Los frutos son usualmente procesados en jugos, sin embargo se ha encontrado que los procesos convencionales (pasteurización), generan pérdidas tanto nutritivas como desestabilidad en sus compuestos, por lo que es importante el utilizar tecnologías emergentes como la termoultrasoniación en donde se aplica ultrasonido con temperaturas controladas, para evitar daños en los productos. Se pretende obtener un néctar tratado por ultrasonido que evite esos daños. El néctar, se sometió a termoultrasonido (SONIC VCX-1500) de acuerdo al diseño de superficie respuesta a 80% amplitud y a las variables de respuesta, fueron tiempo 15-25 minutos y temperatura de 40-50ºC obteniendo 13 tratamientos. Se analizó la estabilidad física, turbidez y el contenido de ácido ascórbico. Se obtuvo una R2˂0.93, por lo que los datos se ajustaron al modelo matemático de superficie respuesta. El tiempo, influyó significativamente (˂0.001) en la estabilidad y en la turbidez del néctar, la temperatura influyó (˂0.001) sobre la estabilidad física. Con respecto a ácido ascórbico, la disminución de la temperatura tuvo un efecto significativo (˂0.0001), existiendo un mayor contenido de ácido ascórbico, lo cual podría ser benéfico para la salud.
Palabras clave: Artocartropus heterophyllus, néctar, termoultrasonido, estabilidad física, turbidez, ácido ascórbico
The fruit juices are usually processed, however it has been found that conventional processes (pasteurization), generated in both nutritious and destabilization compounds losses, so it is important to use termoultrasoniación emerging technologies such as ultrasound is applied where temperatures controlled to prevent damage to the product. It aims to obtain a treaty to prevent such damage ultrasound nectar. Nectar, underwent termoultrasonido (SONIC VCX-1500) according to the design surface 80% amplitude response and response variables were time 15-25 minutes temperature of 40-50 ° C obtaining 13 treatments. Physical stability, turbidity and ascorbic acid content was analyzed. One R2˂0.93 was obtained, so the data were fitted to the mathematical model of response surface. Time, significantly influenced (˂0.001) stability and nectar turbidity, temperature influence (˂0.001) on physical stability. With respect to ascorbic acid, decreasing the temperature had a significant effect (˂0.0001), having a higher content of ascorbic acid, which could be beneficial for health.
Keywords: Jackfruit, nectar, thermoultrasound, physical stability, turbidity, ascorbic acid
La yaca (Artocarpus heterophyllus) es una fruta tropical con bombillas y de textura suave, perteneciente de la familia de las Moráceas. Se cultiva ampliamente en países de clima tropicales, incluyendo el subcontinente Indio, el sur de China, los países del sureste de Asia, África y los países de América Latina(Samaddar, 1985).
El fruto se divide principalmente en tres partes, el eje de la fruta, el periato persistente y el verdadero fruto. El periato se compone de tres regiones comestibles; el bulbo, la región fusionada media y el superior libre. El peso del fruto oscila entre 2 y 3 Kg, de los cuales la proporción es 59% de pulpa, 37% de cáscara y 4 % de semilla. La yaca madura es de color amarillo y aromatizado y dentro contiene semilla, cada fruto es cilíndrico de forma ovoide y tienen una longitud de 30-40 cm (Piña, 2010).
En 100 g de porción comestible, la yaca contiene 18.9 g de hidratos de carbono, 1.9 g de proteína, 0.1 g de grasa 77% de humedad, 1.1 g de fibra, 20 mg de calcio, 30 mg de fosforo, 500 mg de hierro, 540 UI de vitamina A, 30gr de tiamina, y un valor calórico total de 84 calorías (Tabla 2) (Bose, 1985).
Tabla 2. Composición de la pulpa de yaca.
La pulpa es rica en vitaminas A, B y C, y minerales como el calcio y el hierro (Crane, 2005; Giraldo, 2004), también es una fuente de energía y se ha reportado que tiene efectos laxantes como resultado de su contenido de fibra dietética (Morton, 1987; Vahouny & Kritchevsky, 1982).
Además de la fructosa, glucosa y sacarosa también contiene ácidos grasos como son caprico, mirístico, láurico, palmítico, oleico, esteárico, linoleico y ácido araquidico en las diferentes partes de la yaca (Chowdhury et al, 1997).
Se ha demostrado que el fruto de la yaca presenta una importante actividad antioxidante, esto es debido a su alto contenido de ácido ascórbico y vitamina A. Debido a ello la yaca contiene compuestos antiplaquetarios, al igual que varios estudios realizados han demostrado que la yaca decrece el daño oxidativo principalmente de los lípidos (Fengn. Ko, 1998).
