Estimación de la vida útil sensorial de los alimentos - Guillermo Hough, Susana Fiszman.pdf

August 5, 2017 | Author: Anabel Tintaya | Category: Olfaction, Taste, Flavor, Marketing, Psychology & Cognitive Science
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ESTIMACIÓN DE LA VIDA ÚTIL SENSORIAL DE LOS ALIMENTOS Guillermo Hough Susana Fiszman

ESTIMACIÓN DE LA VIDA ÚTIL SENSORIAL DE ALIMENTOS

1. Introducción al análisis sensorial [1]

Ciencia y Tecnología para el Desarrollo

Departamento de Evaluación Sensorial de Alimentos Instituto Superior Experimental de Tecnología Alimentaria

Consejo Superior de Investigaciones Científicas Instituto de Agroquímica y Tecnología de Alimentos

Edita: Programa CYTED Amaniel 4 28015 Madrid, España Teléfono: 34 91 531 63 87 Fax: 34 91 522 78 45 E-mail: [email protected] Internet: http://www.cyted.org Editores: Guillermo Hough Susana Fiszman Primera edición: febrero de 2005 I.S.B.N. 84-96023-33-8 Depósito legal: V-2081-2005 © Programa CYTED 2005 Diseño de la portada: Betina Piqueras Fiszman Imprime: Martín Impresores, S. L. Pintor Jover, 1 - 46013 Valencia

Impresión en España

Autores

Ana V. Curia, Departamento de Evaluación Sensorial de Alimentos (DESA), Instituto Superior Experimental de Tecnología Alimentaria (ISETA), H. Irigoyen 931, CP: B6500DJQ, 9 de Julio, Buenos Aires, Argentina, [email protected] Susana M. Fiszman, Departamento de Calidad y Conservación de Alimentos, Instituto de Agroquímica y Tecnología de Alimentos (IATA-CSIC), Polígono de la Coma s/n, Apartado de correos 73, 46100 Burjassot (Valencia), España, sfi[email protected] Adriana Gámbaro García, Sección Evaluación Sensorial, Cátedra de Ciencia y Tecnología de Alimentos, Facultad de Química, Universidad de la República, Avda. Gral. Flores 2124, CP/PO: 11800, Montevideo, Uruguay, [email protected] edu.uy Lorena V. Garitta, Departamento de Evaluación Sensorial de Alimentos (DESA), Instituto Superior Experimental de Tecnología Alimentaria (ISETA), H. Irigoyen 931, CP: B6500DJQ, 9 de Julio, Buenos Aires, Argentina, [email protected] cyt.edu.ar Guadalupe Gómez Melis, Departamento de Estadística e Investigación Operativa, Universidad Politécnica de Cataluña, Pau Gargallo 5, 08028 Barcelona, España, [email protected] Guillermo E. Hough, Departamento de Evaluación Sensorial de Alimentos (DESA), Instituto Superior Experimental de Tecnología Alimentaria (ISETA), H.

Irigoyen 931, CP: B6500DJQ, 9 de Julio, Buenos Aires, Argentina, [email protected] cyt.edu.ar Constanza López, Departamento de Química, Universidad Nacional de Colombia, Ciudad Universitaria, Departamento de Química, oficina 435, Bogotá, Colombia, [email protected] María Carolina Martínez, Departamento de Evaluación Sensorial de Alimentos (DESA), Instituto Superior Experimental de Tecnología Alimentaria (ISETA), H. Irigoyen 931, CP: B6500DJQ, 9 de Julio, Buenos Aires, Argentina, [email protected] Patricia Restrepo Sánchez, Departamento de Química, Universidad Nacional de Colombia, Ciudad Universitaria, Departamento de Química, oficina 435, Bogotá, Colombia, [email protected] Ana Salvador, Departamento de Calidad y Conservación de Alimentos, Instituto de Agroquímica y Tecnología de Alimentos (IATA-CSIC), Polígono de la Coma s/n, Apartado de correos 73, 46100 Burjassot (Valencia), España, [email protected] María José Santa Cruz, Departamento de Evaluación Sensorial de Alimentos (DESA), Instituto Superior Experimental de Tecnología Alimentaria (ISETA), H. Irigoyen 931, CP: B6500DJQ, 9 de Julio, Buenos Aires, Argentina, [email protected] cyt.edu.ar Paula Varela, Departamento de Calidad y Conservación de Alimentos, Instituto de Agroquímica y Tecnología de Alimentos (IATA-CSIC), Polígono de la Coma s/n, Apartado de correos 73, 46100 Burjassot (Valencia), España, [email protected] Emma Wittig de Penna, Departamento de Evaluación Sensorial y Desarrollo de Productos, Facultad de Ciencias Químicas y Farmacéuticas, Universidad de Chile, Vicuña Makenna 20, CP/PO: 233, Santiago, Chile, [email protected]

1. Introducción al análisis sensorial [5]

Índice

PREFACIO 1. INTRODUCCIÓN AL ANÁLISIS SENSORIAL ............................................................................. 13 1.1. Definición de la vida útil sensorial............................................................................................................................. 1.2. Importancia del consumidor ................................................................................................................................................. 1.3. Vida útil en la bibliografía ........................................................................................................................................................ 1.4. Referencias y bibliografía ..........................................................................................................................................................

13 14 15 16

2. PRINCIPIOS BÁSICOS DE ANÁLISIS SENSORIAL ....................................................... 17 2.1. Introducción ........................................................................................................................................................................................................ 2.2. ¿Qué es la evaluación sensorial? .................................................................................................................................. 2.3. Campos de aplicación de la evaluación sensorial .......................................................................... 2.3.1. Producción........................................................................................................................................................................................ 2.3.2. Control de calidad.............................................................................................................................................................. 2.3.3. Desarrollo de productos .......................................................................................................................................... 2.3.4. Mercadotecnia........................................................................................................................................................................... 2.4. Percepción y atributos sensoriales ............................................................................................................................. 2.5. Condiciones generales para el desarrollo de pruebas de evaluación sensorial ..................................................................................................................................................................................................................... 2.6. Pruebas analíticas utilizadas en evaluación sensorial ........................................................... 2.6.1. Pruebas de discriminación.................................................................................................................................. Prueba del triángulo o triangular...........................................................................................................

17 17 18 18 19 19 20 20 22 24 24 24

Prueba de comparación por pares o pareada .................................................................... Prueba de diferencia con un control ................................................................................................. Prueba de ordenación .................................................................................................................................................. 2.6.2. Pruebas descriptivas ...................................................................................................................................................... 2.7. Pruebas afectivas utilizadas en el análisis sensorial.................................................................. 2.7.1. Pruebas de preferencia ................................................................................................................................................ Comparación por pares para medir preferencia .......................................................... Ordenamiento de preferencia ........................................................................................................................ 2.7.2 Pruebas para medir aceptabilidad ........................................................................................................... 2.8. Referencias y bibliografía .........................................................................................................................................................

26 28 29 31 36 38 38 38 39 41

3. DISEÑO DE ENSAYOS DE VIDA ÚTIL DE ALIMENTOS ................................... 43 3.1. Introducción ......................................................................................................................................................................................................... 3.2. Obtención de información preliminar ................................................................................................................. 3.3. Diseño del estudio.................................................................................................................................................................................... 3.3.1. Selección de las condiciones del ensayo .................................................................................... 3.4. Determinación del tiempo máximo de almacenamiento para el estudio ........................................................................................................................................................................................................................... 3.5. Selección de los tiempos de muestreo ................................................................................................................. 3.6. Determinación de los descriptores críticos ................................................................................................ 3.7. Determinación del número de muestras necesarias para el ensayo ............. 3.8. Definición de las condiciones de almacenamiento del control o testigo ............................................................................................................................................................................................................................. 3.9. Selección del diseño experimental ........................................................................................................................... 3.9.1. Diseño básico ............................................................................................................................................................................... 3.9.2. Diseño escalonado ............................................................................................................................................................. 3.10. Selección del criterio de falla........................................................................................................................................... 3.11. Referencias y bibliografía .......................................................................................................................................................

43 43 44 44 45 45 46 46 47 47 47 49 50 51

4. METODOLOGÍA DE ESTADÍSTICA DE SUPERVIVENCIA......................... 53 4.1. Introducción......................................................................................................................................................................................................... 4.2. Protocolo experimental de los datos que se utilizarán para ilustrar la metodología ......................................................................................................................................................................................................... 4.3. Conceptos básicos .................................................................................................................................................................................... 4.4. Fenómeno de la censura................................................................................................................................................................ 4.5. Cálculo de la vida útil a partir de los datos de los consumidores .....................

53 54 55 58 60

4.5.1. Estimación de la función de rechazo ............................................................................................... 4.5.2. Cálculo de los percentiles con sus intervalos de confianza ................... 4.6. Poblaciones y aspectos metodológicos: su influencia en el cálculo de la vida útil............................................................................................................................................................................................................... 4.7. Método de tiempos actuales ................................................................................................................................................... 4.8. Conclusiones ...................................................................................................................................................................................................... 4.9. Referencias y bibliografía ..........................................................................................................................................................

60 62 64 66 68 68

5. METODOLOGÍA DE PUNTO DE CORTE................................................................................................ 71 5.1. Introducción ......................................................................................................................................................................................................... 5.2. Definición y aplicaciones de punto de corte ............................................................................................ 5.2.1. Preparación de una serie de muestras con intensidades crecientes del nivel de defecto sensorial ................................................................................... 5.2.2. Determinación de la intensidad del defecto presente en las muestras por medio de un panel entrenado ......................................................................... 5.2.3. Determinación de la aceptabilidad de las mismas muestras con una panel de consumidores ............................................................................................................................... 5.2.4. Cálculo matemático del punto de corte ...................................................................................... 5.3. Cinética de orden cero y de primer orden .................................................................................................... 5.4. Cálculo de la vida útil ....................................................................................................................................................................... 5.6. Referencias y bibliografía ..........................................................................................................................................................

71 71 72 72 73 73 75 78 81

6. ESTUDIOS ACELERADOS ....................................................................................................................................................... 83 6.1. Ecuación de Arrhenius .................................................................................................................................................................... 6.2. Estimación de la energía de activación ............................................................................................................. 6.2.1. Regresión lineal básica .............................................................................................................................................. 6.2.2. Regresión lineal con intervalos ................................................................................................................. 6.2.3. Regresión no lineal .......................................................................................................................................................... 6.2.4. Compendio de cálculos ............................................................................................................................................ 6.3. Variación en la velocidad de reacción cada 10ºC: Q10............................................................ 6.4. Relación empírica de vida útil con la temperatura ...................................................................... 6.5. Consideración de cuidados especiales en ensayos acelerados ................................ 6.6. Referencias y bibliografía..........................................................................................................................................................

83 85 85 87 89 90 90 92 94 95

7. LAS MEDIDAS DE ALGUNAS PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS ALIMENTOS Y SU CORRELACIÓN CON LAS MEDIDAS SENSORIALES ......................................................................................................................................................... 97 7.1. La correlación entre las medidas instrumentales y las medidas sensoriales ............................................................................................................................................................................................................... 97 7.2. Medida de la textura ............................................................................................................................................................................ 98 7.2.1. Aspectos generales ............................................................................................................................................................ 98 7.2.2. Técnicas instrumentales para la medición de la textura .............................. 99 Los ensayos empíricos............................................................................................................................................... 100 Los ensayos imitativos .............................................................................................................................................. 100 Los métodos fundamentales ........................................................................................................................... 102 7.2.3. Consideraciones sobre las medidas de textura............................................................... 102 7.3. Medida del color .......................................................................................................................................................................................... 103 7.3.1. La percepción del color y la colorimetría................................................................................. 103 7.3.2. Métodos de inspección visual comparativa. Sistemas de clasificación de colores ............................................................................................................................................. 104 Los atlas de colores ......................................................................................................................................................... 105 Las placas o cartas de colores ...................................................................................................................... 106 7.3.3. Métodos instrumentales y determinación de coordenadas cromáticas ......................................................................................................................................................................................... 106 7.4. Referencias y bibliografía .......................................................................................................................................................... 110

1. Introducción al análisis sensorial [9]

Dedicamos este libro a nuestro compañero Ricardo Sánchez, a quien la vida, de repente, le quedó demasiado pequeña.

1. Introducción al análisis sensorial [11]

Prefacio

El Programa CYTED a través de sus Subprogramas y éstos a través de sus Redes y Proyectos, ayudan a canalizar en forma globalizada las inquietudes de la comunidad técnica y científica de la Región. Es así que las actividades de RIEPSA (Red Iberoamericana de Evaluación de Propiedades Sensoriales de Alimentos), una de las redes del Subprograma XI “Tratamiento y conservación de alimentos”, se han visto continuadas y profundizadas gracias a los proyectos generados en su seno. El primer proyecto fue “Desarrollo y estandarización de conceptos para la evaluación sensorial de alimentos” dirigido por la Dra. María Helena Damásio y que derivó en la publicación del “Manual de Conceptos para Análisis Sensorial de los Alimentos”(1). El presente proyecto “Vida Útil Sensorial de Alimentos” fue desarrollado por siete grupos de investigación provenientes de Argentina, Chile, Colombia, Costa Rica, España y Uruguay; con la coordinación del Dr. Guillermo Hough. Con el objetivo de compartir los avances obtenidos, decidimos escribir la obra que tiene en sus manos; en ella se presentan los resultados que este grupo ha generado hasta la fecha. Los gestores de este texto desean que las experiencias expuestas le sean de utilidad y faciliten la aclaración y discusión de las múltiples interrogantes que se plantean al abordar un estudio de vida útil.

(1)

Damásio, M.E. (1999). Manual de conceptos para análisis sensorial de los alimentos. México, D.F.: Dirección de Publicaciones y Materiales Educativos, Instituto Politécnico Nacional.

1. Introducción al análisis sensorial [13]

1 INTRODUCCIÓN AL ANÁLISIS SENSORIAL Guillermo Hough Emma Wittig

1.1. Definición de la vida útil sensorial La vida útil de un alimento representa aquel período de tiempo durante el cual el alimento se conserva apto para el consumo desde el punto de vista sanitario, manteniendo las características sensoriales, funcionales y nutricionales por encima de los límites de calidad previamente establecidos como aceptables. Entre las muchas variables que deben considerarse en la vida útil de un alimento están: la naturaleza del alimento, su composición, las materias primas usadas, el proceso a que fue sometido, el envase elegido para protegerlo, las condiciones de almacenamiento y distribución y la manipulación que tendrá en manos de los usuarios. Es bien conocido que estas condiciones pueden influenciar negativamente los atributos de calidad de los alimentos (Man y Jones, 1994). Para el empresario que necesita cumplir con aspectos reglamentarios y legales de etiquetado, es de interés contar con métodos prácticos y confiables para estimar la vida útil de sus productos. De la definición de vida útil surge que lo primordial es el aspecto sanitario. Ningún fabricante puede tolerar que sus clientes se intoxiquen, ya sea por una proliferación microbiana elevada o por la presencia de un algún compuesto químico tóxico generado durante un almacenamiento demasiado prolongado. Para algunos alimentos también es importante el aspecto nutricional. Por ejemplo, en fórmulas para lactantes, la provisión de vitaminas y otros

Estimación de la vida útil sensorial de alimentos [14]

nutrientes esenciales no debe verse afectada por el deterioro de éstos durante el almacenamiento. Pasadas las barreras sanitarias y nutricionales, la barrera restante depende en definitiva de las propiedades sensoriales del producto. Se puede discutir que es importante tener en cuenta los cambios físicos o químicos, pero éstos repercuten directamente sobre la calidad sensorial. Por ejemplo un yogur que libera suero durante el almacenamiento, genera un cambio físico indeseable desde el punto de vista sensorial, y por ello debe minimizarse. Durante el almacenamiento de un jugo (zumo) de fruta se pueden producir reacciones químicas que generan productos de pardeamiento. Se buscarán mecanismos que retarden o bloqueen estas reacciones químicas, pero en definitiva lo que se quiere evitar es que aparezca un defecto sensorial que impacte negativamente al usuario.

1.2. Importancia del consumidor Los factores que afectan la percepción de calidad por parte del consumidor son tanto intrínsecos del producto, como extrínsecos (Cardello, 1998). Los factores intrínsecos están relacionados con las propiedades microbiológicas y fisicoquímicas. Estas variables, por su propia naturaleza, controlan las características sensoriales del producto, que a su vez son las variables que determinan la aceptabilidad y la percepción de calidad que tiene el consumidor. Aunque los factores intrínsecos son determinantes de la calidad, muchos otros factores extrínsecos contribuyen a la misma. Estos factores cubren aspectos asociados a las expectativas, influencias culturales y sociales. Sobre éstos contribuyen el precio, la conveniencia y la marca. La correlación entre la medición de la calidad de un alimento dada por el consumidor y la aceptabilidad del mismo alimento, fue estudiada por Cardello, Bell y Kramer (1996), resultando un coeficiente de correlación superior a 0,92. No cabe duda de que la calidad de un alimento está definida por la percepción que de ella tenga el consumidor, y que esta percepción está muy ligada a lo que al consumidor le gusta. Entre los atributos de calidad de un alimento está la vida útil sensorial (VUS), por lo tanto el consumidor es un protagonista clave cuando se quiere definir este parámetro.

