox /g umoles trolox /g umoles trolox /g 295 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias Estos resultados mostraron capacidad antioxidante para los muffins con sus respectivas sustituciones, eligiéndose la sustitución del 15% como la que mayor capacidad antioxidante presentó (28,42 y 21,48 umoles trolox /g) comparada con las demás muestras analizadas; según (Ruth Martínez Paulina Torres, 2012). La actividad antioxidante de la fibra de mango extraída por solventes orgánicos como etanol muestra una actividad antioxidante de 15,43 ± 1,45 umoles trolox /g. Es bien sabido que la mayoría de compuestos antioxidantes muestran capacidad secuestradora distinta en medios acuosos o hidrófobos y en las interfases lípido-agua ( Soobrattee, Neergheen, Luximon-Ramma, Aruoma, y Bahorun, 2005 ). Se evidencia que la actividad antioxidante de frutas aumenta significativamente con un alto contenido de poli fenoles totales. Hubo una disminución significativa en las propiedades antioxidantes debido a la aplicación de calor durante el secado en el horno convectivo, por tanto se puede determinar que el uso de calor durante el secado tuvo un efecto perjudicial sobre la capacidad antioxidante.(7) Altas capacidades de actividad antioxidante, con valores de 197 mmol TE / g en liofilizado, seguido por 192 (IR seca), 187 (gabinete) y 168 (se seca al vacío) se encuentra en la cáscara deshidratada en polvo de mango. (7) La capacidad de captación de radicales de 679,21 y 559,35 mmol TE / g ms ha sido reportado en el extracto metanólico de cáscara y semilla, respectivamente ( Dorta et al., 2012b ). Según ( Soong y Barlow, 2004 ) el núcleo de mango tiene una actividad antioxidante de 1,397 mmol / g ms en términos de equivalente de ácido ascórbico usando el ensayo de ABTS. (Maisuthisakul y Gordon, 2009) Registraron una actividad ABTS de 770-10,300 mmol TE / g ms en sol y kern en muestras de mango secado al horno. Por tanto los valores obtenidos para la capacidad antioxidante (Trolox como equivalente) estan dentro de la gama de resultados reportados por diversos autores. CONCLUSIONES La sustitución parcial de la harina de trigo por harina de cáscara de mango, en la elaboración de un producto de panadería como es el muffin, es una buena opción para elevar el valor nutricional del mismo puesto que una vez realizadas las pruebas de capacidad antioxidante del producto, se mostraron valores elevados para antioxidantes. No se mostró evidencias significativas en el cambio de textura para las diversas sustituciones parciales de la harina de cáscara de mango en la formulación de los muffins, pero sensorialmente fue más aceptada la sustitución del 15%. Se debe tener en cuenta, que solo se puede hacer una sustitución parcial de la harina de trigo por la harina de cáscara de mango, pues esta última no posee gluten y no podría formar la red tridimensional que permite las características organolépticas de los productos de panificación, además la harina de cáscara de mango no posee una buena retención tanto de agua como de aceite. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS http://www.fedeagro.org/produccion/Rubros.asp. Datos tomados el día Agosto 6 de 2014 OP Beerh, B. Raghuramaiah, GV Krishnamurthy, N. Giridhar. Utilizacion de Residuos de mango: La Recuperación del jugo de la pulpa y la cáscara de El los Residuos. Diario Food Science and Technology, 13 (1976), pp 138-141 Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 296 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias C. Negro, L. Tommasi, A. Miceli. Los Compuestos fenólicos y la Actividad ANTIOXIDANTE del extracto de uva roja mare. 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Ruth Martínez, Paulina Torres,Miguel A. Meneses ,Jorge G. Figueroa ,José A. Pérez-Álvarez, Manuel Viuda-Martos . Universidad Técnica Particular de Loja, Centro de Transferencia de Tecnología e Investigación Agroindustrial (CETTIA), San Cayetano Alto, Loja, Ecuador PAI Research Group (UMH-1 y Reviv-Generalitat Valenciana), Agroalimentario del Departamento de Tecnología, Escuela Politécnica Superior de Orihuela, de la Universidad Miguel Hernández, Crta. Beniel km 3.2, E-03312 Orihuela, Alicante, España (Recibido el 24 de febrero de 2012 Revisado el 9 de Mayo de 2012, aceptado el 13 de Mayo de 2012, disponible en línea 29 de mayo 2012) Fenoles totales, actividad antioxidante y propiedades funcionales de Tommy Atkins' cáscara de mango y de núcleo como afectados por métodos de secado. Departamento de Ciencia de los Alimentos y Nutrición Humana de la Universidad del Estado de Michigan, East Lansing, MI 48824, EE.UU. Departamento de Ciencia y Tecnología de Alimentos, Guru Nanak Dev University, Amritsar 143 005, India Departamento de Ingeniería Agrícola y Biosistemas, Universidad del Estado de Michigan East Lansing, MI 48824, EE.UU. (Recibido el 13 de marzo de 2013, Revisión 6 de mayo de 2013 Aceptado el 9 de mayo de 2013, disponible en línea 24 de mayo 2013) Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 297 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias EXTRACCIÓN DE CAPSAICINA ASISTIDA POR ULTRASONIDOS EN CHILE HABANERO FRESCO Casanova-Ortiz Joel Salomón1, Yah-Nahuat Pamela Neftaly1, Bacab-Cocom Ruby del Rocío1, Briceño-Domínguez Diego Ramón1, 2 y Cruz-Santander Ivonne1, 2. 1 Instituto Tecnológico Superior de Felipe Carrillo Puerto, Laboratorio de Ciencias Básicas, Felipe Carrillo Puerto, Quintana Roo, 77200, México. 2 Centro de Estudios Biológicos, Medio Ambiente y Recursos Naturales A.C., Felipe Carrillo Puerto, Quintana Roo, 77200, México.; [email protected] Resumen. El chile habanero de la península de Yucatán es de los chiles más picantes sin embargo, este picor se ve afectado por el procesamiento industrial. El objetivo del trabajo fue comparar los métodos de extracción asistida por ultrasonidos y de maceración en la extracción de capsaicina en chile habanero fresco y evaluar el efecto de 2 concentraciones de etanol (50 y 80 %) en la extracción. Se usó 10 g de chile habanero y se pusieron a extraer por 50 minutos utilizando los métodos antes descritos, con el método más efectivo se evaluó el efecto de usar etanol al 50 y 80 %. La extracción asistida por ultrasonidos fue el más efectivo con un contenido total de capsaicina de 26.74 mg/g base húmeda y un rendimiento de la extracción de 34.33 mg/g base húmeda. La variación en la concentración de etanol no mostró diferencias significativas en la extracción de capsaicina. Palabras clave. Capsaicina, Extracción Asistida por Ultrasonidos, chile habanero. INTRODUCCIÓN El chile habanero (Capsicum chínense Jacq.), es una de las especies más picantes del género Capsicum, pudiendo contener alrededor de 200 000 a 300 000 unidades Scoville (López-Puc et al, 2009). El picor de los chiles se debe a la presencia de capsaicinoides, que son amidas ácidas que resultan de la unión de la vanillilamina y ácidos grasos de 8 a 13 átomos de carbono (Fernández-Barbero, 2007), de estos compuestos la capsaicina y la dihidrocapsaicina representan el 90 % de los capsaicinoides totales. La capsaicina pura presenta efectos benéficos en la salud como antioxidante, antitumoral y anti obesidad (Xiu-Ju et al, 2011). En forma de oleorresina es económicamente importante dentro de la industria alimentaria, ya que 1 kg de oleorresina puede sustituir a 100 kg del producto deshidratado (Restrepo-Gallego, 2007) y su precio puede alcanzar los 400 USD por kilogramos (Pacho et al, 2002). El contenido de capsaicinoides y por ende el picor de los chiles está determinado por la genética de la planta y por su interacción con el ambiente (Ruiz-Lau et al, 2011). Lo cual supone diferencias en el nivel de picor de una misma especie de chiles dependiendo del lugar en que se cultiva. Esta característica fue el punto de partida para que en el 2012 se obtuviera la denominación de origen para el chile habanero de la península de Yucatán, los cuales presentan un nivel de picor de 201,000 Unidades Scoville (Diario Oficial de La Federación, 2012). El elevado picor que presenta los chiles habaneros de la península de Yucatán los hace diferentes a los chiles cultivados en los demás estados de la República Mexicana. Sin embargo, esta característica se pudiera ver afectado por los diferentes procesos a los cuales son sometidos dentro de la industria alimentaria (Tabla. 1) Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 298 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias Tabla 2 Comparación del contenido de Capsaicina y Dihidrocapsaicina en chiles frescos y procesados. Tipo chile de Contenido Capsaicina Chiles frescos de Contenido de Dihidrocapsaicina Tipo de proceso Chiles procesados Contenido de Contenido de Capsaicina Dihidrocapsaicina Referencia Chile habanero 25. 6 mg/g 4.574 mg/g Salsa 0.717 mg/g 0. 135 mg/g Peña-Álvarez et al (2009) Chile jalapeño 657 mg/kg B.S. 725 mg/kg B.S. Secado en frio 579 mg/kg B.S. 634 mg/kg B.S. Topuz et al (2011) Chile jalapeño 657 mg/kg B.S. 725 mg/kg B.S. Secado al horno 549 mg/kg B.S 597 mg/kg B.S. Topuz et al (2011) Cocción 903.6 µg/g B.H. 756.9 Ornelas-Paz et al (2010) Chile habanero 913.8 µg/g B.H. 756.9 µg/g B.H. B.H. = Base Húmeda B.S.= Base Seca µg/g B.H. En la tabla 1, se puede observar cómo el procesamiento de los chiles reduce su contenido de capsaicina y dihidrocapsaicina y por ende su picor. Debido a que los chiles habaneros de la península de Yucatán contienen un nivel de picor elevado, es necesario conservar esta característica incluso en los productos procesados. Una opción para evitar la pérdida del picor del chile habanero sería la realización de una etapa de extracción de capsaicina antes de su procesado y reincorporarlo al final del proceso. Sin embargo, las técnicas de extracción de capsaicina convencionales implican la utilización de solventes tóxicos como acetona, diclorometano, éter de petróleo y hexano, utilizando el chile deshidratado y molido. A la harina resultante de dicha extracción, se le elimina los restos de solventes y se destina para la alimentación animal (Fernández-Trujillo, 2007). Para poder utilizar el chile en la alimentación humana, después de la extracción, se necesita realizar la extracción en chiles frescos y la utilización de solventes menos tóxicos que los usados convencionalmente. En la extracción convencional de capsaicina es necesario que el chile esté seco, ya que en el proceso de secado se rompe la pared celular del chile lo cual permite que el disolvente ataque directamente al soluto que se necesita extraer. Para poder llevar a cabo la extracción de capsaicina en el chile habanero en estado fresco se necesita de un método de extracción que incremente la penetración del solvente hacia el chile habanero sin necesidad de deshidratarlo. Una de las técnicas de extracción de compuestos que presenta estas características, es la Extracción Asistida por Ultrasonidos (E.A.U.). Esta técnica se basa en el uso de sonidos de alta frecuencia inaudibles para el humano (1- 16 KHz) dentro de un líquido, generando burbujas (cavitación) que colapsan fuertemente con el material vegetal incrementando la penetración del solvente, facilitando la liberación de compuestos en el material vegetal y aumentando la transferencia de masa mediante la ruptura de la pared celular (Londoño-Londoño, 2011; Chemat et al, 2011). OBJETIVOS Objetivo general Comparar dos métodos de extracción de capsaicina en chiles habaneros frescos y evaluar el efecto de dos concentraciones de etanol en el rendimiento de capsaicina. Objetivos específicos 1. Evaluar el rendimiento de la extracción de capsaicina en chile habanero fresco empleando dos métodos de extracción. Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 299 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias 2. Determinar el efecto de la concentración de solvente en el rendimiento de capsaicina de chile habanero fresco, usando el método que mejor resultados obtenga del objetivo anterior. MATERIALES Y MÉTODOS El trabajo se realizó en dos etapas, la primera etapa consistió en la comparación de dos métodos de extracción de capsaicina en chiles habaneros frescos, el método más efectivo en la primera etapa será utilizado en la segunda etapa, la cual consistió en evaluar el efecto de dos concentraciones de etanol (50 y 80 %) en el rendimiento de capsaicina en la extracción. Los chiles habaneros usados en los experimentos fueron adquiridos en el mercado municipal de la localidad de Felipe Carrillo Puerto, Quintana Roo; los métodos de extracción evaluados fueron E.A.U. y el método de maceración con agitación, cada uno de los análisis se realizó por triplicado. Comparación de los métodos de extracción. Se determinó la cinética de extracción de capsaicina sobre el tiempo y el rendimiento de extracción (mg de extracto/ g de base húmeda) de cada método de extracción. La E.A.U. se realizó en un baño sónico, para lo cual se pesó 10 g de chile habanero fresco, se cortó en rodajas y se transfirió a un matraz de Erlenmeyer de 250 ml y se le adicionó 150 ml de etanol al 95 %, el tiempo de extracción fue de 50 minutos, durante el transcurso del experimento se tomaron alícuotas de 5 mL cada 10 minutos a estas muestras se le determinaron el contenido de capsaicina. El otro método consistió en poner la misma cantidad de muestra en un matraz Erlenmeyer de 250 mL, adicionando 150 ml de etanol al 95 % y se puso a extraer en un agitador magnético durante 50 minutos, cada 10 minutos se tomaron alícuotas de 5 mL y se determinó el contenido de capsaicina. La determinación de capsaicina se realizó por la técnica espectrofotométrica descrita por López-Hernández et al (2011) para lo cual se realizó una curva de calibración a concentraciones de capsaicina de 0, 50, 100,150, 200 y 250 ppm, la lectura se realizó a una longitud de onda de 280 nm, para la determinación de capsaicina en los extractos, se leyó la absorbancia de las muestras a 280 nm y se extrapoló con la ecuación obtenida en la curva de calibración. Al finalizar el tiempo de la extracción se concentró el solvente por rota vapor y el extracto concentrado se traspasó a un vial y se secó en un horno a 40 ° C, y luego se determinó el rendimiento de la extracción. Evaluación del efecto del etanol a 50 y 80 % en el rendimiento de la extracción. Se determinó el efecto de dos concentración de etanol al 50 % y 80 % en la capsaicina, extraída de chile habanero fresco. Se pesó 10 g de chile habanero fresco cortado en rodajas y se transfirió a un matraz Erlenmeyer de 250 mL y se le adicionó 150 mL de etanol al 50 % y en otro matraz con 10 g de chile habanero en rodajas fue adicionado 150 mL de etanol al 80 %, ambos matraces fueron puestos en extracción durante 50 minutos, al final se determinó el contenido de capsaicina en los extractos. El contenido de capsaicina se determinó con la misma técnica que en la etapa anterior. RESULTADOS Y DISCUSIÓN. Comparación de los métodos de extracción. Los valores de capsaicina reportados en este trabajo se obtuvieron por la extrapolación de la ecuación de la curva de calibración (y = 0.0034x + 0.0117) con una R² = 0.998. En la figura 1. Se presenta la cinética de extracción de ambos métodos, donde podemos observar que la extracción asistida por ultrasonidos extrae mayor cantidad de capsaicina (26.74 mg/g base húmeda) que el método de maceración con agitación (3.48 mg/g base húmeda) al final de la extracción. La eficacia del método de extracción asistida por ultrasonidos radica en que a los Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 300 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias primeros 5 minutos de la extracción se logra extraer más de la mitad (63 %) de la capsaicina total extraída que por el método de maceración (50 %). Figura 1. Comparación de la cinética de extracción de capsaicina en chile habanero fresco, de dos métodos de extracción usando etanol al 95%. Se presentan los valores promedios de 3 réplicas. Estos resultados son similares a los reportados por Boonkird et al (2008), para la E.A.U. de capsaicinoides en Capsicum frutescens quienes reportan que a los 5 minutos de la extracción se recupera más del 60 % de los capsaicinoides totales. La extracción asistida por ultrasonidos no solo extrae mayor cantidad de capsaicina, también tiene un mayor rendimiento de extracción (34.33 mg g-1 base húmeda) que el método de maceración (28.08 mg g-1 base húmeda), que representa un 22.2% superior. (Figura 2.) Figura 2. Rendimiento de la extracción de capsaicina usando etanol al 95 % como solvente. Las diferencias observadas entre el contenido de capsaicina y el rendimiento de la extracción se deben principalmente a la selectividad del método de E.A.U y a que en este trabajo solo se determinó el contenido de capsaicina. El contenido total de capsaicinoides Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 301 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias para el chile habanero varía de 41.8 y 65.9 mg/g fruta seca (Pino et al, 2007), CisnerosPineda et al (2007) reporta contenidos de capsaicina para el chile habanero (pericarpio y placenta) de 66,800 µg/fruta seca (66.8 mg/fruta seca). Evaluación del efecto del etanol a 50 y 80 % en el rendimiento de la extracción. El método de extracción con el que fueron evaluadas las dos concentraciones de etanol (50 % y 80 %) fue el método de extracción asistida por ultrasonidos, que fue el método que presentó los mejores resultados en la etapa anterior. En la figura 3, se presentan los resultados obtenidos en la etapa 2, donde se observa que usando etanol al 80 % se logra una concentración de capsaicina en el extracto de 13.23 ± 1.35 mg/g base húmeda lo cual resultó ligeramente superior al obtenido a la extracción con etanol al 50 % (11.69 ± 2.34 mg/g base húmeda de capsaicina), sin embargo, no se encontraron diferencias significativas (p=0.3787, α=0.05). Cano-Morales et al (2002), obtuvieron resultados similares en la extracción de capsaicina en chile habanero fresco usando etanol al 70 y al 95 % (1.2924 y 1.8673 % de capsaicina, respectivamente ). El uso del etanol puro en la extracción de capsaicina en chile habanero fresco ha demostrado tener rendimientos similares al uso de acetonitrilo, aproximadamente 19 mg/g fruta seca (Chinn et al, 2011). La adición de agua en pequeñas cantidades al solvente ayuda a un mayor rendimiento de capsaicina en la extracción, aunque en este trabajo no se encontraron diferencias significativas, Fernández-Barbero et al (2005) reportan que la adición del 10 % de agua al etanol en la extracción de capsaicinoides en pimientos mediante fluidos presurizados, incrementa la cantidad de capsaicina extraída de 390 a 400 µmol/Kg. Fernández-Barbero et al (2006 ), indican que es indistinto el uso de metanol, etanol y acetona para la extracción de capsaicina, ya que con ellos obtuvieron resultados similares. Aunque en el caso particular de la extracción asistida por ultrasonidos es recomendable usar metanol como solvente (Fernández-Barbero et al 2008). En este trabajo se optó por usar etanol como solvente debido a que es menos toxico que el metanol, además que los costos de producción son más bajos. Figura 3. Capsaicina extraída usando como solvente etanol al 80 y al 50 %, mediante E.A.U. Se presenta el valor promedio de 3 réplicas ± error estándar. CONCLUSIONES. La técnica que da mejores resultados para la extracción de capsaicina en chile habanero fresco es la por medio de Extracción Asistida por Ultrasonidos, los resultados sugieren que la concentración de etanol no tiene efecto significativo en el rendimiento de Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 302 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias capsaicina, por lo tanto, es posible utilizar un etanol al 50% para obtener buenos rendimientos de capsaicina. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS Boonkird, S., Phisalaphong, C., y Phisalaphong, M. (2008). Ultrasound-assisted extraction of capsaicinoids from Capsicum frutescens on a lab- and pilot-plant scale. Ultrasonics Sonochemistry. 15(1), 1075–1079. Cano-Morales, T.M., Piedrasanta-Batz, R.B., Benites-Pacheco, I.L. y López-Orizabal, M.C. (2002). 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Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 304 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias ELABORACIÓN DE UN YOGURTH DE CARAMBOLA (Averrhoa carambola) NO CALÓRICO. Rivera-Rivera M., Valencia-Pérez M.P., Tejeda R., Paz-Gamboa E*. Instituto Tecnológico de Tuxtepec.; *[email protected] Resumen. En este estudio el yogurth fue elaborado con bacterias acido lácticas termófilas serie JOINTEC, utilizando leche pasteurizada light o descremada, se ajustaron al 11 % de sólidos, se inocularon con 2 % de cultivo incubándose a 42 °C hasta obtener pH de 4.5. Se elaboraron 4 mermeladas de carambola con stevia o sucralosa utilizando proporciones de 1:1 y 1:0.5, la incorporación de mermelada a cada yogurth fue en proporción 2:6. Se seleccionó el mejor tratamiento mediante una prueba de aceptación al consumidor, el producto más aceptado fue el yogurth con leche light y mermelada de carambolasucralosa en proporción 1:0.5, se determinó su químico proximal durante 0, 15 y 30 días de almacenamiento a 6 °C. No se encontró diferencia significativa en el contenido de cenizas y proteínas en el yogurth durante el almacenamiento de 30 días, sin embargo se encontró diferencia significativa en el contenido de humedad, grasa y carbohidratos. Palabras clave. Yogurth, carambola, sucralosa y stevia. INTRODUCCIÓN. El carambolo (Averrhoa carambola L.) es un fruto tropical que es popular en los mercados de Tailandia, Singapur, Hong Kong, Tokio, Malasia, Europa y Estados Unidos (Pérez et al., 2012). También denominado fruto estrella, carambola y grosella china es un fruto de gran demanda en algunos países por su sabor y apariencia. Se le consume principalmente como fruta fresca, en ensalada y procesada en forma de mermelada, jalea, jugos, encurtidos y fruta glaseada con azúcar o jarabe glucosado entre otros ( BelénCamacho et al., 2011). . El carambolo en estado fresco tiene un sabor ácido que dificulta su consumo en forma directa; sin embargo se comporta muy bien procesado bajo diversas modalidades. En los últimos años, la tendencia de los consumidores se dirige al consumo de productos naturales y en lo posible con menor cantidad de azúcar (Parra et al., 2012). Esta fruta es una buena fuente de antioxidantes naturales, incluyendo la vitamina C y compuestos fenólicos tales como proantocianinas, además ha sido sugerido que es una muy buena fuente de fibra dietaria (Pantaleón et al, 2014) El yogurth es un producto lácteo fermentado popular producido por la fermentación acido láctica de la leche por adición de cultivos iniciadores que contienen Streptococcus salivarius ssp thermophilus y Lactobacillus delbrueckii ssp. bulgaricus, es un producto muy versátil que se adapta a todos los paladares y ocasiones de comidas. El yogurt es de diferentes tipos, como bebible (líquido) o aflanado, bajo en grasa o libre de grasa, con sabor a fruta o cereal, además es un alimento sano y nutritivo ( Isleten y Yuceer, 2006).. El yogurth es elaborado por la fermentación de la leche mediante las bacterias acido lácticas en la cual como resultado se obtiene la disminución del pH de la leche a pH ≤ 4.6 (Lee y Lucey, 2006). El carambolo es una fruta que se da en la región del Papaloapan, la producción al año de la fruta de carambolo, que se da en la ciudad de Tuxtepec es de 307,831.60 (Ha); la cual no ha sido explotada, es por ello que se ha pensado en desarrollar un nuevo producto bajo en grasas Actualmente el consumo de productos bajos en calorías tienen la misma importancia como la tiene el consumo de un alimento común, estos tipos de alimentos se consumen cada vez más ya sea por seguir una dieta baja en calorías que no incluyan edulcorantes Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 305 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias de elvado nivel calórico como la sacarosa, por problemas de salud serios como la diabetes y enfermedades que tengan que ver con el exceso de azúcar o por solo tener la posibilidad de ingerir calorías de forma inteligente y placentera sin remordimientos posteriores, por este hecho se le da la importancia al uso de edulcorantes bajos en calorías en este tipo de productos dietéticos o light. Los edulcorantes bajos en calorías brindan una gran satisfacción a las personas preocupadas por su peso y el consumo de calorías diarias, ya que se pueden consumir estos alimentos sin provocar una cantidad de calorías extra. La gran ventaja que tiene el consumo de estos productos es que ahorran calorías para perder peso o ayudan a mantener el peso como parte de un modo de vida saludable y en forma. Dentro de los edulcorantes bajos en calorías se encuentran la Stevia y la Sucralosa, los cuales provienen de sustancias naturales pero los productos finales son muy diferentes en su composición. Stevia es un edulcorante natural derivado del arbusto Stevia en Brasil y Paraguay, se ha utilizado durante siglos en América del Sur. La Sucralosa un edulcorante artificial creado por la modificación química de azúcar con cloro. Sobre este contexto el objetivo de este estudio fue elaborar un yogurt a base de carambola (Averrhoa carambola) bajo en calorías y evaluar sus características sensoriales y fisicoquímicas. Cabe mencionar que al ser un fruto de la región se aprovecharan los recursos y así mismo se impulsará la producción, siembra y venta del carambolo en el sector agrícola, así como en el ganadero ya que se promoverá la producción de leche. OBJETIVOS. Objetivo General Elaborar un yogurt no calórico a base de carambola (Averrhoa carambola) y evaluar sus características sensoriales y químico proximal. Objetivos específicos Elaborar un yogurt a diferentes concentraciones de mermelada de carambola y bajos contenidos de grasa y tipo de edulcorantes. Seleccionar el yogur de mayor aceptación mediante una prueba dirigida al consumidor y determinar su químico proximal en función al tiempo. MATERIALES Y MÉTODOS. Materia Prima Leche. Se utilizó leche pasteurizada light y semidescremada de una marca comercial conocida con 1.8 % y 2 % de contenido de grasa respectivamente, la leche se ajustó al 11 % de sólidos utilizando leche en polvo descremada. Cultivos lácteos. Se utilizó un cultivo de bacterias acido lácticas termófilo de la serie JOINTEC de la marca CSL (Centro Sperimentale Del Lattes.pA) el cual principalmente incluye Streptococus Thermophilus y Lactobacillus delbrueckii ssp bulgaricus Carambola. Se utilizó carambola (Averrhoa carambola L.) de la granja agrícola “La Hacienda de mi mujer” ubicada en la localidad de Santa Rosa perteneciente al Municipio de Tuxtepec, Oaxaca. Edulcorantes. Se utilizaron dos edulcorantes no calóricos: Stevia de la marca Metco y sucralosa de Member´s Mark. Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 306 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias METODOLOGÍA. Obtención de la Mermelada de carambola. Las carambolas que se utilizaron fueron frutos maduros que son los que contienen menor cantidad de ác. Oxálico, no se utilizó frutos demasiado maduros, porque su suavidad causa grietas donde se alojan los hongos, se eligieron frutos que contenían 8 ° Brix. Los frutos fueron colocados en bandejas, se lavaron, se retiraron las puntas y se obtuvieron trozos sin semilla de aproximadamente 2 cm. Se sometió a tratamiento térmico (70 °C) durante 15 minutos. En la obtención de la mermelada se utilizó una proporción 1:1 de carambola-agua, como edulcorante se utilizó Sucralosa y Stevia, obteniéndose cuatro lotes de mermelada, dos con CarambolaSucralosa en proporciones de 1:0.5 y 1:1 y dos con Carambola-Stevia en proporciones de 1:0.5 y 1:1, las mermeladas se sometieron a un tratamiento térmico a 70 °C hasta alcanzar los 65 ° Brix. Obtención Yogurth. La elaboración del yogurt se realizó de acuerdo al método establecido por Tamime y Robinson,( 2000), se utilizó un cultivo de bacterias acido lácticas termófilo de la serie JOINTEC y se utilizó leche pasteurizada light y semidescremada de marcas comerciales, las cuales se ajustaron a un contenido de solidos del 11 % utilizando leche Sveltys descremada, las leches fueron sometidas a un tratamiento térmico (90 °C durante 30 min), con posterior enfriamiento a 42 °C, de tal manera que se obtuvieron ocho tratamientos de 2 L cada uno, cuatro de leche light y cuatro de leche semidescremada los cuales fueron inoculados con 2 % de cultivo madre y se incubaron a temperatura de 42°C. hasta obtener un pH de 4.5 ±0.1, la adición de mermelada de Carambola a cada uno de los tratamientos de yogurth elaborados se realizó en una proporción 2:4. En la tabla No. 1 se establecen dichos tratamientos. Finalmente los yogures fueron evaluados sensorialmente, mediante una prueba dirigida al consumidor. Tabla No. 1. Yogures obtenidos con las diferentes concentraciones de edulcorantes. TRATAMIENTOS Leche Endulcorante A semidescremada Sucralosa Concentraciones de solución de carambolo-agua/ edulcorante [1:1] B semidescremada Sucralosa [1:0.5] C semidescremada Stevia [1:1] D semidescremada Stevia [1:0.5] E Light Sucralosa [1:1] F Light Sucralosa [1:0.5] G Light Stevia [1:1] H Light Stevia [1:0.5] Variables de respuesta. La selección del mejor tratamiento Se realizó en base a una prueba de aceptación dirigida al consumidor, la cual se realizó con la participación estudiantes y trabajadores del Instituto Tecnológico de Tuxtepec (n = 100). Los yogures fueron evaluados 3 días después de la elaboración, estos fueron servidos en vasos de plástico de 40 mL, los vasos fueron etiquetados con 3 dígitos. Cada muestra de yogurth Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 307 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias se evaluó monádicamente. Se seleccionó la muestra más aceptada, posteriormente se evaluó en base a su químico próxima (Humedad, cenizas, proteína, grasa y carbohidratos por diferencia mediante las técnicas del AOAC 1997). estas determinaciones se realizaron por triplicado durante el tiempo de almacenamiento del yogurth seleccionado ( 0, 15 y 30 días a 6 ° C). Análisis estadístico. Los resultados se analizaron mediante una prueba de rango múltiple de Fisher utilizando el paquete estadístico Minitab. RESULTADOS Y DISCUSIÓN. Los yogures fueron servidos 3 días después de su elaboración para permitir cualquier fermentación residual que tuviera lugar durante el almacenamiento en refrigeración. Los resultados de la evaluación sensorial mostraron que de las ocho muestras de yogurth evaluadas, el 27 % de la población reportó que el yogurth que más gustó fue el tratamiento F(figura 1), es decir el yogurth elaborado con leche light y mermelada de carambola con sucralosa en una proporción 1:0.5, dentro de los tratamientos que no gustó el que mayor porcentaje generó (23 %) fue el tratamiento G (fig. 2) , esto es el yogurth elaborado con leche light y mermelada con Stevia, los consumidores observaron que los tratamientos elaborados con Stevia dejaban un ligero sabor amargo, posiblemente el particular sabor amargo de la stevia se potencializó con la carambola, además se detectó que de acuerdo a las observaciones planteadas por los consumidores un 23 % de la población comentó que las muestras se percibían muy dulces, espesas y no detectaban el sabor de la fruta. El sabor demasiado dulce de las muestras se atribuye al umbral de detección de los edulcorantes utilizados, de acuerdo a Mancheno, 2011 el umbral de detección de la sucralosa es 600 veces más dulce que la sacarosa y la stevia es 300 veces más dulce que la sacarosa, debido a que precisamente la sacarosa es el edulcorante que la mayoría de los consumidores está acostumbrado a incluir en sus dietas, los consumidores encontraron más dulzor en los yogures evaluados. Considerando las observaciones emitidas por los consumidores, las proporciones de edulcorantes utilizadas podrían ser susceptibles de disminuirse en estudios posteriores. Dado que la muestra F (Yogur de leche light con mermelada de sucralosa en proporciones de 1:0.5) fue la elegida por los panelistas como el yogur de carambolo que más gusto, se procedió a realizar el análisis químico proximal. Me gusta mucho A B C D 12% E F G No me gusta H A B 15% C 17% 4% D E 8% F G H 8% 14% 15% 23% 27% 13% 6% 7% 8% Fig 1. Gráfica de Porcentajes aceptación de yogures de carambolo. 6% 17% de Fig 2. Gráfica de Porcentajes de no aceptación del yogur de carambolo. Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 308 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias Tabla No. 2. Composición químico proximal g/100 g b.h. del yogurth elaborado con mermelada de carambola y sucralosa almacenado durante 30 días. Tiempo de almacenamiento Humedad Cenizas Grasa proteínas 64.34 ± 0.581 a 1.24± 0.1584 a 3.52± 0.0101 a 10.29± 0.676 57.035± 0.233 b 1.791± 0.6314 a 3.924± 0.1207 b 11.080 ± 0.349 b 41.874± 1.125 c 2.369± 0.4451 a 5.530± 0.0678 b 13.29± 0.229 c carbohidratos 20.60 ± 0.586b 26.17± 0.149 ab 36.937± 0.729a c D0 D15 D30 Los resultados son el promedio ± desviación standart de análisis por triplicado. Letras diferentes en la misma fila indican que hay diferencia significativa (P≤ 0.05) La composición del yogurt seleccionado en este estudio se muestra en la tabla No. 2. Como en cualquier otro alimento el componente mayoritario es el agua (64%) seguido por carbohidratos, proteínas y materia grasa. De acuerdo a la tabla anteriormente mencionada, se encontró que el yogurth seleccionado sometido a un tiempo de almacenamiento de 30 días a 6 °C presentó diferencia significativa en cuanto el contenido de humedad, favoreciendo la pérdida de humedad durante el almacenamiento, el contenido de humedad tiende a disminuir en un 22 %, lo cual se explica por el aumento de sólidos solubles en el sistema y la tendencia al equilibrio del mismo. El análisis de varianza reveló que existen diferencias significativas en el contenido de grasa durante el tiempo de almacenamiento El contenido de grasa se vio incrementado conforme trascurrió el tiempo de almacenamiento en este tipo de yogurth de 3.52 a 5.5 ag/100 g b.h a pesar de haber sido elaborado con leche light, esto se puede atribuir a la fruta utilizada en la mermelada, la carambola por si sola presenta un porcentaje de grasa de 0.03 g/100 g b.h. ± 0.1 (Pantaleón et al, 2014) Que al concentrarse en el proceso de elaboración de la mermelada tiende a incrementarse, se ha encontrado que el concentrado de carambola presenta un contenido de grasa de 11.4 ±0.1 g/100 g b.s de acuerdo a Pantaleón et al, 2014. Según la Norma Oficial Mexicana 181-SCFI-2010, el contenido de grasa butírica en el yogurth natural debe ser como máximo el 15 % m.m, por lo que el yogurt elaborado se encuentra dentro de los límites máximos establecidos. No se encontró diferencia significativa en el contenido de proteínas durante el tiempo de almacenamiento, sin embargo se aprecia diferencia en el contenido de carbohidratos, esto puede atribuirse también a un efecto de concentración de sólidos por la disminución de humedad. CONCLUSIONES La utilización de carambola en la elaboración de yogurt es viable; sin embargo, esta fruta debe mezclarse con bajas concentraciones de edulcorantes para favorecer su aceptabilidad, la sucralosa puede ser utilizada para remplazar la sacarosa. La adición de mermelada de carmbola-sucralosa favorece la disminución de humedad durante el almacenamiento de un yogurth elaborado con este tipo de mermelada. La incorporación de mermelada de carambola con sucralosa afecta el contenido de grasa del yogurt en función al tiempo. Estos resultados ofrecen una buena posibilidad de utilización de mermelada de carambola en la obtención de yogurth. Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 309 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS. Belén-Camacho Douglas R., Cerdeño Carmen, López Isaac. Moreno Álvarez Mario José, García David, Medina Carlos. (2011). Características físico químicas y propiedades funcionales de la bromasa residual de la fermentación alcohólica de tamarindo chino (Averroa carambola L).Revista Interciencia Vol.36. No. 9.Venezuela. p.p 682-688. Blanco Dávila Sabrina Chenaí, Pacheco Delahaye Emperatriz, Frágenas Nathalie Nayesda. (2006). Evaluación física y nutricional de un yogurt con frutas tropicales bajo en calorías. Rev. Fac. Agron (Maracay) 32:131-144. Castañeda Benjamin, et al. (2009). Formulación y Elaboración Preliminar de un Yogurt Mediante Sustitución Parcial de Harina de Tarwi (Lupinus mutabilis sweet). Medicina Naturista. Vol. 3. No.1. p.p 2-9. Díaz Jiménez B, Sosa Morales M. E , Vélez Ruiz J. F. (2004). 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Formando Hogar Veracruz Ver. 91897 México. Tel. 52(229) 934-5701. 2: Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développment (CIRAD), Montpellie, UMR Qualisud, 73 rue J.F. Breton, TA B-95/16, F-34398 Montpellier cedex 5, Francia Resumen. El aguacate Hass (Persea americana) es del agrado de muchos consumidores a nivel mundial, pero presenta problemas de oscurecimiento enzimático, por lo cual es necesario evaluar procesos que permitan el aprovechamiento de este fruto. La expansión ultrarrápida se basa en el uso de la temperatura y la presión para generar la disgregación de los tejidos vegetales. El objetivo es evaluar el uso potencial la expansión ultrarrápida para procesar aguacate Hass. Se trabajó con aguacate en madurez de consumo, usando un equipo con cámara de calentamiento de 2.5 L y cámara de expansión de 34 L, mediante el siguiente flujo general: Acondicionamiento---Tratamiento térmico---expansión. Conclusiones: La expansión ultrarrápida permite el procesamiento de aguacate Hass para la obtención de puré. La coloración verde-amarilla y la luminosidad del puré se mantienen estables durante 15 días. El pH inicial se modifica y afecta la actividad de la PPO. Palabras clave. Aguacate, presión, temperatura, Polifenoloxidasa (PPO) INTRODUCCIÓN El Aguacate (Persea americana) es el fruto de mayor popularidad en México y ha incrementado su consumo en diversos países, por este motivo su industrialización se torna cada vez más importante (Bower y Cutting, 1998). La elaboración de productos industriales a base de aguacate incluye guacamole, pasta, porciones congeladas y aceite crudo, que equivalen a un valor de 73.7 millones de US dólares (Sánchez, 2004). Sin embargo el fruto de aguacate es susceptible a reacciones de oscurecimiento y deterioro, debido a los tipos y naturaleza de la polifenoloxidasa (PPO) endógena (Amaya et al., 2008). Más del 50% de algunas frutas como el aguacate se pierden por el rechazo del consumidor debido al oscurecimiento, así la pérdida de color, sabor, y calidad nutricional son inaceptables (Osuga et al., 1994; Whitaker y Lee 1995). El pardeamiento enzimático causa un impacto económico tanto en los productores como en la industria alimentaria (Nuñez-Delicado et al., 2005). Lo más importante es prevenir el oscurecimiento en el procesado, por eliminación de oxígeno o inhibición de la actividad de la PPO (Whitaker & Lee 1995) puesto que los procesos oxidativos influyen en la calidad de los alimentos es imprescindible controlar su comportamiento durante el procesamiento y el almacenamiento (Colja et al., 2002). Varias tecnologías se han desarrollado para el controlar el pardeamiento, actuando en uno o más de los elementos necesarios para la reacción: Oxigeno, enzima o substrato (Queiroz et al., 2008). Una tecnología que permite causar efecto sobre estos componentes es el método de expansión ultrarrápida, en este proceso el material vegetal es primeramente calentado con vapor a temperaturas de entre 60 y 90 °C, entonces instantáneamente es introducido en una cámara de vacío (2 a 5 kPa) donde ocurre su expansión o disgregación debido la formación de micro-canales dentro de los tejidos y una instantánea evaporación de una parte del agua constitutiva (Cogat, 1994; 1995). El calentamiento por vapor induce la desnaturalización térmica de las oxidasas endógenas, mientras que el proceso de expansión, se realiza en ausencia de Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 312 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias oxígeno, lo que previene la oxidación (Agueron et al., 1995). El proceso expansión ultrarrápida ha demostrado ser eficiente para la obtención de jugos, purés y compuestos aromáticos de distintos frutos (Brat et al., 2000; 2001a,b; 2002). OBJETIVOS El objetivo de esta investigación es evaluar el efecto de los tiempos de proceso del método expansión ultrarrápida sobre los cambios durante el almacenamiento refrigerado (5°C) de algunas características físicas (color, luminosidad), bioquímicas (acidez titulable, pH, actividad de la PPO) del puré de aguacate Hass. MATERIALES Y MÉTODOS Material vegetal. Se utilizaran aguacates de la variedad Hass en madurez de consumo (coloración negra y con una consistencia sensible al tacto) de origen Mexicano. Equipo de expansión ultrarrápida. Consiste en una cámara de calentamiento cilíndrica de acero inoxidable calentada a vapor (con diámetro = 12 cm, y altura = 24 cm; volumen = 2,7 L,), acoplada a través de una válvula neumática manual de (103 kPa, con tiempo de apertura 0,5 s) a una cámara de expansión cilíndrica (diámetro = 30 cm, altura de = 48 cm; v = 34 L), donde se genera vacío (3 kPa) por una bomba de vacío refrigerada por un circuito cerrado de agua conectado a un condensador. Aplicación del proceso de expansión ultrarrápida para el fruto de aguacate. Por cada tratamiento se colocaran 4 aguacates intactos (758g aproximadamente) en la cámara de calentamiento y mediante vapor se someterán a diferente tiempo de calentamiento para cada tratamiento: 15 minutos (T1), 20 minutos (T2) y 25 minutos (T3); a un cuarto lote de frutos le fue retirada la cascara sin efectuar cortes sobre la pulpa y serán sometidos a calentamiento durante 20 minutos (T4). Justo en el minuto final para el tiempo década tratamiento se acciona la puerta neumática para generar la introducción instantánea de los frutos a la cámara de vacío. El puré se recupera y de manera manual se retiran los fragmentos de cáscara y hueso. El puré se coloca en recipientes plásticos transparentes con cierre hermético con capacidad de 140 mL y se almacenaron a 5°C durante todo el periodo de estudio. Cada tratamiento se realizó por triplicado. Color. Las mediciones de color realizarán utilizando un colorímetro triestímulo portátil CR400 (Minolta Chroma Meter CR 400, Osaka, Japón) y el software Spectra-Match, establece los parámetros L *, a *, b *. Los cambios de color se evaluaron durante el periodo de almacenamiento (CIE 15,3, 2004). Acidez titulable y pH. Acidez titulable (AT), se expresó en miliequivalentes por 100 gramos, se determinó con un titulador automático (Titroline easy, Schott Instruments GmbH, Germany) a pH 8.3 mediante el uso de una solución de NaOH 0,1 M. El pH de sí determinó de manera directa con el equipo descrito anteriormente. Las mediciones se realizaron por duplicado para cada tratamiento. Extracción y actividad de la PPO. Para cada tratamiento se pesarón 5 gramos de puré que conteniendo poli(1-vinil-2-pirrolidona) (PVPD) al 1 %, se adicionaron 15 mL de buffer de fosfatos pH 6.5, 50 mM, frío (4 °C), se homogeneizaron durante un minuto a 4°C mediante un homogeneizador Ultra-Turrax T25 Digital (IKA Works, Inc. China.), posteriormente se centrifugaron a 12000 x g durante 30 minutos a 4 °C, en una centrifuga eppendorf modelo 5810R (Eppendorf, Hamburg, Germany). Se recuperó el sobrenadante y se utilizó como extracto para medir la actividad de la PPO. Para medir la actividad de la PPO se utiliza como medio de reacción 500 μl de una solución 20 mM de catecol como Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 313 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias sustrato, 900 μl de buffer de fosfatos pH 6.5 y 100 μl de extracto enzimático, para el blanco se adicionaron 500 μl de ácido tricloroacético (TCA) al 10 % y se leyó la absorbancia a 410 nm en espectrofotómetro UV-2450 spectrophotometer (Shimadzu, Japan). La actividad de la PPO se reporta como el incremento en la absorbancia después del tiempo de reacción para 100 μl de extracto. Análisis estadístico. Los datos se analizaron teniendo como unidad experimental un tratamiento, bajo un diseño completamente al azar. Los datos fueron sometidos a un análisis de varianza con el modelo general linear (GLM) mediante el paquete estadístico SAS (Statistical Analisis System V. 8.0); las medias fueron comparadas por prueba de Duncan mediante el mismo software. Las gráficas fueron realizadas utilizando el software KaleidaGraph v.5. RESULTADOS Y DISCUSIÓN Cambios en el color. El control presento diferencias significativas (p<0.05) con respecto a los tratamientos, de manera inicial se observó un color verde intenso, sin embargo la coloración de este puré cambio durante el almacenamiento (Fig. 1) presentando coloraciones obscuras denotadas por el cambio en el °Hue que paso de 104 en el inicio a 74 al final del periodo de almacenamiento, estos cambios de coloración del puré lo hacen tener una apariencia desagradable. Por otra parte los tratamientos (T1-T4) presentaron coloraciones verdeamarillas típicas de la pulpa del aguacate de la variedad Hass, con valores iniciales de entre 105 y 97 °Hue que no presentaron una marcada tendencia hacia el decremento durante el almacenamiento. Los purés obtenidos mediante el proceso de expansión ultrarrápida presentaron una mejor apariencia visual. Los cambios de color ocurridos en el puré control son debido a la acción de la enzima polifenoloxidasa (PPO) que presenta una mayor actividad en este tratamiento; la PPO es una enzima con cobre que en presencia de oxigeno cataliza dos diferentes reacciones: La hidroxilación de monofenoles a o-difenoles (actividad monofenolasa) y la oxidación de o-difenoles a oquinonas (actividad difenolasa) las cuales a su vez son polimerizadas a pigmentos de color marrón, rojo o negro (Mason, 1995; Prota, 1998). Estos cambios en los valores del ángulo hue son debido a que el puré control toma una coloración en tonos marrón y café obscuro con valores de 75, estos resultados son congruentes con lo reportado por Palou et al. (2000) quienes reportan una disminución de los valores del ángulo hue en guacamole almacenado a diferentes temperaturas, de igual modo con lo reportado por Guzman et al. (2002) quienes reportan un pardeamiento en puré de aguacate que se refleja en los cambios de los valores del parámetro a*. El pardeamiento enzimático en el puré control es causa de un deterioro de la apariencia visual y sensorial puesto que la acción de esta enzima está relacionada con el pardeamiento y la perdida de sabor (Gomez et al, 2001; Valderrama y Clemente, 2004). Por otro lado los purés obtenidos por el método expansión ultrarrápida presentan valores iniciales de ángulo hue entre 96 y 106 los cuales son atribuidos a la presencia de compuestos como clorofila y carotenoides (Ashton, 2006; Wang 2010), el color de estos purés (T1-T4) no presento cambios durante el almacenamiento y son congruentes con los reportados por Ashton (2006) para pulpa de aguacate variedad Hass fresco sin ningún tratamiento, adicionalmente los resultados del presente estudio son semejantes a los que López-Malo et al. (1998) reportaron como adecuados para purés de aguacate pre acondicionados y sometidos a altas presiones hidrostáticas con un almacenamiento a 5°C, de igual manera estos autores indican que es positivo que los cambios en el ángulo hue sean mínimos durante el almacenamiento del puré de aguacate. La no variación del color en los purés obtenidos por el método de expansión ultrarrápida es congruente con la nula actividad de la PPO en estos purés. Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 314 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias 110 100 90 80 CONTROL T1 T2 T3 T4 70 0 5 10 15 DAYS FIGURA 1. Cambios en el color del puré de aguacate obtenidos por flash détente y control, durante el almacenamiento a 5°C. Cambios en la luminosidad. Para el parámetro de luminosidad “L” el control presento diferencias significativas (p<0.05) con respecto a los tratamientos, con una disminución pasando de valores de 61 en el inicio hasta 37 al final del periodo de almacenamiento lo que se interpreta como una pérdida de brillo y una apariencia opaca (Fig. 2); un comportamiento semejante fue observado por Lopez-Malo et al. (1998) en puré de aguacate sometido a altas presiones hidrostáticas y almacenado a 25°C, en el cual observaron el mayor decremento en el parámetro de luminosidad. Los purés obtenidos mediante el proceso expansión ultrarrápida mantuvieron valores entre 60 y 56 durante todo el periodo de almacenamiento lo que denota una mejor estabilidad. Los valores observados en los purés obtenidos por el método de expansión ultrarrápida son semejantes a los valores aceptables considerados por Palou (2000) y Jacobo-Velázquez (2010) en guacamole y puré de aguacate respectivamente sometidos a tratamientos de altas presiones hidrostáticas, de igual forma coinciden con los valores reportados como adecuados por López-Malo et al. (1998) en un estudio de la actividad de la polifenoloxidasa y los cambios de color en puré de aguacate con distintos niveles de pH sometido a altas presiones hidrostáticas; sin embargo los resultados del presente trabajo no coinciden con los publicados por Soliva et al. (2001) quienes para puré de aguacate preservado por métodos combinados reportan valores iniciales de entre 70 y 80 con una tendencia al decremento durante el almacenamiento. 65 60 55 50 45 CONTROL T1 T2 T3 T4 40 35 0 5 DAYS 10 15 FIGURA 2. Cambios en la luminosidad del puré de aguacate, obtenido por expansión ultrarrápida y control, durante el almacenamiento a 5°C. Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 315 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias Cambios en la acidez titulable. El tratamiento control muestra un incremento de 0.12m a 0.15 siendo el tratamiento con mayor acidez al final del almacenamiento (Fig. 3.), siento estos valores muy superiores a los presentados por los purés obtenidos mediante el proceso de expansión ultrarrápida, estos resultados coinciden con lo reportado por Vildósola (2008) quien evaluó el efecto de dos métodos de escaldado (escaldado de la pulpa y escaldado directo de la fruta entera, a 80°C, de 0 a 10 minutos) sobre la calidad de puré de aguacate Hass encontrando que la acidez de las muestras escaldadas fue significativamente menor al valor de la muestra no escaldada. Los purés obtenidos por 0.16 flash détente no presentan diferencias significativas al final del tratamiento. 0.15 0.14 0.13 CONTROL T1 T2 T3 T4 0.12 0.11 0 5 DAYS 10 15 FIGURA 3. Cambios en la acidez titulable del puré de aguacate, obtenido por expansión ultrarrápida y control, durante el almacenamiento a 5°C. Cambios en el pH. Los cambios en el pH de los purés (Fig. 4.) son inversamente proporcionales a la acidez titulable, en este caso el control y el tratamiento T1 presentan la mayor disminución de pH, de igual manera estos dos presentaron diferencias significativas (P<0.05) con respecto a los otros tratamientos. Para T2-T4 el pH se mantienen en un rango de entre 6 y 6.5 durante todo el almacenamiento, lo que concuerda con lo reportados por Trejo-Gonzales et al., (1992) quienes evaluaron la composición de aguacate Hass en 5 periodos de cosecha; los valores iniciales de estos tratamientos (T2-T4) son menores a los que presenta el control, esto pudo contribuir también a un efecto supresor de la actividad de la PPO debido a que una disminución del pH con referencia al pH óptimo de la reacción puede evitar la acción de la PPO (Walker, 1995; Vamos-Vigyazo, 1995), aunado a esto, Espin et al. (1997) reportan que la actividad monofenolasa de la PPO de aguacate Hass es mínima a valores de pH de 6 a 7, por otra parte Vanini et al. (2010) reportan que la actividad de la peroxidasa en tres variedades de aguacate es mínima un rango de pH de 6.2 a 7.4, siendo 6.0 el óptimo para la acción de esta enzima; por lo anterior es posible que la acción monofenolasa de la PPO y la actividad la peroxidasa sean mínimas en los tratamientos T2-T4. Los cambios en el pH del el puré control pudieron ejercer un efecto en los niveles de actividad de la PPO (Fig. 5) generando una ligera disminución sin embargo la actividad de la PPO del control siempre fue superior, esto puede ser atribuido a que se han detectado por lo menos 6 isoenzimas con actividad polifenolasa en aguacate (Kahn, 1975), de manera general se ha reportado que la mayoría de los frutos la PPO presenta una actividad máxima a valores específicos de pH cercanos 6 (Whitaker y Lee, 1995), sin embargo para el aguacate varios autores (Weemaes 1998; Gómez-López, 2002; Amaya et al., 2008; Vanini et al., 2010) han reportado actividad tanto a pH ácido (4.4-5.3) como a pH cercano a la neutralidad (7-7.6); este amplio rango de niveles de pH en el que las PPOs del aguacate presentan actividad Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 316 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias parece ser el obstáculo más grande para el proceso y conservación del puré de aguacate; varios autores han demostrado que tanto la resistencia a la presión y la resistencia térmica de las enzimas son forzosamente dependientes de condiciones del medio circundante tales como el pH (Curl y Jansen, 1950; Weemaes et al., 1997) de tal forma que los niveles de presión y temperatura para la inactivación de PPO, así como la dependencia de las constantes de velocidad de inactivación, de presión y temperatura son influenciadas por el pH (Weemaes et al, 1998). Por otro lado López-Malo et al., (1998) argumentan que el cambio en el color del puré de aguacate tratado con altas presiones hidrostáticas depende del pH y de la temperatura de almacenamiento; Guzman et al., (2003) evalúa el efecto del zinc y cloruro de cobre en el color de puré de aguacate calentado con microondas y concluye que es necesario modificar el pH inicial del puré para obtener los mejores resultados en la conservación del color; Rapeanu et al (2005) argumentan que la inactivación de la PPO está influenciada por la modificación del pH mediante la adición de sales, azucares o químicos contra el oscurecimiento. 