Estudios en animales evidencian que el tallo de la fruta posee efectos anti-inflamatorios y presenta propiedades anticancerígenas (Chanda et al, 2009). Al igual que los flavonoides de la yaca son eficaces en la inhibición de la liberación de mediadores inflamatorios a partir de mastocitos, neutrófilos y macrófagos (Wei et al, 2005).
El consumidor valora aquellos alimentos que no sólo le proporcionen nutrientes indispensables para la vida (hidratos de carbono, aminoácidos, vitaminas, etc.), sino aquellos que poseen sustancias con un posible efecto protector como compuestos fitoquímicos o bioactivos (antioxidantes, vitaminas, flavonoides, glucosinolatos, compuestos organosulforados, lactonas sesquiterpénicas, etc.) (Prior & Cao, 2000). Así como también busca alimentos libres de microorganismos, que no causen daños a la salud, y que sean duraderos, es por ello que las industrias utilizan métodos para eliminar microorganismos y aumentar la vida de anaquel de los alimentos, como es el caso de la pasteurización.
La pasteurización térmica es eficiente en la prevención del deterioro microbiano para la conservación de jugos y néctares, sin embargo el calor aplicado puede causar cambios que afecten la calidad del producto, produce pérdidas significativas de compuestos fenólicos y volátiles, ocasionando cambios en el sabor. (Jeyamkondan, 1999).
También durante el proceso de conservación de los productos elaborados se causa una perdida inevitable de nutrientes y del sabor, es por ello que se deben emplear tratamientos alternativos (Téllez, 2001), como pueden ser altas presiones hidrostáticas (Harte, 2003), pulsos eléctricos (Bendicho et al, 2005), radiaciones ionizantes (Guerrero, 2006), atmósferas modificadas (Garcia et al, 1998), ultrasonidos (Barbosa, 2002).
El ultrasonido consiste en la producción de ondas sonoras de frecuencia elevada (Uib, 2010). Superior a 20 kHz que no son captadas por el oído humano (Herrero y Romero de Ávila, 2006). El ultrasonido puede clasificarse en función de la señal que emite y de la potencia (Uib, 2010; Azuola & Vargas, 2007), (Ultrasonidos de potencia (16 – 100kHz), de alta frecuencia (100 kHz – 1 MHz) y de diagnóstico (1 – 100MHz)), aunque también pueden agruparse en función de la intensidad acústica (Uib, 2010).
El ultrasonido, al basarse en el fenómeno de cavitación, es decir en la generación, crecimiento y colapso de microburbujas las cuales tienen la capacidad de romper las partículas permitiendo una liberación de los compuestos, y se utiliza para inactivación de microorganismos generándonos un producto libre de ellos, con la finalidad de garantizar la seguridad alimentaria con las ventajas de utilizar temperaturas más suaves que evitan la degradación de compuestos termo sensibles en un tiempo reducido (Piyasena, 2003). Algunos de los usos del ultrasonido son: limpieza y desinfección, mezclado y emulsificación, impregnación, filtración, cristalización y precipitación, congelación, deshidratación (Ashokkumar et al, 2010), conservación (Seçkin et al, 2012). Esta tecnología comparada con otras nuevas técnicas es preferida por ser segura, no tóxica, amigable ambientalmente, benigno para el público en general (Seçkin et al, 2012) y por no alterar propiedades nutricionales y organolépticas de alimentos cuando se emplea en la industria alimentaria (Azuola & Vargas, 2007).
Algunos ejemplos del uso de ultrasonido es el jugo de manzana en el cual se utilizó para inactivar Alicyclobacillus acidiphilus y Alicyclobacillus acidoterrestris, dando resultados favorable (Wang, 2010). En el jugo de tomate se empleo para la inactivación de levaduras, y ocasiono buenos resultados (Adekunte, 2009). Y en el jugo de naranja se observaron cambios en la carga microbiana, se aumentó el color, la calidad sensorial y nutricia del producto (Valero, 2006).
Se ha encontrado que el ultrasonido es más eficaz cuando se combina con otros métodos antimicrobianos, como es la ozonización que es un gas el cual reacciona oxidando al contaminante, la osmosonicación que se basa en concentraciones muy altas de algún soluto con la finalidad de producir plasmólisis a los microorganismos (Sevilla, 2009), y el termoultrasonido que se basa en la aplicación de calor y ultrasonido para así generar una inactivación de microorganismos como son, Basillue subtilis, Basillus coagulans, Basillus sterothermophilus, Saccharomices cerevisiae y Aeromonas hydrophila (Ultrasonido technology, 2015).