1. Introducción al análisis sensorial [15]

1.3. Vida útil en la bibliografía Existen varios libros publicados en los últimos años sobre el tema de vida útil de alimentos. Labuza (1982) presenta en los tres primeros capítulos de su libro los distintos tipos de rotulado en relación con la vida útil, los mecanismos básicos de deterioro, conceptos de cinética y las ecuaciones que vinculan la vida útil con la temperatura. Luego presenta dieciocho capítulos sobre distintos grupos de alimentos, con información sobre almacenamiento, formas de deterioro y datos de vida útil. Muchos de los datos publicados por este autor tienen como base de su determinación las propiedades sensoriales y son valiosos, pudiendo servir como punto de partida en la determinación de la VUS. Pero debe considerarse que muchas veces la información obtenida de datos publicados, o de productos similares que se comercializan en otros mercados, llevan a un error. Las condiciones ambientales, sanitarias y climáticas varían de un país a otro, además de la variabilidad que aportan las diferentes materias primas empleadas, el proceso a que es sometido el alimento, las barreras que brinda el tipo de envase elegido y finalmente las condiciones en que será almacenado y distribuido hasta llegar a manos del consumidor. Aquí nuevamente sufrirá cambios por las diferentes formas que éste tenga de manipularlo o guardarlo, hasta terminar de consumirlo. Todos estos factores hacen que datos publicados deban ser corroborados por nuevos experimentos. En el libro editado por Eskin y Robinson (2001), varios autores analizan los factores físicos, químicos y biotecnológicos que afectan la vida útil de un alimento, pero no abordan en forma específica los cambios sensoriales. Taub y Singh (1998) reconocen la importancia de los aspectos sensoriales al dedicar el primero y el último capítulo de su libro a las percepciones y actitudes de los consumidores, aunque no especifican detalles de cómo medir la VUS de un alimento. En el resto de los capítulos de este libro diversos autores analizan cambios físicos y químicos ocurridos durante el almacenamiento de alimentos. En el libro editado por Man y Jones (1994) hay dos capítulos iniciales en los que se dan algunos guías sobre métodos sensoriales, pero sin entrar en detalle sobre los mismos. Incluso la definición de VUS dada en el primer capítulo de este libro no es apropiada. Se define la VUS en función de la mínima diferencia perceptible. Es muy posible que una galleta almacenada durante cuatro meses difiera sensorialmente de una galleta recién elaborada, pero puede que esta diferencia sea tolerada por el consumidor sin llevar al rechazo del producto. Más adelante se verá también que

Estimación de la vida útil sensorial de alimentos [16]

esta diferencia puede ser tolerada por un consumidor y rechazada por otro, y que este fenómeno debe ser tenido en cuenta al definir la VUS. Del análisis de los libros publicados sobre el tema de vida útil de alimentos surge que hay un déficit del enfoque sobre los aspectos sensoriales que percibe el consumidor. El presente manual busca llenar ese hueco proponiendo el tratamiento del tema con un enfoque en los aspectos prácticos del diseño y cálculo de la VUS. Para ilustrar la metodología propuesta se incluyen ejemplos de casos reales de alimentos, desarrollados por los participantes en este Proyecto.

1.4. Referencias y bibliografía Cardello, A.V. 1998. Perception of food quality. En Food storage stability. I. A. Taub y R.P. Singh (eds.), Boca Raton (Florida): CRC Press. Cardello, A.V., Bell, R., Kramer, F.M. 1996. Attitudes of consumers toward military and other institutional foods. Food Quality and Preference 7, 7-20. Eskin, N.A., Robinson, D.S. (eds.). 2001. Food shelf life stability. Chemical, biochemical and microbiological changes. Boca Raton (Florida): CRC Press. Labuza, T.P. 1982. Shelf-life dating of foods. Westport (Connecticut): Food & Nutrition Press. Man, C.M.D., Jones, A.A. (eds.). 1994. Shelf life evaluation of foods. Londres: Blackie Academic & Professional. Taub, I.A. y Singh, R.P. (eds.). 1998. Food storage stability. Boca Raton (Florida): CRC Press.

1. Introducción al análisis sensorial [17]

2 PRINCIPIOS BÁSICOS DE ANÁLISIS SENSORIAL María José Santa Cruz Carolina Martínez Paula Varela

2.1. Introducción El objetivo del presente capítulo no pretende ser más que una introducción al Análisis Sensorial; en él se ofrecen los conceptos básicos y mínimos para iniciarse en esta compleja disciplina. Éstos permitirán interpretar y quizá aplicar otros conceptos que se brindan en el transcurso de este libro. Si tras su lectura se consigue estimular a alguien en la profundización de tan interesante tema, se habrán conseguido los objetivos. Sobre el final del capítulo se incluye bibliografía actualizada y referencias de las principales normativas que se aplican en Análisis Sensorial para aquellos lectores que se sientan atraídos o necesitados de ampliar estos conocimientos.

2.2. ¿Qué es la evaluación sensorial? La evaluación sensorial es una función que la persona realiza desde la infancia y que le lleva, consciente o inconscientemente, a aceptar o rechazar los alimentos de acuerdo con las sensaciones experimentadas al observarlos o ingerirlos. Sin embargo, las sensaciones que motivan este rechazo o aceptación varían con el tiempo y el momento en que se perciben. De esta manera, la calidad sensorial de un alimento es el resultado de la interacción entre el alimento y el hombre,

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dando origen a una sensación provocada por determinados estímulos procedentes del alimento a veces modulada por las condiciones fisiológicas, psicológicas y sociológicas de la persona o grupos de personas que la evalúa. La necesidad de adaptarse a los gustos del consumidor obliga a que, de una forma u otra, se intente conocer cuál será el juicio crítico del consumidor en la evaluación sensorial que realizará del alimento. Es evidente la importancia que tiene para el técnico en la industria alimentaria disponer de sistemas y herramientas que le permitan conocer y valorar las cualidades sensoriales del producto que elabora y la repercusión que puedan tener los posibles cambios en su elaboración o en los ingredientes, en la características finales del producto. Para que el análisis sensorial se pueda realizar con un grado importante de fiabilidad, será necesario objetivar y normalizar todos los términos y condiciones que puedan influir en las determinaciones con el objetivo de que las conclusiones a las que se llegue sean cuantificables y reproducibles con la mayor precisión posible. Teniendo en cuenta lo expuesto anteriormente se puede citar la definición de evaluación sensorial que brinda la División de Evaluación Sensorial del Instituto de Tecnólogos de Alimentos (IFT) de Estados Unidos de Norteamérica: “la disciplina científica utilizada para evocar, medir, analizar e interpretar las reacciones a aquellas características de alimentos y otras sustancias que son percibidas por los sentidos de la vista, olfato, gusto, tacto y oído”.

2.3. Campos de aplicación de la evaluación sensorial Cuando la producción de un alimento está bien definida, tanto en términos instrumentales como sensoriales, la calidad de un producto es más completa, tendiendo a los modernos conceptos de Calidad Total. A continuación se detallan las áreas que pueden beneficiarse con la puesta en marcha de un programa de evaluación sensorial en una empresa. 2.3.1. Producción Día a día se producen muchos cambios en los procesos de elaboración de alimentos, y es importante monitorizar su efecto. Por ejemplo, el consumidor

2. Principios básicos de análisis sensorial [19]

no debería detectar diferencias cuando se cambia un proveedor por otro, o cuando se cambian equipos. Mediante ensayos de discriminación, evaluadores entrenados pueden determinar si en el producto se detectan diferencias superiores a las especificaciones sensoriales establecidas. Si evaluadores seleccionados y entrenados, en el ámbito controlado de un laboratorio de análisis sensorial, no encuentran diferencias, es poco probable que las encuentre el consumidor.

2.3.2. Control de calidad La calidad sensorial, tal como la ve el consumidor, debe controlarse. Se pueden establecer programas para asistir al departamento de control de calidad en el aspecto sensorial. Las etapas que pueden controlarse son: -Ingredientes: pueden controlarse con pruebas de diferencia, comparando los lotes entrantes contra un testigo. Se utilizan evaluadores entrenados para determinar si se acepta o rechaza el ingrediente. -Productos en proceso: estos controles son importantes en ciertos productos; por ejemplo, en quesos de larga maduración. El control puede llevarse a cabo por los empleados responsables de la producción, entrenados por el departamento de evaluación sensorial en los atributos a medir y en los límites de aceptabilidad. -Producto final: es el control más importante porque se realiza sobre lo que recibe el consumidor. Deben considerarse atributos de apariencia, aroma, textura y sabor. En algunos casos debe figurar alguna función especial como sería la capacidad de un queso crema para ser untado.

2.3.3. Desarrollo de productos Esta suele ser el área en la que más se aplica el análisis sensorial, y de hecho se recomienda que el departamento de evaluación sensorial dependa de la Gerencia de Investigación y Desarrollo. En las distintas fases del desarrollo de un producto se aplican los siguientes ensayos: diferencias con un modelo que se quiere imitar; descripción de las diferencias para saber hacia dónde orientar el futuro desarrollo; ensayos de vida útil en función del tiempo y condiciones de almacenamiento, y pruebas de aceptabilidad sensorial con grupos reducidos de consumidores como un paso previo a un estudio de mercado más amplio.

Estimación de la vida útil sensorial de alimentos [20]

2.3.4. Mercadotecnia El objetivo de la mercadotecnia o marketing es encontrar y llegar al consumidor hacia el cual va dirigido el producto. El objetivo de la evaluación sensorial es determinar cuándo se tiene el mejor producto para ese consumidor. Ninguno de los dos puede tener éxito sin el otro. Dentro del área de la mercadotecnia, la evaluación sensorial desempeña las siguientes funciones: realiza ensayos de preferencia y aceptabilidad, sobre todo durante el desarrollo de un nuevo producto; establece comparaciones periódicas con productos de la competencia; detecta si una mala imagen puede deberse a problemas sensoriales u otros (etiqueta, publicidad, marca, etc.) y verifica las causas de quejas de consumidores sobre aspectos sensoriales.

2.4. Percepción y atributos sensoriales El proceso sensorial se inicia con la presencia de un estímulo que actúa sobre los receptores sensoriales. Se define el estímulo como el agente químico o físico que produce la respuesta de los receptores sensoriales externos o internos. El impulso nervioso, creado por el receptor sensorial, se transmite por el sistema nervioso al cerebro que lo interpreta como sensación. La interpretación de la sensación, es decir, la toma de conciencia sensorial, se denomina percepción. Cada órgano receptor está especializado en recibir una sola clase de estímulo. Existen seis clases de estímulos: mecánicos, térmicos, luminosos, acústicos, químicos y eléctricos. Cada uno de ellos dará lugar a una sensación que vendrá caracterizada por su calidad, intensidad, duración y por la sensación de agrado o rechazo. Los estímulos son medidos por métodos físicos o químicos, pero las sensaciones sólo pueden ser medidas mediante métodos psicológicos. El primer contacto del ser humano con un producto alimenticio se produce habitualmente a través de la vista, el olfato (por el aire, a través de la nariz), el oído o el tacto, o bien por dos o tres de estas percepciones sensoriales simultáneamente. Las sensaciones subsiguientes son generalmente táctiles (a través de los labios y la cavidad bucal, donde pueden percibirse sensaciones de frío, calor o dolor) y, de nuevo, sonidos (los de la masticación); inmediatamente después intervienen

2. Principios básicos de análisis sensorial [21]

el gusto y nuevamente el olfato, pero esta vez en forma indirecta, a través de la cavidad faríngea. Los atributos de un alimento se perciben en el siguiente orden: apariencia, aroma u olor, textura y sabor. La apariencia es muchas veces el único atributo en el cual se basa la decisión de comprar o consumir un alimento. Las características de apariencia son, entre otras, el color (generalmente el deterioro de un alimento está acompañado por cambios de color), la forma y el tamaño (largo, ancho, forma geométrica, tamaño de partículas), el brillo o la turbidez. El olor de un producto se detecta cuando sus componentes volátiles entran en la cavidad nasal y se perciben por el sistema olfatorio. Se define aroma como el olor de un producto alimenticio y fragancia como el olor de un perfume o cosmético. La cantidad de sustancias volátiles que libera un producto depende de la temperatura y de la naturaleza de sus componentes. No existe hasta el momento ninguna estandarización internacional en la terminología empleada para describir olores. El gusto de un alimento se detecta por los receptores gustativos que se distribuyen en la lengua y sus papilas, en el paladar y en la faringe. Los órganos receptores son los corpúsculos formados por varias células individuales que se agrupan entre dos y doce. Estas células se distribuyen alrededor de un centro hueco denominado poro, donde entra la sustancia química estimulante y alcanza la célula receptora que está conectada a una fibra nerviosa que transmite la sensación al cerebro. Para que una sustancia sea un estímulo gustativo debe reunir varios requisitos; entre los más estudiados se encuentran solubilidad, concentración, temperatura, estructura química y capacidad de ionización. El sabor o flavor de un alimento define una sensación compleja que se obtiene por la estimulación de los órganos de varios sentidos en la boca, que incluyen gusto, olfato y sensaciones químicas. Estas últimas se perciben por el sentido químico común cuando se estimulan las terminaciones nerviosas de la mucosa nasal, bucal y faringe (astringencia, picor, frescura, calor, pungencia, sabor metálico). La textura es un conjunto de características de un producto capaces de estimular los receptores mecánicos y táctiles de la boca durante la degustación. Las sensaciones producidas se designan por términos generales que se perciben en la cavidad bucal tanto al masticar como en el acto de comprimir un alimento con la lengua, los dientes y el paladar. Un complemento de la apreciación de

Estimación de la vida útil sensorial de alimentos [22]

la textura de un alimento se obtiene por el sentido del oído (ruido). Las ondas sonoras provocan la vibración del tímpano que mecánicamente (a través del oído interno) la pasa al nervio auditivo que transmite la sensación al cerebro. Hay que destacar, entonces, que las sensaciones experimentadas al ingerir un alimento no están relacionadas con un solo sentido, sino que en ellas se entremezclan distintos estímulos y vías nerviosas que actúan como respuesta a una estimulación compleja.

2.5. Condiciones generales para el desarrollo de pruebas de evaluación sensorial Cuando se utilizan personas como instrumentos, es necesario controlar estrictamente todos los métodos y las condiciones de las pruebas para evitar los errores causados por factores psicológicos. Las condiciones mentales y físicas del evaluador, así como la influencia del medio ambiente donde se desarrollan las pruebas, afectan a la evaluación sensorial. Aun el tiempo y el momento elegido pueden influir sobre la disposición del evaluador. La norma ISO 8589 (ISO, 1988) Sensory Analysis – General Guidance for the Design of Test Rooms provee una guía para la instalación de los locales de ensayo para análisis sensorial. El lugar físico donde se realizan las pruebas debe diseñarse para minimizar los prejuicios del sujeto, maximizar su sensibilidad y eliminar las variables que no provengan del producto que se va a evaluar. Es aconsejable utilizar un área de evaluación sensorial especial en la que se eviten las distracciones y se puedan controlar todas las condiciones, de forma que se garantice que la situación sea constante para la próxima prueba. De ser posible, el ambiente será tranquilo, agradable, de temperatura acondicionada y en algunos casos con control de humedad. No se permite fumar ni el uso de cosméticos o perfumes dentro de esta área. Para la mayoría de las pruebas, los evaluadores deben emitir juicios independientes, por lo tanto, para prevenir una posible comunicación entre ellos, se utilizan cabinas individuales. En éstas, la luz debe ser uniforme y no debe influir la apariencia del producto que se va a evaluar. Algunas veces se utilizan luces coloreadas para disimular diferencias de color entre las muestras.

2. Principios básicos de análisis sensorial [23]

La hora del día en que se desarrollan las pruebas puede influir en los resultados; los mejores momentos serían al finalizar la mañana y la media tarde. La preparación de las muestras debe desarrollarse en un área anexa a la sala de degustación. Esta área debe contar con un buen sistema de extracción de aire para eliminar todos los olores. Generalmente se necesitan pruebas preliminares para determinar el método de preparación del producto. Factores tales como la temperatura o el método de cocción, tiempo y velocidad de mezclado o cantidad de agua y tamaño de muestra, deben predeterminarse y mantenerse constantes durante todas las pruebas con ese producto. Los evaluadores pueden verse afectados por algunas características de las muestras que son irrelevantes. Es por ello que debe lograrse que las muestras provenientes de distintos tratamientos sean idénticas en todas sus características, salvo en la que se está evaluando. A veces es necesario rallar, moler o licuar las muestras para obtener uniformidad. Para enmascarar cambios de color puede utilizarse iluminación especial, vasos de color o colorantes insípidos. La mayoría de los alimentos se sirven en la forma en que se consumen normalmente. En algunos casos son necesarios soportes que ayuden en la discriminación entre las muestras. Por ejemplo, las salsas picantes y especias necesitan un soporte que actúe como vehículo y diluyente. También debe tenerse en cuenta el tipo de prueba: preferencia, discriminación o descriptiva. Es importante definir la temperatura de evaluación de las muestras. Para ensayos de aceptabilidad, lo mejor es servir las muestras a la temperatura que normalmente se consumen. Para ensayos de discriminación, en general, se sirven a la temperatura óptima de percepción; por ejemplo, el aceite de oliva se evalúa a 30ºC. El número de muestras evaluadas en cada sesión debe determinarse con los evaluadores en sesiones preliminares. Un factor importante es la motivación, ya que los evaluadores muchas veces pierden las ganas de evaluar antes que su capacidad. Durante la sesión de trabajo los evaluadores reciben algún agente para el enjuague de la boca entre las muestras. En general se utiliza agua a temperatura ambiente. Para alimentos grasos, es mejor que el agua esté tibia. Para algunos casos específicos se han utilizado distintos agentes como apio, manzana o galletas. Otro buen neutralizante es el tiempo que transcurre entre muestra y muestra.

Estimación de la vida útil sensorial de alimentos [24]

Se ha demostrado que en algunos casos existe un efecto debido al orden de presentación de las muestras, sobre los resultados. La presentación de una muestra de muy buena calidad antes que otra más pobre, hace que esta última reciba una puntuación menor de la que recibiría si el orden fuera inverso. En la prueba del triángulo, por ejemplo, hay una tendencia a elegir como distinta la muestra del medio. Para evitar estos problemas, el orden de presentación debe equilibrarse, sobre todo cuando el número de evaluadores y de muestras son pequeños. Además, los códigos con que se identifican las muestras no deben dar ningún indicio sobre los tratamientos. En general se utilizan códigos de tres números dígitos.

2.6. Pruebas analíticas utilizadas en evaluación sensorial 2.6.1. Pruebas de discriminación Las pruebas de discriminación pueden ser clasificadas de muy diversos modos, pero en la práctica las podemos dividir en dos grupos principales: las pruebas de diferencia global y las pruebas para diferenciar atributos. Las pruebas de diferencia global son pruebas, como la del triángulo y la dúotrío, diseñadas para demostrar si los evaluadores pueden detectar alguna diferencia entre las muestras. Responden a la pregunta: ¿existe alguna diferencia sensorial entre las muestras? Las pruebas para diferenciar atributos son aquellas en las que se evalúa si se encuentran diferencias en un atributo (o en unos pocos) en particular. Responden a la pregunta: ¿cómo difiere el atributo X entre las muestras? Por ejemplo: “Ordene estas tres muestras por dulzor”; y todos los otros atributos son ignorados. En este grupo están las pruebas de comparación por pares y todos los tipos de pruebas de comparación múltiple. • Prueba del triángulo o triangular Este método se emplea cuando el objetivo de la prueba es determinar si existe diferencia sensorial entre dos productos. Este método es particularmente útil en situaciones en las que el tratamiento puede producir cambios en el producto, y no puede caracterizarse simplemente por uno o dos atributos.