7 6.5 6 5.5 CONTROL T1 T2 T3 T4 5 0 5 DAYS 10 15 FIGURA 4. Cambios en el pH del puré de aguacate, obtenido por expansión ultrarrápida Actividad de la polifenoloxidasa. La mayor a actividad de la PPO se presentó en el puré control (Fig. 5.), siendo este significativamente diferente (P<0.05) durante todo el periodo de almacenamiento, sin embargo se muestra una tendencia hacia la disminución, esto puede ser debido al efecto en los cambios de pH como ya se discutió en párrafos anteriores, sin embargo este descenso puede también ser atribuido al efecto de la temperatura de almacenamiento, puesto que la temperatura es otro importante factor que tiene influencia sobre la actividad catalítica de la PPO. Es bien conocido que la energía cinética de las moléculas reactantes disminuye a bajas temperaturas dando una disminución en la reacción (Yoruk y Marshall, 2003). El tratamiento T1 presento mínima actividad residual en comparación con el control sin embargo esta fue disminuyendo durante el almacenamiento, por otro lado en los tratamientos T2-T4 no se presentó actividad de PPO, esto es atribuido al efecto combinado de los principales factores que afectan la actividad de esta encima, el pH, la temperatura de almacenamiento y el efecto del tratamiento térmico del método de flash expansión. El efecto del pH se discutió en párrafos anteriores, con referencia al efecto de la temperatura de almacenamiento el almacenamiento a 5°C puede ser determinante en la actividad de la PPO como lo reporta Pinheiro et al. (2009) quienes evaluaron la conservación de rebanadas de aguacate de la variedad Fortuna, con la adición de 0.5% de clorhidrato de cisteína + 0,5% de cloruro de Calcio almacenadas a 0, 5 y 10°, concluyendo que el mejor tratamiento es el de almacenamiento a 5°C con mejores propiedades y una menor actividad de la PPO; de Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 317 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias igual forma Jacobo-Velázquez y Hernández-Brenes (2011) mencionan que incluso para los productos de aguacate aun con baja acidez es necesario conservarlos a temperaturas de refrigeración (4°C) para minimizar el decremento de la calidad inducido por la actividad de las enzimas propias del aguacate. Por otra parte con lo referente al efecto de la temperatura sobre la actividad enzimática de la PPO se basa en la integridad molecular de la estructura tridimensional de la de la enzima que está sujeta a ruptura y desnaturalización en altas temperaturas (Yoruk y Marshall, 2003), aunque en muchos casos la estabilidad térmica de las enzimas está relacionada con la madurez de los frutos y en ocasiones también es dependiente del pH (Zhou y Feng, 1991). Nuestros resultados son congruentes con lo reportado Trejo-Gonzalez et al. (1992), quienes reportan que tras someter aguacates intactos de la variedad Hass a un tratamiento térmico de 40°C durante 30 minutos obtuvieron una reducción hasta de un 65% de la actividad de la PPO, es decir solo se presentaron actividades del 35% en comparación con el 100% del control. Para el caso particular del aguacate se han reportado que para inactivar la PPO se requieren temperaturas en el rango de 67 a 84°C durante periodos de 5-15 minutos (Gómez-López, 2002), sin embargo Vanini et al. (2010), reportan actividades residuales hasta de un 42% después de tratamientos térmicos (80°C por 10 minutos). Mientras que Amaya et al. (2008) reporta actividades de la PPO en un rango desde 0°C hasta 85° con tiempos de incubación de 5 minutos. 0.4 0.3 0.2 0.1 CONTROL T1 T2 T3 T4 0 -0.1 0 5 10 15 DAYS FIGURA 5. Actividad de la PPO en puré de aguacate, obtenido por expansión ultrarrápida CONCLUSIONES La expansión ultrarrápida permite el procesamiento de aguacate Hass para la obtención de puré. La coloración verde-amarilla y la luminosidad del puré se mantienen estables durante 15 días. El pH inicial se modifica y afecta la actividad de la PPO. BIBLIOGRAFÍA Ageron, D., Escudier, J.L., Abbal, P., Moutounet, M. 1995. Prétraitement des raisins par flash détente sous vide poussé. 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Veracruz-Córdoba. 94270 Medellín de Bravo, Veracruz. Resumen. El chicozapote es un fruto climatérico con una tasa de producción de etileno alta. Posee un alto potencial benéfico a la salud pero con un corto periodo de vida postcosecha, limitando su difusión y comercialización. En el presente trabajo se evaluó la permanencia del pedúnculo así como un recubrimiento céreo en frutos de chicozapote (Manilkara zapota (L) P. van Royen) var Betawi durante la maduración a temperatura ambiente (25 ± 2 °C) y en refrigeración a 15 ± 1 °C con periodos de almacenamiento de 0, 7 y 14 d. El diseño experimental fue completamente al azar con arreglo factorial de tratamientos 2x2x3. La combinación de los factores cera-pedúnculo y 14 d como periodo de almacenamiento a 15 °C fueron efectivos para retrasar la maduración 9 d en comparación con el tratamiento testigo, y prolongar la vida post-cosecha del fruto y ampliar sus oportunidades de manipulación y comercialización. Palabras clave. pedúnculo, cera, respiración, atmosfera modificada, periodo de almacenamiento. INTRODUCCION El chicozapote (Manilkara zapota (L) P. van Royen) es una especie frutícola tropical no tradicional, exótica, con una alto valor nutricional, poco explotada y con un gran potencial para ser comercializada. Este fruto es originario del sur de México y Centroamérica, y actualmente se cultiva en la India, Filipinas, Indonesia, Sri Lanka, México, EE.UU entre otros. (Rebolledo et al., 2009; Lakshminarayana y Moreno, 1979). El chicozapote es consumido principalmente como fruta fresca pero también en licuados, helados, postres, vinos, panificación, mermeladas, conservas, etc. (Lim 2013). El fruto, las semillas, hojas y corteza han sido utilizados por años en la medicina tradicional como antidiarreico, diurético, antipirético y soporífico (Lim 2013). El fruto es una fuente importante de calcio, zinc, hierro, cobre y potasio (Kulkarni et al. 2007). El chicozapote posee una alta capacidad antioxidante atribuida principalmente a compuestos fenólicos como galocatequinas y catequinas (hasta 3000 mg/L equivalentes de la capacidad antioxidante del L- Acido ascórbico (AEAC) por cada 100 g de fruta). (Shui et al., 2004). También posee actividad anticancerígena atribuida al metil 4-O galoylclorogenato y acido 4-O galoylclorogenico. (Ma et al., 2003.). Aunque existe una creciente tendencia a consumir frutas y vegetales frescos (Huberand et al., 2009) y a pesar de las propiedades y beneficios antes mencionados del chicozapote, su corto periodo de vida postcosecha y la falta de conocimiento sobre su fisiología han dificultado su difusión y comercialización. La producción de chicozapote en el 2012 fue cerca de 18 000 t. (SIAP, 2012). El primer factor para tomar en cuenta al extender la vida postcosecha de los frutos es la temperatura (Tano et al., 2007). En el caso de los frutos tropicales, estos deben Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 322 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias almacenarse a más de 12 °C (Jobling, 2000) pues temperaturas inferiores pueden dañar los tejidos del fruto. Otra alternativa para aumentar la vida postcosecha es modificando la atmósfera que rodea al fruto para frenar procesos metabólicos inherentes a la maduración como la respiración, producción de etileno, transpiración. La aplicación de recubrimientos con base en ceras es una opción de modificación de la atmosfera pues reduce la velocidad de respiración por una limitación en la concentración de O2 (Kader, 2002), el cual se requiere para la biosíntesis de etileno a partir de metionina (Taiz y Zeiger, 2010). Las ceras a base de ésteres de sacarosa han sido probadas en ciruelas (Barrrionuevo et al., 2005), cerezas (Yaman et al., 2002), blueberrys (Duan et al., 2011), manzanas (Santerre et al. 1989), membrillos (Yurdugül 2005) entre otros, con resultados exitosos. En el caso del chicozapote, una vía importante para el intercambio de gases entre la atmosfera y el fruto es la abertura del pedúnculo. Brito y Narain (2002) detectaron un incremento en la vida de anaquel en frutos de chicozapote variedad Itapirema-31 que conservaron el pedúnculo. Por lo anterior, el objetivo del presente estudio fue evaluar el efecto de la permanencia del pedúnculo, así como el uso de cera en frutos de chicozapote variedad Betawi durante el proceso de maduración con tres periodos de almacenamiento 0, 7 y 14 d a 15 °C y almacenados posteriormente a 25 ± 2 °C con el fin de aumentar su vida postcosecha. MATERIALES Y METODOS Materia prima. Los frutos de chicozapote variedad Betawi fueron cosechados en el Campo Experimental Cotaxtla del INIFAP en Veracruz, México. Los frutos fueron trasladados al laboratorio Postcosecha de la Unidad de Investigación y Desarrollo en Alimentos del Instituto Tecnológico de Veracruz. Los frutos se cosecharon en la etapa de madurez fisiológica. Los frutos fueron seleccionados y se desecharon aquellos con daños mecánicos, infestación o dañados por insectos. Los frutos se aleatorizaron y se dividieron en 12 tratamientos y cada tercer día se analizaron usando 3 frutos como unidad experimental. Aplicación de la cera. La cera aplicada fue Semperfresh® la cual está constituida por ésteres de sacarosa. Se preparó una solución acuosa con la cera en una relación 1:20 y se realizó la inmersión de los frutos por 10 s, después los frutos se secaron 3 h en bandejas plásticas acanaladas a 25 ± 2 °C, y se distribuyeron en las temperaturas respectivas (25 ± 2 °C y 15 ± 1 °C). Diseño experimental. El diseño experimental fue completamente al azar con un arreglo factorial 2x2x3: pedúnculo y cera son factores con dos niveles (con y sin) y el periodo de almacenamiento con 3 niveles (0, 7 y 14 d). Los tratamientos cuyo periodo de almacenamiento fue 0 d se mantuvieron desde un inicio a 25 ± 2 °C. Los frutos almacenados por 7 y 14 d se mantuvieron a 15 °C y al salir del almacenamiento se mantuvieron a temperatura ambiente 25 ± 2 °C. Para el análisis estadístico se compararon las constantes de velocidad, K´s obtenidas utilizando el modelo de la ecuación (1), que representa el comportamiento de las curvas experimentales obtenidas en cada variable y donde K es la constante de velocidad, t es la t de Student y VAR es la varianza de K. Para obtener las K´s se propuso el modelo mostrado en la ecuación (2): K ± √VAR (K) ∙ t 1− 𝛼 2 (𝑛−1) (1) C C0 = Kt (2) Donde C es la variable de respuesta medida al tiempo t , C0 es la variable de respuesta medida al tiempo 0. De esta manera se realizaron pruebas de rango múltiple utilizando la Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 323 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias prueba t de Student y Bonferroni. Se usó SAS © versión 9.1.3 (SAS Institute Inc. Cary, NC). Variables de respuesta analizadas Sólidos solubles. Los sólidos solubles se determinaron del jugo extraído de la pulpa de las frutas mediante un refractómetro ABBE digital (LEICA MARK II® Buffalo, NY, USA). (AOAC, 1990) Acidez titulable. El contenido de acidez se determinó como % de ácido cítrico por gramo de jugo de pulpa de los frutos. Se realizó por titulación con NaOH 0.1 N (Baker ®) de acuerdo con el método de la AOAC (1990). Valor de pH. El valor de pH se determinó en el jugo extraído de la pulpa del fruto, empleando un potenciómetro Thermo ORION 5 STAR (Beverly, MA 01915, USA.) equipado con un electrodo de vidrio. Color. Se determinaron °Hue (h), Luminosidad (L*) y Croma (C*) en piel y en pulpa utilizando un colorímetro marca Minolta (modelo CM-3300D®, NJ 07446 USA) con un área de división de 8 mm Pérdida de peso. El porcentaje de pérdida de peso se determinó por diferencia de peso de los frutos a través del tiempo. Se utilizó una balanza electrónica marca Sartorius (modelo BL 2100®, Bradford, MA. USA) Velocidad de producción de etileno (VPE) y producción de CO2. Para cuantificar la producción de etileno y CO2 se colocaron individualmente tres frutos de chicozapote en frascos de vidrio de 1 L de capacidad del cual se extrajo 1 mL del espacio libre de cabeza después de 1 h, y se inyectó a un Cromatógrafo de gases (HP 5890 series II® Avandale, PA, USA). Las condiciones del equipo fueron: 80 °C en el horno, 150 °C en el inyector y 250 °C en los detectores. Se utilizó una columna Poraplot-U de 25 m de largo con un diámetro de 0.32 mm y un flujo de 7 mL min-1 El gas acarreador fue nitrógeno. RESULTADOS Y DISCUSIÓN Se caracterizó la morfología del fruto, el cual consta de bayas ovales-redondas de 260±50 g, la piel es color café marrón de textura arenosa la cual es fácilmente desprendible en forma de arenilla o caspa, esta cualidad es característica del fruto. La pulpa, cuando el fruto esta maduro es café clara-naranja con vetas rojizas, de textura suave y poco arenosa; la pulpa es muy dulce y jugosa y posee de 0 a 4 semillas. Los frutos mantenidos a temperatura ambiente (25 ± 2 °C) conservaron sus características sensoriales de consumo hasta el día nueve. Los frutos almacenados 7 d a 15 ± 1°C y después transferidos a 25 °C ± 2 °C exhibieron estas características hasta el día 12 y los almacenados 14 d a 15 ± 1°C y mantenidos después a 25 ± 2 °C se conservaron hasta el día 18. Se encontró una alta variación en los estados de madurez del fruto pues pese a que todos fueron cosechados en el estadío de madurez fisiológica, la velocidad de respiración entre ellos varía considerablemente. Sólidos solubles. Los sólidos solubles (SS) en todos los casos presentaron una tendencia decreciente (Figura1).Contrario a lo esperado ya que los sólidos solubles aumentan durante el proceso de maduración, derivado de la conversión de almidón en azúcares. Este aumento se debe posiblemente a una interferencia del látex durante la medición de los SS, porque los componentes del látex poseen diferentes índices de refracción. Esta tendencia es similar a la reportada por Bautista et al. (2005); y Arévalo et al. (2005) en la variedad tipo fino y por Brito y Narain (2002) en la variedad Itapirema-31. Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 324 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias 30 CON PEDUNCULO CON CERA CON PEDUNCULO SIN CERA SIN PEDUNCULO CON CERA SIN PEDUNCULO SIN CERA ° BRIX 25 20 15 10 0 6 12 18 DIAS 24 30 36 Figura 1. Efecto de la remoción del pedúnculo y recubrimiento céreo sobre el % de sólidos solubles (SS) en chicozapotes variedad Betawi almacenados a temperatura ambiente (25 ± 2 °C). Acidez y pH. La acidez disminuyó rápidamente para todos los tratamientos hacia el día 6 y 9 (Figura 2A) debido a una alta tasa de respiración y una velocidad de maduración acelerada ya que los ácidos orgánicos presentes en el fruto son sustratos respiratorios. Hacia la senescencia la acidez aumenta debido a los procesos de fermentación y consecuente producción de ácido acético y, en una pequeña medida, al aumento en la concentración de acidez causado por la pérdida de agua del fruto. En cuanto al pH, el patrón de evolución a través del tiempo fue el mismo para todos los tratamientos, no encontrando diferencia significativa entre ellos. (Figura 2B). Color en epidermis. Los cambios fisiológicos en la maduración de los frutos llevan consigo alteraciones en el pH y por lo tanto modificaciones en el color del tejido vegetal. (Badui). El cambio de color en piel en el chicozapote no es tan evidente como en otros frutos que varían del verde al amarillo, naranja o rojo. El color del chicozapote inmaduro es café claro (° H=66) y se oscurece conforme el fruto madura (Valor de L* de 56 a 51), debido posiblemente a que la epidermis contiene taninos que al ponerse en contacto con iones metálicos dan pigmentaciones cafés (Lozano, 2006) y por otro lado se deshidrata paulatinamente y se torna más oscuro. En el °Hue, luminosidad y croma en piel el tiempo tuvo un efecto significativo sólo en los tratamientos almacenados a 25 ± 2 °C. Esto sugiere que la temperatura de 15 °C (Figura 3 A y B) es adecuada para almacenar los frutos al mantener el color en piel, la luminosidad y la intensidad del color por más tiempo. Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 325 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias 0.4 CON PEDUNCULO CON CERA CON PEDUNCULO SIN CERA SIN PEDUNCULO CON CERA SIN PEDUNCULO SIN CERA 0.35 CON PEDUNCULO CON CERA CON PEDUNCULO SIN CERA SIN PEDUNCULO CON CERA SIN PEDUNCULO SIN CERA 5.8 0.3 pH % ACIDEZ 5.4 0.25 5 0.2 0.15 4.6 0.1 4.2 0.05 0 6 12 18 24 0 30 A) 6 12 18 24 30 36 DIAS DIAS B) Figura 2. Efecto de la remoción del pedúnculo y recubrimiento céreo sobre: A) el % de acidez y B) pH en chicozapotes variedad Betawi almacenados a temperatura ambiente (25 ± 2 °C). A) B) Figura 3. Frutos de chicozapote variedad Betawi a los 18 d de experimentación. A) Con pedúnculo sin cera mantenidos a 25 ± 2 °C. B) Con pedúnculo con cera almacenados durante 14 d a 15 ± 1 °C y posteriormente mantenidos a 25 ± 2 °C. Color en pulpa. Los valores de °Hue en la pulpa del chicozapote variedad Betawi oscilaron entre 55 y 63 y corresponden a una coloración que va del amarillo a naranjacafé. (Gilchrist y Nobbs. 1999). Pero Dantas de Morais et al. (2006) reportan para la variedad Itapirema 31 valores del °Hue entre 90 a 55 (color amarillo con tonos café) y Vargas y Vargas et al. (2005) valores entre 72.84 y 77.28 manifestando que el color de la pulpa del chicozapote maduro es amarillo, todos estos reporten confirman que el color de la pulpa del fruto varía según la variedad. En esta variable no hubo diferencia significativa entre los tratamientos, lo cual confirma que los factores pedúnculo, cera y el periodo de almacenamiento no modificaron el color medido como °Hue. La luminosidad (Figura 5 A y B) y la intensidad de color en pulpa (Figura 6 A y B) evidenciaron que la temperatura de 15 °C y un periodo de almacenamiento de 14 d retrasaron el proceso de maduración al mantener por más tiempo la luminosidad y la intensidad de color en la pulpa del fruto cuando se compararon con los tratamientos mantenidos a temperatura ambiente 25 ± 2 °C (Figura 4 A y B). Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 326 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias A) B) Figura 4. Pulpa de frutos de chicozapote variedad Betawi a los 18 d de experimentación: A) con pedúnculo sin cera mantenidos a 25 ± 2 °C. B) con pedúnculo con cera almacenados durante 14 d a 15 ± 1 °C y después mantenidos a 25 ± 2 °C. 100 100 CON PEDUNCULO CON CERA CON PEDUNCULO SIN CERA SIN PEDUNCULO CON CERA SIN PEDUNCULO SIN CERA 90 80 LUMINOSIDAD 80 LUMINOSIDAD CON PEDUNCULO CON CERA CON PEDUNCULO SIN CERA SIN PEDUNCULO CON CERA SIN PEDUNCULO SIN CERA 90 70 70 60 60 50 50 40 40 30 30 0 6 12 18 DIAS 24 30 0 36 A) 6 12 18 DIAS 24 30 36 B) Figura 5. Efecto de la remoción del pedúnculo y recubrimiento céreo sobre la Luminosidad en pulpa de chicozapotes variedad Betawi A) mantenidos a temperatura ambiente (25 ± 2 °C) y almacenados 14 días a 15 °C y mantenidos posteriormente a 25 ± 2 °C. Respiración. Hubo una amplia dispersión en los valores de producción de CO2 y etileno, lo cual se atribuye a la variabilidad en la velocidad de maduración, porque aunque los frutos fueron cortados tomando en cuenta el tiempo de su floración, la velocidad de crecimiento y posterior madurez del fruto puede variar considerablemente. En el día tres se manifestó el pico climatérico para los tratamientos sin periodo de almacenamiento, es decir aquellos mantenidos a 25 ± 2 °C. Para los frutos almacenados a 15 °C, el pico climatérico se evidenció el día seis. Hacia el día 15, los tratamientos mantenidos a 15 °C con pedúnculo y con cera mostraron diferencia significativa con los tratamientos sin pedúnculo y sin cera en los cuales la producción de CO2 fue mayor, indicando que los frutos que conservaron el pedúnculo y recubiertos de cera tuvieron un retraso significativo en su proceso de senescencia (Figura 7). En la producción de etileno en los frutos mantenidos a temperatura ambiente (25 ± 2 °C), el tratamiento sin pedúnculo y sin cera mostró diferencia significativa con los otros. En el día 15, los tratamientos con pedúnculo y con cera mantenidos a 15 °C mostraron Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 327 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias diferencia significativa con los tratamientos sin pedúnculo y sin cera (Figura 8 A y B). Puede concluirse que la combinación de los factores pedúnculo y cera fueron efectivos al retrasar la producción de etileno y prolongar el periodo de vida postcosecha de los frutos. Debido a la heterogeneidad en las unidades reportadas en la producción de etileno, no se pueden comparar los presentes resultados con los de otros autores. 50 50 CON PEDUNCULO CON CERA CON PEDUNCULO SIN CERA SIN PEDUNCULO CON CERA SIN PEDUNCULO SIN CERA CON PEDUNCULO CON CERA CON PEDUNCULO SIN CERA SIN PEDUNCULO CON CERA SIN PEDUNCULO SIN CERA 45 40 40 35 35 CROMA CROMA 45 30 30 25 25 20 20 15 15 0 6 12 18 DIAS 24 30 0 36 A) 6 12 18 DIAS 24 30 36 B) Figura 6. Efecto de la remoción del pedúnculo y recubrimiento céreo sobre el valor de croma en pulpa de chicozapotes variedad Betawi A) mantenidos a temperatura ambiente (25 ± 2 °C) y almacenados 14 días a 15 °C y mantenidos posteriormente a 25 ± 2 °C. 2.5 CON PEDUNCULO CON CERA CON PEDUNCULO SIN CERA SIN PEDUNCULO CON CERA SIN PEDUNCULO SIN CERA 1.5 2 -1 mL C0 Kg Hr -1 2 1 0.5 0 0 6 12 18 24 30 DIAS Figura 7. Efecto de la remoción del pedúnculo y recubrimiento céreo sobre la producción de CO2 en chicozapotes variedad Betawi mantenidos a 15 ± 1 °C durante 7 d y después a temperatura ambiente (25 ± 2 °C). Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 328 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias 40 50 CON PEDUNCULO CON CERA CON PEDUNCULO SIN CERA SIN PEDUNCULO CON CERA SIN PEDUNCULO SIN CERA 35 CON PEDUNCULO CON CERA CON PEDUNCULO SIN CERA SIN PEDUNCULO CON CERA SIN PEDUNCULO SIN CERA 40 -1 uL Etileno kg Hr 25 uL Etileno kg -1 -1 Hr -1 30 20 15 30 20 10 10 5 0 0 0 6 12 18 24 30 0 6 12 DIAS 18 24 30 DIAS A) B) Figura 8. Efecto de la remoción del pedúnculo y recubrimiento céreo sobre la producción de Etileno en chicozapotes variedad Betawi mantenidos a 15 ± 1 °C durante: A) 7 días, B) 14 días, y puestos después a temperatura ambiente (25 ± 2 °C). Pérdida de peso. La pérdida de peso aumentó de manera lineal conforme al tiempo, debido principalmente a la deshidratación y a la respiración del fruto. Únicamente el tratamiento con pedúnculo y con cera, mantenido 14 d a 15 °C y almacenado después a temperatura ambiente, mostró diferencia significativa con los tratamientos mantenidos a 25 ± 2 °C. Esto significa que el factor pedúnculo y cera junto con una temperatura de 15 °C son adecuados para retrasar los procesos metabólicos y con ello prolongar la vida postcosecha del fruto (Figura 9). Este mismo tratamiento exhibió la menor pérdida de peso (7.37 %) determinado a los 15 d de iniciado el tratamiento. Al respecto, Arévalo et al. (2005) reportan una pérdida de peso de 8.2 % para frutos de la variedad tipo fino almacenados 14 d a 12 °C, y Vargas y Vargas et al. (2005) muestran una disminución de 8.54 % en frutos almacenados 12 d a 16 °C pero no reportan la variedad. 50 CON PEDUNCULO CON CERA CON PEDUNCULO SIN CERA SIN PEDUNCULO CON CERA SIN PEDUNCULO SIN CERA % PERDIDA DE PESO 40 30 20 10 0 0 6 12 18 24 30 36 DIAS Figura 9. Efecto de la remoción del pedúnculo y recubrimiento céreo sobre la pérdida de peso en chicozapotes variedad Betawi mantenidos a 15 ± 1 °C durante 14 d y puestos después a temperatura ambiente (25 ± 2 °C). Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 329 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias CONCLUSIONES La temperatura de 15 °C es adecuada para aumentar la vida postcosecha del fruto sin tener daño por frio, así mismo las características sensoriales de los frutos se mantuvieron más tiempo a 15 °C en ambos periodos de almacenamiento. La conservación del pedúnculo mostró un efecto significativo a 15 °C en croma, en piel y pulpa; producción de CO2 y pérdida de peso, y para el factor cera en luminosidad, en piel y pulpa, y croma en piel, y en la pérdida de peso. Además la cera tuvo un efecto protector reduciendo el ataque por hongos en el fruto. El mejor tratamiento fue la combinación de los factores cera-pedúnculo y 14 d como periodo de almacenamiento a 15 °C ya que fueron efectivos para retrasar la maduración 9 d en comparación con el tratamiento testigo. BIBLIOGRAFÍA A.O.A.C. 1990. Official Methods of Analysis. 15th. Edition. Association of Official Analytical Chemists. Washington, D.C. Vol. II 918 p. Arévalo G, Ma. De L., B. Bautista R., C. Saucedo V., y M. T. Martínez D. 2005. Proceso de maduración y almacenamiento en refrigeración de frutos de chicozapote (Manilkara Sapota L. van Royen) tipo Fino. Revista Iberoamericana de Tecnología Postcosecha 7 (01): 7-13. Barrionuevo M.J.A., Alvarez R.M., Vilches, F.A. 2005. Ensayo sobre aplicación de ésteres de sacarosa en ciruelas (Prunus domestica, L.). Brazilian Journal of Food Technology. 8 (4): 291-298. Bautista R, B., Ma. De L. Arévalo G., C. Saucedo V., y Ma. T. Martínez D. 2005. Proceso de maduración de frutos de chicozapote (Manilkara sapota (L.) P. Royen) tipo fino. 