La termosonicación es el sometimiento de un producto a ultrasonidos y a calor moderado a no más de 80°C, sin embargo la temperatura aumenta respecto al nivel de tratamiento aplicado es por ello que se requiere un control de la temperatura, el ultrasonido de procesamiento por sí solo o en combinación con calor es una herramienta de procesamiento efectiva para la inactivación microbiana y la retención de nutrientes en los alimentos (Zenker et al, 2003), la termosonicación es una excelente alternativa al tratamiento térmico ya que se ha comprobado que tiene un efecto mínimo en la calidad de los zumos de frutas como en el jugo de naranja y néctares (Tiwari et al, 2008).
Por néctar de fruta se entiende el producto sin fermentar, pero fermentable, que se obtiene añadiendo agua con o sin la adición de azúcares, podrán añadirse sustancias aromáticas, componentes aromatizantes volátiles, pulpa y células, todos los cuales deberán proceder del mismo tipo de fruta y obtenerse por procedimientos físicos, se deberá ajustar el nivel mínimo de grados Brix establecidos, si no se ha especificado ningún nivel de grados Brix se calculará sobre la base del contenido de solidos solubles, la yaca no aparece registrada en las listas marcadas en el CODEX así que se considera dentro de otras debido a su alto contenido de pulpa y su fuerte aroma(CODEX STAN 247-2005).
Existe muy poca información respecto a este fruto poco conocido y por ende poco consumido en México, sin embargo en otros países, ya se ha estudiado sobre su composición, morfología, producción, condiciones climáticas, origen e incluso sus efectos biofuncionales y aplicaciones en las diferentes industrias como galletas, salsas mermeladas, jaleas, jugos.
La elaboración de un néctar, requiere de un tratamiento para su conservación y la inactivación de microorganismos, el cual a su vez no ocasione daños físico-químicos al producto, con la finalidad de que siga teniendo las mismas propiedades que tiene el fruto. Es por ello que actualmente se está innovando la aplicación de tecnologías emergentes con la finalidad de obtener un mejor producto.La pasteurización es un proceso de conservación de alimentos muy utilizado por industrias, por ser eficiente en la prevención microbiana y ser de bajo costo, pero provoca cambios fisicoquímicos al igual que ocasiona pérdidas de nutrimentos y compuestos fitoquímicos, fenólicos y volátiles. Por lo cual se está empleando tecnologías emergentes como es el caso de la termosonicasión que no causen los daños mencionados.
En México, la yaca, no ha sido del todo conocida, ni explota industrialmente, como en otros lugares donde la pulpa se procesa, se deshidrata y se vende como pulpa seca, jugo, galletas, salsa picante, mermelada, jalea, caramelo, y pastas.
La mayoría de los estudios son acerca de la composición y propiedades biofuncionales de la semilla, de las hojas e inclusive del tallo y raíz. Actualmente se cuenta con poca información acerca de la pulpa, aunque se elaboran productos de manera artesanal. Existe evidencia científica de que la pulpa ha presentado actividades antioxidante, esto debido principalmente a los compuestos fenólicos.
Con la finalidad de promocionar el consumo de este fruto, se pretende obtener un néctar tratado por ultrasonido con las características nutritivas y capacidad antioxidante, como una alternativa a la pasteurización.
Evaluar la optimización del termoultrasonido en el procesado de néctar de yaca (artocarpus heterophyllus) sobre las características fisicoquímicas y microbiológicas.
Formular un néctar de yaca.
Realizar el diseño experimental de superficie respuesta.
Realizar análisis de estabilidad.
Analizar el índice de turbidez.
Evaluar contenido de ácido ascórbico.
Se aplicará un diseño experimental de Superficie de Respuesta (DSR) Central Compuesto Rotatorio (CCR) representado por la ecuación:
Cuyas variables independientes o del proceso de termoultrasonicación serán tiempo y temperatura con una amplitud fija del 80% dando como resultado 13 tratamientos.
Las muestras de pulpa de yaca, se licuaran con agua esterilizada en relación 1:3 como indica el CODEX 2005 para la elaboración de néctares de frutas, y se le agregará azúcar para que se alcancen los 15 °Brix que se establecen.