2. Principios básicos de análisis sensorial [25]

A pesar de ser estadísticamente más eficiente que la comparación por pares y que la prueba dúo-trío, la prueba del triángulo tiene un uso limitado para aquellos productos que produzcan fatiga, persistencia o adaptación sensorial, y con evaluadores que encuentran esta prueba algo confusa y difícil. En la prueba del triángulo generalmente se emplean entre 20 y 40 evaluadores. Para pruebas de similitud se requieren entre 50 y 100 evaluadores. Como mínimo los evaluadores deben estar familiarizados con la prueba (formularios de evaluación, trabajo y forma de evaluación), y con el producto a evaluar, ya que la memorización de los sabores y olores es importante. A cada evaluador se le presentan tres muestras codificadas: dos muestras son idénticas y una es diferente (o impar). Se debe preparar igual número de las seis posibles combinaciones: ABB, BAA, AAB, BBA, ABA y BAB, y presentarlas en forma aleatoria. Cada evaluador debe probar (examen visual, tacto, olfato y gusto) las muestras de izquierda a derecha, y se le pide que identifique la muestra diferente. Para la evaluación se utiliza un formulario de evaluación como el de la figura 2.1. En la prueba del triángulo no se hace ninguna pregunta sobre preferencia, aceptación, grado de diferencia o tipo de diferencia entre las muestras iguales y la diferente. Para el análisis e interpretación de resultados se debe contar el número de respuestas correctas (identificación de la muestra diferente) y el número total de respuestas. Utilizando tablas o programas estadísticos basados en la distribución binomial, se determina si existen diferencias significativas entre las muestras. PRUEBA DEL TRIÁNGULO NOMBRE: ...................................... EVALUADOR No: ...................................

FECHA: ..../..../....

Usted recibirá un grupo de tres muestras. Dos de estas muestras son idénticas y la otra es diferente. Por favor, marque el número de la muestra diferente. 248 327 512 Figura 2.1. Formulario de evaluación utilizado para la prueba del triángulo.

Estimación de la vida útil sensorial de alimentos [26]

Ejemplo de aplicación en el reemplazo de malta La cerveza B se elaboró utilizando una nueva partida de malta y el Laboratorio de Análisis Sensorial desea saber si es diferente de la cerveza control A, que es la que actualmente se está produciendo. Se adoptó un nivel de significación del 5%, y se dispone de 24 evaluadores entrenados. Se prepararon 36 vasos A y 36 vasos B para formar 24 triángulos que se distribuyen al azar entre los evaluadores, empleando 4 de cada una de las siguientes combinaciones: ABB, BAA, AAB, BBA, ABA y BAB (A y B se reemplazan por un código de tres números dígitos aleatorios). Se obtuvieron trece respuestas correctas en las que se identificó la muestra diferente. Según la tabla 2.1, se puede afirmar que las dos cervezas son diferentes al 5% de nivel de significación. Sin embargo, si el propósito de la prueba fuera demostrar que las dos cervezas son iguales se requiere un número mayor de respuestas. • Prueba de comparación por pares o pareada Esta prueba se emplea cuando se quiere determinar de qué manera un atributo sensorial difiere entre dos muestras (por ejemplo: más dulce o menos dulce). Por este motivo también se lo conoce como prueba de diferencia direccional. Es una de las pruebas más simples y más empleadas en análisis sensorial. Debido a la simplicidad de la prueba, se puede realizar con evaluadores que posean un mínimo de entrenamiento. Es suficiente con que los evaluadores conozcan bien el atributo a evaluar. Si la prueba tuviera una importancia especial (por ejemplo un sabor defectuoso en un producto comercial) se puede seleccionar y entrenar evaluadores con una sensibilidad superior para dicho atributo. Se requiere un número de evaluadores mayor que para la prueba del triángulo, ya que la probabilidad de respuestas correctas por azar es del 50%. A cada evaluador se le presentan dos muestras codificadas. Se debe preparar un número igual de las combinaciones AB y BA que se presentan en forma aleatoria. Se les pide a los evaluadores que evalúen las muestras de izquierda a derecha usando el formulario de evaluación correspondiente (figura 2.2). Se contabiliza el número de respuestas a favor de una muestra y se analiza por distribución binomial (uso de tablas o programas estadísticos) para ver si existen diferencias significativas entre las muestras.

2. Principios básicos de análisis sensorial [27]

Tabla 2.1 Número de respuestas correctas requeridas para varios niveles de significación en la prueba del triángulo. La probabilidad de azar es de 1/3 y la hipótesis es de una cola. Nivel de significación

Nivel

de

significación Respuestas totales

(%) 10

5

1

0,1

3

3

3

-

-

4

4

4

-

5

4

4

6

5

7

Respuestas totales

(%) 10

5

1

0,1

25

12

13

15

17

-

26

13

14

15

17

5

-

27

13

14

16

18

5

6

-

28

14

15

16

18

5

5

6

7

29

14

15

17

19

8

5

6

7

8

30

14

15

17

19

9

6

6

7

8

31

15

16

18

20

10

6

7

8

9

32

15

16

18

20

11

7

7

8

10

33

15

17

18

21

12

7

8

9

10

34

16

17

19

21

13

8

8

9

11

35

16

17

19

22

14

8

9

10

11

36

17

18

20

22

15

8

9

10

12

42

19

20

22

25

16

9

9

11

12

48

21

22

25

27

17

9

10

11

13

54

23

25

27

30

18

10

10

12

13

60

26

27

30

33

19

10

11

12

14

66

28

29

32

35

20

10

12

13

14

72

30

32

34

38

21

11

12

13

15

78

32

34

37

40

22

11

12

14

15

84

34

36

39

43

23

12

12

14

16

90

37

38

42

45

24

12

13

15

16

96

39

41

44

48

Estimación de la vida útil sensorial de alimentos [28]

PRUEBA DE COMPARACIÓN PAREADA NOMBRE: ...................................... EVALUADOR No: ...................................

FECHA: ..../..../....

Usted recibirá pares de muestras. Por favor, marque el número de la muestra que le parece que tiene sabor oxidado. 332

565

Figura 2.2. Formulario de evaluación utilizado para la prueba de comparación pareada.

• Prueba de diferencia con un control Este ensayo se utiliza cuando se quiere determinar si existen diferencias entre una o más muestras con respecto a un control y, a su vez, estimar el tamaño de las diferencias. La prueba puede utilizarse para medir la diferencia global o medir la diferencia de un atributo. Esta prueba es útil en situaciones en que la diferencia es evidente, pero en las que el tamaño de la diferencia puede afectar las decisiones que deben tomarse. Este es el caso de pruebas de control de calidad y ensayos de vida útil. La tarea del evaluador consiste en medir la diferencia entre una muestra control y una o más muestras problema, utilizando una escala provista para tal fin. Entre las muestras problema se incluye un control codificado (testigo ciego). En las instrucciones a los evaluadores se les aclara que puede haber un control o no. Se comparan las puntuaciones promedio de las muestras problema con el promedio del testigo ciego. Generalmente se requieren entre 20 y 50 evaluaciones, y se pueden hacer duplicados por evaluador. Los evaluadores serán entrenados o no entrenados, pero el panel no debe constituirse con evaluadores de ambos grupos. Todos los evaluadores deben conocer los mecanismos de la prueba, el uso de la escala y el hecho de que algunas muestras codificadas son iguales al control.

2. Principios básicos de análisis sensorial [29]

Se pueden utilizar escalas numéricas estructuradas o no estructuradas como las que se presentan en la figura 2.3. Las frases de la escala verbal se convierten en números para el análisis de resultados. Para el análisis de los resultados se calculan los promedios para cada muestra problema y el testigo ciego, analizando las diferencias por análisis de varianza o por el ensayo t-Student si hay una sola muestra problema.

• Prueba de ordenación Cuando se aplican métodos como la prueba triangular o el de comparación pareada, sólo pueden compararse dos muestras a la vez. Muchas veces en la práctica se necesita comparar una serie de muestras (productos comerciales, ESCALAS ESTRUCTURADAS Escala verbal Ninguna diferencia Diferencia muy leve Diferencia leve o moderada Diferencia moderada Diferencia moderada o grande Diferencia grande Diferencia muy grande

Escala numérica 0 = ninguna diferencia 1 2 3 4 5 6 7 8 9 = diferencia muy grande

ESCALA NO ESTRUCTURADA igual a K

muy diferente

Figura 2.3. Ejemplos de escalas estructurada y no estructurada utilizadas para la prueba de diferencia con respecto a un control (K).

Estimación de la vida útil sensorial de alimentos [30]

varias formulaciones de un producto) a fin de preseleccionar las más adecuadas para continuar trabajando. La prueba de ordenación o de ranking se utiliza para la determinación de diferencias perceptibles entre varios productos de acuerdo a la intensidad de una característica o propiedad determinada. La prueba permite determinar si existe diferencia entre tres o más muestras y el sentido de la misma. Se pide a los evaluadores que ordenen las muestras según la intensidad del atributo o parámetro, de forma ascendente o descendente. El número máximo de muestras a evaluar está determinado por la naturaleza del estímulo, en general no más de seis debido a la fatiga o adaptación sensorial. Las muestras se codifican con números aleatorios de tres cifras y a diferencia de las demás pruebas de discriminación, no se presentan en orden equilibrado, sino que se colocan en la bandeja al azar. Los jueces pueden probarlas el número de veces que consideren necesario, usando un neutralizante adecuado entre muestras. En la figura 2.4 se muestra un formulario de ejemplo. Los resultados dados por cada juez se anotan y se suma el orden asignado a cada muestra para obtener los rankings totales.

PRUEBA DE ORDENACIÓN Usted recibirá 5 muestras de salsa ketchup. Por favor, ordénelas según la intensidad del atributo adhesividad y coloque los códigos numéricos en los cinco casilleros correspondientes. (Levantar la muestra con la cuchara en forma horizontal y dejarla caer. Observe la adhesividad de la muestra a la cuchara)

Menos adhesiva

Más adhesiva

Figura 2.4. Ejemplo de formulario de evaluación utilizado para la prueba de ordenación.

2. Principios básicos de análisis sensorial [31]

Los resultados se analizan por métodos no paramétricos como el análisis de varianza de Friedman. La prueba de ordenación se utiliza, por ejemplo, en la selección de evaluadores para la formación de un panel: se determina la habilidad para detectar diferencias en un atributo para un grupo de candidatos. Durante el entrenamiento del panel, también se utiliza para evaluar la concordancia del grupo y como paso previo a la realización de pruebas descriptivas. En etapas tempranas del desarrollo de productos se emplea, por ejemplo, para ver si hay diferencias sensoriales entre muestras por pequeñas variaciones en la formulación, con el objetivo de reducir el número de formulaciones con el que se trabaja. 2.6.2. Pruebas descriptivas El análisis sensorial descriptivo representa la metodología más sofisticada en comparación con los métodos de discriminación y de aceptabilidad. Los resultados comprenden una descripción completa de los productos y proveen la base para determinar las características sensoriales que son importantes para la aceptabilidad; asimismo, podrán relacionar variables de proceso (o de formulación) con cambios puntuales en las características sensoriales. Una de la aplicaciones es la monitorización de la competencia; es importante saber en qué aspectos difieren los productos propios de los de la competencia. Esta información puede ser usada para anticipar cambios e identificar dónde están las debilidades del producto elaborado y constituye una herramienta primaria para introducir cambios. En la realización de pruebas de almacenamiento el análisis descriptivo provee la base para comparar productos y determinar si existen cambios durante el almacenamiento. Asimismo es particularmente útil en productos que requieren maduración, como quesos, embutidos y bebidas alcohólicas. El análisis descriptivo se utiliza en el área del desarrollo de nuevos productos para establecer cómo es el que se desea, determinar en qué difieren los productos de ensayo del ideal y proveer información precisa sobre el producto final. Esto último es importante para la promoción y control de calidad. En control de calidad también puede utilizarse para identificar los límites de tolerancia sensoriales de un producto y para controlar variaciones del estándar a lo largo del tiempo.

Estimación de la vida útil sensorial de alimentos [32]

A su vez, el análisis descriptivo es especialmente útil en el área de investigación en la identificación de diferencias sensoriales del producto que se correlacionan con diferencias en medidas instrumentales. Entre los diferentes métodos para realizar ensayos descriptivos se encuentran, por ejemplo, el “Perfil de Sabor” (Flavor Profile®) y “Perfil de Textura” (Texture Profile®), no obstante, el método más utilizado es el “Análisis Descriptivo Cuantitativo” (The QDA Method®). Este método fue desarrollado por Stone y Sidel en 1974 (Stone y Sidel, 2004) con el fin de superar algunas limitaciones en los métodos anteriores. El análisis descriptivo cuantitativo mide todas las características sensoriales de un producto. No es apropiado pedirle a un evaluador que excluya ciertas sensaciones, tales como aroma, o que solamente evalúe gusto, ya que existe considerable interacción entre las distintas sensaciones. Para obtener la medida de una sensación es conveniente medirlas todas y luego identificar el vínculo matemático entre ellas. Permite analizar varios productos por sesión; la evaluación de más de un producto por sesión implica capitalizar la habilidad del evaluador para realizar juicios relativos con un alto grado de precisión. Los seres humanos son malos evaluadores de lo absoluto, pero muy buenos para detectar diferencias relativas. A diferencia de los métodos que discriminan, utiliza un número limitado de evaluadores que está entre 8 y 12. Si son más de 12 es difícil mantener la atención de todos en la etapa de discusión abierta. Con menos de 8, existe el riesgo de confiar demasiado en muy pocos evaluadores. Para análisis descriptivo los evaluadores se seleccionan y se monitoriza su desempeño. Los sujetos deben demostrar habilidad para percibir diferencias dentro del tipo de productos que se van a analizar regularmente. Asimismo deben tener habilidad para verbalizar sus impresiones sensoriales y ser capaces de trabajar en grupo. Una de las virtudes del análisis descriptivo cuantitativo es la posibilidad de verificar que cada evaluador está diferenciando los productos en la mayoría de los descriptores. La confiabilidad de cada evaluador se mide obteniendo respuestas repetidas para cada producto. Otra característica del método es que emplea descriptores obtenidos por consenso. El éxito de una prueba descriptiva depende mucho del lenguaje sensorial que representa los productos que se van a evaluar. Para el desarrollo de este lenguaje los evaluadores prueban distintos productos y verbalizan sus

2. Principios básicos de análisis sensorial [33]

impresiones. Este es un proceso iterativo y generalmente lleva de 6 a 10 sesiones de una hora cada una. Además, el descriptor en sí debe ser definido y, en lo posible, incluir un material de referencia. Los descriptores se cuantifican utilizando escalas estructuradas o no estructuradas; un ejemplo de esta última se muestra en la figura 2.5. Se utilizan líneas de 10 ó 15 centímetros, ancladas en los extremos con los términos “nada/ mucho” o “muy bajo/muy alto”. La tarea del evaluador es hacer, sobre la línea, una marca vertical que refleje la intensidad relativa que él perciba, del descriptor en cuestión. El hecho de que las anclas no estén en los extremos es para alentar al evaluador a utilizarlas en el caso de que algunas muestras que así lo requieran. La cuantificación se realiza midiendo la distancia desde el ancla izquierda hasta la marca que realizó el evaluador. ESCALA NO ESTRUCTURADA muy bajo

muy alto

Vainilla marca del evaluador Figura 2.5. Escala no estructurada utilizada en análisis descriptivo cuantitativo. En la figura 2.6. se muestra un formulario de evaluación utilizado para el análisis descriptivo de mayonesa en los descriptores de sabor. Otro aspecto importante en la cuantificación es la repetición de los ensayos. Además de servir para monitorizar a los evaluadores, es importante para obtener un nivel adecuado de discriminación. Es muy arriesgado confiar en resultados descriptivos en los cuales no ha habido repeticiones. Dependiendo del grado de diferencia entre los productos y la habilidad de los jueces, se recomienda realizar entre dos y cuatro repeticiones. Los resultados de este método se analizan estadísticamente. El modelo más utilizado es el análisis de varianza que permite estudiar la diferencia existente

Estimación de la vida útil sensorial de alimentos [34]

ANÁLISIS DESCRIPTIVO DE MAYONESA Evaluador: .......................... Muestra: ................... Muy bajo

Nº: .............. Muy alto

Ácido Salado Dulce Limón Mostaza Aceite Rancio

Observaciones: ..................................................................................................................... Figura 2.6. Ejemplo de formulario de evaluación utilizado para la evaluación sensorial de mayonesa mediante análisis descriptivo. entre los productos para cada uno de los descriptores y que permite monitorizar el funcionamiento del panel y la validez de los descriptores utilizados. Otra posibilidad de análisis muy importante es el uso de técnicas de estadística multivariada. Éstas cumplen el papel de analizar las relaciones existentes entre los descriptores y establecer las dimensiones básicas del sistema. Las técnicas

2. Principios básicos de análisis sensorial [35]

más utilizadas son componentes principales, análisis multivariado de varianza y métodos de correlación múltiple. Para representar los resultados de análisis descriptivos se utilizan métodos gráficos; los más comunes son el histograma (figura 2.7) y el gráfico de telaraña (figura 2.8).

Figura 2.7. Representación de un perfil sensorial con histograma.

Figura 2.8. Representación de un perfil sensorial con gráfico de telaraña para ketchup.