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[email protected]; **Departamento de Ingeniería Química, Alimentos y Ambiental. Universidad de las Américas Puebla. [email protected]; ***Departamento de Ciencias Químico-Biológicas. Universidad de las Américas Puebla. [email protected] Resumen. Con la finalidad de fortificar productos lácteos con minerales estables y biodisponibles se sintetizaron por medio de síntesis química nanopartículas de fosfato de calcio (CaHPO4), óxido de hierro (-Fe2O3) y óxido de zinc (ZnO), después se funcionalizaron superficialmente utilizando inulina de agave; la identidad química y confirmación de funcionalización superficial se realizó por medio de espectroscopía de infrarrojo con transformadas de Fourier (FT-IR), espectroscopía de energía dispersa (EDS), dispersión dinámica de luz (DLS) y análisis termogravimétrico diferencial (TGA/DSC), mientras que la morfología, tamaño y cristalinidad de los nanomateriales inorgánicos se analizó mediante microscopía electrónica de barrido (SEM) y de transmisión (TEM) y difracción de rayos X en polvos (DRX). Los tres tipos de nanopartículas mostraron tamaños entre 50 y 100 nm con morfología esférica, el análisis de identidad química confirma la naturaleza de los minerales y la presencia del recubrimiento superficial con inulina de agave. Palabras clave. nanopartículas, inulina de agave, fortificación, productos lácteos. INTRODUCCIÓN Hoy en día las bajas concentraciones de hierro, zinc y calcio presentes en distintos alimentos que forman parte de la dieta básica de millones de personas alrededor del mundo representa un riesgo de salud, resultando esta situación más común en países en desarrollo en donde niños y mujeres embarazadas son particularmente vulnerables a dicha problemática debido a las altas necesidades de estos minerales en sus procesos de desarrollo (El-Arab et al., 2009). La importancia del consumo de hierro (Fe) radica en que es el componente de muchas enzimas que intervienen en reacciones químicas en todo el organismo. Es también un componente de la hemoglobina la cual permite a los glóbulos rojos transportar el oxigeno y distribuirlo a los tejidos del cuerpo. La deficiencia de hierro es la deficiencia nutricional más frecuente en el mundo, produciendo anemia en varones, mujeres y niños. Una alimentación inadecuada, produce una deficiencia que se debe tratar con suplementos del mineral, usualmente en la forma de sulfato ferroso (Fischer et al., 2005). Por su parte el zinc (Zn) está distribuido ampliamente en el cuerpo, ya que es un componente de más de 100 enzimas, abarcando las que son responsables de la síntesis del ADN y ARN. La deficiencia de zinc es muy común, ya que para que sea absorbido adecuadamente depende de distintos factores, por ejemplo la ingesta de cereales integrales que contienen sustancias, como fibras y fosfatos, que inhiben la absorción del zinc y provoca una deficiencia del mineral. Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 333 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias La insuficiencia de zinc puede causar trastornos del sistema inmunitario del cuerpo y de la capacidad de cicatrización de las heridas. En los niños, las primeras señales de esta deficiencia son el retardo del crecimiento(López et al., 2010). Por otro lado el calcio, participa en la coagulación, permeabilidad de las membranas y a su vez adquiere fundamental importancia como regulador nervioso y neuromuscular, modulando la contracción muscular (incluida la frecuencia cardíaca) y a absorción, secreción intestinal y la liberación de hormonas. La absorción del calcio se ve favorecida con la actividad física y con la ingesta de vitamina D. A su vez, la absorción del calcio se ve disminuida ante consumos de café, alcohol, falta de vitamina D, falta de ejercicio y estrés. Debido a todo lo anterior, la fortificación de alimentos, en particular los lácteos que son un alimento recomendado para el consumo de niños y mujeres en etapa de gestación, puede llegar a ser una estrategia eficaz y sostenible para prevenir estas deficiencias y sus consecuencias sobre la salud humana. Sin embargo, la fortificación con minerales sigue representando un desafío que la industria láctea ha tratado de resolver, con mediano éxito. Entre los problemas que se presentan durante la fortificación de productos lácteos como el yogur con minerales podemos mencionar el bajo nivel de solubilidad de las sales inorgánicas empleadas, lo que a menudo conduce a la formación de sedimentos visibles y la generación de una sensación de arenosidad en la boca al probar el producto (Sazawal et al., 2013). Los principales problemas tecnológicos de la industria láctea asociados con la fortificación a base de hierro son el desarrollo de color no deseado y la poca solubilidad, así como la estimulación de la inestabilidad de las proteínas de la leche. Al fortificar la leche con calcio se ha observado un descenso en el pH y por lo tanto un cambio en la estabilidad al calor durante el procesamiento (Sharifi et al., 2013). Debido a esta problemática, se propone el uso de la nanotecnología como ciencia innovadora en la búsqueda de soluciones efectivas. Para este fin, se propone el desarrollar materiales a una escala de nanómetros, en forma de nanopartículas tipo núcleo-coraza que son estructuras cristalinas que se componen de un núcleo inorgánico (cualquier mineral) y un recubrimiento superficial que tiene la función de hacer a la nanopartículas biocompatibles con sistemas biológicos, mantener la nanopartícula estable y aislar el núcleo con el fin de controlar la trazabilidad, reducir de la reactividad de un compuesto bioactivo, aumentar la solubilidad, enmascarar sabores y olores, aumentar la biodisponibilidad y en algunos casos controlar la velocidad de liberación de los minerales (Hernando, 2007). Por lo que, en esta investigación se propone la síntesis y caracterización de nanopartículas de fosfato de calcio (CaHPO4), óxido de hierro (α-Fe2O3) y óxido de zinc (ZnO) estabilizadas con inulina de agave (un conocido polisacárido con propiedades prebióticas) para luego incorporarlos en leche, yogur y queso como una estrategia enfocada a la fortificación de los alimentos de origen lácteo. OBJETIVOS 1. Síntetizar nanopartículas de fosfato de calcio (CaHPO4), óxido de hierro (α-Fe2O3) y óxido de zinc (ZnO) y estabilizarlas con inulina de agave. 2. Caracterizar las nanopartículas sintetizadas por medio de microscopía electrónica de barrido (SEM) y de transmisión (TEM), espectroscopía de infrarrojo con transformadas de Fourier (FT-IR), dispersión dinámica de luz (DLS), Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 334 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias espectroscopía de energía dispersa (EDS), difracción de rayos X de polvos (DRX) y termogravimetría diferencial (TGA/DSC). MATERIALES Los materiales utilizados como precursores de los tres minerales para la síntesis de nanopartículas fueron cloruro férrico (FeCl3·6H2O), cloruro de zinc (ZnCl2) y cloruro de calcio (CaCl2) de la marca (Aldrich, Sigma). La inulina utilizada fue Fructagave SP750 (Monterrey, México). MÉTODOS Síntesis de nanopartículas de óxido de hierro. La síntesis de las nanopartículas deFe2O3 se llevó a cabo por el método de coprecipitación química (Zhen, 2005; Xianqiao, 2004). En esta técnica se preparan tres soluciones stock. La primera es una solución acuosa 0.3 mol/L de NH4OH, la segunda es una solución 2 mol/L de cloruro férrico (FeCl3·6H2O) y para la tercera solución se preparan 50 mL de una solución 1 mol/L de Na2SO3. En un vaso de precipitado de 20 mL se colocan 3 mL de la segunda solución stock y se diluyen con 3 mL de agua destilada con agitación moderada. En seguida se añaden 2 mL de la solución stock de Na2SO3, la solución cambia de amarillo a rojo (por la formación de iones complejos). La mezcla se mantiene en agitación (500 rpm) hasta observarse el retorno del color amarillo inicial, en ese momento se vierte rápidamente al vaso de precipitado que contenga la solución de NH4OH y se aumenta la agitación a 1000 rpm durante 30 minutos. Posteriormente se realizan dos lavados con agua destilada y uno con etanol absoluto. Síntesis de nanopartículas de óxido de zinc. Las nanopartículas de oxido de zinc (ZnO) se sintetizaron por el método de descomposición térmica (Faleni y Moloto, 2013). En este método se utiliza una solución de 0.1 mol/L de hidróxido de sodio (NaOH) y se disuelven con 20 mL de etanol, la solución se agita durante 20 minutos a temperatura ambiente. Posteriormente se continúa la agitación durante 40 minutos. Pasado el tiempo se añade una solución de cloruro de zinc (0.10 mol/L con 20 mL de etanol) y se añade lentamente a la solución de NaOH y se continua agitando durante dos horas. El precipitado obtenido se lava con etanol, se separa por centrifugación y se seca para obtener nanopartículas de ZnO en forma sólida. Síntesis de nanopartículas de fosfato de calcio. Para la síntesis de nanopartículas de fosfato de calcio (CaHPO4) se siguió el método propuesto por Bandyopadhyay et al., 2006. Se colocan 602.4 mL de CaCl2 (36mM) en un matraz con agitación moderada a temperatura ambiente. A continuación se disminuye el pH hasta obtener un pH entre 5.5 y 6.0, utilizando dos concentraciones de ácido clorhídrico (HCl) al 50% y al 25%. Posteriormente, se agregan gota a gota 1000 mL de Na2HPO4 (21.6 mM) y se sigue controlando el pH hasta terminar la reacción, teniendo un pH final de 5.86. En seguida se centrifuga la solución a 8000 rpm durante 10 minutos, se elimina el sobrenadante y se agrega agua (por cada 40 mL de solución que se lava, se le agregan 20 mL de agua). Después se centrifuga de nuevo repitiendo la misma operación. El líquido restante se somete a liofilización para la obtención de sólidos finales. Recubrimiento de la superficie de nanopartículas con inulina. Para recubrir la superficie de las nanopartículas se pesan 100 mg de nanopartículas secas y pulverizadas, Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 335 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias posteriormente se agrega un volumen de 10 mL de agua destilada y se coloca el vaso en el baño ultrasónico durante 10 minutos. De manera simultánea se prepara en otro vaso de precipitado una solución de inulina 3%, disolviendo 0.05 g de inulina en 10 mL de agua y se agita con agitador magnético hasta su completa disolución. Luego del baño ultrasónico se agrega la solución de inulina a la muestra de nanopartículas y se mantiene bajo agitación de 500 rpm por 10 horas. Al término de este proceso, se recupera el material por centrifugación y se lava una sola vez con agua destilada. El secado de este material se lleva a cabo en horno con vacío a 30°C durante 20 minutos (Zhen, 2005). Caracterización de las nanopartículas de calcio, hierro y zinc. La caracterización de las nanopartículas de CaHPO4, α-Fe2O3 y ZnO se llevó a cabo de acuerdo a lo reportado por Yue- Jian, 2010 como se describe a continuación. Análisis de distribución de tamaño de partícula por dispersión dinámica de luz (DLS, dynamic light scattering). Para esta prueba se empleó un equipo de dispersión dinámica de luz Nanotrac Wave (Microtrac), el cual trabaja con un láser heterodino de longitud de onda de 666 nm. Se prepararon dispersiones acuosas diluidas de cada nanomaterial, las cuáles se ultrasonicaron durante 2 minutos para favorecer el rompimiento de los agregados. Posteriormente se hizo la determinación de la distribución de tamaño de partícula a temperatura ambiente. Las mediciones se repitieron por triplicado, para asegurar la consistencia de los datos obtenidos. Análisis de identidad química por espectroscopía de infrarrojo con transformadas de Fourier (FT-IR). Para esta determinación se empleó un espectrofotómetro de infrarrojo con transformadas de Fourier (Varian Scimitar FTIR 800), equipado con un accesorio para análisis de muestras sólidas por reflectancia total atenuada (ATR, attenuated total reflectance), se toman aproximadamente 5 mg de muestra finamente pulverizada, mismos que se esparcen hasta cubrir de forma homogénea y compacta la superficie del cristal detector de germanio. Se barre la región entre 3500 y 500 cm-1, con una resolución de 4 cm-1, para obtener información que pueda servir para identificar las bandas asociadas a las vibraciones de estiramiento y flexión características de los distintos grupos funcionales de las moléculas empleadas en la funcionalización superficial de las nanopartículas, mismas que se comparan en su análisis con las de los materiales puros. Análisis de morfología, tamaño y composición empleando microscopía electrónica de barrido (SEM) o de transmisión (TEM). El análisis de morfología de las nanopartículas sintetizadas se realizó empleando un microscopio electrónico de barrido (SEM) marca Tescan VEGA-II, equipado con un detector para espectroscopía de energía dispersiva (EDS, energy dispersive spectroscopy). Se emplea un voltaje de aceleración de 20 kV. Las muestras finamente molidas (2 mg) se dispersan mecánicamente sobre la superficie de una cinta de grafito adherida a un porta muestras de aluminio. Las imágenes son colectadas en distintos aumentos (desde 25X hasta 10,000X) dependiendo del sistema analizado. Para el análisis de composición por EDS, se seleccionan diversas áreas de la muestra y se mapean las concentraciones y distribuciones relativas de elementos químicos, para obtener los valores promedio que nos sirven para determinar la identidad del sistema estudiado. El análisis de tamaño, cristalinidad y morfología se lleva a cabo empleando un microscopio electrónico de transmisión (TEM) Jeol JEM2010, trabajando a un voltaje de aceleración de 200 kV. Las muestras (5 mg) finamente molidas, son dispersadas en 2 mL de etanol en un micro-vial Eppendorff, empleando un baño ultrasónico durante 5 minutos. Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 336 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias Análisis de fase cristalina, identidad química y tamaño de cristalito mediante difracción de rayos X de polvos. Se utilizó un difractómetro de rayos X (Bruker-AXS D5000), para ello se deposita sobre un porta muestras de cuarzo aproximadamente 80mg de nanopartículas finamente molidas. La muestra se examina empleando la línea fuente de Cu K (= 1.5418 Å), en modo 2 (con intervalos de 10 a 80°), un paso de escanéo de 0.02 y un tiempo de paso de 0.6 s. La muestra es entonces barrida entre 10 a 80° con un haz radiante de rayos X obtenidos de la fuente de Cu y los haces difractados son colectados en un detector para luego ser presentados en un difractograma. Los distintos picos obtenidos a diferentes ángulos son indexados y comparados con la base de datos interna para la determinación de la identidad (fase cristalina) de la muestra, o la presencia de mezclas de fases cristalinas. El análisis del ancho de pico de difracción permite la determinación de tamaño del nanocristalito, mediante la aplicación de la ecuación de Scherrer. Análisis de composición y estabilidad térmica empleando un equipo de termogravimetría diferencial. Se empleó un equipo de análisis termogravimétrico diferencial (TGA/DSC) (Netzsch STA 409PC/a/H/Luxx). Las muestras (aproximadamente 50mg) finamente molidas se depositan en un pequeño porta muestras metálico (de Pt) y bajo una atmósfera de nitrógeno (60 mL/min). Posteriormente, se somete a una rampa de calentamiento en un rango de temperatura entre 30 y 500°C. Se registran las variaciones de masa con el incremento de temperatura (TGA), así como los procesos térmicos asociados con los cambios (DSC), que por lo regular se asocian a cambios de fases, pérdida de fracciones volátiles, descomposición y oxidación. La interpretación de las curvas (termogramas) permite la determinación de las cantidades e identidad de los agentes de recubrimiento sobre los soportes nanoestructurados. RESULTADOS Y DISCUSIÓN En esta investigación, el análisis se centró en la composición de las nanopartículas de CaHPO4, -Fe2O3 y ZnO así como la estabilización de dichas nanoparticulas utilizando inulina de agave. Los espectros FTIR de los nanomateriales con y sin recubrimiento se muestran en la Figura 1, donde se observan los espectros de las tres nanoparticulas puras que nos sirvieron como referencia para confirmar el recubrimiento superficial con inulina de agave. En la figura 1a se observa el espectro de las nanoparticulas de ZnO puras que muestan un espectro típico, se puede observar la existencia del pico de absorción característico distinto a 475 cm-1 para los modos de estiramiento Zn-O. La absorción en ~ 2.480 cm-1 es debido a la existencia de moléculas de CO2 en aire. Por otro lado el espectro de la inulina de agave muestra en la región de hidratos de carbono 900-1200 cm-1 una banda de absorción ancha con un pico máximo alrededor de 1030 cm-1. En la región del espectro 2700-4000 cm-1, los grupos-OH terminales en la estructura molecular (Figuras 1 a, b y c). En la figura 1b se observa el espectro de las nanopartículas de CaHPO4 que muestra el modo de estiramiento del grupo O-H en la región 3570 cm-1. Por su parte el estiramiento del los grupos fosfato (PO4) se observaron en 1090, 1025, 958, 602, y 560 cm-1. El espectro de oxido de hierro puro (figura 1c) no presenta bandas significativas que indiquen la presencia de compuestos orgánicos. Solo se observa la banda de estiramiento de Fe-O cercana a los 580 cm-1. Por otro lado los tres sistemas de nanopartículas recubiertas con inulina de agave muestran los picos representativos de la región de Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 337 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias hidratos de carbono 900-1200 cm-1. Lo que sugiere la presencia del agente de recubrimiento en los tres sistemas de nanopartículas. Figura 1. Espectroscopia de infrarrojo con transformadas de Fourier (a) NPde ZnO, NP de ZnO estabilizadas con inulina de agave y espectro de inulina pura (b) NPde CaHPO 4, NP de CaHPO4 estabilizadas con inulina de agave y espectro de inulina pura (c) NPde α-Fe2O3, NP de α-Fe2O3 estabilizadas con inulina de agave y espectro de inulina pura. Los resultados del análisis espectroscopia de energía dispersa realizados por medio de microscopía electrónica de barrido EDS puntual y de área mostraron que la composicíon de las nanopartículas de CaHPO4 presenta en la relación química 1:1 Ca/P siendo para calcio 14.55% y para fosforo de 12.43%, por su parte las nanopartículas de ZnO tuvieron una relacion química 1:1 Zn/O teniendo el 30.58% de zinc y 38.78% para oxígeno correspondiente a su fórmula química, las nanopartículas de α-Fe2O3 muestran una composición 2:3 Fe/O teniendo para hierro el 35.87% y para oxígeno el 40.02%. Lo que confirma la composición química y de los tres tipos de nanopartículas, en la figura 2 se muestra el análisis por EDS realizado en los tres tipos de muestras. Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 338 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias Figura 2. Espectroscopia de energía dispersa de: (a) NP de CaHPO4, (b) NP de ZnO (c) NP de α-Fe2O3. Por otra parte, los resultados de difracción de rayos X de polvos (DRX) (Figura 3) muestran que las fases cristalinas de los materiales sintetizados corresponden precisamente a zincita (ZnO), hematita (-Fe2O3) y brushita (CaHPO4.2H2O), que son las formas minerales que originalmente nos propusimos sintetizar. No se encontraron picos de difracción que indicaran la presencia de algún contaminante o algún otro polimorfo cristalino o sub-producto de reacción. Figura 3. Difractogramas de rayos X de muestras en polvo de nanopartículas de ZnO, Fe2O3 y CaHPO4 Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 339 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias Finalmente, los resultados obtenidos del análisis de las muestras en solución acuosa mediante dispersión dinámica de luz (DLS, dynamic light scattering), muestran que las nanopartículas tienen un tamaño promedio entre 50 y 100 nanómetros, y que muestran una propensión natural a agregarse en solución acuosa. Dicha tendencia a agregación se mantiene incluso cuando las nanopartículas son recubiertas con la inulina de agave, aunque el valor del radio hidrodinámico se incrementa derivado del recubrimiento superficial, lo cual era de esperarse. CONCLUSIONES De a cuerdo a las pruebas realizadas se obtuvieron nanopartículas de tamaños entre 50 y 100 nm, con morfología esférica, el análisis de identidad química confirma la naturaleza de los minerales y la presencia del recubrimiento superficial con inulina de agave. La caracterización de los tres tipos de nanopartículas permitió determinar el potencial de las nanopartículas para ser utilizadas en la fortificación de alimentos de origen lácteo debido a que son altamente consumidos, facilitando así la disminución de las deficiencias nutricionales originadas por la baja absorción y consumo de minerales como calcio, hierro y zinc. La evaluación de bio-interacciones y citotoxicidad, el análisis por microscopía electrónica de transmisión (TEM) y de barrido (SEM), así como la estabilidad de los nanomateriales en un producto lácteo se encuentran actualmente en proceso de desarrollo. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS Bandyopadhyay, A., Bernard, S., Xue, W., y Bose, S. (2006). 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Se determinaron los efectos de la adición de inulina y proteína de suero o caseinato de calcio en algunas propiedades fisicoquímicas y en el comportamiento reológico del producto. La leche descremada (con 9% de sólidos totales) se enriqueció con inulina de agave a concentraciones 3% y 4% y proteína de suero de leche/caseinato de calcio a las mismas concentraciones y se inoculó con una mezcla de Lactobacillus delbrueckii ssp. bulgaricus y Streptococcus thermophilus. Todas las muestras fueron conservadas a 4°C y durante un tiempo de almacenamiento de 28 días. La adición de caseinato de calcio demostró tener mayor influencia sobre propiedades fisicoquímicas y reológicas. Todos los sistemas de yogur mostraron un comportamiento no-Newtoniano de tipo reoadelgazante o pseudoplático y fueron ajustados con la ecuación de Herschel-Bulkley. Palabras clave. yogur, inulina de agave, caseinato de calcio, proteína de suero, reología. INTRODUCCIÓN La creciente prevalencia de enfermedades crónico-degenerativas- entre ellas la Diabetes Mellitus tipo II- ha disparado el uso de suplementos alimenticios en años recientes a partir de la premisa de ser coadyuvantes en el control de estos padecimientos. Si bien en el caso específico de la diabetes el principal objetivo es el control de la glucosa sérica, no se puede obviar la importancia del manejo del alto riesgo cardiovascular (asociado a la presencia frecuente de dislipidemias) al que se encuentran expuestas las personas con este padecimiento. Los suplementos existentes en el mercado destinados a la población con DM son bebidas lácteas bajas en azúcares simples manteniéndose en valores altos del total recomendado de hidratos de carbono, reducidas en grasas saturadas y adicionadas con los micronutrientes recomendados. Sin embargo, no se ha explotado la utilización de otros lácteos y el uso de prebióticos. El yogur es un producto lácteo fermentado con propiedades reológicas y de textura que representan atributos importantes para la aceptabilidad del consumidor. De acuerdo a Vélez Ruiz y Rivas (2001) se diferencian dos grupos de yogur: 1) el yogur duro, tradicional o asentado al que después de agregarle el cultivo a la mezcla pasteurizada, se envasa en el recipiente en el que se vende y; 2) el yogur agitado, cuya mezcla con el cultivo se incuba hasta que se desarrolle el coágulo para romperlo inmediatamente después y mezclarlo hasta obtener un producto homogéneo. La textura del yogur es influenciada, entre otros, por la calidad y la composición de la leche y su contenido de grasa y sólidos totales, la combinación de bacterias ácido-lácticas utilizadas, el tratamiento térmico de la leche, la velocidad de acidificación de la leche y el tiempo de almacenamiento (Dello Staffolo et al., 2004). Actualmente, y desde hace algunos años, la industria de alimentos ha respondido a la demanda de los consumidores por productos lácteos bajos en grasa o sin grasa. Esta tarea no ha sido sencilla pues los Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 342 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias productos generados suelen carecer de los atributos sensoriales y de textura propios de sus análogos de grasa natural. Se han hecho intentos para mejorar los atributos del gel del yogur bajo en grasa mediante la incorporación de diferentes estabilizadores, y uno de estos es la inulina como sustituto de grasa (Paseephol et al., 2008). La fuente de inulina, polímero con enlaces fructosil-fructosa β-(1 ←2), más utilizada para su aplicación en alimentos es la raíz de achicoria (Meyer et al., 2011). Sin embargo, recientemente en México, el Agave tequilana Weber variedad azul se ha utilizado como fuente de este carbohidrato. Los fructanos de A. tequilana son una mezcla compleja de fructo-oligosacáridos con enlaces β-(2→1) y β-(2→6) (López et al., 2003). Debido a que resisten la hidrólisis de enzimas digestivas son considerados ingredientes no digeribles que no se absorben en el intestino delgado humano por lo que llegan intactos al intestino grueso donde promueven la proliferación de bacterias beneficiosas, en particular las bifidobacterias (Gibson y Wang, 1994; Roberfroid; 2007; Cani et al., 2009). Además, se ha comprobado su efecto positivo en la disminución significativa de la concentración de triacilglicéridos en sangre, en el decremento de la actividad enzimática asociada a lípidos y en la disminución de la insulina sérica después de la ingesta de alimentos (Takase et al., 1994). Otra forma de mejorar la textura de yogur bajo en grasa o sin grasa es la fortificación de la leche con proteína de suero concentrada, caseinato de calcio y otros ingredientes de fuente láctea. Este tipo de adiciones han tenido gran aceptación debido a la similitud de las propiedades texturales y químicas respecto a los productos con grasa, a los atributos funcionales conferidos y al bajo costo (Tamime y Robinson 2000). Se han realizado diversas investigaciones sobre el efecto de la adición de inulina en las propiedades sensoriales y reológicas de los geles de yogur (Dello Staffolo et al., 2004; Guven et al., 2005; Paseephol et al., 2008) así como de los efectos de la adición de suero-proteínas y caseinato de calcio en algunas propiedades texturales y químicas de yogur bajo o sin grasa (González-Martínez et al. 2002; Isleten y Karagul-Yuceer, 2008). No obstante, existen estudios escasos respecto a los efectos en dichas propiedades por la combinación de proteínas derivadas de la leche e inulina adicionadas a yogures bajos en grasa. OBJETIVOS Tomando en cuenta las consideraciones anteriores, los objetivos del estudio fueron: 1) desarrollar un yogur con alto contenido proteico, complementado con inulina de agave como fuente de fibra, orientado a personas con Diabetes Mellitus y 2) determinar los efectos de la adición de inulina y proteínas de origen lácteo en las propiedades de dichos yogures, en su presentación asentada y batida, durante 28 días de almacenamiento. MATERIALES Y MÉTODOS Ingredientes y cultivos iniciadores. Se empleó leche descremada líquida pasteurizada (Lala, Comercializadora de Lácteos y Derivados, México) y leche descremada en polvo marca Svelty (Nestlé, México) para ajustar los niveles de sólidos. El cultivo iniciador liofilizado corresponde a una mezcla 50:50 de Streptococcus thermophilus y Lactobacillus delbrueckii ssp. bulgaricus (YO-MIX® 401, DANISCO, Niebüll, Alemania) utilizado al 0.02 % p/v por inoculación directa y así producir los diferentes sistemas de yogur. Además se usó inulina de agave (FRUCTAGAVE PR95®) con una pureza de 90%, provista por Agaviótica (Nuevo León, México), caseinato de calcio (CNa) marca Casec® (Nestlé, México) y proteína de suero de leche (WP) Isopure Zero Carb® (Nature’s Best® Inc, NY, EU). Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 343 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias Preparación del yogur. La elaboración del yogur se realizó por el método propuesto por Tamime y Robinson (1999), mezclando leche descremada líquida y en polvo para ajustar el nivel de sólidos a 9% para ser tratada térmicamente a 90°C durante 30 min. La leche pasteurizada fue separada en 5 partes las cuales fueron adicionadas con 4% de inulina y 3% de CNa (4i3ca A y B), 3% de inulina y 4% de CNa (3i4ca A y B), 4% de inulina y 3% de WP (4i3wp A y B) y 3% de inulina y 4% de WP (3i4wp A y B); para alcanzar un contenido de sólidos totales del 16%, constituyendo los diferentes sistemas. También se prepararon dos controles, sin adición de inulina y proteína (CA y CB). Posteriormente se enfriaron hasta alcanzar 37°C para realizar la inoculación. Se llevaron los diferentes sistemas a la incubadora (5.5±0.5 h) hasta obtener un pH de 4.5±0.1. Se dejó reposar y cada muestra se dividió en dos partes iguales (1L) dejando de esta forma, y para cada muestra, 1L de yogur asentado y 1L de yogur batido. Todas las muestras fueron almacenadas durante 28 días a 4°C. Cada muestra fue producida en duplicado, y todas las pruebas fueron conducidas al menos por duplicado. Determinaciones fisicoquímicas. La determinación de la acidez titulable (AT), fue determinada según el método 947.05 (AOAC, 2000) utilizando NaOH 0.1N y se expresó como porcentaje de ácido láctico y el pH se midieron los días 0, 7, 14, 21 y 28. El pH fue medido usando un potenciómetro (modelo 420, Orion Research Inc., Boston, MA, EU) a 20°C de acuerdo al método 981.12 de la AOAC, 2000). El color se determinó con el colorímetro Color Gard System/05 (Colorgard System, BYK Gardner, Inc., Silver Spring, Maryland, EU) con una muestra de 20 g y se reportó como valores de L* (luminosidad), a* (intensidad rojo-verde) y b* (intensidad amarillo-azul) en modo de reflectancia. Previa calibración del instrumento (L = 92.90, a = −1.05, b = 0.82). El cambio neto de color se calculó, con respecto al tiempo inicial o cero. El contenido de sólidos totales fue determinado por medio del método 990.20, por deshidratación de 10 g de yogur durante 5 h en una estufa a 102°C (AOAC, 2000). La determinación de la sinéresis se realizó con 10 g de muestra utilizando una centrifuga Adams (Clay Adams Inc., Chastworth, CA) a 5000 rpm por 20 min. La densidad se obtuvo por el método de gravedad específica (AOAC, 2000) usando un picnómetro y comparando el peso vacío, con agua destilada y con la muestra de yogur. Por último, para determinar la actividad de agua (aw) se empleó un higrómetro de punto de rocío (Aqua Lab CX-2, Decagon Devices Inc. Pullman, Washington, EU) a 25°C. Mediciones reológicas. Para la medición de las propiedades de flujo, se emplearon dos viscosímetros digitales Brookfield DV-III y DV-I (Brookfield Engineering Laboratories Inc., Middlebore, MA, EU) empleando el adaptador para muestras pequeñas (10.5 mL) y las agujas S31 y S27. Se realizaron pruebas a velocidades de 5 a 120 rpm para las muestras de viscosidad baja (LV) y de 2 a 100 rpm para muestras de mayor viscosidad (RV). A partir de los datos de velocidad de giro y torque se obtuvo el esfuerzo cortante (τ) y la velocidad de deformación (γ), respectivamente, por medio de las Ecs. 1, 2 y 3, especificadas por el fabricante (Brookfield, 1995). El comportamiento de flujo de las muestras se ajustó al modelo de Herschel y Bulkley. (Ec. 1) (Ec. 2) (Ec. 3) Donde, : razón de corte (1/s), w: velocidad angular de la aguja (rad/s), Re: radio del recipiente (m), Rb: radio de la aguja (m), N: velocidad de giro de la aguja (rev/min), : esfuerzo cortante (Pa), Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 344 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias M: lectura del torque (%), torque: torque del instrumento (Pa m), y L: altura de la muestra (m). Evaluación sensorial. Se realizaron pruebas de ordenamiento analítico (Wittig de Penna, 2001) para cada tipo de yogur, batido y asentado. Se evaluaron los atributos sensoriales de aroma, sabor, textura y aceptabilidad general con la ayuda de 20 jueces no entrenados. Análisis estadístico Se realizó un análisis de varianza (ANOVA) para determinar la existencia de diferencias significativas de los resultados obtenidos, con un 95% de confianza. Se utilizó el programa Minitab 16® (Minitab Inc., Pennsylvania, EU). RESULTADOS Y DISCUSIÓN Propiedades fisicoquímicas Sólidos totales y actividad de agua. En los valores obtenidos en la determinación del contenido de sólidos totales y de la actividad de agua para los diferentes sistemas se observa que todos los yogures poseen un porcentaje de sólidos totales similares (15.7% en promedio) y una actividad de agua de 0.99 que es adecuada para este tipo de productos alimenticios. Como se esperaba no se encontraron diferencias significativas (p >0.05) para el contenido de sólidos para los yogures asentado y batido, entre las diferentes formulaciones, ni a los diferentes días de almacenamiento. Tampoco lo hubo para la actividad de agua de los sistemas asentados. Sin embargo, en los sistemas batidos si hubo diferencia significativa (p <0.01) por efecto del tiempo de almacenamiento, pero no entre las distintas formulaciones elaboradas. pH. En general, se observó un decremento rápido en los primeros 7 días de almacenamiento, posiblemente por la alta concentración inicial de azúcares existentes que determinan la tasa de acidificación y por una mayor concentración de microorganismos presentes. La mayoría de las muestras cumplen con el pH establecido por la norma oficial mexicana, NOM-181-SCFI-2010, (pH <4.4) a partir del día 14, excepto para los sistemas 4i3wp A y 3i4wp B que alcanzan el pH recomendado el día 7 y CA que lo alcanzan en el día 21. El análisis estadístico revela que tanto para las muestras asentadas como para las muestras batidas no existen diferencias significativas (p >0.05) entre todos los sistemas a un mismo tiempo dado. La adición de inulina y CNa o WP no tuvo efecto sobre el pH inicial de los sistemas, concordante a lo que reporta Guven et al. (2005) en la elaboración de un yogur bajo en grasa con adición de inulina. En contraste, tanto las muestras batidas como las asentadas presentan diferencias significativas (p <0.01) en pH con respecto al tiempo de almacenamiento. Al final del tiempo de almacenamiento las muestras con WP tuvieron mayor pH, contrario a lo reportado por Isleten y Karagul-Yuceer (2008) en la elaboración de yogur sin grasa con proteínas lácteas pero similar a los resultados encontrados por González-Martínez et al. (2002) quienes concluyeron que la mayor fuerza iónica del producto en presencia de WP ocasiona el menor decremento en pH de los sistemas. Después de 28 días de almacenamiento a 4°C, el pH de todas las muestras disminuyó del 4.6 a 4.3. Acidez Titulable. La Figura 1 muestra la evolución del porcentaje de acidez (ácido láctico) con respecto al tiempo, producto de la fermentación de la lactosa, para los yogures asentados y batidos, respectivamente. En todas las muestras se puede observar un incremento en la acidez respecto al tiempo de almacenamiento. Los valores se encuentran dentro del rango establecido por NOM-181-SCFI-2010 que estipula un mínimo Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 345 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias de 0.5%. Es notable la diferencia en la evolución para las muestras control, en el asentado la acidez fue mayor y en el batido aumentó poco. b) % Acidez a) 1.0 0.9 0.9 0.8 0.8 0.7 0.7 0.6 0.6 0.5 0.5 0.4 0.4 0.3 0.3 0.2 0.2 0.1 0.1 0.0 0.0 0 0 5 CA 10 3i4wp 15 4i3wp a 20 4i3ca A 25 3i4ca A 5 10 15 20 25 30 30 CB 3I4wp B 4i3wp B 4i3ca B 3I4ca B Días Fig. 1. Acidez titulable (%) para: a) muestras asentadas y b) muestras batidas. Además, para los yogures asentados existe diferencia significativa (p <0.01) entre las muestras CA, 3i4wp A y el resto de los sistemas entre los cuales no hubo diferencias. Con respecto al tiempo de almacenamiento, los sistemas si presentaron diferencias relevantes, manteniéndose un incremento similar del día 1 al 14 y significativamente diferente (p <0.01) al día 21 y 28. Respecto a los yogures batidos, existen diferencias significativas (p <0.05) de CB y 3i4wp B en comparación con las demás muestras y todas los sistemas resultaron significativamente diferentes (p <0.01) en los días medidos (0, 7, 14, 21 y 28). Los valores obtenidos de acidez, entre 0.41 y 0.71%, concuerdan con los reportados por Hernández (2004) en yogur adicionado con linaza (0.47-0.74%); y diferentes a lo encontrado por Paseephol et al. (2008) en yogur adicionado con inulina que reportaron un porcentaje de acidez mayor (1.0-1.2%), y por Guven et al. (2005) en yogur bajo en grasa con adición de inulina (1.31-1.46%), probablemente porque en ambos estudios no se adicionó proteína a los yogures. Color. A simple vista todas las muestras lucían con un color entre blanco y amarillo muy claro. En la Tabla I se condensan los valores de los parámetros del color, se observa que para todas los sistemas hay una disminución en la luminosidad (L*) el cambio fue menor para los sistemas con WP (4i3wp A y B). Por otra parte, se observa que en ambos tipos de yogur, no existen diferencias significativas en los parámetros L* y b* relacionadas con la formulación de los sistemas (p >0.05), por lo tanto, ni la inulina ni la fuente de proteína (Cna o WP) son factores para el valor de luminosidad ni para el espectro de color rojoverde. En cambio, para el parámetro a* los yogures asentados si muestran diferencia significativa (p <0.01) donde no existen contrastes para los sistemas adicionados con WP pero la formulación con menor proporción de WP (4i3wpA) es diferente al control y a los sistemas adicionados con CNa. En los yogures batidos también hay diferencias significativas (p <0.01), en los cuales no existe diferencia entre ambas concentraciones de CNa (4i3ca B y 3i4ca B) pero si entre éstas y los sistemas con WP (4i3wp B y 3i4wp B) y el control (CB). Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 346 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias Tabla I. Cambios en color de muestras de yogur en 28 días de almacenamiento en el parámetro Lh Código de Parámetro la muestra L* día 1 L* día 28 a* día 1 a* día 28 b* día 1 b* día 28 DE a CA 97.84 ± 0.005Aa89.49 ± 0.03Ab -2.05±0.02Aa -3.39±0.01Ab 11.4 ± 0.3Aa 14.07 ± 0.02Ab 8.87 ± 0.08 4i3ca A 97.63 ± 0.03Aa 91.28 ± 0.04Ab -2.29±0.02Aa -3.15±0.03Ab 11.19 ± 0.07Aa 11.57 ± 0.1Ab 6.41 ± 0.06b 3i4ca A 97.84 ± 0.005Aa 90.74 ± 0.1Ab -2.06±0.02Aa -2.74±0.05Ab 11.4 ± 0.3Aa 11.94 ± 0.03Ab 7.16 ± 0.1b 4i3wp A 90.16 ± 0.6Aa 89.59 ± 0.2Ab -3.73±0.01Ba -3.65±0.1Bb 10.35 ± 0.9Aa 12.54 ± 0.3Ab 2.38 ± 0.07c 3i4wp A 96.69 ± 0.3Aa 89.24 ± 0.2Ab -2.67±0.1ABa -3.28±0.1ABb 12.74 ± 0.4Aa 12.43 ± 0.5Ab 7.51 ± 0.5b,c CB 97.53 ± 0.1Aa 87.73 ± 0.04Ab -2.63±0.04Aa -3.46±0.04Ab 10.45 ± 0.04Aa 13.79 ± 0.02Ab 10.36 ± 0.1a 4i3ca B 97.97 ± 0.005Aa 91.46 ± 0.1Ab -2.24±0.01ABa -3.1±0.06Bb 10.38 ± 0.04Aa 10.87 ± 0.2Ab 6.59 ± 0.1b 3i4ca B 97.83 ± 0.3Aa 91.25 ± 0.06Ab -1.84±0.1Ba -2.62±0.03Bb 10.94 ± 0.6Aa 11.3 ± 0.1Ab 6.66 ± 0.3b 4i3wp B 89.54 ± 0.7Aa 89.78 ± 0.1Ab -3.64±0.02Ca -3.72±0.08Cb 11.17 ± 0.5Aa 12.56 ± 0.2Ab 1.51 ± 0.7c b 3i4wp B 96.5 ± 0.7Aa 89.7 ± 0.2Ab -2.72±0.07ABa -3-07±0.07ABb 12.2 ± 0.1Aa 12.24 ± 0.3Ab 6.82 ± 0.9 Muestras que no comparten la misma letra, se consideran significativamente diferentes (p <0.05). Las mayúsculas representan diferencias debidas a la formulación de los sistemas y las minúsculas por el tiempo de almacenamiento. Todos los sistemas incrementaron su intensidad al verde (a*) así como su intensidad al amarillo respecto al tiempo. Para todos los tipos de yogur, asentados y batidos, se presentaron diferencias significativas (p <0.01) para los parámetros L*, a* y b* con respecto al almacenamiento. Paseephol et al. (2008) obtuvieron resultados distintos al reportar una disminución en la intensidad de amarillo con el tiempo de almacenamiento en yogur adicionado con inulina de cadena mediana y larga. Las muestras con adición de WP presentaron menor tendencia al verde con respecto al tiempo. Las muestras asentadas y batidas mostraron diferencia significativa (p <0.01) en el parámetro global del cambio neto de color (E). Ambos tipos de yogur muestran mayor E en los controles (CA y CB) y un E muy pequeño para aquellas muestras con menor proporción de WP (4i3wp A y 4i3wp B). Densidad. La densidad (datos no incluidos) fue similar en todos los yogures elaborados (1063-1072 kg/m3), no presentó efecto significativo de la formulación; sólo muestran diferencia significativa los sistemas asentados entre CA y 3i4wp A (p <0.01). Para los yogures adicionados con CNa hubo una tendencia general de descenso con respecto al tiempo. Por el contrario, los sistemas adicionados con WP mostraron un incremento de densidad con el almacenamiento, atribuido a un mayor atrapamiento de agua por el gel o a una pérdida de humedad. Sin embargo no hubo diferencia significativa (p >0.05) para cada sistema con respecto al tiempo de almacenamiento. Con base en lo anterior se observa que la adición de inulina y proteína (CNa o WP) representan un factor para el incremento o decremento de la densidad respecto al tiempo pero no es significativamente influyente. Los valores obtenidos concuerdan con el rango reportado por Hernández (2004) con un rango de 1032-1066 kg/m3, para yogur adicionado con fibra y calcio. Sinéresis. Se aprecia una tendencia al incremento de la sinéresis respecto al tiempo que podría explicarse con una disminución de la capacidad del gel para la retención de agua conforme incrementa el tiempo de fermentación. Los valores obtenidos en este estudio están en el rango de 56.25-63.79%, ligeramente mayores a los reportados por Brennan y Tudorica (2008) al adicionar inulina a yogures bajos en grasa. Estos resultados son mayores a los observados en productos comerciales (5-18%) debido a la ausencia de agentes estabilizadores en las muestras utilizadas en este estudio y a la falta de glóbulos de grasa, al ser productos con bajo contenido de ésta, que limitan la agregación de caseína previniendo el encogimiento y reacomodo de la red tridimensional en una estructura más compacta. Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 347 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias La formulación de los sistemas (asentados y batidos) es un factor representativo (p <0.05) para la sinéresis durante el tiempo de almacenamiento. Los sistemas con WP presentan mayor sinéresis independientemente de la concentración. Los sistemas con mayor proporción de CNa (3i4ca A y B) presentan sinéresis similares a los controles (CA y CB) y el menor porcentaje de sinéresis lo muestran los yogures con porcentaje alto de inulina y bajo de CNa (4i3ca A y B). Esto revela que la fuente de proteínas tiene un efecto significativo sobre la sinéresis, resultando el CNa el más efectivo para disminuir la sinéresis respecto al tiempo de almacenamiento. A diferencia de lo que reportan Brennan y Tudorica (2008) sobre el efecto positivo de la insulina para disminuir el grado de sinéresis de yogures bajos en grasa, los resultados de este estudio reportan que la proporción de adición de inulina no representa diferencias significativas (p >0.05). El porcentaje de sinéresis entre el día 0 y 28 se reporta con diferencias significativas (p<0.5) en los sistemas entre el día 0 y 28 mientas que se mantuvo sin diferencias significativas (p >0.05) del día 0 al día 21 de almacenamiento ya que el decremento es paulatino y estable. Mediciones reológicas. La Tabla II muestra los valores de los parámetros reológicos de esfuerzo de cedencia (0), coeficiente de consistencia (K) e índice de flujo (n) obtenidos mediante el ajuste con el modelo Herschel-Bulkley. El modelo presentó ajustes satisfactorios para los datos experimentales de cada sistema, comprobado con la prueba de bondad de ajuste RMSE. Todos los sistemas analizados mostraron un comportamiento pseudoplástico, y se observó un esfuerzo inicial necesario para el flujo. Dicho comportamiento no newtoniano es similar al descrito por diversos autores, entre ellos Keogh y O´Kennedy (1998), Aportela-Palacios (2006), Brennan y Tudorica (2008) y Paseephol et al. (2008). Las curvas de viscosidad de yogures asentados muestran que los sistemas adicionados con WP presentan índices de flujo cercanos al CA (0.99) mientras que ocurre lo contrario para las muestras batidas, donde las muestras adicionadas con CNa son similares al control (CB) con índices de flujo de 0.68 en promedio. Tabla II. Valores de los parámetros reológicos de los yogures asentados y batidos obtenidos mediante el ajuste con el modelo Herschel-Bulkley Día 0 Día 7 Día 14 Día 21 Día 28 Código de τ0 k n τ0 k n τ0 k n τ0 k n τ0 k la muestra n n n n n Pa CA 4i3ca A 3i4ca A 4i3wp A 3i4wp A CB 4i3ca B 3i4ca B 4i3wp B 3i4wp B 0.028 9.040 18.190 0.356 1.123 0.004 0.321 0.251 0.098 0.214 Pa Pa.s 0.145 14.462 10.672 0.658 0.597 0.016 0.154 0.149 0.039 0.053 0.999 0.640 0.599 0.741 0.744 0.642 0.686 0.688 0.585 0.603 0.141 12.268 12.310 0.219 0.560 0.026 1.085 1.493 0.143 0.068 Pa Pa.s 0.289 5.369 4.378 0.659 0.732 0.022 0.267 0.399 0.041 0.015 0.707 0.877 0.809 0.704 0.672 0.687 0.622 0.591 0.625 0.927 0.426 9.302 12.864 0.469 0.508 0.001 1.572 1.635 0.116 0.030 Pa Pa.s 0.235 8.689 3.266 0.481 0.295 0.020 0.275 0.430 0.043 0.022 0.644 0.766 0.898 0.635 0.640 0.868 0.633 0.597 0.641 0.814 0.818 5.018 5.131 0.449 0.466 0.111 1.771 2.745 0.144 0.114 Pa Pa.s 0.200 5.395 1.399 0.283 0.259 0.071 0.273 0.348 0.049 0.025 0.649 0.700 1.127 0.644 0.660 0.607 0.626 0.608 0.588 0.739 1.120 6.656 5.576 0.416 0.390 0.259 1.720 2.659 0.135 0.094 n Pa.s 0.152 1.644 1.135 0.199 0.182 0.128 0.239 0.317 0.019 0.028 0.563 0.980 1.142 0.645 0.642 0.558 0.624 0.621 0.865 0.668 En todas las muestras, una rápida ruptura de la estructura se produjo a velocidades iniciales de corte (0-10/s), seguido por cambios mucho más lentos a velocidades de corte más altas (30-40/s). Tal comportamiento confirmó una característica de adelgazamiento por corte, expresado por la viscosidad aparente (app). La presencia de CNa incrementa el esfuerzo de cedencia por lo tanto, la viscosidad aparente y el coeficiente de consistencia de los yogures adicionados incrementa en función de este tipo de proteína. Existe un incremento significativo (p <0.05) en la viscosidad aparente debido a la concentración de CNa. El índice de flujo no presentó diferencias significativas (p >0.05) entre las formulaciones de los sistemas a un mismo tiempo dado, pero si fue afectado por el tiempo Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 348 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias de almacenamiento. Mientras que para el control (CA) y los sistemas con WP, el índice de flujo presenta disminución, los yogures con CNa muestran incrementos, indicando que este parámetro si refleja los cambios estructurales de los sistemas con el paso del tiempo. Los resultados del estudio sobre viscosidad aparente (106 a 45000 mPa s) son similares a los reportados por Rohm y Schmid (1993) y Paseephol et al. (2008) pero mayor que lo descrito por Aportela-Palacios (2006), y Tudorica et al. (2002). Evaluación sensorial. Tanto para sistemas asentados como batidos mostraron buena aceptación, la formulación con mayor concentración de caseinato de calcio (3i4ca A y B) mostró la mejor aceptación general (p <0.05). Es de notar que con respecto a los parámetros de aroma y textura, los yogures no presentaron diferencias estadísticamente significativas. CONCLUSIONES Entre las características fisicoquímicas de los sistemas de yogur elaborados, el parámetro más afectado fue la sinéresis en donde a una mayor concentración de CNa ocasiona menor sinéresis en ausencia de agentes estabilizantes. Además la disminución significativa del pH se encuentra asociada a la adición de caseinato de calcio y el cambio de color, a una intensidad mayor de amarillo, se encuentra asociada a la presencia de proteína de suero de leche (WP). Todos los sistemas de yogur elaborados mostraron un comportamiento no-newtoniano de tipo reoadelgazante que se ajustó adecuadamente a la ecuación de Herschel-Bulkley. El grado de adición de inulina no parece tener influencia significativa en el comportamiento de flujo de los sistemas. En cambio, las propiedades de flujo resultan influenciadas por el tipo de proteína de leche añadida (WP o CNa). Los yogures con CNa se caracterizan por valores más altos de coeficiente de consistencia y de esfuerzo de cendencia y en su mayoría mostraron una desviación mayor de flujo newtoniano (índice de flujo menor) en comparación con CA. Los sistemas que presentaron una aceptabilidad general en la evaluación sensorial fueron aquellos adicionados con la mayor concentración de CNa (3i4ca A y B). REFERENCIAS AO.A.C. (2000). Official Methods of Analysis. Association of Official Analytical Chemists. International. 17th Edition. Maryland, EE.UU. Aportela-Palacios, A., Sosa-Morales, M.E. y Vélez-Ruíz, J.F. 2006. Rheological and physicochemical behavior of fortified yogurt, with fiber and calcium. Journal of Texture Studies. 36: 333-349. Brennan, C.S., Tudorica, C.M. 2008. Carbohydrate-based fat replacers in the modification of the rheological, textural and sensory quality of yoghurt: comparative study of the utilization of barley beta-glucan, guar gum and inulin. 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Universidad Juárez Autónoma de Tabasco. Villahermosa, Tabasco, México [email protected] Resumen. En sujetos diabéticos, donde el control metabólico es primordial para atenuar las complicaciones de la diabetes mellitus, el conocimiento del valor dietético de los alimentos basado en el Índice Glicémico (IG) y la Carga Glicémica (CG) es fundamental. El objetivo fue determinar el IG y la CG de la dieta de diabéticos bajo control médico. Participaron 17 diabéticos y 9 no diabéticos. Se obtuvieron datos antropométricos, nutricionales y dietéticos. Se calculo el IG y CG para cada tiempo de comida de un día. Todos los participantes resultaron con sobrepeso. La dieta de ambos grupos posee valores de IG y CG hacia la alza, entre valores moderados y altos, lo cual probablemente contribuye al sobrepeso de los mismos. Es necesario continuar estudios de intervención controlada en un tiempo mayor para medir el efecto del IG y por ende la CG de los alimentos sobre la diabetes mellitus. Palabras clave. índice glicémico, carga glicémica, diabetes, adultos, México INTRODUCCIÓN La diabetes mellitus es una enfermedad crónica degenerativa que ocupa uno de los primeros lugares como causa de muerte en México, debido principalmente a sus complicaciones. Actualmente, se considera una pandemia que abarca cada día edades más tempranas, convirtiéndose en un problema de salud pública. Lo anterior, también se agudiza por el incremento de enfermedades relacionadas con la dieta como el sobrepeso, obesidad e hipertensión arterial, factores que contribuyen a un descontrol metabólico, a pesar de que los pacientes diabéticos lleven un control farmacológico estricto. Por otro lado, la población en general tiene bajo conocimiento sobre los alimentos que deben y no incluir en su dieta habitual. Jenkins y cols., en 1989 propusieron el índice glicémico (IG) para categorizar a los alimentos que contienen hidratos de carbono en relación a su capacidad de incrementar los niveles de glicemia. Los alimentos se clasifican con IG alto, moderado y bajo, lo que significa que un paciente diabético debería consumir alimentos preferentemente con un IG bajo (Nansel et al., 2006; McGonigal & Kapustin, 2008). En esta misma línea, se hace una tratamiento matemático al IG por los gramos contenidos de hidratos de carbono y dividido por 100 para obtener la carga glicémica (CG). Lo anterior, sugiere que el descontrol metabólico de los pacientes diabéticos sea debido a la ingesta inadecuada de alimentos con IG alto (Vrolix et al., 2008; Castañeda-González et al., 2011) y no al fallo de la terapia farmacológica. Diversas instituciones gubernamentales han publicado extensas listas del IG y CG de alimentos consumidos por la población mexicana tales como el Sistema Mexicano de Alimentos Equivalentes. Sin embargo, el IG y la CG aún son parámetros nutricionales desconocidos por la población mexicana y poco informados en los profesionales de la salud. Por lo anterior, en este trabajo se determinó el IG y CG de los alimentos ingeridos por pacientes diabéticos que acuden a un Centro de Salud con la intención de generar información para un mayor conocimiento y control en la ingesta de alimentos con IG elevado. Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 351 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias OBJETIVOS Objetivo general. Determinar el Índice Glicémico de los alimentos habituales en pacientes diabéticos de la comunidad Corregidora Ortiz Quinta Sección del Municipio Centro, Tabasco Objetivos específicos 1.- Realizar el diagnóstico nutricional de los pacientes 2.- Conocer los tiempos de comida y los tipos de alimentos 3.