Se utilizará un equipo de ultrasonido modelo (VCX-1500, Sonics Materials, Inc. Newtown, CT, USA) a 1500 W a frecuencia de 20 KHz, con una sonda de 13 mm y una celda de flujo continuo de 400 mL a temperaturas contraladas utilizando un baño (COLE-PARMER MODELO 12108-10, USA). A una temperatura de 40° - 50°C durante 15 – 25 min con una amplitud fija de 80%, con 2 segundos apagado y 4 segundos encendido.
La estabilidad se determinará adicionando 10g de muestra en tubos de plástico flexibles de polipropileno (32 mm de diámetro 115 mm de longitud), se pesará el tubo vacío y con muestra, posteriormente se centrifugará (centrifuga Halminton Bell, VR 6500 Mont vale, New Jersey) a 10000 rpm por 20 minutos a temperatura ambiente. Posteriormente se vaciará el sobrenadante y se pesará nuevamente, dando como resultado la cantidad de sólidos sedimentados, los cuales se expresarán como % p/p de sólidos depositados.
Se agregarán 5 ml del néctar y se centrifugará (Sigma A, AGB Cientifico Ltd, Dublín, Irlanda). La turbidez se medirá como la absorbancia del sobrenadante a 660 nm en un lector de microplacas (Power Wave XS UV-Biotek, software KC Junior, EE. UU.) y como blanco se colocará agua destilada (Versteeg, 1980).
Se determinarán mediante el método colorimétrico descrito por (Dürüst N, 1997) el cual utiliza el reactivo DCPI (2,6-diclorofenolindofenol)que tiene una coloración azul-violeta y al tener contacto con ácido ascórbico cambia a rosa o incoloro.
Los resultados obtenidos se expresan en la tabla 1, donde se muestra los promedios obtenidos de las determinaciones realizadas que mostraron una R² mayor a 0.93 en todas las variables de respuestas, por lo que los datos se ajustaron al modelo matemático de superficie respuesta.
Tabla 1. Valores de estabilidad física, turbidez y ácido ascórbico, tratado a diferentes temperaturas y tiempos de termosultrasonicación de acuerdo al diseño experimental de superficie de respuesta.
En la Tabla 2 se observa que el tiempo (b2), así como la temperatura (b1) influyeron significativamente (˂0.001) sobre la estabilidad física, lo cual indica que a un menor tiempo y temperatura existe una mayor estabilidad (lo cual indica un menor precipitado de sólidos), esta tendencia se puede observar en la Figura 1. Por otro lado, en la turbidez del néctar, el tiempo (b2) influyo significativamente (˂0.001), es decir, a menor tiempo se aprecia una menor turbidez, este comportamiento se aprecia en la Figura 2. En un estudio de jugo de manzana tratado por termoultrasonido se observó que la estabilidad física y la turbidez, que es utilizada para el control de calidad, mejoraron (Genovese et al,1997).
Con respecto a ácido ascórbico, el termino cuadrático de la temperatura (b11) tuvo un efecto significativo (˂0.0001), existiendo un mayor contenido de ácido ascórbico a menor temperatura.
Tabla 2. Coeficiente de la ecuación de regresión que representa la relación entre respuesta y las variables termoultrasonicasión.
Figura 1. Efectos del tiempo y temperatura sobre la estabilidad física del néctar de yaca
Figura 2. Efectos del tiempo y temperatura sobre la turbidez del néctar de yaca
El contenido de ácido ascórbico se vio aumentado a medida que la temperatura disminuía (Figura 3). En un estudio realizado en el jugo de mango tratado por termoultrasonido, encontraron que a menor temperatura hay un mayor contenido de ácido ascórbico (Vicknesha et al, 2013). Estas condiciones son ventajas del termoultrasonido, que al utilizar temperaturas más suaves se evita la degradación de compuestos termosencibles en un tiempo reducido (Piyasena et al 2003).
Figura 3. Efectos del tiempo y temperatura sobre el contenido de ácido ascórbico del néctar de yaca.
Las condiciones óptimas de proceso obtenidas fueron 49ºC y 14 minutos, donde se observó una mayor estabilidad física, una menor turbidez y un mayor contenido de ácido ascórbico (Figura 4). En un artículo se demuestra que el ultrasonido es mejor en la retención de ácido ascórbico en el zumo de naranja en comparación con la pasteurización, dando una perdida menor del 5%.
Con el termoultrasonido se obtiene un néctar de mayor calidad de acuerdo a su alta estabilidad física y menor turbidez, el cual podría ser aceptado de manera visual y con elevado contenido de ácido ascórbico que podría ser benéfico para la salud del consumidor.
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[a] Centro de Investigación Multidisciplinario, Área Académica de Nutrición, Instituto de Ciencias de la Salud de la Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo, México.