Estimación de la vida útil sensorial de alimentos [36]

2.7. Pruebas afectivas utilizadas en el análisis sensorial El principal propósito de los métodos afectivos es evaluar la respuesta (reacción, preferencia o aceptación) de consumidores reales o potenciales de un producto, idea o característica específica de un producto. A diferencia de los métodos analíticos que se realizan con evaluadores seleccionados y entrenados, las pruebas afectivas se realizan con los consumidores objetivo del producto en cuestión. Los métodos afectivos cuantitativos son aquellos con los cuales se determina la respuesta de un gran grupo de consumidores (de 50 a 400) sobre preferencia, atributos sensoriales, etc. Están basadas en el agrado o desagrado que provoca un producto o conjunto de productos. La elección de un ensayo de preferencia o aceptabilidad dependerá de los objetivos de la prueba. Si lo que se busca es comparar un producto con otro, ya sea en el mejoramiento del propio producto o buscando paridad con la competencia, entonces lo indicado es un ensayo de preferencia (de elección), entendiéndose preferencia como la inclinación favorable o predilección hacia una muestra cuando se compara con otra u otras, y no está necesariamente indicando si el alimento tiene alta aceptabilidad. Si lo que se busca es determinar el nivel de aceptación de varias muestras, lo indicado es un ensayo de aceptabilidad de medición. La medida de la aceptabilidad sensorial es un paso lógico y necesario antes de lanzar un producto al mercado. Nadie estaría dispuesto a invertir en un producto que será desagradable sensorialmente. En general, las medidas afectivas son pasos posteriores a los de discriminación y descripción que reducen el número de muestras a un subgrupo manejable. Por otra parte, los ensayos de aceptabilidad preceden una investigación masiva de mercado. Gran parte del trabajo realizado por Investigación y Desarrollo, y Mercadotecnia, está relacionado con mantener los productos existentes con sus volúmenes de venta y participaciones en el mercado. Existen cambios de ingredientes, modificaciones en el envase, etc. que no apuntan a modificar la aceptabilidad del producto. En estos casos, en general se realizan ensayos de discriminación y descriptivos para asegurar que el producto no varíe. Pero cuando esto no es posible, será necesario llevar estos productos ligeramente cambiados a los consumidores para asegurar que no conduzcan a una reducción significativa en la aceptabilidad. Los ensayos con consumidores son importantes en control de calidad y en estudios de vida

2. Principios básicos de análisis sensorial [37]

útil, en los que las especificaciones sensoriales se basan en cuánto puede variar un producto sin que afecte la aceptabilidad. A su vez, debido a la competencia existente en el mercado, las empresas buscan mejorar y optimizar sus productos a fin de entregarle al consumidor lo que busca y así avanzar sobre los productos competitivos. Generalmente, mejorar un producto implica variar una o dos características que los consumidores han señalado como críticos y conocer cuáles son los atributos o ingredientes que más influyen sobre la aceptabilidad en el mercado. Durante el ciclo de desarrollo de un nuevo producto, las pruebas afectivas también son necesarias en distintas etapas: en grupos de enfoque para evaluar conceptos, en estudios de factibilidad en los que se presenta el prototipo a los consumidores, en comparaciones con la competencia, o en ensayos centralizados y en el hogar para asegurar la aceptabilidad general del producto. Los ensayos con consumidores son útiles en mediciones de mercados potenciales. Estas mediciones evaluarán aspectos relacionados con características sensoriales del producto, intención de compra, precio, hábitos de consumo, envase, etc. Para cada una de estas aplicaciones se debe elegir el método más adecuado. En general, los ensayos con consumidores se acompañan con ensayos descriptivos de un panel entrenado. La primera cuestión que se presenta ante un ensayo de aceptabilidad o preferencia es ¿a quién le pregunto? Para responder a este interrogante se debe tener en cuenta algunas consideraciones como son: segmento de la población al cual está destinado el producto, clase de consumidor de acuerdo a la frecuencia de uso del producto o edad, sexo y nivel socioeconómico del consumidor. Otro punto importante es el tamaño de la muestra de población a considerar para el ensayo, que se calculará tomando en cuenta el tamaño de la población, la heterogeneidad de la misma, si los resultados son orientadores o definitorios, el número de características a estimar, el máximo error admisible, el nivel de significación, la disponibilidad de recursos tanto económicos como humanos, de tiempo y de muestras. Existen cuatro tipos de emplazamientos posibles donde realizar un ensayo de aceptabilidad sensorial: el laboratorio, locales centralizados (como supermercados o restaurantes), el hogar y móvil. Los ensayos en el laboratorio son muy utilizados debido a su fácil acceso, a que se pueden controlar muy bien las condiciones de ensayo y a que los resultados se pueden analizar rápidamente; sin embargo, se

Estimación de la vida útil sensorial de alimentos [38]

recomienda no ensayar más de cinco muestras por sesión y la información que se obtiene sobre el producto es acotada. Los ensayos en locales centralizados son los más utilizados en investigación de mercado; en estos lugares, los consumidores pueden reclutarse con anterioridad al ensayo o en el momento, interceptando a los posibles candidatos. Se recomienda que el número de muestras a ensayar no sea mayor a cuatro y se requiere un mayor número de consumidores que en las pruebas que se realizan en el laboratorio. Los ensayos en el hogar son de gran valor para obtener información sobre la preparación del producto, actitudes y opiniones de distintos miembros de la familia, y otras cuestiones relacionadas con la aceptabilidad total (funcionalidad, conveniencia, envase, costo). Por lo general se realizan hacia el final del desarrollo de un producto. Se recomienda que el número de muestras a evaluar en el hogar no sea mayor a dos, ya que se necesita mayor tiempo para ensayarlas. Las muestras deben presentarse a los consumidores codificadas con números aleatorios, en recipientes adecuados, con una cantidad, forma y apariencia uniformes. Deben proveerse neutralizantes (agua, galletas, etc.) adecuados al producto en estudio. El orden de presentación debe ser siempre equilibrado, pero podrán utilizarse bloques completos �diseño en el que cada consumidor prueba todas las muestras y cada muestra ocupa todas las posiciones posibles� o bloques incompletos, en el que cada muestra se evalúa el mismo número de veces pero por diferentes consumidores (este último método se utiliza cuando el número de muestras es muy grande para ser evaluado por un consumidor). 2.7.1. Pruebas de preferencia • Comparación por pares para medir preferencia Es probablemente el primer ensayo formal desarrollado para medir preferencia. Puede abarcar uno o más pares de productos, y los consumidores pueden evaluar uno o más pares de muestras. El método fuerza la elección de un producto sobre otro sin indicar si los mismos eran aceptables o no. La metodología de esta prueba se ha explicado en el punto 2.6.1. Es un método fácil de organizar e implementar, pero a la vez menos informativo que el método de escala hedónica. • Ordenamiento de preferencia Se utiliza cuando el objetivo del ensayo es comparar la preferencia de varias muestras y resulta muy útil cuando sirve para preclasificar las muestras para

2. Principios básicos de análisis sensorial [39]

análisis posteriores. Este método indica la dirección de la preferencia, pero no la magnitud o tamaño de dicha preferencia. Es un método de elección forzada, sencillo y de fácil comprensión por parte de los consumidores. Los resultados obtenidos se analizan por el método estadístico de Friedman. 2.7.2. Pruebas para medir aceptabilidad La medición de aceptabilidad sensorial se realiza a través del uso de escalas hedónicas, permitiendo la evaluación de hasta 5 ó 6 muestras dependiendo de la naturaleza del producto. Se basan en que el consumidor dé su impresión una vez que ha probado las muestras, señalando cuánto le agradan o desagradan (grado de aceptabilidad sensorial). Las muestras se presentan codificadas en orden equilibrado entre los consumidores. Es recomendable que entre la presentación de una y otra muestra el consumidor haga un intervalo de 1 a 3 minutos y utilice algún neutralizante (frecuentemente agua) para evitar la fatiga. El consumidor debe evaluar cada muestra sobre una escala que puede ser de tipo estructurada, semiestructurada o no estructurada (figuras 2.9, 2.10 y 2.11). La marca que realiza el consumidor sobre la escala se transforma en un valor numérico (puntuación) que luego se analiza estadísticamente por análisis de varianza. Cuando se busca saber el por qué de una aceptación o rechazo de un consumidor hacia un producto, se puede medir la aceptabilidad por atributos de apariencia, aroma, sabor y textura. Esta información puede resultar útil para detectar un problema, pero no debe utilizarse de la misma manera que la información obtenida de un panel entrenado; ya que preguntar por atributos requiere de una respuesta analítica por parte del consumidor. Para ampliar la información sobre atributos específicos también pueden realizarse preguntas abiertas del tipo: “¿cómo cambiaría el color de este producto?”, cerradas, como: “¿cambiaría el color de este producto? (sí / no)” o de elección múltiple, como: “el producto debería ser “más brilloso”, “algo más brilloso”, “tal cual está”, “algo menos brilloso” o “menos brilloso”. Una de las cuestiones más delicadas en los estudios con consumidores es el diseño del formulario de evaluación. Los cuestionarios deben ser claros y homogéneos en estilo; se debe usar el mismo tipo de escala (preferencia, hedónica estructurada, hedónica no estructurada, etc.) en la misma sección del formulario.

Estimación de la vida útil sensorial de alimentos [40]

ESCALA ESTRUCTURADA (ACEPTABILIDAD) PUNTUACIÓN 9 8 7 6 5 4 3 2 1

DESCRIPCIÓN Me gusta extremadamente Me gusta mucho Me gusta moderadamente Me gusta levemente Ni me gusta ni me disgusta Me disgusta levemente Me disgusta moderadamente Me disgusta mucho Me disgusta extremadamente

Figura 2.9. Escala estructurada utilizada en ensayos de aceptabilidad. ESCALA SEMIESTRUCTURADA Me disgusta mucho

Me gusta mucho x marca del consumidor

Figura 2.10. Escala semiestructurada utilizada en ensayos de aceptabilidad. ESCALA NO ESTRUCTURADA me disgusta mucho

me es indiferente

me gusta mucho

marca del consumidor Figura 2.11. Escala no estructurada utilizada en ensayos de aceptabilidad.

2. Principios básicos de análisis sensorial [41]

Las escalas deben ir en la misma dirección para todos los atributos. La longitud del cuestionario estará en relación con la cantidad de tiempo en que el sujeto espera realizar la prueba. Se debe indicar claramente la tarea a realizar por medio de instrucciones al comienzo del formulario.

2.8. Referencias y bibliografía ISO [International Standard Organisation] (1988). ISO 8589 Sensory Analysis. General guidance for the design of test rooms. ISO (1993) [International Standard Organisation] ISO 8586-1 Sensory analysis. General guidance for the selection, training and monitoring of assessors. Part 1. ISO (1993) [International Standard Organisation] ISO 8586-2 Sensory analysis. General guidance for the selection, training and monitoring of assessors. Part 2. ISO (2004) [International Standard Organisation] ISO 4120 Sensory analysis. Methodology. Triangle test. ISO (1983) [International Standard Organisation] ISO 5495 Sensory analysis. Methodology. Paired Comparison test. ISO (1985) [International Standard Organisation] ISO 6564 Sensory analysis. Methodology. Flavour profile. ISO (1994) [International Standard Organisation] ISO 11036 Sensory analysis. Methodology. Texture profile. ISO (2003) [International Standard Organisation] ISO 13299 Sensory analysis. Methodology. General guidance for establishing a sensory profile. Lawless, H. T., Heymann, H. (1998) Sensory evaluation of food. Nueva York: Chapman & Hall. Meilgaard, M. , Civille, G.V., Carr, T. 1999. Sensory evaluation techniques. Boca Raton (Florida): CRC Press. Pedrero, D. L., Pangborn, RM. 1989. Evaluación sensorial de los alimentos. México DF: Editorial Alambra Mexicana. Stone, H., Sidel, J. L. 2004. Sensory Evaluation Practices. 3ª edición. San Diego (California) Elsevier: Academic Press.

1. Introducción al análisis sensorial [43]

3 DISEÑO DE ENSAYOS DE VIDA ÚTIL DE ALIMENTOS Adriana Gámbaro

3.1. Introducción Un estudio de vida útil consiste en realizar una serie de controles preestablecidos en el tiempo, de acuerdo con una frecuencia establecida, hasta alcanzar el deterioro elegido como limitante o hasta alcanzar los límites prefijados. Los puntos clave al diseñar un ensayo de vida útil (VU) son el tiempo durante el cual se va a realizar el estudio siguiendo una determinada frecuencia de muestreo y los controles que se van a llevar a cabo sobre el producto hasta que presente un deterioro importante. Generalmente se cuenta con poca información previa, por lo que se deben programar controles simultáneos de calidad microbiológica, fisicoquímica y sensorial.

3.2. Obtención de información preliminar Previamente al estudio de VU, se debe tratar de obtener la mayor cantidad de información posible que oriente en su diseño. Como se mencionó en el Capítulo 1, es importante tener en cuenta que la información ya publicada sobre algún determinado producto alimenticio debe ser tomada solamente como una orientación sobre el tipo de deterioro que puede

Estimación de la vida útil sensorial de alimentos [44]

sufrir dicho producto y sobre la VU del mismo; hay que tener en cuenta que el alimento en estudio generalmente va a estar elaborado con otras condiciones de proceso, con otras materias primas, diferente formulación, otros tipos o tamaños de envase, otras condiciones de almacenamiento, etc., por lo que resulta difícil realizar una extrapolación a partir de dicha información. La información preliminar puede obtenerse de conocimientos previos sobre el producto o productos similare publicados en libros (Charalambous, 1993; Eskin y Robinson, 2001; Kilcast y Subramoniam, 2000; Man y Jones, 2000; Labuza, 1982; Taub y Singh, 1998), de valores publicados en Internet o mediante la realización de ensayos preliminares.

3.3. Diseño del estudio 3.3.1. Selección de las condiciones del ensayo Para diseñar un estudio de VU hay que seleccionar la temperatura, humedad e iluminación que se van a emplear en el mismo, determinando si se van a usar condiciones normales o aceleradas. Si se va a realizar un ensayo acelerado hay que seleccionar tanto las temperaturas de ensayo del producto, como la temperatura de almacenamiento del control (testigo). — Para un producto enlatado las temperaturas de ensayo podrían ser 25, 30, 35 y 40ºC, manteniendo el control a 4ºC. — Para un producto deshidratado las temperaturas de ensayo podrían ser 25, 30, 35, 40 y 45ºC, manteniendo el control a -18ºC. — Para un producto refrigerado las temperaturas de ensayo podrían ser 5, 10, 15 y 20ºC, manteniendo el control a 0ºC. — Para un producto congelado las temperaturas de ensayo podrían ser -5, -10 y -15ºC, manteniendo el control a -40ºC. Se recomienda ser específico en el planteamiento del experimento. Por ejemplo, definir si se quieren evaluar solamente los efectos de la temperatura, o de la protección que confiere el envase, o de la composición del producto. Hay que definir también si se quieren evaluar los efectos independientemente o

3. Diseño de ensayos de vida útil de alimentos [45]

relacionados. Se sugiere mantener el diseño experimental tan simple como sea posible.

3.4. Determinación del tiempo máximo de almacenamiento para el estudio Un estudio de VU se realiza hasta lograr un deterioro apreciable en las muestras (o sea, hasta conseguir un rechazo por parte del consumidor). Por ese motivo es muy importante definir cuál es el tiempo máximo de almacenamiento con el que se va a trabajar. Normalmente en las empresas se conoce un tiempo estimado de deterioro de las muestras, en condiciones normales de almacenamiento; sin embargo, cuando se plantean estudios acelerados de VU, esta información no siempre se conoce previamente. Por lo tanto, es interesante hacer algún tipo de ensayo preliminar, en las condiciones de ensayo seleccionadas, que permita fijar dentro de márgenes amplios, el tiempo en el que la muestra sufre un deterioro importante.

3.5. Selección de los tiempos de muestreo Siempre se debe seleccionar un mínimo de seis tiempos de muestreo; si se ensayan menos tiempos, la confianza en la determinación de la VU disminuye. Existen diversas posibilidades: a) Seleccionar intervalos de tiempo de muestreo iguales. Por ejemplo, un producto que se va a tener almacenado durante 21 días, se puede muestrear los días 0; 3; 6; 9; 12; 15; 18 y 21. b) Incrementar el número de muestras en el período durante el cual sea más probable que el producto falle. Por ejemplo, un producto que se va a tener almacenado durante 6 meses, se puede muestrear los meses 0; 1,5; 3; 4; 4,5; 5; 5,5 y 6.

Estimación de la vida útil sensorial de alimentos [46]

c) Si se tiene una estimación del valor de Q10 (variación de la velocidad de la reacción de deterioro por cada diez grados centígrados) y se está realizando un ensayo a varias temperaturas, se puede emplear la siguiente fórmula: ΔT

f 2 = f 1 Q10 10

donde f 1 es la frecuencia a la temperatura alta T1; f 2 es la frecuencia a la temperatura baja T2, y ΔT = T1 - T2. Por ejemplo, si un producto enlatado almacenado a 40ºC se ensaya una vez por mes y Q10 = 3, entonces a 35ºC, se debe ensayar cada 1,73 meses. En la práctica, una selección tan exacta de los tiempos de muestreo no siempre es posible, ya que a veces el día de muestreo coincide con un día no laborable.

3.6. Determinación de los descriptores críticos Un descriptor crítico es aquella característica que limita la VU del producto, ya sea por disminución durante la vida comercial (contenido en vitaminas, funcionalidad de un aditivo, carácter crujiente, olor típico, etc.) o por aumento del mismo (pardeamiento, carga microbiana, olor o sabor extraño, sabor rancio, etc.). Si no existe mucha información previa sobre el comportamiento del producto a lo largo del almacenamiento, hay que plantear un conjunto de análisis que pueden incluir análisis fisicoquímicos, microbiológicos, sensoriales (con panel de evaluadores entrenados) y de aceptabilidad (con consumidores).

3.7. Determinación del número de muestras necesarias para el ensayo La determinación del número de muestras es un punto crítico en el caso de pruebas sensoriales ya que en ellas se usa una cantidad importante de muestras

3. Diseño de ensayos de vida útil de alimentos [47]

(véanse más adelante los cálculo de cantidad de muestra necesaria en los diseños experimentales básico y escalonado).

3.8. Definición de las condiciones de almacenamiento del control o testigo ¿Se puede almacenar al testigo en condiciones tales que se mantenga inalterado durante todo el estudio? Hay que tener precaución ya que no todos los alimentos admiten determinados tratamientos (por ejemplo, no se puede congelar una muestra control de mayonesa). En el caso de no poder mantener un control inalterado a lo largo del estudio, se recomienda ir sustituyéndolo por producto fresco. Para poder “renovar” el testigo, se sugiere utilizar un ensayo triangular (véase el Capítulo 2) entre el primer testigo y el testigo que lo sustituirá.

3.9. Selección del diseño experimental Existen dos tipos de diseños aplicables a los estudios de VU: el diseño básico y el diseño escalonado. 3.9.1. Diseño básico Consiste en almacenar un lote de muestra en las condiciones seleccionadas e ir haciendo un muestreo en los tiempos prefijados. En cada muestreo se realizan todos los análisis correspondientes. Ejemplo de diseño básico. Estudio acelerado de mayonesa. Selección de las condiciones de ensayo: mayonesa envasada en envase rígido de PVC de 350 cc. Temperatura de ensayo: 45ºC. Tiempo máximo de almacenamiento en estas condiciones: 35 días.