- Calcular la carga glicémica de los alimentos consumidos MATERIALES Y MÉTODOS Diseño del estudio. Se realizó un estudio observacional, comparativo, longitudinal y prospectivo en la Unidad de Primer Nivel de Atención Médica (Centro de Salud) ubicada en la localidad Corregidora Ortiz Quinta Sección del Municipio Centro, Tabasco, en el mes de Enero de 2014. La muestra fue obtenida mediante un muestreo no probabilístico por conveniencia Sujetos. Se incorporaron al estudio pacientes diabéticos con tratamiento médico y control metabólico en el Centro de Salud, sin distinción de sexo y edad, y con consentimiento informado para una entrevista y toma de datos antropomórficos. También se constituyo un grupo de pacientes no diabéticos, clínicamente sanos, sin patología agregada al inicio del estudio, con glicemia ≤126 mg/dL de acuerdo a la NOM-115-SSA2-1994 y bajo los mismos criterios de selección de pacientes diabéticos. Se realizó una valoración topográfica a cada paciente obteniendo variables como edad, sexo, peso, talla e índice de masa corporal (IMC). Se diagnosticó el estado nutricional clasificando a los pacientes en normopeso cuando el IMC se encontró entre 18.5 - 24.99; sobrepeso a valores ≥25 y obeso con valores ≥ 30. La evaluación dietética se realizó en base a los alimentos ingeridos en su dieta habitual mediante una técnica de entrevista-recordatorio aplicada por el médico en la consulta externa de control metabólico. Los tiempos de comida reportados por los pacientes fueron denominados como desayuno, almuerzo, cena y una colación matutina. De cada individuo se obtuvó una muestra de sangre capilar para determinar la glucemia Obtención de calorías, carbohidratos, Índice Glicémico y Carga Glicémica. Una vez recolectada la información alimenticia de cada paciente, se realizó la conversión de la porción de alimento reportada a gramos de alimento consumido y se determinó el aporte de calorías y carbohidratos para cada alimento (por tiempo de comida y total del día) y del total de los alimentos. Para el caso de alimentos procesados o industrializados se tomo la información nutricional de cada empaque comparado con la ración referida por el usuario. En la determinación del IG de cada alimento, éste se localizó en las tablas reportadas por el Sistema Mexicano de Alimentos Equivalentes y Tablas Internacionales de Índice Glicémico (Pérez- Lizaur et al. 2008)). En los alimentos cuyo IG no ha sido establecido, se utilizó el IG de aquellos alimentos con características similares o sus derivados. El IG de cada tiempo de comida fue categorizado según la clasificación de Atkinson et al., (2008) como sigue: valor <55, IG bajo; entre 56-69, IG moderado; >70, IG alto. Se considero un tiempo de comida adecuado con un IG bajo. Los IG moderados o altos fueron calificados como inadecuados o poco saludables para los pacientes del estudio. Para obtener la carga glicémica se obtuvo el producto de los carbohidratos calculados en cada alimento, en gramos, por el IG individual del mismo dividido entre 100. El total de alimentos reportados en esta investigación se clasificaron en CG baja, a Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 352 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias valores <80; moderada, 80-120; alta, >120. Se consideraron como adecuadas o saludables las dietas de baja CG que son capaces de mantener los niveles glicémicos normales y prevenir la hiperfagia posterior Consideraciones éticas. La presente investigación tuvo como objetivo determinar el IG de los alimentos consumidos por pacientes diabéticos, y cumple con los lineamientos especificados en la Ley General de Salud de los Estados Unidos Mexicanos. En la última reforma publicada en el DOF 16-11-2011, en el Titulo Quinto “Investigación para la salud” Capitulo Único, artículo 96 menciona a la investigación para la salud como acciones que contribuyen en el desarrollo de conocimientos de los procesos biológicos y psicológicos en los seres humanos, al conocimiento de los vínculos entre las causas de la enfermedad, la práctica médica y la estructura social. El artículo 100 menciona a la investigación en seres humanos la cual deberá efectuarse bajo principios científicos y éticos que justifique dicha investigación médica y bajo consentimiento informado. El estudio fue realizado por profesionales de la Salud, con conocimiento y experiencia para cuidar la integridad del paciente, bajo la responsabilidad de la Institución que cuenta con los recursos materiales necesarios para garantizar su bienestar, prevaleciendo siempre el criterio de respecto a la dignidad y protección de sus derechos Análisis estadístico. La base de datos se elaboro con el programa Office Excel de Microsoft versión 2010. Se utilizaron medidas de tendencia central como la media ± desviación estándar. Se compararon los grupos con un ANOVA a un nivel de significancia de p<0.05 mediante el programa estadístico SAS versión 9.0. RESULTADOS Y DISCUSIÓN Se reclutaron un total de 26 pacientes, 17 diabéticos y 9 no diabéticos, los datos antropométricos y nutricionales se observan en la Tabla 1. Tabla 1. Variables antropométricas y nutricionales de los pacientes diabéticos y no diabéticos Variable Diabéticos (n=17) No diabéticos (n=9) Género Masculino 4 1 Femenino 13 8 Edad (años) 55.06 ± 14.5 Índice de masa corporal (IMC) 28.16 ± 5.22 Diagnóstico nutricional Sobrepeso Glicemia capilar 186.88±72.26 Los números representan la media± desviación estándar 35.4 ± 6.7 27.3 ± 6.6 Sobrepeso 97.56±11.18 De acuerdo a los datos recabados, prevaleció el género femenino y la edad de los pacientes fue significativamente mayor en los diabéticos (p<0.05), sin embargo a pesar de la diferencia en edad, ambos grupos de pacientes, diabéticos y no diabéticos presentaron sobrepeso. Los alimentos mayormente consumidos, de acuerdo a su porcentaje de consumo fueron para el grupo diabético el pan, y para el grupo no diabético la tortilla como se observa en la Tabla 2. Aunque no existen reportes científicos del plato del buen comer tabasqueño, la ingesta de pan (porción de 30 g) posee un IG de 70 y una CG igual a 10 y la tortilla un IG de 52 cuando la porción es de 50 g y una CG de 12 (Verdalet et al., 2009). Si bien los IG para estos alimentos son elevados, las CG son bajas, pero es cierto que las CG dependen de la porción de alimento ingerida y es sabido que, en general, las Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 353 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias personas ingieren varias piezas de pan y de tortilla. Aunque existen reportes de que un buen control de la dieta con alimentos que poseen altos IG pero acompañada de más de 23 g de fibra por día podría ayudar a mejorar las dislipidemias en pacientes diabéticos (Jiménez, et al., 2004). Se obtuvieron los valores de las kilocalorías y carbohidratos (datos no mostrados) para cada porción de comida y el IG y la CG calculados se observan en la Tabla 3. Los resultados muestran una gran variabilidad en los valores de IG y CG en cada tiempo de comida, debido probablemente a la gran diversidad de alimentos con diferente contenido de carbohidratos que ingieren los pacientes. Llama la atención que ambos grupos, diabéticos y no diabéticos ingieren alimentos con IG bajo en el desayuno y almuerzo, pero ingieren alimentos con IG moderado en la cena y en la colación matutina. Se encontraron CG de moderadas a altas, todos los tiempos de comida de los pacientes no diabéticos presentan CG altas, mayores de 120. Los datos obtenidos en esta investigación son preocupantes, ya que los pacientes presentan sobrepeso y dietas nutricionales no adecuadas, ya como se menciono, una dieta adecuada cursaría con valores de IG y CG bajos, es decir, valores menores de 55 y menores de 120, respectivamente. Actualmente, existe controversia del uso del IG y CG de los alimentos en la dieta de diabéticos, por el desconocimiento, tanto del personal médico como de los pacientes de ´la importancia de éstos parámetros nutricionales, sin embargo, algunos estudios reportan beneficios de su uso, debido principalmente a la relación existente entre el síndrome metabólico (hiperglucemia, hipertensión, sobrepeso, obesidad) y la cantidad y frecuencia de las dietas de los pacientes ricas en carbohidratos (Jiménez et al., 2003; Jiménez et al., 2006) Tabla 2. Patrón de consumo de alimentos por pacientes diabéticos y no diabéticos Diabéticos (%) Pan-12 Café-8 Galleta-6.2 Naranja-4.8 Pollo-4.8 Manzana-4.1 No diabéticos (%) Tortilla-5 Arroz -4.2 Horchata-4.2 Leche-4.2 Zanahoria-4.2 Plátano 3.9 Tabla 3. Índice glicémico (IG) y carga glicémica (CG) de la dieta de pacientes diabéticos y no diabéticos de acuerdo a los tiempos de comida Tiempos de Diabéticos No diabéticos comida IG CG IG CG Desayuno 45.5±28.2 118.3±65.9 42.7±21.1 123±60.7 Almuerzo 37.8±26.8 97.3±53.9 42.0±24.8 157±92.8 Cena 56.9±23 106.3±16.1 58.8±28.2 188.3± 80.9 Colación 59.2±17 137.6±39.3 51.2±21.2 163.5±67.9 IG bajo ≤ 55; medio, entre 56 y 69; alto ≥70. CG baja ≤ 80; moderada 80-120; alta ≥120 CONCLUSIONES 1.- El Índice Glicémico del desayuno y almuerzo de pacientes diabéticos y no diabéticos es bajo y es moderado en la cena y la colación Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 354 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias 2.- La Carga Glicémica del desayuno, almuerzo y cena de pacientes diabéticos es moderada y en la colación es alta 3.- La Carga Glicémica de todos los tiempos de comida de pacientes no diabéticos es alta 4.- Los datos sugieren que la dieta de los pacientes contribuye al sobrepeso de los mismos 5.- Es necesario continuar estudios de intervención controlada en un tiempo mayor para medir el efecto del Indice Glicémico de los alimentos sobre el (diabetes mellitus) o los componentes del síndrome metabólico. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS Atkinson FS, Foster-Powell K, Brand-Miller JC. (2008). International tables of glycemic index and glycemic load values. Diabetes Care 31(12): 2281-2283 Castañeda-González LM, Bacardi-Gascón M, Jiménez-Cruz A. (2011). Effects of low carbohydrate diets on weight and glycemic control among type 2 diabetes individuals: a systemic review of RCT greater than 12 weeks. Nutr Hosp 26(6): 1270-1276 Jiménez-Cruz A, Bacardí-Gascón M, Turnbull WH, Rosales-Garay P. (2003). A flexible, low glycemic index Mexican-style diet in overweight and obese subjects with type 2 diabetes improves metabolic parameters during a 6-week treatment period. Diabetes care 26(7): 1967-1970 Jiménez-Cruz A, Loustanaunau-López VM, Bacardi-Gascón M. (2006). The use of low glycemic and high satiety index food dishes in Mexico: a low cost approach to prevent and control obesity and diabetes. Nutr Hosp 21(3): 353-356 Jiménez-Cruz A, Turnbull HT, Bacardi-Gascón M, Rosales-Garay P. (2004). 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Physiol & Behav 94(2): 293-299 Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 355 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias ÍNDICE GLICÉMICO Y CARGA GLICÉMICA DE LAS DIETAS DE ESTUDIANTES UNIVERSITARIOS Y SU RELACIÓN CON LA MASA CORPORAL Carlos Arnulfo Cornelio Valencia*, Edgar García Rojas, Isela Esther Juárez Rojop, Jorge Luis Blé Castillo, Hidemi Aguilar Mariscal. Universidad Juárez Autónoma de Tabasco. Villahermosa, Tabasco, México. [email protected] Resumen. Las enfermedades crónicas degenerativas han incrementado notablemente a causa de factores como los pesos altos. La alimentación tiene un papel fundamental como causa de estos padecimientos. El IMC, el IG y la CG permiten la evaluación del estado nutricional, y la calidad de las dietas. El objetivo del presente estudio fue determinar el IG y la CG de las dietas de estudiantes universitarios y su relación con la masa corporal. Se obtuvieron datos antropométricos, dietéticos y nutricionales de 30 estudiantes. Se calcularon IMC, IG y CG para cada sujeto. Resultaron 60%, 20% y 16.7% con normopeso, sobrepeso y obesidad, respectivamente. Todos los grupos tuvieron IG y CG bajos, pero tendientes a aumentar con relación al IMC, lo que sugiere la existencia de una correlación entre el IMC y los valores de IG y CG encontrados para las dietas de estudiantes universitarios. Palabras clave. índice glicémico, carga glicémica, masa corporal, jóvenes, Tabasco. INTRODUCCIÓN Las enfermedades crónicas degenerativas representan una de las más grandes preocupaciones a niveles mundial, nacional y estatal en materia de salud. La obesidad, un factor que ocupa un importante lugar para el desencadenamiento de las enfermedades de este grupo, se ha incrementado en los últimos años a pasos agigantados (Jiménez-Sastre et al., 2012). Es necesario observar hacia atrás y hacer un recuento de cuáles son los factores que han influido a través del tiempo para que se dé el fenómeno de los pesos altos. Dentro de éstos destaca principalmente la composición de la dieta que cada sujeto ingiere diariamente (Muñoz-Cano et al., 2013, García-Rojas et al, 2014). Es por todo ello que ha sido necesaria la creación de parámetros antropométricos que permitan al profesional de la salud determinar el estado nutricional en el que se encuentra cada paciente, dado que éste se encuentra influenciado por este tipo de entorno. El Índice de Masa Corporal (IMC) o Índice de Quetelet (por haber sido ideado por el estadístico belga L.A.J. Quetelet) es, dentro de los índices creados para estudiar la relación estatura para la talla, el más comúnmente utilizado por cumplir en mayor medida el requisito de estar altamente relacionado con el peso y ser independiente de la talla. Este índice es la razón entre el peso (expresado en kilogramos) y la talla (expresada en metros) (kg/m²); dicho parámetro proporciona un panorama en forma general de la grasa corporal (OMS, 1995). Si bien es cierto que la composición corporal está determinada por muchos factores, dependientes del medio en el que se desarrolle el individuo, se establecieron consensos a nivel internacional (OMS, 1995) que han permitido realizar una amplia categorización nutricional de la población, dada ésta por los valores correspondientes al IMC. Esta clasificación es retomada en años posteriores por las autoridades de nuestro país y expresada en la NOM-043-SSA2-2005, como sigue: se consideran como pesos bajos los valores de IMC por debajo de 18.5 kg/m², sujetos en normopeso los que tengan un IMC entre 18.5 y 24.9 kg/m², sobrepeso con un IMC entre 25.0 y 29.9 kg/m², y sujetos obesos quienes resulten con IMC mayor o igual a 30 kg/m². Se ha mencionado que la dieta juega Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 356 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias un papel fundamental dentro del problema de los pesos altos, puesto que es la composición de ésta quien determina el estado nutricio de cada persona. Es sabido que la combinación de las dietas varía de acuerdo a la región, las culturas, las costumbres y los hábitos de cada población. Es importante mencionar aquí que dependiendo del macronutriente del que se trate va a ser la cantidad total consumida en un tiempo de comida determinado (Jiménez-Cruz, 2006), debido a que las proporciones varían de acuerdo al alimento ingerido. El índice glicémico (IG) propuesto por Jenkins en 1981, fue utilizado en años posteriores como una herramienta para el manejo dietético de la diabetes mellitus y más tarde de las dislipidemias. El IG es un parámetro que permite la clasificación de los alimentos en función de su capacidad para incrementar la glucemia, esta capacidad está determinada por la cantidad de hidratos de carbono (HC) contenidos en un alimento dado (Atkinson et al., 2008). Este valor resulta de comparar la respuesta glicémica posprandial que se produce tras la ingesta de 50 gramos de HC consumidos en un determinado alimento dividida por la que se produce ingiriendo la misma cantidad de hidratos de carbono de un alimento patrón (solución de glucosa o pan blanco). El número resultante de esta comparación permite clasificar a los alimentos en tres categorías: de IG bajo aquellos con valores menores o iguales a 55, de IG medio los valores entre 56 y 69, y de IG alto con un valor mayor o igual a 70. Para los alimentos mexicanos, existe el Sistema Mexicano de Alimentos Equivalentes, SMAE (Pérez-Lizaur et al., 2008). La carga glicémica (CG) de un alimento es un concepto matemático que corresponde al producto de su índice glicémico por la cantidad de hidratos de carbono (en gramos) dividido entre 100. De los valores que resultan surge una clasificación: CG alta valores mayores o iguales a 20, CG moderada valores entre 11 y 19, y CG baja los valores menores o iguales a 10. Así mismo se ha establecido una clasificación para la carga glicémica total que resulta de la ingesta de los alimentos de un día, dicha clasificación se enuncia como sigue: CG alta para los valores mayores o iguales a 120, CG media para los valores que se encuentren entre 80 y 120, y CG baja para los valores que sean menores o iguales a 80. En general, se considera ideal la ingesta de alimentos que tengan índice y carga glicémicos bajos (Pérez-Lizaur et al., 2008) OBJETIVOS Objetivo general. Determinar el índice glicémico y la carga glicémica de las dietas de estudiantes universitarios y su relación con la masa corporal Objetivos específicos -Determinar el IMC de los estudiantes universitarios de ciencias de la salud y conocer su estado nutricional -Determinar el índice glicémico y la carga glicémica de los alimentos que ingieren los estudiantes durante un día -Conocer cuál de los alimentos ingeridos tiene el índice glicémico más bajo y cuál el más elevado -Conocer cuál alimento de la dieta reportada posee la mayor y menor carga glicémica MATERIALES Y MÉTODOS Diseño del estudio. Se trata de un estudio observacional, comparativo, longitudinal y prospectivo en la comunidad estudiantil de la División Académica de Ciencias de la Salud (DACS) perteneciente a la Universidad Juárez Autónoma de Tabasco, ubicada en la ciudad de Villahermosa, Tabasco. La muestra se obtuvo mediante un muestreo no Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 357 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias probabilístico por conveniencia de una población de tamaño N de 5300 estudiantes. La elaboración de este trabajo se llevó a cabo en los meses de Junio y Julio del año 2014. El estudio forma parte de la Línea de Investigación “Metabolismo y sus alteraciones” desarrollada por el Cuerpo Académico Consolidado de Ciencias Biomédicas de la DACS. Sujetos. Se entrevistaron estudiantes universitarios pertenecientes a las licenciaturas en Médico Cirujano, Enfermería, Nutrición, Psicología y Odontología impartidas en la DACS. A cada uno de ellos se dio la explicación acerca de los motivos de la realización del estudio y se consideró la disposición para proporcionar los datos solicitados. Se realizó una entrevista semiestructurada a estudiantes universitarios, quienes proporcionaron la siguiente información: nombre, teléfono celular, correo electrónico, sexo, edad, estatura (talla), peso, se calculó con ello el índice de masa corporal; cintura, cadera, se calculó el índice cintura-cadera y el índice cintura-talla; se midió la tensión arterial; además se obtuvo información de los alimentos que ingiere cada estudiante a lo largo de un día, en el desayuno, la comida, la cena y las colaciones matutina y vespertina utilizando la técnica de recordatorio. Al terminar de recolectar la información mediante las entrevistas, se revisó detalladamente, para después clasificarla en varias categorías, con el objetivo de estructurar una base de datos en Microsoft Office Excel 2007 y facilitar de esta manera el análisis de la información. Determinación de las calorías, carbohidratos, índice glicémico y carga glicémica de los alimentos Se determinaron las kilocalorías contenidas en cada uno de los alimentos que los entrevistados citaron, de acuerdo a las cifras establecidas en las tablas del SMAE; para la obtención de los hidratos de carbono se consideró en primera instancia los valores que el SMAE reporta para cada alimento de acuerdo a la porción de estos, haciendo las conversiones pertinentes para aproximarse a las raciones reportadas por los estudiantes entrevistados. Los índices glicémicos de los alimentos también fueron tomados de las tablas del SMAE; para los alimentos de los que aún no se encuentran establecidos sus índices glicémicos se les asignó el índice de un alimento cuyas características fueran similares. Las cargas glicémicas fueron obtenidas como el producto de los hidratos de carbono contenidos en cada alimento por el índice glicémico del mismo dividido entre cien. Todos estos valores fueron obtenidos primero para cada alimento ingerido, después para cada tiempo de comida, y posteriormente como el total en un día. Para expresarlos de una manera más clara, para las kilocalorías se realizó la sumatoria de las ingeridas en cada tiempo de comida, para los hidratos de carbono se realizó la sumatoria de los contenidos en los alimentos de cada tempo de comida; en el caso de los índices glicémicos se obtuvo el valor promedio de los tiempos de comida para cada estudiante. Por último, para las cargas glicémicas se hizo la sumatoria de las cargas de cada tiempo de comida. Diagnóstico nutricional. Considerando el IMC se determinó el estado nutricional de cada individuo, agrupándolos en las categorías de bajo peso, normopeso, sobrepeso y obesidad. Análisis estadístico. Para el análisis estadístico se emplearon las medidas de tendencia central promedio (media) y desviación estándar, además de la determinación del coeficiente de correlación (r), de acuerdo a la situación. Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 358 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias RESULTADOS Y DISCUSIÓN Se entrevistaron 30 estudiantes, en la Tabla 1 se observan los datos antropométricos y nutricionales. Del total de la muestra, 13 (43.3%) fueron masculinos y 17 (56.7%) fueron femeninos. De acuerdo al IMC se encontraron, dentro del grupo masculino, 6 sujetos (46.15%) con normopeso, 4 (30.76%) con sobrepeso, 2 (15.4%) con obesidad y 1 (7.7%) en bajo peso. En el grupo femenino se halló la existencia de 12 elementos (70.6%) con peso normal, 2 (11.76%) con sobrepeso y 3 (17.64%) con obesidad. Los valores de referencia del índice cintura cadera para varones son de 0.78-0.94 y para mujeres de 0.71-0.84 y de acuerdo a nuestros resultados, los estudiantes poseen valores intermedios. Para el índice cintura talla, los valores referenciales para los hombres y mujeres son ≤ 0.50, nuestros resultados muestran que los varones rebasan este índice, y las mujeres se encuentran en el valor máximo. Estos datos se encuentran como factores de riesgo para enfermedad crónica (Aguilar-Salinas, 2007). Con respecto a la presión arterial, los estudiantes mostraron niveles considerados normales. Resumiendo el diagnostico nutricional, 36.6% de los estudiantes entrevistados padecen sobrepeso/obesidad, con índices de grasa abdominal tendientes a la alza. Tabla 1. Datos antropomórficos de los estudiantes universitarios entrevistados (n=30). Variable Masculino Género (%) 43.3 Edad (años) 20.5 ± 2.03 Talla (m) 1.71 ± 0.05 Peso (kg) 74.38 ± 15.1 Índice de masa corporal (m/kg2) 25.52 ± 5.32 Índice cintura cadera (ICC) 0.85 ± 0.05 Índice cintura talla (ICT) 0.51 ± 0.08 Tensión arterial sistólica (mm Hg) 118.85 ± 8.70 Tensión arterial diastólica (mm Hg) 72.31 ± 9.27 Tensión arterial media (mm Hg) 95.58 ± 8.67 Los números representan la media ± desviación estándar Femenino 56.7 20.7 ± 1.99 1.59 ± 0.06 63.3 ± 13.09 24.77 ± 3.82 0.79 ± 0.05 0.50 ± 0.06 111.47 ± 10.57 67.06 ± 7.72 89.26 ± 8.28 Al obtener el índice glicémico promedio de los alimentos consumidos durante el día en cada grupo nutricional se encontró que, en general, la población entrevistada ingiere alimentos de bajo índice glicémico como se observa en la Tabla 2. Tabla 2. Índice glicémico de los tiempos de comida de acuerdo al diagnóstico nutricional en estudiantes universitarios. IMC y N° de estudiantes Bajo peso 17.90±0.0 (1) Normopeso 22.62±1.7 (18) Sobrepeso 27.37±1.6 (6) Obesidad 32.69±2.7 (5) Desayuno Colación matutina INDICE GLICEMICO Comida Colación vespertina Cena 30.33±0.0 (1) 48.5±0.0 60.5±0.0 51.0±0.0 46.33±0.0 Media± Desviación estándar 47.3±0.0 38.16±17.2 (18) 36.42±17.3 (6) 42.09±12.1 39.12±15.2 26.89±21.2 47.69±11.5 46.61±12.3 38.3±6.6 43.60±18.3 29.32±15.4 46.58±11.1 43.64±10.4 37.6±8.3 45.43±7.80 46.77±24.0 50.50±11.0 42.98±40.1 45.0±6.0 IMC =Bajo peso ≤18.5; normopeso de 18.5-24.9; sobrepeso de 25-29.9; obesidad ≥30. Los valores representan la media ± desviación estándar Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 359 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias La carga glicémica también fue obtenida para cada grupo de diagnóstico nutricional, resultando ésta de la sumatoria de las cargas determinadas para cada uno de los alimentos ingeridos durante el día. Ello permite observar, que de forma general, todos los grupos caen en la clasificación de baja CG; esta información se muestra en la Tabla 3. Tabla 3. Carga glicémica total de los alimentos ingeridos durante un día por estudiantes universitarios clasificados de acuerdo al IMC. Clasificación del IMC Carga glicémica de un día y No. de estudiantes 114.69±0.0 (1) 70.95±39.68 (18) 61.91±26.52 (6) 75.39±37.31 (5) 30 Bajo peso, <18.5 Normopeso, 18.5-24.9 Sobrepeso, 25.0-29.9 Obesidad, ≥30 Total de estudiantes De todos los alimentos reportados por los estudiantes universitarios entrevistados (datos no mostrados) fue posible determinar que las enchiladas rojas son dentro del grupo el alimento con el índice glicémico más elevado (IG 83) cayendo en la categoría “alta”, y la ensalada de atún el alimento que tiene el índice glicémico más bajo (11.25) encontrándose dentro de la categoría “baja”. Respecto a la carga glicémica resulta difícil determinar cuál de los alimentos reportados por los entrevistados es el que posee la menor y la mayor, ello debido a que este número depende de tres factores muy importantes que son el índice glicémico, la ración de alimento ingerido y la cantidad de hidratos de carbono contenidos en dicha ración. Si se habla de una carga glicémica elevada, ésta puede estar originada de dos maneras, la primera es consumiendo alimentos con IG alto, y la segunda es la ingesta de alimentos que tienen un IG bajo pero que se haga en gran cantidad (Pérez-Lizaur et al., 2008). Pese a que de forma general los índices glicémicos y las cargas glicémicas de los estudiantes entrevistados caen dentro de la clasificación “baja” y que los alimentos con estas características son los más recomendados para una dieta saludable, se puede observar que existe una correlación positiva entre el índice de masa corporal y la carga e índice glicémicos de los alimentos ingeridos, puesto que al ir aumentando los valores de índice y carga glicémicos aumentan también los valores del IMC. Lo que permite afirmar que el aumento o disminución de los valores del índice de masa corporal guardan una estrecha relación con el tipo de alimentos que conforman la dieta, puesto que al ingerir alimentos de bajo IG y por tanto de baja CG, el IMC también se mantiene en un valor bajo o dentro de las cifras establecidas como normales, y que si se ve desde el extremo de la ingesta de alimentos con alto IG, el IMC se encontraría aumentado. Es posible comprobar que existe mencionada correlación si se observan los datos reportados en la Tabla 4, donde el coeficiente de correlación (r) entre el IMC y el IG promedios es de 0.83, y entre el IMC y CG promedios es de 0.2. Tabla 4. Correlación entre el IMC global y el índice y carga glicémicos de las dietas de estudiantes universitarios Variable IMC 27.56±5.03 r Índice glicemico 40.30±4.08 Carga glicemica 68.7±6.0 0.83 0.2 Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 360 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias En conjunto, los resultados de esta investigación sugieren estudios con una muestra más grande de individuos que permitan generalizar la correlación entre el IMC y el IG y CG de los alimentos consumidos por jóvenes debido a que la obesidad es un factor predisponente para enfermedad crónica no trasmisible en edad adulta. CONCLUSIONES Existe una correlación positiva entre el diagnóstico nutricional, determinado mediante el índice de masa corporal, y el índice y carga glicémicos de los alimentos que ingieren durante un día los estudiantes universitarios de ciencias de la salud. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS Aguilar-Salinas CA. (2007). Adiposidad abdominal como factor de riesgo para enfermedad crónica. Salud Pública de México, 49, 311-316 García Rojas E., Aguilar-Mariscal H., Rodríguez-Vázquez T., Centeno-Guerra O.F., Gómez-Rivera A., Romero-Ceronio N., Lobato Gracía C.E. El índice glicémico en diabetes mellitus en un centro de atención primaria en salud. Cartel científico presentado en el XXVI Congreso Nacional de la Federación Mexicana de Diabetes A.C. Mérida, Yucatán México del 22-24 de marzo de 2014 Jiménez Cruz, A., Loustaunau López, V.M. y Bacardi Gascón. (2006).The use of low glycemic and high satiety index food dishes in Mexico: a low cost approach to prevent and control obesity and diabetes. 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Fomento de Nutrición y Salud, A.C. y Ogali. Tercera Edición. México, D.F. Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 361 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias EVALUACIÓN DE LA ACTIVIDAD ANTIOXIDANTE DE LAS HOJAS DE CHAYA, Cnidoscolus chayamansa MC. VAUGH Y CHIPILIN, Crotalaria maypurensis H.B.K. DEL ESTADO DE TABASCO. Valadez-Villarreal A1., López-Hernández E2. Hernández-Becerra J.A1.y Ochoa-Flores A,A.2 1. Universidad Tecnológica de Tabasco. División de Procesos Industriales. 2. Universidad Juárez Autónoma de Tabasco, División Académica de Ciencias Agropecuarias [email protected] Resumen. El chipilín (Crotalaria longirostrata) y la chaya (Cnidoscolus chayamansa Mc. Vaugh) son plantas típicas del sureste de México y son ampliamente usadas en la gastronomía tradicional. Debido a que presentan propiedades medicinales, se pensó en analizar los posibles compuestos de tipo polifenólicos que pueden contener y que podrían ser responsables en alguna proporción de ese efecto terapéutico. Se procedió a extraer a reflujo los compuestos usando varias concentraciones de metanol y agua. Los extractos obtenidos se filtraron, se concentraron a vacío en un evaporador rotatorio y se obtuvieron sus espectros de absorción al ultravioleta-visible. Adicionalmente se realizaron pruebas de fenólicos totales por el método de Folin-Ciocalteau y de capacidad antioxidante por DPPH. Los resultados muestran la probable presencia de compuestos flavonoides cuya capacidad antioxidante están para el chipilín en valores de 36.88% de inhibición a una concentración de extracto de 12.74 mg/l y para la chaya de 39.5 % de inhibición a la misma concentración de extracto. El presente estudio muestra que las plantas bajo estudio son fuentes prometedoras para la extracción de compuestos antioxidantes, considerando además que estas plantas son de amplio consumo en la población del sureste del país. Palabras clave. Chipilín, polifenoles, chaya, actividad antioxidante INTRODUCCIÓN La utilización de antioxidantes naturales se ha incrementado, no sólo por la demanda del consumidor por alimentos naturales, también por un incremento en las limitaciones legales sobre la utilización de antioxidantes sintéticos, debido a sus posibles efectos carcinogénicos. Las hierbas y especias se utilizan como ingredientes tradicionales de los alimentos, además de sus características antioxidantes. Se han hecho estudios sobre la actividad antioxidante de las plantas completas de especias y de sus extractos; los resultados indican que una gran cantidad de extractos son tan efectivos como los antioxidantes sintéticos BHA, BHT (Hernández-Hernández, 2009a). Especialmente eficientes son aquellos extractos ricos en compuestos fenólicos, debido a la capacidad antioxidante de estos radicales. Además de las hierbas empleadas que han sido usadas como conservadores y sazonadores por siglos, debido al conocimiento popular de estas propiedades, muchas plantas nativas de México no han sido exploradas con este fin, si bien en algunas regiones del país se han empleado tradicionalmente (Xu y Chang, 2006, Puertas y col, 2011, Avendaño, 2011) Los extractos de algunas plantas han probado ser especialmente eficientes como antioxidantes, como es el caso del romero; mientras que otras son excelentes bacteriostáticos, como el ajo y la cebolla. No obstante, en muchos casos los extractos de plantas arrastran compuestos volátiles de bajo umbral de aroma y sabor, se desarrolla un alimento alternativo con características similares al original, posiblemente con mejores Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 362 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias características de antioxidación o bacteriostáticas, según el caso, pero con notas de sabor diferentes. El objetivo del presente trabajo consistió en evaluar la actividad antioxidante de la chaya y el chipilín, para posteriormente identificar los compuestos responsables de esta actividad. MATERIALES Y MÉTODOS Las muestras fueron recolectadas en el municipio del Centro, Tabasco, en una huerta particular, posteriormente fueron trasladadas al laboratorio de la División de Procesos industriales, de la Universidad Tecnológica de Tabasco. A las hojas frescas se les eliminaron las nervaduras gruesas y se trituraron. En todos los casos se usaron 2 g de muestra, las cuáles fueron reducidas a un tamaño de aproximadamente 0.5 cm. Las plantas utilizadas en el presente trabajo, chipilín (Crotalaria longirostrata) y chaya (Cnidoscolus chayamansa Mc. Vaugh), previamente, fueron identificadas en el Herbario de la Escuela de Biología de Universidad Juárez Autónoma de Tabasco. Se usaron mezclas de extracción metanol-agua en diversas proporciones (metanol 100%, metanolagua:80-20, metanol-agua 50:50 metanol-agua 50:20, metanol-agua 80:20 y agua 100%), con un extractor a reflujo tipo Sohxlet marca RIOSA y posteriormente se filtraron a través de un embudo Buchner para separar los sólidos presentes. Los extractos se concentraron a vacío en un evaporador rotatorio marca Buchi, a 45ºC, hasta un volumen de 100 ml. Se obtuvieron los espectros de absorción al ultravioleta-visible en un espectrofotómetro marca Thermo modelo Genesys 8, usando celdas de cuarzo y un rango de longitudes de onda de 200 a 700 nm. Con los extractos anteriores se realizaron las determinaciones de fenoles totales usando el método de Folin-Ciocalteau y la determinación de la capacidad antioxidante por el método del DPPH, realizándose las curvas estándar correspondientes. Los reactivos Ácido gálico y metanol fueron de la marca Baker, el DPPH de Fluka y el resto de reactivos se obtuvieron de proveedores locales. Los extractos se filtraron a través de microfiltros marca Millipore con tamaño de poro de 0.45 mµ. Para la determinación de polifenoles totales por el método de Folin, se usó la técnica reportada por ChangZhe Shen (2010). La determinación de la capacidad antioxidante por el método del DPPH, se realizó de acuerdo al método de Moura-Rufino, y col (2007). RESULTADOS Y DISCUSIÓN Las mezclas metanólicas que dieron mayor rendimiento se muestran en el Cuadro 1. Cuadro 1. Concentraciones de solventes empleados para extracciones Chaya Chipilín Metanol Agua Metanol Agua 80 20 50 50 Las extracciones con que se obtuvieron las máximas concentraciones fueron (metanolagua): chaya - 80:20 y chipilín - 50:50 V/V Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 363 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias Los rendimientos de extracción para cada planta se muestran en el cuadro 2. Los valores obtenidos por este método están acordes con otros reportados para plantas similares. (Guillermo y col. 2005, Sánchez y col, 2009) Cuadro 2. Rendimientos obtenidos para cada planta por el método de reflujo. Planta Disolvente Porcentaje de extracto chipilín metanol-agua 50-50 13.51±0.3005 chaya 15.370.1447 Metanol-agua 80-20 Las determinaciones espectrofotométricas dieron para ambas plantas espectros de absorción al ultravioleta-visible con los máximos de absorción que se muestran en el cuadro 3. Cuadro 3. Máximos de absorción de los extractos obtenidos PLANTA LONGITUD DE ONDA CHIPILÍN 270 Y 320 nm CHAYA 270 Y 320 nm Los máximos de absorción son comunes a las dos plantas, indicando la posible presencia de flavonoides, en ambas plantas. De acuerdo con Guillermo, 2005, las dos plantas muestran un comportamiento al espectro UV-visible, que inducen a considerar existencia de flavonoides ya que los máximos de absorción que presentan están considerados para este tipo de compuestos, lo que parece confirmar los hallazgos de Sánchez y col, 2009 En el cuadro 4 se muestran los resultados de polifenoles totales para los tres extractos, por el método de Folin-Ciocalteau Cuadro 4 Valores de concentración de compuestos polifenólicos de las plantas estudiadas (mg equivalentes de Ácido gálico/g de muestra fresca). CHAYA CHIPILÍN 97.76±0.91 92.98±0.64 Los resultados de esta prueba indican una mayor cantidad de compuestos fenólicos totales en la chaya, que en el chipilín, lo cual era de esperarse de acuerdo a reportes previos para plantas de esta familia (Sánchez y col, 2009). Pruebas de actividad antioxidante En el cuadro 5 se muestran los resultados de las determinaciones de porcentaje de inhibición de cada dilución y cada extracto. Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 364 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias Cuadro 5 Porcentajes de inhibición de DPPH, con cada extracto CHIPILÍN CHAYA Concentración Concentración (mg/l) % inhibición (mg/l) % inhibición 3.18 20.64±0.5796 3.18 24.63±0.708 6.37 26.21 0.2676 6.37 30.67±0.9817 12.74 36.88 0.9817 12.74 39.5±0.8997 En el aspecto general, la chaya presenta una capacidad antioxidante mayor a la del chipilín, como se muestra en el cuadro 5. Esto se hace evidente, ya que a igual concentración, 12,74 mg/l se consigue un porcentaje de inhibición de 39,5%. CONCLUSIONES La información obtenida hasta el momento indica que ambas plantas son fuentes de compuestos polifenólicos y con valores muy próximos la chaya y el chipilín, sobre todo la chaya, Por tal motivo es conveniente continuar el estudio realizar la identificación de los compuestos responsables de la actividad antioxidante, por medio de cromatografía líquida de alta resolución (HPLC) (López-Hernández y col, 2008) Adicionalmente, se sabe que estas plantas son de gran consumo en los estados del sureste del país e incluso de centro y Sudamérica, sin embargo puede ser relevante que se plantee el estudio de su citotoxicidad haciendo uso de microorganismos como hongos o bacterias, lo que podría conducir quizás a descubrir la posible utilidad de estos compuestos para el control de ciertas enfermedades en las plantas, además de que se descarta que pudiera existir algún compuesto adverso para la salud del ser humano. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFÍCAS Avendaño, N. 2011. 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Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 365 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias Hernández-Hernández E, Ponce-Alquicira E, Jaramillo-Flores ME, Guerrero Legarreta I. 2009b. Antioxidant effect rosemary (Rosmarinus officinalis L.) and oregano (Origanum vulgare L.) extracts on TBARS and colour of model raw pork batters. Meat Science 81, 410–417. López-Hernández E, Valadez-Villarreal A. 2008. Análisis Cromatográfico en las Ciencias Agropecuarias. Universidad Juárez Autónoma de Tabasco. Villahermosa, Tabasco México. Moura Rufino M.S, Elesbao,A.R.,Sousa B.E.,Maia M.S. Goes S.C.,Pérez-Jiménez J y Saura-Calixto,F.D. 2010 Determinação da Atividade Antioxidante Total em Frutas pela Captura do Radical Livre DPPH . Metodología científica. Empresa Embrasa. Brasil. Puertas-Mejía A.M.; Gómez-Chabala L.;Rojano B.; Sáez-Vega A.J. 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Elena Esther Hurtado Barba. *UJAT, [email protected]; **UJAT, [email protected], ***UJAT, [email protected], ****UJAT, [email protected] Resumen Objetivo: Autopercepción de la imagen corporal de escolares con sobrepeso u obesidad de una escuela pública y una privada de Villahermosa, Tabasco. Método: Estudio Comparativo transversal; 64 escolares de escuela pública, y 44 de escuela privada, de 5° y 6° grado con sobrepeso u obesidad de Villahermosa, Tabasco. Resultados: Autopercepción; el 40.7 % se “percibe con menor peso”, con prevalencia en la escuela pública 75.0 % y 25.0 % en la privada. El 31.4 % se “percibe con mayor peso” siendo mayor con 85.2 % en la privada con respecto al 14.7 % de la pública. El 27.7 % se “percibe igual”, el 86.6 % escuela pública y 13.3 % la privada. Los sentimientos relevantes en la escuela pública, expresaron “me siento mal” con 15.63%, “me siento normal” con 7.81%; los alumnos de la escuela privada con 13.6% “me siento mal” y “me siento triste” con 6.8% “no lo tomo en cuenta” Conclusión: Ambos sexos de ambas escuelas tienen una percepción corporal distorsionada. Para los alumnos de ambas escuelas les representa sentimientos negativos, al ser llamados gordo/a. Palabras clave. Obesidad, Sobrepeso, Autopercepción de imagen corporal. INTRODUCCIÓN El niño escolar, en esta etapa continúa con el crecimiento físico a un ritmo estable, y el desarrollo desde el punto de vista cognitivo, emocional, social y psicológico, es enorme, ya que los escolares reúnen una serie de características propias, creando hábitos y costumbres que forjaran la personalidad y el carácter obteniendo la percepción de sí mismo para toda la vida. (1) Durante las últimas décadas en México se ha alcanzado cifras alarmantes en cuanto al estado nutricional en escolares, debido a malos hábitos de estilo de vida principalmente en la alimentación, donde existe un incremento de sobrepeso y obesidad, esto es un creciente problema de salud que ha alcanzado proporciones epidémicas. El sobrepeso y la obesidad infantil, no ha sido siempre tomada en cuenta con seriedad e incluso en ocasiones se considera como aceptable, pero a medida que pasa el tiempo su incidencia e importancia están siendo reconocidas por los estudios. En el niño, la obesidad es una seria discapacidad en el desarrollo físico, ya que a los expone a los niños a serios problemas de salud hoy y a futuro. En el aspecto social los niños obesos corren el riesgo de convertirse en el blanco de burla de sus amigos, por su masa corporal, interfiriendo así con sus actividades e intereses y su bienestar emocional. Psicológicamente, no sorprende que las agresiones e insultos que se les apliquen constantemente provoquen sentimientos de angustia y una baja autoestima, desarrollando una imagen de si mismo totalmente distorsionada y dañada Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 367 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias Es por eso que en esta investigación se realizó una evaluación de la percepción de imagen corporal en los niños escolares con obesidad y sobrepeso, ya que permite detectar factores de riesgo y prevenir a los niños para que puedan tener una mejor calidad de vida. OBJETIVOS Comparar la autopercepción de la imagen corporal de los escolares con sobrepeso u obesidad de una escuela pública y de escuela privada de la Ciudad de Villahermosa, Tabasco. MATERIALES Y MÉTODOS Se realizo un estudio Comparativo transversal; en dos escuelas: 64 escolares de la escuela pública, y 44 escolares de la escuela privada, de 5° y 6° grado con sobrepeso u obesidad de la Ciudad de Villahermosa, Tabasco. En el periodo de Mayo 2013 a Mayo 2014. Para realizar el estudio y obtener la información requerida primeramente se solicitó permiso mediante un oficio dirigido a la dirección de ambas escuelas primarias, donde se explicó a detalle el objetivo de la investigación. La recolección de datos y toma de medidas antropométricas se dio en tres momentos, una vez otorgado el permiso: 1. Se entregó al colegio la carta de consentimiento informado a los padres de familia para su distribución y los que aceptaron firmaron dando su autorización. 2. Se procedió a la toma de peso y talla a los participantes; utilizando las técnicas antropométricas. 3. Como siguiente paso, se realizó una entrevista; que incluyó datos personales (nombre, teléfono, dirección, fecha de nacimiento y género). Además se evaluó la percepción de la imagen corporal a través de el método de siluetas corporales de Stunkard que se basa en el auto-reporte, donde el entrevistado debe elegir cuál es la silueta que más se parece a la forma de su cuerpo. RESULTADOS Los principales resultados encontrados en nuestro estudio, en función de cada objetivo planteado, fueron los siguientes: Se estudio a 108 alumnos de 5° y 6° de primaria de los cuales el 59.2 % pertenecen a la escuela pública donde el 59.3 % son masculino y 40.6 % son femeninos. El 40.7 % pertenecen a la escuela privada de los cuales el 36.3 % son masculinos y el 63.6 % son femeninos. Con respecto al total de los 108 alumnos con sobrepeso u obesidad en ambas escuelas, el 59.2% corresponden a la escuela pública de los cuales el 60.9 % presentan obesidad y 40.6 % con sobrepeso; y del 40.7 % de la escuela privada el 54.5 % presentan sobrepeso y el 45.4% obesidad. En cuanto a la frecuencia de sobrepeso u obesidad de la población masculina en ambas escuelas, se encontró que el 33.3 % presentan sobrepeso la frecuencia se mantiene igual en ambos casos, con el 50.0 % tanto en la pública como en la privada; del 66.6 % que presentan obesidad, los alumnos de la escuela pública presenta mayor prevalencia con el 80.5 % con respecto a la privada con el 19.4 %. Referente a la frecuencia de sobrepeso u Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 368 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias obesidad de la población femenina en ambas escuelas, se encontró que el 57.4 % presentan sobrepeso, donde el 51.6 % pertenecen a la escuela pública y el 48.3 % a la escuela privada; del 42.5% del total de alumnas que presentan obesidad el 56.5 % pertenecen a la privada y el 43.4 % a la escuela pública. En la autopercepción de imagen corporal del total de los alumnos en ambas escuelas de acuerdo al modelo de Stunkard, el 40.7 % se “percibe con menor peso”, observándose una mayor prevalencia en la escuela pública con el 75.0 % y el 25.0 % en la escuela privada. El 31.4 % del total de los alumnos se “percibe con mayor peso” siendo la mayor prevalencia con el 85.2 % en la escuela privada con respecto al 14.7 % de la escuela pública. Del total de alumnos el 27.7 % se “percibe igual”, el 86.6 % corresponde a la escuela pública y el 13.3 % a la escuela privada. En la autopercepción de imagen corporal por sexo, se observo que del total de los 54 alumnos de la población masculina, el 37.0 % se “percibe igual” y con la misma frecuencia se “perciben con menor peso”; de los que se perciben igual el 85 % pertenecen a la escuela pública y el 15 % a la escuela privada; de los que se perciben con menor peso el 90.0 % corresponden a la pública y solo el 10.0 % a la privada. Y solo el 25.9 % del total se “perciben con mayor peso” de los cuales el 78.5 % pertenecen a la escuela privada y el 21.4 % a la pública. Con respecto a la población femenina, se “perciben con menor peso” el 44.4 %, presentando una mayor prevalencia las alumnas de la escuela pública con el 62.5 % y solo el 37.5 % las alumnas de la escuela privada; se “perciben con mayor peso” el 37.03 % de los cuales existe una marcada diferencia de prevalencia entre la privada con el 90.0 % y la pública con el 10.0 %; el número de alumnas que se “perciben con igual peso” es del 10.0 % distribuido con el 90.0 % corresponde a la escuela pública y solo el 10.0 % de la escuela privada. Respecto a la percepción de la imagen corporal y su índice de masa corporal, se observa que de la población que tienen sobrepeso se “perciben con menor peso” el 45.7 % observándose una mayor prevalencia en la escuela pública y con el 85.1 % y el 14.8 % en la escuela privada; aquellos que se “perciben con igual peso” de igual manera tiene una mayor prevalencia los de la escuela pública el 91.6 % con respecto a los de la escuela privada el 8.3 %; se “perciben con mayor peso” el 33.9 % del cual el 95.0 % corresponde a la escuela privada a diferencia de solo el 5.0 % de la escuela pública. Los alumnos que tiene algún grado de obesidad, se “perciben con menor peso” el 34.6 %, observándose una mayor prevalencia en los alumnos de la escuela pública con el 58.8 % y el restante el 41.1% los de la escuela privada; se “perciben con igual peso” el 36.7 %, observándose una marcada diferencia en los alumnos de la escuela pública con el 83.3 % y una mínima frecuencia los de la escuela privada solo el 16.6 %; se “perciben con mayor peso” el 28.5 % de ellos el 71.4 % corresponden a la escuela privada y el 28.5 % a la escuela pública. Respecto a la interrogante ¿Alguna vez has sido llamado gordo/a?; se observo que de los 64 de alumnos de la escuela pública, el 70.3 % “no” ha sido llamado así, mientras que el 29.6 % afirmo que “si”, se observa una mayor frecuencia la población masculina con el 52.6 % y la población femenina con el 47.3 %. En la escuela privada los alumnos que afirmaron haber sido llamado así representan el 38.6 %, de los cuales el 76.4 % son femeninos y el 23.5 % son masculinos. De acuerdo a la interrogante ¿Cómo te has sentido si esto te ha sucedido? en la escuela pública los alumnos expresaron tomarlo como: “muestra de cariño” el 3.1 % esta frecuencia se mantienen igual con el 50.0 % en ambos sexos, “me siento mal” el 15.6 % donde el 60.0 % corresponde al sexo femenino y un 40.0 % al masculino; “me molesta” representa el 3.1 % donde el 100% corresponde al sexo masculino; “me siento normal” el Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 369 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias 7.8 % de los cuales el 40.0% son del sexo femenino y el 60.0 % masculino; resaltando que el 45.0 % del total de la población en la escuela pública “no” ha sido llamado gordo/a. Las expresiones referidas por los alumnos de la escuela privada respecto a lo que han sentido cuando se les ha llamado así son: el 2.2 % lo toma como una “muestra de cariño” donde el 100% corresponde al sexo femenino; el 13.6 % expresó “sentirse mal” donde el 66.6 % representa al sexo femenino y el 33.3% al masculino; el 6.8 % “no lo tomo en cuenta” donde el 33.3 % representa al sexo femenino y el 66.6 % al masculino; mencionaron “se siente feo” el 2.2 % donde el 100 % corresponde al sexo femenino; “me siento triste” con el 13.6 % del total donde el 100 % corresponde a la población femenina, cabe mencionar que el 61.3 % del total de los alumnos de la escuela privada “no” han sido llamado así. DISCUSIÓN En la etapa escolar es donde se comienzan a crear hábitos y costumbres, que forjaran la personalidad y el carácter obteniendo una percepción de sí mismo para toda la vida. Según la Revista Mexicana de Pediatría, 2012; en su último estudio “Percepción corporal en escolares versus su índice de masa corporal “ menciona que en la última década, la frecuencia del sobrepeso y la obesidad en los niños mexicanos se ha incrementado gradualmente (2), de tal manera que la Organización para la Cooperación y Desarrollo Económico (OCDE) estimaba que había 34% de los niños que tenía sobrepeso y que había nueve millones de niños obesos mayores de seis años y 15% estaban en peligro de sobrepeso. A un lado de la importancia que el exceso de peso tiene para la salud, el crecimiento y desarrollo de los niños, el sobrepeso y la obesidad tienen consecuencias no sólo somáticas, sino también psicológicas en estos niños, ya que representan un riesgo frecuente de padecer discriminación acompañada de baja autoestima y asimilar una imagen corporal negativa en su relación con otros niños debido a su apariencia física. (3) El sobrepeso y la obesidad infantil son un importante y creciente problema de salud que ha alcanzado proporciones epidémicas, según la ENCUESTA NACIONAL DE SALUD Y NUTRICIÓN 2012 (ENSANUT 2012), los niños en edad escolar de 5 a 11 años, presentaron una prevalencia nacional combinada de sobrepeso y obesidad, de acuerdo a ENSANUT 2012, en Tabasco la prevalencia de sobrepeso y obesidad en niños escolares de 5 a 11 años fue de 23.8 y 16.9%, respectivamente, predominando el sobrepeso en ambos sexos.