Estimación de la vida útil sensorial de alimentos [48]

Tiempos de muestreo: 1, 7, 15, 20, 25, 30 y 35 días Descriptor crítico fisicoquímico: valor de peróxidos; descriptores críticos microbiológicos: ninguno. Debido a su acidez, aw y a la presencia de sorbato potásico, esta mayonesa se deteriorará principalmente por cambios químicos o físicos y no por la acción de microorganismos. Almacenamiento del control: refrigeración (5ºC) Análisis sensorial (9 evaluadores): escalas no estructuradas de diferencia, con un control, de 12 cm, ancladas en el centro con el rótulo “igual al control”, en el extremo izquierdo con el rótulo “mucho menos que el control” y en el extremo derecho con el rótulo “mucho más que el control”. Descriptores evaluados: olor, sabor a huevo, sabor a aceite y sabor oxidado. Ensayo de aceptabilidad (50 consumidores): escala hedónica estructurada de 9 puntos para evaluar aceptabilidad. Cálculo de cantidad de muestra: Análisis sensorial con evaluadores entrenados: 30 cc de mayonesa para 9 evaluadores, por duplicado = 540 cc Análisis con consumidores: 30 cc de mayonesa para 50 consumidores = 1500 cc Análisis fisicoquímico = 100 cc Total parcial (considerando extras) = 2450 cc (7 envases de mayonesa de 350 cc) Total para 7 tiempos de muestreo = 49 envases de mayonesa de 350 cc

La ventaja de emplear un diseño básico es que se trabaja con un único lote de producción. Las desventajas del diseño básico son que hay que reunir al panel de evaluadores y a los consumidores varias veces (en cada tiempo de muestreo), lo que implica mayor trabajo y mayor costo. Los evaluadores sensoriales van intuyendo el objetivo del estudio y hay un error de expectativa. Si se citan siempre a los mismos consumidores, éstos también pueden percatarse de los objetivos del estudio. Como ya se mencionó, se debe recordar la precaución de asegurar que el testigo se mantenga inalterado a lo largo del estudio; de no ser así, hay que cambiarlo por testigo fresco cada día de ensayo.

3. Diseño de ensayos de vida útil de alimentos [49]

3.9.2. Diseño escalonado Consiste en almacenar diferentes lotes de producción en las condiciones seleccionadas a diferentes tiempos, de forma de obtener en un mismo día todas las muestras con los diferentes grados de deterioro y en ese día analizarlas. Ejemplo de diseño acelerado. Estudio de pan integral de molde. Selección de las condiciones de ensayo: pan integral de molde (aproximadamente 13 rodajas por pan), en envases de polietileno. Temperatura de ensayo: 20ºC. Tiempo máximo de almacenamiento: 17 días. Tiempos de muestreo: 1, 5, 8, 11, 13, 15 y 17 días Descriptor crítico fisicoquímico: humedad; descriptor crítico microbiológico: recuento de mohos. Análisis sensorial (9 evaluadores): escalas no estructuradas de intensidad de 10 cm, ancladas en cada extremo con el rótulo “nada” y “mucho”. Descriptores evaluados: olor extraño, suavidad, tamaño de zona suave, cohesividad, sequedad bucal y sabor extraño. Ensayo de aceptabilidad (50 consumidores): escala hedónica estructurada de 9 puntos para evaluar aceptabilidad. Almacenamiento de control: no se necesita. Cálculo de cantidad de muestra: Análisis sensorial con evaluadores entrenados: 1,5 rodajas para 12 jueces sensoriales por duplicado = 36. Análisis con consumidores: 1 rodaja para 50 consumidores = 50 rodajas. Análisis fisicoquímico y microbiológico = 13 rodajas. Total parcial (considerando extras) = 104 rodajas (8 panes). Total para 7 tiempos de muestreo = 56 panes. El diseño escalonado utilizado en este estudio consiste en que 17 días antes del día fijado para realizar los análisis, se toman de la línea de producción 8 panes que se almacenan en una cámara o estufa a 20ºC; 15 días antes del día fijado para los análisis se toman de la línea de producción otras 8 panes que se almacenan en una cámara o estufa a 20ºC; se continúa de la misma manera 13, 11, 8, 5 y 1 días antes del día fijado para realizar los análisis.

Estimación de la vida útil sensorial de alimentos [50]

De este modo se obtendrán en un mismo día muestras con 1, 5, 8, 11, 13, 15 y 17 días de almacenamiento a 20ºC, que se analizarán todas en un mismo día. La ventaja de emplear el diseño escalonado es que todos los ensayos se realizan en un solo día (se reúne al panel de evaluadores y se reclutan los consumidores una sola vez) y además no se necesita almacenar un control. La desventaja del diseño escalonado es que al trabajar con varios lotes de producción es difícil definir cuál se toma como testigo. ¿Se puede evitar trabajar con distintos lotes de producción? En el ejemplo planteado, este inconveniente se evita manteniendo panes del mismo lote de producción a temperatura ambiente y congelarlos (congelación rápida en túnel a –40ºC y mantenimiento en cámaras a –20ºC) después de transcurridos los distintos tiempos elegidos, de forma que el día del estudio haya panes provenientes del mismo lote con 1, 5, 8, 11, 13, 15 y 17 días de almacenamiento. El día previo al estudio se descongelan todas las muestras.

3.10. Selección del criterio de falla Se puede establecer el punto final sensorial como una disminución específica de la aceptabilidad o un cambio perceptible en el producto en uno o más atributos críticos. El criterio de falla sensorial carece de uniformidad, ya que distintos autores han utilizado diferentes criterios. Incluso un mismo autor ha utilizado diferentes criterios de falla según el producto objeto del estudio. Gacula y Kubala (1975) utilizaron una escala de intensidad de sabor extraño de 7 puntos (1 = “sin sabor extraño”, 7 = “mucho sabor extraño”), empleando como criterio de falla sensorial la puntuación 2,5 para un producto y 3,5 para otro. Randell y col. (1995) utilizaron una escala de calidad de 6 puntos (0 = “inaceptable”, 5 = “excelente”), considerando los productos con puntuaciones inferiores a 2 como inaceptables para la venta y aquéllos con puntuaciones inferiores a 1,5 como inadecuados para consumo humano. O´Conner-Shaw y col. (1996) emplearon apreciaciones cualitativas tales como “olor típico disminuido”.

3. Diseño de ensayos de vida útil de alimentos [51]

Los criterios de falla empleados por estos autores no toman en cuenta a la opinión de los consumidores para definir el punto final sensorial.

3.11. Referencias y bibliografía Charalambous, G. 1993. Shelf life studies of foods and beverages. Nueva York: Elsevier Science. Eskin, N.A.M., Robinson D.S. 2001. Food shelf life stability, chemical, biochemical, and microbiological changes. Boca Raton (California): CRC Press. Gacula, M.C. 1975. The design of experiments for shelf life study. Journal of Food Science 40, 399-403. Gacula, M.C., Kubala, J. 1975. Statistical model for shelf life failures. Journal of Food Science 40, 404-409. Kilcast, D., Subramoniam, P. 2000. The stability and shelf life of foods. Boca Raton (California): CRC Press. Labuza, T.P. 1982. Shelf-life dating of foods. Westport (Connecticut): Food & Nutrition Press. Man, C.M.D., Jones, A.A. 2000. Shelf-life evaluation of foods. Gaithersberg (Maryland) Aspen Publishers. O´Conner-Shaw, R.E., Roberts, R., Ford A.L., Nottingham, S.M. 1996. Changes in sensory quality of sterile cantaloupe dice stored in controlled atmospheres. Journal of Food Science 61, 847-851. Randell, K., Ahvenainen, R., Latva-Kala, K., Hurme, E., Matilla-Sandholm, T., Hyvonen, L. 1995. Modified atmosphere-packed marinated chicken breast and rainbow trout quality as affected by package leakage. Journal of Food Science 60, 667-684. Taub, I.A., Singh R.P. 1998. Food Storage Stability. Boca Raton (California): CRC Press.

1. Introducción al análisis sensorial [53]

4 METODOLOGÍA DE ESTADÍSTICA DE SUPERVIVENCIA Lorena Garitta Guadalupe Gómez Ana V. Curia

4.1. Introducción El análisis de supervivencia (Meeker y Escobar, 1998; Klein y Moeschberger, 1997; Kleinbaum, 1996; Gómez, 2004) es una herramienta estadística muy utilizada en estudios clínicos, epidemiológicos, biológicos, sociológicos y en estudios de fiabilidad. El análisis de supervivencia comprende un conjunto de procedimientos estadísticos para analizar aquellos tipos de datos que incluyen el tiempo entre dos sucesos como variable respuesta. En el caso más clásico el primer suceso es el nacimiento y el segundo la muerte. En la aplicación a la vida útil de alimentos, el primer suceso podría ser el tiempo transcurrido entre la comercialización de un alimento y el segundo, el rechazo del alimento por parte de los consumidores. Gacula y Sing (1984), introdujeron el modelo de Weibull, derivado del análisis de supervivencia, en estudios de vida útil de alimentos. El modelo fue aplicado en estudios posteriores sin tener en cuenta el concepto de censura (Hough y col., 1999; Cardelli y Labuza, 2001; Duyvesteyn y col., 2001). Hough y col. (2003) aplicaron el concepto de censura en un intervalo y las herramientas propias del análisis de supervivencia a la vida útil de alimentos. Tradicionalmente la vida útil de los alimentos se ha centrado en el producto. Por ejemplo, en un estudio reciente sobre el uso de radiación ionizante para extender la vida útil de cebolla de verdeo (Fan y col., 2003), un panel de tres evaluadores midió la calidad global del producto en una escala de 9 puntos, donde

Estimación de la vida útil sensorial de alimentos [54]

1 era “inutilizable” y 9 “excelente”. Los autores fijaron el punto 6 de esta escala como límite de comercialización del producto. En las condiciones estudiadas, determinaron que la vida útil de la cebolla de verdeo era de 9 días. Este ejemplo es lo que se llamaría centrar la vida útil en el producto. Sería interesante preguntarse qué piensan los consumidores de esta cebolla conservada 9 días. Es muy probable que un consumidor muy exigente encuentre el producto almacenado 6 días totalmente inaceptable, y otro consumidor menos exigente esté conforme con consumir una cebolla almacenada durante 12 días. Es así que, desde el punto de vista sensorial, esa cebolla no tiene una vida útil propia, sino que la misma dependerá de la interacción del alimento con el consumidor. Una misma cebolla puede ser rechazada por un consumidor y aceptada por otro. Con la finalidad de determinar la vida útil de los alimentos, y habida cuenta de que interesa conocer el tiempo en el cual el consumidor rechaza el producto, se utilizará la función de rechazo F(t), definida como la probabilidad de que un consumidor rechace un producto almacenado antes del tiempo t. Llevando la definición de la función de rechazo a la vida útil sensorial de la cebolla de verdeo, el “individuo” no sería la propia cebolla, sino el consumidor. El riesgo no estaría enfocado sobre el deterioro del producto, sino sobre el rechazo del consumidor hacia el producto.

4.2. Protocolo experimental de los datos que se utilizarán para ilustrar la metodología Los datos experimentales se obtuvieron en un estudio de vida útil de yogur batido de fresa (o frutilla) en condiciones aceleradas. Se compraron envases de 150 g a un distribuidor local, todos del mismo lote. Los envases se almacenaron a 4°C, y periódicamente se colocaron submuestras en una estufa a 42°C de manera de obtener los siguientes tiempos experimentales de almacenamiento: 0, 4, 8, 12, 24, 36 y 48 h. Se eligieron estos tiempos ya que algunos estudios preliminares habían mostrado que el sabor se deterioraba con rapidez durante las primeras 12 h (aproximadamente) y luego se deterioraba más lentamente. Una vez que las muestras alcanzaron cada uno de los tiempos de almacenamiento a 42°C, se refrigeraron a 4°C hasta ser probadas; este tiempo de refrigeración nunca fue

4. Metodología de estadística de supervivencia [55]

superior a 3 días. Ensayos microbiológicos previos (aerobios mesófilos, coliformes, mohos y levaduras) mostraron que las muestras eran aptas para su consumo. Se reclutaron 50 consumidores que consumían yogur batido por los menos una vez por semana. Ellos recibieron las 7 muestras de yogur almacenadas a 42°C durante 0, 4, 8, 12, 24, 36 y 48 h. La presentación fue en forma monádica y el ordenamiento fue al azar. Se sirvieron 50 g de cada muestra en un vasito de plástico de 70 ml de capacidad. El intervalo de presentación entre cada muestra fue de aproximadamente 1 minuto. Había agua disponible para el enjuague. Para cada muestra que los consumidores probaban contestaban la pregunta: “¿Usted normalmente consumiría este producto? ¿Sí o no?”. Los ensayos se realizaron en un laboratorio de análisis sensorial, equipado con cabinas individuales con iluminación y ventilación controladas. La tabla 4.1 muestra los datos correspondientes de los 50 consumidores que realizaron el ensayo.

4.3. Conceptos básicos En estudios de vida útil se presentan a los consumidores muestras con diferentes tiempos de almacenamiento (horas, días, semanas, etc.). Se define la variable aleatoria T como el tiempo de almacenamiento en el cual el consumidor rechaza la muestra. Supondremos establecido un tiempo cero que usualmente se corresponderá con el producto fresco. Para este tiempo cero se supone que los consumidores aceptan el producto. De lo contrario, o sea si un consumidor rechaza el producto fresco lo más probable es que no le guste el producto en sí, y corresponde no tener en cuenta sus datos para el estudio. El tiempo de rechazo de cada individuo está sujeto a variaciones aleatorias y por lo tanto, formalmente, T es una variable aleatoria no negativa. Dichas variaciones son intrínsecas de los individuos y se producen como consecuencia de un sinfín de factores no mensurables tales como el estado físico del individuo, los alimentos o bebidas que ha ingerido antes, su estado anímico, etc. Para interpretar una variable aleatoria del tipo tiempo, como la que se acaba de ilustrar se puede usar la llamada función de rechazo F(t). La función de rechazo F(t) puede definirse como la probabilidad de que un consumidor rechace un producto antes del tiempo t, y se representa por F(t) = P (T ≤ t). Formalmente F(t) es la función de distribución de la variable aleatoria T.

Estimación de la vida útil sensorial de alimentos [56]

Tabla 4.1. Datos obtenidos de los 50 consumidores que recibieron muestras de yogur almacenadas distintos tiempos a 42°C. Consumidor 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 48 49 50

T0

T4

T8

T12

T24

T36

T48

no sí sí sí sí sí no sí sí sí sí sí sí sí sí sí no sí sí sí sí sí sí sí sí sí sí no sí sí sí sí sí sí sí sí sí sí sí sí sí sí sí sí sí sí sí sí sí sí

no sí sí no sí sí sí sí sí sí sí sí sí sí sí sí sí sí sí sí sí sí sí sí sí no sí sí sí sí sí sí no sí sí sí sí no sí no sí sí sí sí sí sí sí no sí sí

sí no no sí sí sí sí sí sí sí no sí sí sí sí sí no no sí no sí sí no sí sí no no sí sí no sí sí no sí sí sí sí sí sí sí sí sí no no sí sí no no sí sí

sí sí sí sí sí sí sí sí sí sí sí sí no sí no sí sí no sí sí no sí no sí sí sí no sí no sí sí sí sí no sí sí sí sí no sí sí sí no no sí sí sí no sí sí

sí no no no sí no sí sí no no sí sí no sí no sí no no no no sí no no sí sí no no no sí no sí sí sí no no sí sí sí no sí no no no no sí no no no no sí

sí no no no sí sí sí sí no sí no no no no no sí sí no no sí sí no no sí no no no no no no no no no no no sí sí no no no no sí no no sí sí no no no sí

no no sí no No No No Sí No No No No No No No No Sí No No No Sí No No No No No No No No No No Sí No No No Sí No No No No Sí No no no sí no no no no sí

4. Metodología de estadística de supervivencia [57]

El gráfico de F(t) se denomina curva de rechazo y es muy útil para comparar visualmente las probabilidades de rechazo de dos o más productos. Desde un punto de vista teórico los valores del tiempo t pueden ir desde 0 hasta infinito y por lo tanto, un gráfico de la función de rechazo se corresponde con una curva que empieza en el valor 0 y va subiendo acercándose al valor 1, que corresponde al 100% de rechazo, a medida que t aumenta. Sin embargo, en la práctica, cuando se trazan gráficos de F(t) a partir de los datos experimentales lo que se obtiene es una función con forma de escalón en lugar de una curva suave. Una forma práctica de calcular los porcentajes sería contar el número de rechazos (“no”) dado por los consumidores para cada tiempo de almacenamiento y calcular dicho porcentaje sobre el número de respuestas totales. En el ejemplo de yogur, el número de respuestas totales fue de 46, ya que hubo 4 consumidores eliminados por rechazar el producto fresco. Para el tiempo 4 horas, hubo 6 consumidores que rechazaron el yogur sobre un total de 46, calculado el porcentaje, se obtiene un 13% de rechazo. En la tabla 4.2, se presentan los porcentajes de rechazo obtenidos para cada tiempo de almacenamiento del yogur y en la figura.4.1, la correspondiente curva de rechazo. A partir de la figura 4.1, se puede realizar una aproximación de la vida útil del yogur, teniendo en cuenta el porcentaje de rechazo a utilizar. Por ejemplo si se decide trabajar con un 50% de rechazo (mediana), el tiempo estimado es de 24 horas. Es importante destacar que este valor calculado no es estadísticamente confiable ya que se puede observar en el gráfico (figura 4.1) que el tiempo estimado de 24 horas, Tabla 4.2. Porcentajes de rechazo para diferentes tiempos de almacenamiento dados por los consumidores en el ensayo de yogur. Tiempo (horas)

% Rechazo

0

0

4

13

8

30

12

26

24

59

36

70

48

83

Estimación de la vida útil sensorial de alimentos [58]

Figura 4.1. Porcentajes de rechazo dados por los consumidores en función del tiempo de almacenamiento del yogur.

abarca un intervalo de rechazo muy amplio (de un 25% a un 60%). Además este sistema no calcula los intervalos de confianza de los valores estimados. La forma correcta de calcular estos parámetros se verá a partir del punto 4.5.

4.4. Fenómeno de la censura Una dificultad propia del análisis de vida útil es el hecho de que la información sobre el momento en que un consumidor rechaza el producto depende de los tiempos de almacenamiento en que éste prueba el producto. El tiempo T hasta que se produce el rechazo no se observa con exactitud, dando lugar a los llamados tiempos censurados. La censura puede ser de distintos tipos: la “censura por la derecha” se produce cuando el consumidor no rechaza ninguna de las muestras, en particular no rechaza la muestra almacenada en el tiempo máximo que duró el estudio (llámese t ult). En este caso se dispone de la información que el tiempo

4. Metodología de estadística de supervivencia [59]

hasta el rechazo T, es superior a tult. La “censura en un intervalo” se da cuando el consumidor rechaza el producto entre dos tiempos de almacenamiento dados. Por ejemplo, ha aceptado la muestra almacenada tj horas y rechaza la muestra almacenada tk. En este caso T esta entre tj y tk horas. La “censura por la izquierda” es un caso particular de la censura en un intervalo y se da cuando el consumidor rechaza el producto en el primer tiempo de almacenamiento. Es decir, en este caso T esta entre 0 y t1 horas. (Meeker y Escobar, 1998). Para ilustrar la naturaleza de los datos censurados, se presenta la tabla 4.3 que contiene el comportamiento de 5 de los 50 consumidores que realizaron el ensayo de yogur. Se recuerda que los tiempos de almacenamiento fueron: 0, 4, 8, 12, 24, 36 y 48 horas. Tabla 4.3. Datos de aceptación o rechazo para 5 consumidores que evaluaron muestras de yogur con diferentes tiempos de almacenamiento a 42°C. Sujeto

Tiempo de almacenamiento (horas)

Censura

0

4

8

12

24

36

48

1









no

no

no

intervalo: 12-24

2















derecha: > 48

3





no



no

no

no

intervalo: 4-24

4



no





no

no

no

izquierda: ≤24

5

no

no









no

no considerado

El comportamiento del consumidor 1 es el de esperar en un estudio de vida útil; esto es: acepta las muestras hasta un cierto tiempo de almacenamiento y luego las rechaza de forma consistente. Los datos están censurados en un intervalo, porque no se conoce el tiempo exacto de almacenamiento entre las 12 y 24 horas, a partir del cual el consumidor comenzaría a rechazar el producto. Veintidós consumidores presentaron este tipo de datos. El consumidor 2 acepta todas las muestras. Supuestamente, a un tiempo de almacenamiento prolongado (T > 48 horas) las muestras serían rechazadas; por lo tanto, los datos están censurados a la derecha. Ocho consumidores presentaron este tipo de datos.

Estimación de la vida útil sensorial de alimentos [60]

El consumidor 3 fue bastante inconsistente: rechazó la muestra con 8 horas de almacenamiento, aceptó la de 12 horas, y rechazó la de 24 horas y todas las siguientes. La censura podría ser interpretada de diferentes maneras. Una posibilidad, como se muestra en la tabla 4.3, es la de censura en un intervalo entre las 4 y las 24 horas. Otra posibilidad consideraría los datos censurados en un intervalo entre las 4 y las 8 horas (ignorando las respuestas después de la primera vez que rechazó el yogur). En el presente estudio, se consideraron los datos censurados en un intervalo entre las 4 y las 24 horas. Once consumidores presentaron este tipo de datos. El consumidor 4 también fue algo inconsistente, alternando las respuestas de rechazo y aceptación, es decir, los “síes” y los “noes”. Estos datos se consideraron censurados a la izquierda. La censura a la izquierda para este consumidor podría ser considerada como T ≤ 4 horas ó T ≤ 24 horas; en el presente estudio se tomó este último criterio. Cinco consumidores fueron censurados por la izquierda. El consumidor 5 rechazó la muestra fresca; pudo haber pasado que: (a) fue reclutado por error, es decir, no le gustaba el yogur; (b) prefirió el producto almacenado al producto fresco; o (c) no entendió la prueba. No sería razonable considerar los resultados de este tipo de consumidores para establecer la vida útil de un producto. Por ejemplo, una compañía tendría que producir un yogur con un perfil de sabor diferente para aquellos consumidores que prefieren la muestra almacenada al producto fresco. Cuatro sujetos presentaron este comportamiento de rechazar la muestra fresca, y sus resultados no fueron considerados en este estudio. En un estudio de vida útil de aceite de girasol, (Ramírez y col., 2001), se encontró que 9 de 60 consumidores prefirieron la muestra almacenada al producto fresco, y sus resultados no fueron incluidos en los cálculos de fallo sensorial. Otro caso que se puede presentar es que algún consumidor no completa todas los formularios de evaluación. En este caso se tendrían datos faltantes. En algunos casos el dato faltante puede implicar una ampliación del intervalo de censura, pero puede ser aconsejable descartar los datos del consumidor correspondiente.

4.5. Cálculo de la vida útil a partir de los datos de los consumidores 4.5.1. Estimación de la función de rechazo Para estimar la función de rechazo se maximiza la llamada función de verosimilitud. Dicha función describe la probabilidad conjunta de obtener los

4. Metodología de estadística de supervivencia [61]

datos observados experimentalmente, sobre los sujetos en estudio, como una función de los parámetros desconocidos del modelo considerado (véase Klein y Moeschberger, 1997; Garitta y col., 2004). Si se asume un determinado modelo paramétrico que ajusta razonablemente bien los datos, la función de verosimilitud dependerá tan solo de unos pocos parámetros y proporcionará una estimación más precisa tanto de la función de rechazo como de otros parámetros de interés. Teniendo en cuenta que usualmente la distribución de los tiempos de rechazo está sesgada a la derecha, el modelo normal no es adecuado y otras leyes tales como la de Weibull o la log-normal son más adecuadas. Una manera práctica de representar estas distribuciones es mediante un modelo log-lineal: Y = 1n(T) = μ + σW donde W es la distribución del error. Es decir, en lugar de plantear un modelo para el tiempo de fallo T, se modela su transformación logarítmica. Klein y Moeschberger (1997) o Lindsey (1998), presentan diferentes distribuciones posibles para T, por ejemplo, la distribución log-normal o la distribución de Weibull. Para la lognormal, W es la distribución normal estándar; en el caso de la distribución de Weibull, W es la distribución del valor extremo. Si se elige para T la distribución log-normal, la función de rechazo está dada por: F(t) = φ

(

1n(t) – μ σ

)

(ecuación 4.1)

donde φ(·) es la función de distribución acumulativa de la curva normal, y μ y σ son los parámetros del modelo. Si se elige la distribución de Weibull, la función de rechazo está dada por: F(t) = Fsev

(

1n(t) – μ σ

)

(ecuación 4.2)

donde Fsev(·) es la función de rechazo de la distribución del valor extremo, Fsev(w) = 1 – exp(–ew), y μ y σ son los parámetros del modelo. Los parámetros del modelo log-lineal se obtienen maximizando la función de verosimilitud.

Estimación de la vida útil sensorial de alimentos [62]

Figura 4.2. Probabilidad de rechazo con el tiempo de almacenamiento para distintos modelos paramétricos obtenidos a partir del ensayo de yogur.

Como ejemplo de lo explicado, en la figura 4.2 se muestran los gráficos de los posibles modelos, obtenidos a partir del ensayo de yogur almacenado a 42°C a diferentes tiempos. La figura 4.2 permite elegir el modelo que mejor se ajusta a los datos experimentales. En este caso los modelos que mejor ajustan son el lognormal y el loglogístico. Por simplicidad se eligió el modelo lognormal. Con este modelo los valores de los parámetros fueron μ = 2,99 y σ = 0,93. Estos parámetros son los que resultaron de maximizar la verosimilitud en función de los datos experimentales. Con los valores de μ y σ, se puede representar el porcentaje de rechazo con el tiempo de almacenamiento mediante la ecuación 4.1 (figura 4.3). 4.5.2. Cálculo de los percentiles con sus intervalos de confianza En estudios de vida útil sensorial, los parámetros de interés a menudo son los percentiles de la distribución de la vida útil. Por ejemplo, se usará el percentil del

4. Metodología de estadística de supervivencia [63]

Figura 4.3. Porcentaje de rechazo con el tiempo de almacenamiento de yogur a 42ºC, utilizando la distribución log-normal.

50% o mediana, si se está interesado en saber cuántos días se puede almacenar un alimento para que menos del 50% de los consumidores rechacen el producto; o bien, se usará el percentil del 25% si se quiere conocer la diferencia en días de almacenamiento, si sólo se permite que el 25% de los consumidores rechace el alimento al final de su vida útil. En el ensayo de yogur, una vez que se ajustó el modelo (figura 4.3) se calcularon los porcentajes de rechazo con sus intervalos de confianza del 95% para 35, 50 y 60 horas de almacenamiento y también se calcularon los tiempos de almacenamiento teniendo en cuenta un 10, un 25 y un 50% de rechazo, con intervalos de confianza del 95%. Estos cálculos fueron realizados con procedimientos del programa estadístico S-Plus. En la tabla 4.4 se encuentran los datos de los porcentajes de rechazo y en la tabla 4.5 figuran los datos de los tiempos de almacenamiento.

Estimación de la vida útil sensorial de alimentos [64]

Tabla 4.4. Porcentajes de rechazo, con sus intervalos de confianza, para el modelo log-normal aplicado a los datos de yogur. Porcentajes de rechazo Almacenamiento (horas)

Intervalo de confianza inferior (95%)

Estimado

Intervalo de confianza superior (95%)

60 71 76

73 84 88

83 92 95

35 50 60

Tabla 4.5. Tiempos de almacenamiento, con sus intervalos de confianza, para el modelo log-normal aplicado a los datos de yogur. Tiempos de almacenamiento (horas) Porcentajes de rechazo 10 25 50

Intervalo de confianza inferior (95%)

Estimado

Intervalo de confianza superior (95%)

4 8 15

6 11 20

9 15 27

4.6. Poblaciones y aspectos metodológicos: su influencia en el cálculo de la vida útil A continuación se presentarán datos experimentales que muestran la influencia que pueden tener la población de consumidores con la cual se realiza el ensayo y las condiciones de la prueba, sobre las estimaciones de vida útil. Las mismas muestras de yogur almacenadas a 42ºC en los tiempos anteriormente mencionados fueron evaluadas por distintas poblaciones en distintas condiciones de ensayo:

4. Metodología de estadística de supervivencia [65]

Adultos: véase el punto 4.2. Niños con atención no personalizada (niños NP): Se reclutaron 50 niños, con edad comprendida entre 10-12 años, que ocuparon las 16 cabinas disponibles de un laboratorio de evaluación sensorial en grupos de 16. Un líder explicó el ensayo y luego los niños probaron las muestras de forma análoga a los adultos, o sea en forma que ellos mismos administraron la muestra. No hubo control sobre la comunicación e interacción entre los niños. Niños con atención personalizada (niños P): Se reclutaron 50 niños, con edad comprendida entre 10-12 años. Se trabajó con grupos de 4 niños y cada uno recibió atención personalizada. En la tabla 4.7 se presentan los parámetros obtenidos y en la figura 4.4 se muestran los porcentajes de rechazo calculados para las distintas poblaciones. Tabla 4.7. Parámetros de supervivencia y percentiles calculados con sus intervalos de confianza para las tres poblaciones ensayadas. Niños con atención no personal

Niños con atención personal

Parámetro

Adultos

Límite Valor Límite Límite Valor Límite inferior estimado superior inferior estimado superior

Límite Valor Límite inferior estimado superior

del 95%

del 95%

del 95%

μ

2,70

5,40

3,69

2,99

del 95%

del 95%

3,28

3,85

4,63

del 95% 4,01

4,34

σ

0,71

0,93

1,21

0,77

1,34

2,34

0,54

0,86

1,26

P25*

7,53

10,60

14,92

24,30

41,30

70,10

23,10

31,00

41,60

P50*

14,81

19,84

26,58

47,10

102,20

222,00

39,90

55,30

76,70

*Porcentaje de rechazo

Los datos de las poblaciones se analizaron mediante estadística de supervivencia empleando el modelo log-normal. En la tabla 4.7 se puede observar que la población de niños con atención no personalizada presentó intervalos de confianza mayores, y que los tiempos correspondientes a los percentiles del 25 y 50% de rechazo exceden los tiempos de almacenamiento utilizados en el ensayo. Esto último se puede observar en la figura 4.4.

Estimación de la vida útil sensorial de alimentos [66]

Figura 4.4. Porcentajes de rechazo para las muestras de yogur almacenadas a 42ºC, calculados para tres poblaciones: (niños NP) niños sin atención personalizada, (niños P) niños con atención personalizada y (A) adultos. Como conclusión puede afirmarse que la vida útil sensorial depende no sólo del producto sino de la población seleccionada y del contexto experimental, con lo que el diseño a emplear, en cuanto a los tiempos de almacenamiento para el cálculo de la vida útil, puede no resultar apropiado, como resultó en el caso de las dos poblaciones de niños, para las que los tiempos de vida útil calculados exceden los del diseño experimental. Otro punto a tener en cuenta es que para trabajar con niños se deben tomar precauciones para evitar la comunicación y distracción.

4.7. Método de tiempos actuales Otro método que está en estudio es el denominado “Tiempos actuales”, que consiste en que un consumidor prueba el alimento con un solo tiempo de

4. Metodología de estadística de supervivencia [67]

almacenamiento. Esta metodología está pensada para aplicar en casos en los que el alimento es agresivo sensorialmente, y sería imposible hacer probar a un consumidor seis o más muestras de este alimento. Otro caso de aplicación de este método es en el que no es posible realizar un diseño escalonado (véase Capítulo 3), y el consumidor tendría que concurrir al lugar de ensayo en varias oportunidades, correspondientes a los distintos tiempos de almacenamiento. Con la metodología de tiempos actuales, cada consumidor realizaría una sola prueba que podría llevarse a cabo en un local de ensayo o en su propio hogar. En la tabla 4.6 se presentan los datos que se obtendrían de un ensayo de tiempos actuales en el que 50 consumidores prueban el producto a cada tiempo de almacenamiento, lo que hace un total de 300 consumidores para los seis tiempos considerados. El análisis estadístico de este tipo de datos es muy similar al descrito anteriormente, en el que cada consumidor presenta un solo tiempo censurado a la izquierda o censurado a la derecha. Tabla 4.6. Datos que se obtendrían de un ensayo de tiempos actuales en el que 50 consumidores prueban el producto para seis tiempos de almacenamiento. Tiempos de almacenamiento (horas)

Consumidores

Censura

4

8

12

24

36

48

1 50

sí no

* *

* *

* *

* *

* *

>4 ≤4

51 100

* *

sí sí

* *

* *

* *

* *

>8 >8

101 150

* *

* *

no sí

* *

* *

* *

≤ 12 > 12

151 200

* *

* *

* *

no no

* *

* *

≤ 24 ≤ 24

201 250

* *

* *

* *

* *

sí no

* *

> 36 ≤ 36

251 300

* *

* *

* *

* *

* *

no no

≤ 48 ≤ 48

Estimación de la vida útil sensorial de alimentos [68]

4.8. Conclusiones En el análisis de supervivencia, la vida útil sensorial de los alimentos se ha enfocado en el rechazo por parte de un consumidor de un producto almacenado en un determinado tiempo. Se puede decir entonces que los alimentos no tienen una vida útil propia, sino que ésta dependerá de la interacción del alimento con el consumidor. Un aspecto importante de esta metodología es que el trabajo experimental es relativamente simple. En el ensayo del ejemplo, 50 consumidores probaron 7 muestras de yogur con diferentes tiempos de almacenamiento, y contestaron “sí” o “no” a la pregunta si ellos consumirían las muestras. Esta información fue suficiente para estimar la vida útil del yogur. Las futuras investigaciones en la aplicación de estadística de supervivencia para vida útil deberían cubrir: a) Número de consumidores y tiempos de almacenamiento acelerado necesarios para obtener un nivel de significación y una potencia adecuada. b) Estudios de almacenamiento acelerado en los que variables, tales como temperatura o humedad, podrían ser consideradas como covariables. c) Determinación de cómo influyen sobre las estimaciones de la vida útil sensorial las covariables relacionadas con los consumidores, tales como la edad o el sexo.

4.9. Referencias y bibliografía Cardelli, C., Labuza, T. P. 2001. Application of Weibull hazard analysis to the determination of the shelf life of roasted and ground coffee. LebensmittelWissenschaft Und -Technologie 34, 273-278. Duyvesteyn, W. S., Shimoni, E., Labuza, T. P. 2001. Determination of the end of shelf-life for milk using Weibull hazard method. Lebensmittel-Wissenschaft Und -Technologie 34, 143-148.

4. Metodología de estadística de supervivencia [69]

Fan, X., Niemira, B.A., Sokorai, K.J.B. 2003. Use of ionizing radiation to improve sensory and microbial quality of fresh-cut green onion leaves. Journal of Food Science 68, 1478-1483. Gacula, M.C., Singh, J. 1984. Statistical methods in food and consumer research. Nueva York: Academic Press. Garitta, L., Gómez, G., Hough, G., Langohr K., Serrat, C. 2004. Estadística de supervivencia aplicada a la vida útil sensorial de alimentos. Tutorial introductorio y cálculos a realizar utilizando S-Plus. Madrid: Programa CYTED. Gómez, G. 2004. Análisis de supervivencia. Barcelona: Ahlens SL. Hough, G., Langohr, K., Gómez, G., Curia, A. 2003. Survival analysis applied to sensory shelf-life of foods. Journal of Food Science 68, 359-362. Hough, G., Puglieso, M. L., Sánchez, R., Mendes da Silva, O. 1999. Sensory and microbiological shelf-life of a commercial Ricotta cheese. Journal Dairy Science 82, 454-459. Klein, J. P., Moeschberger, M. L. 1997. Survival analysis, techniques for censored and truncated data. Nueva York: Springer-Verlag. Kleinbaum, D. G. 1996. Survival analysis, a self-learning text. Nueva York: Springer-Verlag. Lindsey, J. K. 1998. A study of interval censoring in parametric regression models. Lifetime Data Analysis 4, 329-354. Meeker, W. Q., Escobar, L. A. 1998. Statistical methods for reliability data. Nueva York: John Wiley & Sons. Ramírez, G., Hough, G., Contarini, A. 2001. Influence of temperature and light exposure on sensory shelf-life of a commercial sunflower oil. Journal of Food Quality 24, 195-204.

1. Introducción al análisis sensorial [71]

5 METODOLOGÍA DE PUNTO DE CORTE Ana V. Curia Lorena Garitta Patricia Restrepo Constanza López

5.1. Introducción En el capítulo anterior se desarrolló la metodología de estadística de supervivencia que es la más apropiada para definir la vida útil sensorial a partir de la aceptación o el rechazo de los consumidores. Sin embargo, hay situaciones en las cuales el método de estadística de supervivencia no es práctico, por la dificultad en reclutar el número suficiente de consumidores. Esta situación se presenta en estudios en los cuales hay varios factores de variación. Por ejemplo, en un estudio de vida útil sensorial de mayonesa con: 3 temperaturas 2 envases 2 condiciones de iluminación Esto implica medir la vida útil sensorial para 24 condiciones experimentales. Si para cada condición se requieren 50 consumidores, esto significaría un total de 1200 consumidores en total. Lo más probable es que el presupuesto para el reclutamiento de este número de consumidores sea muy elevado. En este caso se puede recurrir a la metodología de punto de corte, propuesta en este capítulo.