(4) Haciendo una comparación con los resultados de nuestro estudio, del total de escolares valorados, la mayor prevalencia de sobrepeso se presenta en los alumnos de la escuela privada y de obesidad en los alumnos de la escuela pública; mientras que por sexo la prevalencia de sobrepeso la ocupa la población femenina y la de obesidad la población masculina. Caso similar encontrado en el estudio de Lutzow Lezama O; en el 2013, en el municipio de Emiliano Zapata, Tabasco, México, en su estudio de “Evaluación Antropométrica, Percepción Corporal y Consumo Alimentario de los Escolares”, obtuvo que predomino la obesidad sobre el sobrepeso en los niños. Casillas Estrella, Montaño Castrejón y col. Llevaron a cabo un estudio en el que se pidió a una muestra de 158 pacientes que acudieron a asistencia médica de primer nivel, que indicaran sobre un pictograma modificado de Stunkard la figura con la que identificaban su imagen corporal personal. Entonces observaron claramente una relación entre el grado de insatisfacción; notaron que quienes presentaron un peso adecuado tuvieron una insatisfacción de imagen corporal (IIC) promedio; las mujeres en general presentaron mayor grado de IIC que los hombres. (5) En lo que respecta a nuestra investigación, se observo cierta similitud en cuanto a la medición de la autopercepción de imagen corporal Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 370 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias por sexo, habiendo utilizado el Método de Stunkard, de los escolares valorados; se observó que la población masculina “se percibe igual y con menor peso” al que presentan observándose una mayor prevalencia en los alumnos de la escuela pública; mientras que la población femenina “se percibe con menor peso” también observándose una mayor prevalencia en los alumnos de la escuela pública con respecto a la privada. Esto se debe a que las mujeres dan más importancia a los rasgos físicos y tienen un concepto de su cuerpo más claramente definido; desde niñas aprenden a dedicar una atención especial a su apariencia, lo cual hace que a edades tempranas se preocupen por ella y se identifiquen más con su cuerpo. Dato similar encontrado en el estudio de Dato Gallangos González G; realizó un estudio de percepción de la imagen corporal en alumnos de nivel Primaria comparaciones por género, Chihuahua, México, de una muestra de 770 niños de 11 años de edad. Los resultados obtenidos muestran que las niñas tienden a elegir modelos más delgados y mayor inconformidad corporal. (6) En lo que respecta a la percepción de imagen corporal, Casillas, Montaño y col; en 2006 la definen como “Aquel cuadro o imagen de nuestro propio cuerpo que es formado en nuestra mente, aunque también se utiliza para describir las percepciones de los límites del cuerpo, así como la percepción de las sensaciones corporales”. (7) En el mundo occidental está de moda un modelo estético corporal caracterizado por un cuerpo delgado, denominado “Tubular” (Toro y Vilardell, 1987). Haciendo una comparación con los resultados de estos estudios, hay cierta similitud con los resultados de nuestra investigación, respecto a la percepción de la imagen corporal y su índice de masa corporal, se observa que los alumnos con sobrepeso se “perciben con menor peso” dato que prevalece en los alumnos de la escuela pública; en contraste los alumnos con obesidad “se perciben con igual peso” prevaleciendo de igual manera que el dato anterior en los alumnos de la escuela que pública. Estos resultados pueden deberse, a que los padres tampoco perciban, ni se preocupen mucho por la obesidad de sus niños, pensando que es normal: cauchitos y grasita, por lo tanto los hijos de padres obesos tienen a convertirse en niños obesos, dado que se identifican con ellos y además a que viven en un hogar donde a la comida alta en calorías se le da un valor muy especial. Estas observaciones están comprobadas científicamente, la University of NebraskaLincoln, USA. 4/2/2014. Una nueva meta-análisis de 69 estudios a nivel mundial muestra que 50% de los padres sub-estiman el peso de sus hijos obesos o con sobrepeso. (8) Entre las afectaciones más negativas de sobrepeso y la obesidad infantil se encuentran las psicosociales. Los niños obesos son rechazados y se convierten fácilmente en objeto de discriminación. En la medida en la que el niño madura, los efectos de la discriminación se van agravando, ya que hay un influencia cultural muy marcada, y la sociedad establece un patrón estricto de aceptación dentro de ella. Esta discriminación y la preocupación social sobre la delgadez u obesidad se expresan desde edades muy tempranas. (9) En nuestro estudio, se indago como se sentían al llamarlos gordo/a y se pudo observar que la población femenina es la más afectada, las de la escuela pública mencionaron “me siento mal”, las de la escuela privada, “me siento mal” y me siento triste”; con respecto a la población masculina de la escuela pública refirieron “me siento mal” y “me siento normal”; mientras los de la escuela privada mencionaron “me siento mal” y “no lo tomo en cuenta”, por lo tanto para los alumnos de ambas escuelas les representa sentimientos negativos, al ser llamados gordo/a. Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 371 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias Agradecimientos. El presente trabajo forma parte del proyecto de investigación "Una Aproximación Socio-Antropológica al Estudio de la Obesidad Infantil en Tres Estudios de Caso: España, México y Cuba" financiado por la Universidad Católica San Antonio de Murcia y registrado en la Coordinación de Investigación y posgrado de la División Académica de Ciencias Agropecuarias, Dirección de Investigación y Secretaría de Investigación Posgrado y Vinculación de la Universidad Juárez Autónoma de Tabasco. BIBLIOGRAFIA Bacardí-Gascón, M., Jiménez-Cruz, A., Jones, E., & Guzmán González, V. (2007). Alta prevalencia de obesidad y obesidad abdominal en niños escolares entre 6 y 12 años de Edad. Bol Med Hosp Infant Mex, 64(6), 362-9. Casillas-Estrella, M., Montaño-Castrejón, N., Reyes-Velázquez, V., Barcardí-Gascón, M., & Jiménez-Cruz, A. 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Laura Irasema Hernández Jiménez1, Dr. Robert Bye Boettler2. 1 Departamento de Alimentos y Biotecnología, Facultad de Química de la Universidad Nacional Autónoma de México, Cd. Universitaria, C.P. 04510, México, D. F., MÉXICO, Correo electrónico: [email protected], [email protected]; 2Jardín Botánico del Instituto de Biología de la Universidad Nacional Autónoma de México, Cd. Universitaria, C.P. 04510, México, D. F., MÉXICO, Correo electrónico: [email protected] Resumen. Las oleaginosas constituyen uno de cultivos de mayor importancia, por ser de gran utilidad en las actividades humanas aportando un valor nutrimental; por lo cual, es de suma relevancia la búsqueda de nuevas alternativas. Entre estos recursos vegetales se encuentra la almendra de la calabaza hedionda (Apodanthera undulata). El propósito del trabajo fue corroborar el alto contenido de grasa y proteína, determinando los factores tóxicos naturales en esta almendra; además, obtener la grasa cruda y consecuentemente la torta residual. Sé purifico la grasa cruda para obtener el aceite refinado, determinarles sus parámetros fisicoquímicos y perfil de ácidos grasos, con el fin de visualizar su posible uso alimenticio. Los resultados corroboran que la almendra tiene un alto contenido de grasa y proteína; en tanto los factores tóxicos analizados no presentan un riesgo a la salud y el aceite refinado tiene un potencial alimenticio. Por consiguiente se puede considerar a este recurso vegetal como una fuente alternativa de oleaginosa. Palabras clave. Apodanthera undulata, calabaza hedionda, oleaginosas, análisis proximal, factores tóxicos, parámetros fisicoquímicos. INTRODUCCIÓN En México existen especies vegetales con un potencial alimenticio, ya que son buena fuente de proteína y grasa; sin embargo, estos recursos no son aprovechados, ya que se debe garantizar la inocuidad y su grado de aceptación del consumidor y muchas especies vegetales aunque aportan nutrimentos, contienen también sustancias no nutritivas de las cuales algunas pueden ser toxicas, mientras que otras especies son escasas o su disponibilidad es impredecible. De igual forma las necesidades y costumbres alimentarias de cada comunidad rural se relacionan con los recursos que tiene a su alcance en el lugar donde subsisten; dentro de estas especies se encuentra la almendra de la semilla de la calabaza hedionda (Apodanthera undulata A. Gray, de la familia Cucurbitaceae), también conocida como calabaza loca, calabaza amarga, calabacilla hedionda. Esta planta se extiende radialmente para formar matas, usualmente despidiendo un fuerte olor y el fruto es carnoso, de sabor amargo, con forma de un pequeño melón. El fruto contiene semillas muy abundantes, aovado-elípticas, de 7 a 9 mm de largo y 5 a 7 mm de ancho, con ápice truncado, base redondeada, lisas, el centro pardo claro a obscuro o rojizo (al menos al secar), los bordes bien definidos, de color crema. Este recurso vegetal se distribuye en los estados de Aguascalientes, Chihuahua, Coahuila, Guanajuato, Jalisco, Michoacán, Nayarit, Querétaro, San Luis Potosí y Zacatecas, mientras que en E.U se encuentra en Texas, Nuevo México y Arizona. Crece en matorrales xerófilos, así como también en pastizales, parcelas de cultivo abandonadas, y principalmente a orillas de caminos. Florece y fructifica de abril a octubre, aunque posiblemente este período pudiera extenderse a casi todo el año. Dada su frecuencia y afinidad hacia los ambientes Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 374 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias perturbados, la planta no tiene problemas de supervivencia en la actualidad (Lira et al, 1998, Lira y Rodríguez-Arevalos, 2006). Esta calabaza se consume ocasionalmente en ciertas regiones de México; en Guanajuato la pulpa machacada de sus frutos se emplea para curar padecimientos urinarios, mientras que en Jalisco y Zacatecas sus semillas se consumen asadas o tostadas como botana y solo en forma esporádica; por lo cual, en estas zonas su consumo podría servir como complemento de su dieta, sino muestra un riesgo a la salud su ingesta. La búsqueda de nuevas alternativa de oleaginosas es de suma relevancia, ya que estos recursos se utilizan en diferentes actividades humanas y su cultivo repercute en el aspecto económico de un país; sin embargo, como una fuente novedosa de oleaginosa, es de suma importancia conocer su composición química, en especial si se pretende destinar para uso alimenticio (Derksen et al., 1994; Lira, 2001). Sobre este recurso vegetal existe poca información respecto a su aporte nutritivo, así como de los factores tóxicos naturales que pueda contener; sobre lo último, está documentado que alimentos de origen vegetal pueden contener sustancias no nutritivas que pueden causar daño a la salud de quien los ingiere. Ejemplo de lo anterior es el caso del ácido fítico que se considera un factor antinutritivo debido a su acción de disminuir la biodisponibilidad de minerales indispensables como Ca, Cu, Mg, Mn, Fe y Zn con los que forma sales insolubles; los inhibidores de tripsina que son sustancias antinutritivas de naturaleza proteínica, que se caracterizan por inhibir la actividad de las proteasas, en este caso, específicamente de la tripsina; las saponinas las cuales son glucósidos presentes en recursos vegetales que crean lesiones gastrointestinales y producen hemólisis en diferentes tipos de glóbulos rojos, por liberación de hemoglobina, al unirse la saponina al colesterol y dar lugar a la formación de canales en la membrana y una posible desnaturalización (Kakade et al., 1974; Mitjavila, 1990; Rickard & Thomson, 1997). OBJETIVO El presente trabajo tuvo la finalidad de caracterizar bromatológicamente y determinar los factores tóxicos naturales en la almendra de semilla de calabaza hedionda (Apodanthera undulata); además, realizar la extracción lipídica de la almendra, con el objetivo de obtener la grasa cruda y a su vez la torta residual (harina desengrasada), para tener un concentrado proteínico (>50% de proteína) y determinar la disponibilidad in vitro de este preparado. Referente a la grasa cruda, realizar el proceso de refinamiento de ésta y obtener el aceite refinado, para determinar en ambos preparados lipídicos sus parámetros fisicoquímicos y perfil de ácidos grasos con la finalidad de evaluar su potencial alimenticio. MATERIALES Y MÉTODOS El material biológico fue proporcionado por el Dr. Robert Bye, que consistieron en las semillas integras de calabaza hedionda (Apodanthera undulata A. Gray), procedentes de Zacatecas, de los alrededor de Tlachichilla y que generalmente se comercializan en el Mercado Terán, centro comercial agropecuario de Aguascalientes. El material biológico fue seleccionado para eliminar tanto materia extraña como semilla dañadas, y al material seleccionado, se les eliminó la cascara de forma manual, con el fin de obtener la respectiva almendra de este recurso vegetal. Tanto a la almendra íntegra como a la torta residual, se le determinaron los siguientes parámetros bromatológicos de acuerdo al esquema Weende: humedad (secado a presión reducida); proteína cruda (NX6.25); grasa (extracto etéreo); cenizas (incineración a 550 °C); fibra cruda (digestión ácida y alcalina) y carbohidratos asimilables (calculados por Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 375 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias diferencia), realizándose de acuerdo a los métodos establecidos en el AOAC con ligeras modificaciones (Muller & Tobin, 1986; Horwitz & Latimer, 2005). El desengrasado se llevó a cabo en un dispositivo especial tipo Soxhlet con capacidad de 2 kg, utilizando hexano como disolvente para la extracción, ya que es el empleado a nivel industrial, porque es un disolvente de características bien definidas: baja explosividad, de menor toxicidad y puede ser fácilmente separado por destilación a temperatura de 60 °C, eliminándose casi por completo los residuos de disolvente de la grasa obtenida (Hart y Johnstone, 1984). Para la determinación de la digestibilidad in vitro se realizó por acción de un sistema multienzimático que simula la digestión de las proteínas, donde son liberados protones de enlace peptídico; por lo tanto, el cambio en el pH está directamente relacionado a la digestibilidad de la proteína, mientras más bajo sea el pH, más digerible será la proteína y este principio es aprovechado en la metodología propuesta por la AOAC, que fue la que se utilizó (Horwitz & Latimer, 2006). En cuanto a la detección y cuantificación de los factores tóxicos, la determinación de ácido fítico se realizó de acuerdo a una previa purificación del extracto, al pasarlo por una columna de resina de intercambio iónico, con la finalidad de eliminar fracciones menores de fosfato de inositol y cuantificar el contenido real de ácido fítico (Sotelo et al., 2002). Para los inhibidores de tripsina se utilizó la metodología propuesta por Kakade et al., técnica ampliamente utilizada para este factor tóxico natural e incluso se está proponiendo como método oficial para este tipo de factor antinutritivo (Kakade et al, 1974). Por último, para el caso de las saponinas, se realizó por medio de un método que aprovecha su capacidad de hemolisis de glóbulos rojos de sangre humana sensibilizados y realizando una microtitulación seriada, usando un mezcla de saponinas como referencia (Girón, 1992). La refinación de la grasa se llevó a cabo en tres etapas que fueron: desgomado, neutralización y blanqueo. Para el desgomado, éste se realizó con H3PO4 0.1%; mientras que para la neutralización, la grasa desgomada se trató con un álcali para saponificar los ácidos grasos libres. En el blanqueo se utilizó carbón activado como agente absorbente y el residuo graso adsorbido por el carbón activado se eliminó por filtración, para obtener el respectivo aceite refinado. (Swern, 1982). En el caso de los parámetros fisicoquímicos, se determinaron los más importantes que permiten caracterizar una grasa vegetal o animal y que fueron los siguientes: gravedad específica (con respecto a la densidad del agua); punto de fusión (intervalo de fusión); índice de refracción (determinado a 25°C); índice de saponificación; índice de acidez (referido como % de ácido oleico) e índice de yodo (Hart y Johnstone, 1984; Lawson, 1994; Ziller, 1996). La determinación del perfil de ácidos grasos se realizó derivatizando los ácidos grasos contenidos en la muestra lipídica y obteniendo los ésteres metílicos, que se separaron y cuantificaron por cromatografía de gases (Metcalfe et al., 1966). La identificación de los ácidos grasos de las muestras, se realizó en base a los tiempos de retención con referencia al cromatograma de los estándares y su cuantificación fue en base al área de los picos de cada cromatograma para conocer su composición porcentual. Condiciones del cromatógrafo de gases Perkin-Elmer mod. Autosystem con detector de ionización de flama: Temperatura de inyector: 200°C Temperatura de detector: 220°C Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 376 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias Presión del gas acarreador (He) : 10 PSI Las condiciones de separación con una columna capilar Supelco Omegawax-250 fueron: Temperatura inicial: 70°C Rampa de temperatura #1: 12°C/min de 70°C a 170°C Rampa de temperatura #2: 0.6°C/min de 170°C a 200°C Rampa de temperatura #3: 6°C/min de 200°C a 240°C Temperatura final: 240°C por 5 minutos RESULTADOS Y DISCUSIÓN En la Tabla 1 se presenta en análisis proximal de la harina integral y de la harina desengrasada de la almendra, tanto en base húmeda como en base seca, cabe mencionar que las determinaciones analíticas presentaron un coeficiente de variación menor al 5%. Se observa que la almendra presenta un alto contenido de proteína y grasa, por lo que se puede señalar a la almendra de calabaza hedionda como fuente importante de estos nutrimentos. Para el caso de la harina desengrasada se observa que la concentración de la fracción proteínica fue por arriba del 75%, por lo cual se puede considerar como un auténtico concentrado proteínico. Tabla 1. Análisis proximal de la almendra de la calabaza hedionda (Apodanthera undulata) (g/100g de muestra)a Harina b integral Harina c integral Harina b desengrasada Harina c desengrasada Humedad Cenizas Proteína Grasa Fibra 4.94 ± 0.02 3.04 ± 0.04 42.72 ± 0.19 38.99 ± 1.64 2.61 ± 0.13 Hidratos de d carbono 7.69 -- 3.20 ± 0.04 44.96 ± 0.26 41.02 ± 1.73 2.75 ± 0.14 8.07 4.24 ± 0.12 5.31 ± 0.02 77.90 ± 0.16 0.57 ± 0.02 2.21 ± 0.10 9.77 -- 5.54 ± 0.02 81.35 ± 0.24 0.59 ± 0.02 2.31 ± 0.11 10.20 a Los valores presentados son el promedio ± desviación estándar de la determinación por triplicado con un C.V. <5% Base húmeda c Base seca d Obtenido por diferencia de acuerdo al sistema de Weende (Muller & Tobin, 1986) b En la Tabla 2 se presenta la digestibilidad proteínica in vitro de la harina desengrasada de la almendra de calabaza hedionda, el cual es un parámetro de predicción nutritiva de la proteína, resultando que la proteína de la harina desengrasada de este recurso vegetal, tiene una muy buena disponibilidad de este nutriente y haciendo una pequeña comparación con el rango de este parámetro en los alimentos de origen vegetal, se observa que la almendra en estudio tiene un adecuado valor de este parámetro nutritivo. Tabla 2. Digestibilidad proteínica in vitro Muestra % Digestibilidad Almendra de Calabaza Hedionda Proteínas de Origen Vegetal 78.88 ± 2.05a 60 – 70b a b Se muestran el valor promedio ± desviación estándar (n=3) Rango de digestibilidad (Robinson, 1991) Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 377 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias Uno de los propósitos fue obtener la grasa cruda de la almendra en estudio, por lo cual se le realizó una extracción a la almendra con hexano, obteniéndose un rendimiento de grasa del 48%, que concuerda con el valor obtenido en el análisis bromatológico o proximal (Tabla 1). Para el refinamiento se partió de 300 mL de grasa cruda y durante el desgomado se llegó a 273 mL de aceite de almendra. Después se realizó la neutralización donde se obtuvo 269 mL de aceite y se finalizó con el blanqueo en el cual se llegó a 174 mL de aceite de almendra refinado, recuperando aproximadamente un 58 % de la grasa inicial, como se puede ver de la Figura 1. Cabe mencionar que este proceso se realizó a nivel de laboratorio, donde existe una pérdida significativa por la cantidad pequeña de muestra que se trabajó, ya que se queda adherida una importante fracción grasa en el material de trabajo; además, se observa de la Figura 1, que en la etapa donde se registra una mayor pérdida fue durante el blanqueo, está reducción significativa se atribuye al carbón activado, el cual es muy inespecífico para el blanqueo, proponiéndose sustituirlo por tierras de blanqueo, que son más específicas para este proceso y así reducir dicha merma. En la Tabla 3 se muestran los resultados obtenidos de los factores tóxicos naturales que se analizaron en el presente trabajo y las determinaciones se realizaron en la harina desengrasada, ya que las metodologías utilizadas recomiendan que se apliquen en un material con un contenido de grasa menor del 5%. Refinamiento de la Grasa Cruda 120 100 100 91 90 % 80 58 60 40 20 0 Grasa cruda Desgomado Neutralizacion Blanqueo Figura 1. Presentación de barras del rendimiento del proceso de refinamiento. Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 378 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias Tabla 3. Factores tóxicos y antinutritivos en la almendra de calabaza hedionda (Apodanthera undulata)a Factor tóxico Concentración Unidades Ácido fítico 2.64 ± 0.02 g/100g muestra Inhibidores de tripsina Saponinas 2.41 ± 0.08 UTI/mg de muestrab Negativo U.H./mg de muestrac a Valor promedio de la determinación por triplicado ± su desviación estándar Unidades de tripsina inhibida/mg de muestra c Unidades de hemólisis/mg de muestra b En la determinación de ácido fítico, la concentración encontrada de este factor antinutritivo, no representa ningún riesgo a la salud, ya que la concentración se encuentra dentro del rango que normalmente contienen los cereales y leguminosas convencionales, que es aproximadamente del 2% del peso de la semilla (Sotelo, 2002). Con respecto a los inhibidores de tripsina, el valor encontrado en la muestra fue de 2.41 UTI/mg de muestra, valor abajo del límite máximo permitido (10 UTI/mg), que Kakade et al. recomiendan para soya con fines alimenticios (Kakade et al., 1974). Para el caso de la determinación de saponinas, los resultados estuvieron abajo del límite de detección del método aplicado, por lo que no representa ningún problema de toxicidad. Por lo tanto, referente a los factores tóxicos naturales evaluados en la almendra de calabaza hedionda, podemos asumir que no hay ningún riesgo en el contenido de estos; sin embargo, es necesario corroborar lo anterior con ensayos toxicológicos in vivo. Como se mencionó, se obtuvo la grasa cruda y el aceite refinado de la almendra de calabaza hedionda y en la Tabla 4 se presentan los resultados de los parámetros fisicoquímicos de ambos extractos lipídicos, donde se hace una comparación contra el rango para el grupo de grasas “oleico-linoleico”, en donde se encuentra la mayoría de los aceites vegetales comestibles (Swern, 1979). Se puede observar de la Tabla 4 que casi todos los parámetros fisicoquímicos están en el rango del grupo de los aceites comestibles, con excepción del índice de acidez, indicándonos todavía la presencia de ácidos grasos libres; sin embargo, hubo una considerable disminución de estos componentes indeseables de las grasa cruda, ya que se encontraban por arriba del 5%. El índice de yodo nos indica el porcentaje de ácidos grasos insaturados presentes en la grasa, observándose que tanto la grasa cruda, como el aceite refinado se encuentran dentro del grupo “oleico-linoleico”, lo anterior nos indica que se podría usar con fines comestibles, si exclusivamente se tomaran en cuenta estos parámetros fisicoquímicos (Lawson, 1994; Ziller, 1996). Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 379 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias Tabla 4. Parámetros fisicoquímicos de la grasa cruda y aceite refinado de la almendra de calabaza hedionda (Apodanthera undulata)a Parámetro Grasa cruda Aceite refinado Gravedad especifica (25°C) 0.917 ± 0.000 0.920 ± 0.001 Punto de fusión (°C) 0 a 10 Grupo oleico(b) linoleico 0.909 a 0.920 0a7 -5 a 29 Índice de saponificación (mg KOH/g de aceite) Índice de refracción (25°C) 215.61 ± 2.20 208.28 ± 2.70 170 a 265 1.490 ± 0.00 1.493 ± 0.00 1.436 a 1.474 Índice de acidez (% ác Oleico) 5.48 ± 0.06 1.63 ± 0.01 ≤ 0.5 106.19 ± 0.96 107.88 ± 0.75 Índice de Yodo (g I/100g de aceite) 75 a 150 (a) Valor promedio de la determinación realizada por triplicado ± su desviación estándar. (Swern, 1979) (b) Tanto a la grasa cruda como al aceite refinado se les determino su perfil de ácidos grasos y los resultados de esta parte se presentan en la Tabla 5, donde se puede ver que existe poca variación en los porcentajes de ácidos grasos antes y después del proceso de refinamiento. De igual forma nos indica que tanto el aceite refinado como la grasa cruda son ricos en ácido oleico y linoleico, ambos ácidos grasos de suma importancia en la alimentación animal y humana y confirma los resultados obtenidos en las pruebas fisicoquímicas, que indican que el aceite refinado entra en el rango del grupo “oleicolinoleico” (Swern, 1979; Ziller 1996). Tabla 5. Porcentaje de ácidos grasos en la grasa cruda y el aceite refinado de la almendra de calabaza hedionda (Apodanthera undulata) Ácido Graso Grasa cruda (%) Aceite refinado (%) Palmítico 10.33 10.37 Esteárico 5.64 7.10 Oleico 11.09 11.61 Linoleico 42.03 42.41 No identificados 30.91 28.51 Si bien el perfil de ácidos grasos de la grasa de la almendra de calabaza hedionda en su mayoría corresponde a los presentes en las grasas comestibles, se puede observar de la Tabla 5 un contenido significativo de ácidos grasos no identificados (aprox. 30%) y uno de ellos puede corresponder al ácido punícico, de acuerdo a un trabajo previo sobre esta almendra (Bemis et al., 1967). Por lo anterior es conveniente realizar un estudio a profundidad del porcentaje faltante del perfil de ácidos grasos de la almendra, para poder asegurar su uso alimenticio. CONCLUSIONES Del presente trabajo se corrobora que la almendra evaluada tiene una alta concentración de grasa y proteína, y utilizando hexano como disolvente de extracción se obtiene la grasa cruda con un adecuado rendimiento; a su vez, la torta residual se puede considerar como un auténtico concentrado proteínico (>75%), el cual presenta una buena disponibilidad (% digestibilidad in vitro >70%). Los factores tóxicos naturales analizados no muestran ningún riesgo al ingerir este preparado. Referente la grasa cruda se le realizó Universidad Juárez Autónoma de Tabasco División Académica de Ciencias Agropecuarias 380 Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias el proceso de refinamiento, obteniéndose el aceite refinado y ambos extractos lipídicos muestran tanto parámetros fisicoquímicos, como perfil de ácidos grasos que entran en el rango del grupo de grasas, denominado “oleico-linoleico”, con la posibilidad de un uso comestible; sin embargo, es conveniente identificar el porcentaje significativo de ácidos grasos no identificados. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS Bemis, W., Moran, M., Berry, J. and Deutschman, A. (Jr.). 1967. Composition of Apodanthera undulata oil. Canadian Journal of Chemis