5.2. Definición y aplicaciones de punto de corte Un panel de consumidores es la herramienta más apropiada para determinar cuándo un alimento llega al fin de su vida útil. Sin embargo, un ensayo realizado

Estimación de la vida útil sensorial de alimentos [72]

con consumidores en múltiples sesiones, necesarias para un estudio de vida útil, es demasiado costoso y poco práctico. Un panel de evaluadores entrenados es mucho mas simple de convocar. Pero un panel entrenado sólo realiza mediciones analíticas de atributos de sabor, aroma y apariencia. ¿Cuáles son, por ejemplo, los niveles de sabor oxidado o de intensidad de color oscuro a partir de los cuales los consumidores comienzan a notar un cambio con respecto al producto fresco? La respuesta a esta pregunta puede obtenerse mediante la correlación de un panel de consumidores con evaluadores entrenados. Esta metodología se denomina “punto de corte”; éste puede expresarse como el valor de intensidad sensorial en que un consumidor comienza a percibir un cambio en el producto en comparación con la muestra fresca. A continuación se da un ejemplo de aplicación realizado para aceite de girasol (Ramírez y col., 2001), en el que se explicarán los pasos a seguir para su determinación. 5.2.1. Preparación de una serie de muestras con intensidades crecientes del nivel de defecto sensorial El descriptor crítico obtenido mediante un ensayo preliminar acelerado fue el sabor rancio-oxidado. Las muestras de aceite de girasol se sometieron a almacenamiento a 60ºC durante 0, 15, 30, 45, 60 y 75 días. 5.2.2. Determinación de la intensidad del defecto presente en las muestras por medio de un panel entrenado Las muestras descritas en el párrafo anterior fueron evaluadas por un panel de 12 evaluadores entrenados en el sabor rancio-oxidado. Para familiarizar a los evaluadores en el sabor rancio-oxidado, se almacenó aceite de girasol durante 14 días a 60º C en un recipiente de hojalata con exposición de aire (AOCS, 1989). Esta muestra fue considerada como la intensidad máxima de este descriptor. Una dilución al 10% en aceite fresco de la muestra antes mencionada fue considerada como la mitad de la escala. Se sirvieron 10 cm3 de muestra en vasos de vidrio de 70 cm3 cubiertos con placas de Petri. La norma AOCS (1989) recomienda que el aceite esté a 50ºC para su análisis sensorial por un panel entrenado. Para lograr este objetivo, las muestras fueron calentadas a 50ºC en microondas y colocadas en cajas de poliestireno

5. Metodología de punto de corte [73]

expandido con una cantidad de agua a 60º C, para mantener la temperatura de las muestras durante la evaluación. Se utilizó luz roja para enmascarar el color de las muestras. Los evaluadores utilizaron agua a 40º C como neutralizante entre muestras. El panel evaluó la intensidad del descriptor sabor rancio-oxidado en una escala de 10 cm anclada en sus extremos con rótulos “nada” y “mucho”. Las mediciones se realizaron por triplicado.

5.2.3. Determinación de la aceptabilidad de las mismas muestras con una panel de consumidores Un panel de 60 consumidores, 30 mujeres y 30 varones, evaluaron las muestras ya descritas en una escala de aceptabilidad de 9 puntos. En este caso, las muestras de aceite fueron servidas con papas (patatas). Las papas cortadas en dados de 1 cm de lado se hirvieron durante 5-6 minutos en agua con 0,22% de sal. Una vez cocidas, se prepararon porciones de 500 gr a las que se les adicionó 6 ml de aceite. Las papas fueron servidas a temperatura ambiente, en vasos de 70 cm3 codificados con tres números dígitos. Se presentó agua mineral para beber entre muestras. Se aclaró a los consumidores que debían prestar atención al sabor del aceite y no al de las papas.

5.2.4. Cálculo matemático del punto de corte El primer paso es aplicar la siguiente ecuación:

S = F – Zα

 2CME n

donde: S = valor en que la aceptabilidad del producto almacenado comienza a disminuir significativamente, F = aceptabilidad de la muestra fresca (promedio de los n consumidores), Z5% = coordenada de la curva normal para un ensayo de una cola con un nivel de significación del 5% = 1,645. Para calcular el Z, se emplea un ensayo de una cola debido a que se asume que el producto almacenado debería tener una aceptabilidad más baja que el producto fresco,

Estimación de la vida útil sensorial de alimentos [74]

CME = cuadrado medio del error obtenido del análisis varianza de los consumidores empleando como factores de variación muestra y consumidor. El cuadrado medio del error (CME) es un indicador de la precisión del ensayo (Snedecor y Cochran; 1989). n = número de consumidores Una vez obtenido el valor S, se representa gráficamente una recta de regresión entre los valores promedio de aceptabilidad dados por el panel de consumidores en función de los valores promedio de intensidad del defecto medidos por el panel de evaluadores entrenados y con dicho valor, se intercepta la recta para obtener el punto de corte (C). En la tabla 5.1 se presentan los valores promedio obtenidos por la medición de ambos paneles para aceite de girasol. Tabla 5.1. Valores para la obtención del punto de corte de aceite de girasol. Días de almacenamiento de las muestras

Panel entrenado (promedios sabor rancio-oxidado)

Panel de consumidores (promedios de preferencia)

0

0,90

6,51

15

4,20

5,69

30

4,52

5,45

45

6,38

5,47

60

6,98

4,59

75

7,50

4,63

CME = 4,5 N = 51 (9 consumidores fueron eliminados del análisis debido a que prefirieron las muestras almacenadas a la fresca). S = F – Zα S = 6,51 – 1,645

 2CME n

 2.4,5 51 = 6,51 – 0,691 = 5,81

5. Metodología de punto de corte [75]

Figura 5.1. Punto de corte para el sabor rancio-oxidado de aceite de girasol. En la figura 5.1 se presenta el punto de corte obtenido (C). El punto de corte obtenido se emplea para determinar el tiempo de vida útil en las condiciones de almacenamiento de interés. A continuación se exponen los conceptos de orden de reacción, condición necesaria para el posterior cálculo del tiempo de vida útil del alimento.

5.3. Cinética de orden cero y de primer orden La pérdida de la calidad de un alimento se representa de la siguiente forma: –

dA = kAn dt

(ecuación 5.1)

Estimación de la vida útil sensorial de alimentos [76]

donde: A = calidad del factor medido, t = tiempo, k = constante dependiente de la temperatura, n = exponente indicativo del orden de reacción, dA = la proporción del cambio de A en función del tiempo. dt Si en la ecuación 5.1, n = 0, la reacción es de orden cero y se expresa del siguiente modo: –

dA =k dt

Si en cambio en la ecuación 5.1, n = 1, la reacción es de primer orden y se expresa de este modo: –

dA = kA dt

Resolviendo estas ecuaciones se obtienen las siguientes expresiones: Orden cero: A = Ao – kt

(ecuación 5.2)

Primer orden: ln(A) = 1n (Ao) – kt

(ecuación 5.3)

donde: A = calidad a tiempo t, Ao = calidad a tiempo cero, k = constante de velocidad de reacción, y t = tiempo de almacenamiento O sea que si se representa el grado de calidad en función del tiempo y se obtiene una línea recta, el orden de reacción es cero. Si al representar el logaritmo del grado de calidad en función del tiempo se obtiene una línea recta, la reacción es de primer orden. Según Labuza (1989), los órdenes de reacción se aplican para los siguientes casos:

5. Metodología de punto de corte [77]

• Reacciones de orden cero: Degradación enzimática en frutas frescas y vegetales, alimentos congelados y pastas refrigeradas. Pardeamiento no enzimático en cereales y en productos lácteos deshidratados. Oxidación de lípidos en alimentos congelados y deshidratados. • Reacciones de primer orden: Rancidez en aceites o en alimentos deshidratados. Crecimiento de microorganismos y sus defectos (aparición de mucílagos o sabores). Pérdida de vitaminas en alimentos enlatados y deshidratados. Pérdida en calidad de proteínas en alimentos deshidratados. Sobre el orden de reacción se debe de tener en cuenta que cuando hay menos del 50% de conversión de la reacción, o sea que la reacción de deterioro no ha concluido, es difícil distinguir entre orden cero y primer orden. En la figura 5.2 se ilustra este concepto.

Figura 5.2. Determinación de órdenes de reacción.

Estimación de la vida útil sensorial de alimentos [78]

Se requiere un mínimo de seis puntos (tiempos) para determinarlo. Las reacciones de deterioro que tienen un tiempo de demora o incubación pueden inducir a un error en el cálculo.

5.4. Cálculo de la vida útil En el ejemplo de aceite de girasol se ensayó un almacenamiento acelerado a 45ºC con exposición de luz. El almacenamiento duró 92 días durante los cuales se evaluó la intensidad del sabor rancio-oxidado con el panel entrenado. El comportamiento del aumento de la intensidad del defecto correspondió a una reacción de orden cero, visible en el ajuste de la regresión lineal. El punto de corte, obtenido anteriormente, se emplea para calcular el fin de la vida útil, como se puede observar en la figura 5.3. En este caso, 60 días con un intervalo de confianza comprendido entre 49 y 76 días.

Figura 5.3. Vida útil para el sabor rancio-oxidado de aceite de girasol a 45ºC con exposición de luz.

5. Metodología de punto de corte [79]

Ejemplo de punto de corte aplicado para café Los objetivos del trabajo fueron diseñar una metodología para determinar el sabor rancio en muestras de café “excelso” colombiano, determinar mediante un ensayo descriptivo diferentes intensidades de sabor rancio, analizar el efecto de dos poblaciones (colombiana y argentina) sobre la aceptabilidad de café Arábiga colombiano y correlacionar la aceptabilidad sensorial del café frente a la intensidad de la rancidez para determinar el punto de corte. El café fue suministrado por la Federación Nacional de Cafeteros de Colombia, como café “excelso”, tostado y molido de acuerdo a la Norma Técnica Colombiana (NTC). La muestra fue dividida en dos lotes, uno de los cuales fue sometida a enranciamiento, durante un periodo de dos meses, por exposición a luz solar a través de un vidrio y burbujeo directo de oxígeno. Al término de este periodo de exposición la muestra obtenida fue mantenida en refrigeración (5°C) y considerada como 100% rancio. El resto de la muestra no sufrió ningún tratamiento y se tomó como muestra control, conservándose en refrigeración y envase hermético. A partir de ambas muestras se prepararon diluciones de 0, 20, 40, 60, 80 y 100% (p/p), que se mantuvieron en refrigeración y en envase hermético. Las bebidas fueron preparadas por filtrado de 7 gramos de café con 100 ml de agua al 4,5% de sacarosa, a 98ºC. Fueron colocadas en jarras térmicas para mantener la temperatura hasta el momento de la evaluación. El análisis sensorial se llevó a cabo con 8 evaluadores entrenados pertenecientes al Departamento de Química de la Universidad Nacional de Colombia. El método empleado fue análisis descriptivo cuantitativo con escalas estructuradas de 10 cm. A cada evaluador se le presentaron seis muestras en vasos térmicos, codificados con números aleatorios de tres números dígitos. Las características sensoriales evaluadas fueron fragancia (aroma de café en seco), y aroma, sabor ácido y sabor rancio de la infusión. Estas características figuran en la NTC. Se reclutaron 50 consumidores habituales de café con azúcar, por cada país (Argentina y Colombia) con edad entre 18 y 40 años. Se realizó el reclutamiento de los consumidores mediante una encuesta con la finalidad de conocer la frecuencia de consumo y el número de cucharadas de azúcar adicionadas a la infusión. Sólo se tuvieron en cuenta aquellos consumidores de café con una frecuencia de consumo mayor a cuatro veces por semana y una adición de azúcar de dos a tres cucharaditas. Las muestras fueron codificadas con números de tres cifras

Estimación de la vida útil sensorial de alimentos [80]

y presentadas al azar en vasos de vidrio. La escala utilizada para la evaluación de cada parámetro fue una escala hedónica de nueve puntos, ancladas sobre la izquierda con el rótulo “me disgusta mucho”, en el centro “me es indiferente” y a la derecha “me gusta mucho”. Los atributos de preferencia evaluados por los consumidores fueron: fragancia (aroma de café en seco) y aroma, sabor y preferencia global de la infusión. El punto de corte para los consumidores argentinos no pudo calcularse debido a que todas las muestras obtuvieron promedios de 5 (en la escala de 1 a 9), por lo tanto, no se obtuvo una buena correlación entre la preferencia de los consumidores y el panel entrenado. El punto de corte obtenido entre la preferencia global del panel de consumidores colombianos y la fragancia sensorial del panel entrenado, atributo que mejor se correlacionó, se presenta en la figura 5.4. El valor obtenido de punto de corte fue 3,2 en la escala sensorial, por lo tanto una intensidad de fragancia inferior a 3,2 indicaría un cambio significativo en la aceptabilidad del producto en función de la muestra fresca.

Figura 5.4. Punto de corte de café para consumidores de Colombia.

5. Metodología de punto de corte [81]

5.6. Referencias y bibliografía AOCS (American Oil Chemists’ Society). 1989. Recommended Practice Cg 2-83: Flavor panel evaluation of vegetable oils. Champaign (Illinois): American Oil Chemists’ Society. Fennema, O., Tannembaum, S.R. 1996. Introduction to Food Chemistry. En Food chemistry (O.R. Fennema, ed.), (pp. 10-11). Nueva York: Marcel Dekker, Inc. Hough, G., Sánchez, R.H., Garbarini de Pablo, G., Sánchez, R.G., Calderón Villaplana, S., Giménez, A.M., Gámbaro, A. 2002. Consumer Acceptability Versus Trained Sensory Panel Scores of Powdered Milk Shelf-Life Defects. Journal of Dairy Science 85, 2075-2080. Labuza, T. P. 1982. Shelf-Life Dating of Foods. Westport (Connecticut): Food and Nutrition Press. Ramírez, G., Hough, G., Contarini, A. 2001. Influence of temperature and light exposure on sensory shelf life of a commercial sunflower oil. Journal of Food Quality 24, 195-204. Snedecor, G. W., Cochran, W.G. 1989. Statistical methods. Octava edición. Ames (Iowa): Iowa State University Press.

1. Introducción al análisis sensorial [83]

6 ESTUDIOS ACELERADOS Guillermo Hough Lorena Garitta

6.1. Ecuación de Arrhenius En el capítulo 5 se definieron los conceptos de orden de reacción y las ecuaciones correspondientes a orden cero y primer orden (ver ecuaciones 5.2 y 5.3). Uno de los parámetros de estas ecuaciones es la constante de velocidad de reacción (k) que se ve afectada por la temperatura. En la gran mayoría de las reacciones de pérdida de calidad sensorial, el valor de k varía en función de la temperatura según la ecuación de Arrhenius:

(( )

k = k ref exp –

EA

1

R

T



1

(ecuación 6.1)

Tref

donde k = constante de velocidad de reacción a la temperatura T, k ref = constante de velocidad de reacción a la temperatura de referencia, EA = energía de activación en cal/mol, R = constante general de los gases en cal/(mol °K) igual a 1,98, T = temperatura en °K, Tref = temperatura de referencia en °K. La temperatura de referencia, Tref, se elige en función del intervalo de temperaturas en el que se está trabajando. Por ejemplo, si se está realizando un

Estimación de la vida útil sensorial de alimentos [84]

estudio acelerado en el intervalo 15ºC – 40ºC, una temperatura de referencia apropiada sería de 27ºC, o sea 300ºK. La ecuación (6.1) se puede linealizar mediante la aplicación de logaritmos: 1n(k) = 1n(k ref ) –

EA R

( ) 1

T



1

(ecuación 6.2)

Tref

y de esta manera si se representa el ln(k) en función de la inversa de la temperatura absoluta, se obtiene una recta con pendiente –EA/R. Ejemplo de aplicación en un estudio acelerado en mayonesa Para analizar la aplicación de la ecuación de Arrhenius, se utilizarán datos de un estudio de vida útil sensorial de mayonesa. Los detalles del estudio pueden encontrarse en el artículo correpondiente (Martínez y col. 1998). Para el objetivo del presente capítulo es suficiente saber que se realizó un seguimiento del sabor oxidado de mayonesa a tres temperaturas distintas, y se obtuvieron los datos de la tabla 6.1. Tabla 6.1. Desarrollo del sabor oxidado de una muestra comercial de mayonesa en función del tiempo, a tres temperaturas de almacenamiento. 20ºC

35ºC

45ºC

Días

Sabor oxidado1

Días

Sabor oxidado1

Días

Sabor oxidado1

122

4

11

8,1

7

2,3

145

8,1

20

13,9

14

7,5

164

6,6

30

19

21

15,3

183

16,9

39

23

28

24,4

201

19,3

48

31,6

35

36,9

224

21,2

56

33,2

42

43,4

245

28,2

61

37,2

Medido con una escala sensorial en la que 0 = “nada oxidado” y 100 = “muy oxidado”.

1

6. Estudios acelerados [85]

6.2. Estimación de la energía de activación El objetivo básico de los ensayos acelerados es realizar estudios a temperaturas elevadas para luego poder predecir el deterioro a temperaturas de almacenamiento menores. Para poder extrapolar los resultados obtenidos a temperaturas elevadas a temperaturas más bajas, será necesario aplicar la ecuación de Arrhenius cuyo parámetro clave es la energía de activación. A continuación se desarrollarán tres formas de estimar este parámetro: por regresión lineal básica, regresión lineal con intervalos y por regresión no lineal.

6.2.1. Regresión lineal básica Se supone que el sabor oxidado en mayonesa sigue una cinética de orden cero, de esta manera el sabor oxidado en función del tiempo responde a la siguiente ecuación (véase el punto 5.3):

SOx = SOx0 + k t

(ecuación 6.3)

donde: SOx = sabor oxidado a tiempo t, SOx0 = sabor oxidado a tiempo cero, k = constante de velocidad de reacción, y t = tiempo de almacenamiento. Para cada una de las temperaturas de almacenamiento se hace una regresión lineal de “sabor oxidado” con el tiempo, cuya pendiente será igual a k. En la figura 6.1 se muestra la correlación lineal correspondiente a 45ºC a partir de los datos de la tabla 6.1. El valor de interés de esta correlación es la pendiente de la recta, que es la constante de velocidad de reacción de la ecuación 6.3. Las constantes de velocidad de reacción para las temperaturas de 20ºC y 35ºC se obtienen de forma similar; los valores se presentan en la tabla 6.2. Para poder estimar la energía de activación, se debe aplicar ahora la ecuación 6.2; a partir de la pendiente de la correlación lineal entre ln(k) en función de 1/T(°K), se puede obtener la energía de activación como se representa en la figura 6.2.

Estimación de la vida útil sensorial de alimentos [86]

Figura 6.1. Sabor oxidado en función del tiempo de almacenamiento a 45ºC.

Figura 6.2. Logaritmo de la constante de velocidad de reacción en función de la inversa de la temperatura.

6. Estudios acelerados [87]

Tabla 6.2. Constantes de velocidad de reacción correspondientes a distintas temperaturas de almacenamiento. T (ºC)

1/T (ºK)

K

lnK

20 35 45

0,00341 0,00324 0,00314

0,1972 0,5771 1,2359

-1,6235 -0,5497 0,2118

El método expuesto es clásico para estimar la energía de activación. Una desventaja es que al trabajar con pocos puntos para la regresión, tres en este caso, el intervalo de confianza de la estimación obtenida es relativamente grande. Este intervalo de confianza de la pendiente se puede obtener directamente, en general, a partir del programa informático utilizado para el cálculo y su valor para el presente ejemplo es de 4346 con un 95% de confianza; o sea: EA = 6746 . 1,98 ± 4346 . 1,98 = 13357 ± 8605 (cal/mol)

(ecuación 6.4)

Se puede verificar que el intervalo de confianza es amplio, lo que genera incertidumbre sobre el verdadero valor y, en consecuencia, las extrapolaciones a temperaturas distintas a las ensayadas van a ser poco precisas.

6.2.2. Regresión lineal con intervalos Una forma de mejorar la estimación de la energía de activación sería agregar mayor cantidad de valores de temperatura al estudio, pero esto es costoso en experimentación. Otro modo menos costoso es realizar las mismas regresiones de sabor oxidado en función del tiempo de almacenamiento explicadas en el apartado anterior, pero tomando como resultado de cada regresión el valor de k con sus intervalos de confianza. En la regresión lineal representada en la figura 6.1 se obtiene un valor de k como pendiente de la recta. Esta pendiente tiene sus intervalos de confianza. Repitiendo esta operación para cada una de las tres temperaturas ensayadas, se obtuvieron los valores de la tabla 6.3.

Estimación de la vida útil sensorial de alimentos [88]

Tabla 6.3. Constantes de velocidad de reacción a distintas temperaturas de almacenamiento con sus correspondientes intervalos de confianza (P = 95%). T (ºC)

1/T (ºK)

K

Intervalos de confianza

ln(k)

20

0,00341

0,1972

0,1367 0,2577

-1,9899 -1,6235 -1,3559

35

0,00324

0,5771

0,5088 0,6452

-0,6757 -0,5497 -0,4381

1,0329 1,4388

0,0323 0,2117 0,3638

45

0,00314

1,2359

Figura 6.3. Logaritmo de la constante de velocidad de reacción (k) con sus correspondientes intervalos de confianza en función de la inversa de la temperatura de almacenamiento.

6. Estudios acelerados [89]

Si se realiza la correlación lineal del ln(k) en función de la inversa de la temperatura de cada valor de constante de velocidad de reacción más sus intervalos de confianza, se obtienen los resultados de la figura 6.3. El valor medio estimado de la energía de activación es similar al obtenido en el apartado anterior. Una primera comparación de la figura 6.2 con la figura 6.3 lleva a pensar que es mejor la correlación con los tres puntos de la figura 6.2. que con los nueve puntos de la figura 6.3. Incluso el coeficiente de correlación es levemente superior en la primer correlación que en la segunda. La diferencia más apreciable entre las dos estimaciones está en el intervalo de confianza de la energía de activación. Para la regresión que toma los nueve puntos, o sea cada valor de constante de velocidad de reacción con sus correspondientes intervalos de confianza, la estimación es: EA = 6842 . 1,98 ± 1452 . 1,98 = 13547 ± 2875 (cal/mol)

(ecuación 6.5)

Si se compara el valor estimado por la regresión lineal básica (ecuación 6.4), con el valor estimado por la regresión lineal con intervalos (ecuación 6.5), se concluye que la estimación es más precisa en este último caso. Esta mayor precisión conlleva una mejor estimación al extrapolar hacia temperaturas distintas a las ensayadas. 6.2.3. Regresión no lineal Para el proceso de desarrollo de sabor oxidado en la mayonesa se supone una cinética de orden cero que responde a la ecuación 6.3 que se transcribe a continuación: SOx = SOx0 + k t Si se combina esta ecuación con la ecuación 6.1, o sea la ecuación de Arrhenius, se llega a la siguiente expresión:

( ( ))

SOx = SOx0 + k ref exp –

EA

1

R

T



1

Tref

t

(ecuación 6.6)

Estimación de la vida útil sensorial de alimentos [90]

La ecuación 6.6 tiene tres parámetros que deben determinarse: SOx0, k ref y EA/R, el último de ellos no lineal. Para determinar estos tres parámetros se toman todos los datos de la tabla 6.1 y con software estadístico específico se puede realizar la correlación no lineal (un programa estadístico que realiza dichos cálculos es el Genstat, VSN International, Hempstead, Inglaterra). Si se realizan los cálculos, los parámetros obtenidos son los siguientes: EA/R = 9736 ± 1110 SOx0 = –22 ± 8,5 k ref (para Tref = 300ºK) = 0,44 ±0,10

(ecuación 6.7)

El valor de energía de activación obtenido es el siguiente: EA = 9736 . 1,98 ± 1110 . 1,98 = 19277 ± 2198 (cal/mol)

(ecuación 6.8)

El desarrollo de sabor oxidado en mayonesa sigue una cinética de orden cero. Si la cinética resultara de primer orden, en lugar de combinar la ecuación 6.3 con la ecuación de Arrhenius (6.1), se combina con la siguiente ecuación (véase punto 5.3 del capítulo anterior): A = A0 exp (–k t)

(ecuación 6.9)

6.2.4. Compendio de cálculos La tabla 6.4 resume los cálculos obtenidos por los tres métodos propuestos para estimar la energía de activación. En la misma se observa que el método con el que se obtiene la mejor estimación es el que parte de la regresión no lineal de la ecuación 6.6. Asimismo, la estimación no lineal está mejor fundamentada desde el punto de vista estadístico que la estimación obtenida a partir de la regresión con intervalos descrita en el punto 6.1.2.

6.3. Variación en la velocidad de reacción cada 10ºC: Q10 La variación de la velocidad de reacción cada 10ºC es una alternativa a la ecuación de Arrhenius utilizada en las estimaciones de vida útil de alimentos. Esta variación se define de la siguiente forma:

6. Estudios acelerados [91]

Tabla 6.4. Valores de energía de activación para el desarrollo de sabor oxidado de mayonesa (datos de la tabla 6.1) utilizando distintos métodos de regresión. Tipo de regresión

Energía de activación (cal/mol)

Intervalo de confianza

Lineal (3 puntos)

13357

± 8605

Lineal más sus intervalos De confianza (9 puntos)

13547

± 2875

Ecuación de Arrhenius No lineal

19277

± 2198

Q10 =

velocidad a (T + 10C) velocidad a T

(ecuación 6.10)

Donde T es una temperatura relacionada con el intervalo de almacenamiento del alimento. Por ejemplo, si para una reacción de pardeamiento el valor de Q10 = 2, y se considera una temperatura de T = 15ºC, la ecuación 6.10 indica que la velocidad de pardeamiento a 25ºC es el doble que a 15ºC. Si la reacción considerada es de orden cero, la ecuación 6.10 puede expresarse como: Q10 =

aaaavida útil a T aaa vida útil a (T + 10C)

(ecuación 6.11)

Otra ecuación de interés es la relación que existe entre el valor de Q10 y la energía de activación. La misma puede obtenerse a partir de la definición de velocidad de reacción y la ecuación de Arrhenius: EA

Q10 = e

10

R T (T+10)

(ecuación 6.12)

De la ecuación 6.12 se deduce que el valor de Q10 no es constante sobre todo intervalo de temperatura. Por ejemplo, si EA = 20000 cal/mol, y se considera una

Estimación de la vida útil sensorial de alimentos [92]

temperatura T = 278ºK, el valor de Q10 = 3,5. Si se toma una temperatura de T = 293ºK, el valor de Q10 = 3,1.

6.4. Relación empírica de vida útil con la temperatura Muchas veces en la literatura o en la práctica industrial no se cuenta con datos de constantes de velocidad de reacción, sino que se cuenta con datos de la vida útil del alimento a distintas temperaturas. Labuza (1982) introdujo una relación empírica entre vida útil y temperatura: log (vida útil) = a + b T

(ecuación 6.13)

Para ilustrar el uso de la ecuación 6.13 se utilizarán los datos obtenidos de un ensayo de vida útil de una bebida gaseosa, que se presentan en la tabla 6.5. Tabla 6.5. Vida útil de una bebida gaseosa a distintas temperaturas de almacenamiento. Temperatura (ºC)

Vida útil (días)

60 45 35

7 28 48

Si se realiza una regresión lineal del logaritmo de vida útil con la temperatura se obtiene la recta de la figura 6.4. Para estimar la vida útil a una temperatura ambiente de 20ºC se puede extrapolar la recta hasta llegar a esta temperatura, calculándose un valor de logaritmo de vida útil de 5,14, con lo cual la vida útil será: Vida útil (20ºC) = exp (5,14) = 171 días

6. Estudios acelerados [93]

Figura 6.4. Logaritmo de la vida útil de una bebida gaseosa en función de la temperatura de almacenamiento. Los puntos corresponden a los datos experimentales y la recta fue obtenida por regresión. Intervalos de confianza de las predicciones a temperaturas inferiores a las ensayadas En el párrafo anterior se predijo una vida útil de 171 días a 20ºC; este valor es estimado, o sea que no se conoce el valor verdadero de la vida útil a 20ºC. Se puede calcular el intervalo de confianza para una probabilidad del 95% de la predicción (Drapper y Smith, 1981): Valor predicho = 171 días Límite inferior = 2 días Límite superior = 15400 días Este intervalo es tan amplio que lleva a dudar seriamente sobre el valor de la predicción. El coeficiente de correlación obtenido de la regresión de los tres puntos experimentales de la tabla 6.5, utilizando la ecuación 6.13, fue de 0,98, un valor que puede considerarse alto. Sin embargo, al haber solamente tres puntos para realizar la regresión y la predicción, el intervalo de confianza se amplía.

Estimación de la vida útil sensorial de alimentos [94]

¿Qué tipo de predicción puede hacerse si solamente se tienen dos puntos experimentales? En la figura 6.5 se presentan datos de vida útil obtenidos en un estudio de almacenamiento de aceite de girasol con iluminación durante 12 horas por día (Ramírez y col., 2001). El estudio se realizó a 60, 45 y 35ºC, con el objetivo de predecir la vida útil a temperatura ambiente (20ºC). En la figura 6.5 se observa que si se consideran las tres temperaturas, se estima una vida útil de 281 días para 20ºC. Si solamente se hubieran considerado los datos de almacenamiento a 45 y a 60ºC para la predicción a 20ºC, se hubiera obtenido una estimación de 490 días, o sea un valor muy alejado del estimado a partir de las tres temperaturas. Este es un ejemplo real que ilustra los riesgos de estimar la vida útil a partir de solamente dos temperaturas de almacenamiento. La ecuación no lineal 6.6 también puede utilizarse para predecir la vida útil a temperaturas inferiores a las ensayadas. Con los datos correspondientes al estudio de mayonesa de la tabla 6.1 se obtuvieron los parámetros de la ecuación 6.7. Si un estudio de punto de corte (véase el capítulo 5) indicó que el valor máximo de sabor oxidado tolerado por los consumidores fue de 15 en una escala sensorial de 0 a 100, y se quiere predecir el tiempo de vida útil a 15ºC, se puede aplicar la ecuación 6.6 con los parámetros de la ecuación 6.7 para obtener la vida útil con sus intervalos de confianza (P = 95%): Vida útil a 15ºC = 326 ± 29 días El intervalo de confianza de la predicción obtenido con la regresión no lineal es mucho menor que el obtenido con otros métodos, por lo cual se recomienda su utilización.

6.5. Consideración de cuidados especiales en ensayos acelerados A continuación se indican algunos ejemplos en los cuales no sería válido aplicar ensayos acelerados: – Cuando se produce un cambio de fase a la temperatura elevada, por ejemplo, la fusión de grasa láctea por encima de los 37ºC.

6. Estudios acelerados [95]

Figura 6.5. Logaritmo de la vida útil de aceite de girasol en función de la temperatura de almacenamiento. La recta inferior se obtuvo por regresión de los tres puntos experimentales y la recta superior considerando solamente dos puntos.

– Al disminuir la temperatura de congelación se concentran los reactivos en la fase líquida generando posibles cambios en los mecanismos de reacción. – En reacciones en las que intervienen enzimas o microorganismos que se inactivan a partir de cierta temperatura. – Cuando los cambios de temperatura afectan la permeabilidad de los envases se pueden generar modificaciones en una condición que no se generan en otra.

6.6. Referencias y bibliografía Drapper, N.R., Smith, H. 1981. Fitting a straight line by least squares. En Applied Regression Analysis. Nueva York: John Wiley & Sons.

Estimación de la vida útil sensorial de alimentos [96]

Labuza, T. P. 1982. Shelf-life dating of foods. Westport (Connecticut): Food and Nutrition Press. Martínez, M.C., Mucci, A., Santa Cruz, M.J., Hough, G., Sánchez, R. 1998. Influence of temperature, fat content and package material on sensory shelflife of commercial mayonnaise. Journal of Sensory Studies 13, 331-346. Ramírez, G., Hough, G., Contarini, A. 2001. Influence of temperature and light exposure on sensory shelf life of a commercial sunflower oil. Journal of Food Quality 24, 195-204.

1. Introducción al análisis sensorial [97]

7 LAS MEDIDAS DE ALGUNAS PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS ALIMENTOS Y SU CORRELACIÓN CON LAS MEDIDAS SENSORIALES Susana M. Fiszman Ana Salvador

7.1. La correlación entre las medidas instrumentales y las medidas sensoriales Existe una gran variedad de medidas fisicoquímicas que permiten hacer un seguimiento de los cambios que se producen durante o el almacenamiento de los alimentos antes de su consumo. Estos cambios son de muy diversa naturaleza y pueden ir asociados a variaciones en el color, la textura, el olor o el sabor y por lo tanto, ser los responsables de la duración de su vida útil sensorial. Las mediciones instrumentales de algunos de los índices altamente correlacionados con estas variaciones son una herramienta de gran utilidad en la determinación y predicción de la vida útil de los alimentos. Hay algunas determinaciones como, por ejemplo, el seguimiento de la acidez titulable (o alternativamente el valor de pH), cuya interpretación es sencilla ya que está íntimamente relacionada con la percepción sensorial del sabor ácido. De este modo, mediante la medición de la acidez se puede predecir el aumento del sabor ácido durante el almacenamiento de yogures, o la disminución del mismo durante la maduración de muchas frutas. Otro ejemplo similar es el asociado a la determinación de la variación en grados Brix y los cambios en la percepción sensorial del sabor dulce. Sin embargo, estos dos ejemplos pueden servir para ilustrar la complejidad de un alimento. Es bastante corriente que un sabor muy ácido enmascare la percepción del sabor dulce haciendo que la valoración

Estimación de la vida útil sensorial de alimentos [98]

subjetiva de este último sea menor sin que cambie, obviamente, la valoración instrumental. Otras determinaciones como el contenido en humedad, la actividad de agua, diversos índices del grado de rancidez de grasas, el seguimiento de determinados compuestos por HPLC-masas o cromatografía de gases, recuento de microorganismos, etc. constituyen, entre otros, toda una batería de análisis de laboratorio con la que se cuenta para hacer un seguimiento instrumental de los cambios que acontecen durante el almacenamiento de cualquier alimento hasta su consumo. Es tarea del tecnólogo de alimentos o del investigador conocer y valorar la mayor o menor relación que guardan aquéllas con los cambios sensoriales correspondientes. En la literatura actual, existe abundancia de trabajos de investigación en los que se establecen correlaciones entre parámetros instrumentales y sus correspondientes medidos instrumentalmente; cuando la correspondencia es buena, suele resaltarse su bondad, pero es difícil encontrar un análisis exhaustivo del porqué de las faltas de correlación. El objetivo del presente capítulo es apuntar una serie de consideraciones necesarias en la búsqueda de la correlación entre las medidas instrumentales y sensoriales, centrándose específicamente en las medidas de textura y de color de alimentos sólidos.

7.2. Medida de la textura 7.2.1. Aspectos generales El concepto de textura aplicado a los alimentos −en realidad, aplicado a cualquier objeto distinto de un tejido textil− es relativamente reciente. En particular, en cuanto hace referencia a un alimento, dicho concepto abarca características que tienen que ver con su constitución, naturaleza y estructura. La definición aceptada internacionalmente se basa en un punto de vista eminentemente sensorial, o sea en la percepción humana de la textura. La medición de la textura implica tener en cuenta toda una serie de acciones, estímulos y percepciones al ingerir un alimento e incluso antes, al entrar en contacto con él y manipularlo antes de la ingestión. Estos estímulos que van desde el crujido que puede emitir durante un primer

7. Las medidas de algunas propiedades físicas de los alimentos y su correlación con las medidas sensoriales [99]

mordisco y su rotura inicial, pasando por la etapa completa de masticación y mezcla con la saliva, hasta las sensaciones de viscosidad, adherencia, consistencia en la boca y facilidad para tragar, forman parte de la percepción de su textura. Por lo tanto, en todo momento se debe tener en cuenta que la relación que guardan las percepciones sensoriales con las mediciones instrumentales de textura correspondientes, no siempre será directa. Por ejemplo, en los complejos procesos de ingestión descritos tales como la masticación, ni la magnitud de las fuerzas que se ejercen, ni su velocidad, son uniformes sino que la persona las adapta inconscientemente al estímulo. Éste siempre va variando; no sólo dependiendo del tipo de alimento sino, para un mismo alimento, a lo largo de todo el proceso; en general, el proceso de conversión a un bolo alimenticio implica una reducción gradual de la resistencia de masticación. También es variable la velocidad de los movimientos de las mandíbulas y el número de veces que se mastica antes de tragar. Las fuerzas que se ejercen no son uniaxiles ni perpendiculares al trozo de alimento como en la mayoría de los texturómetros modernos. Otros factores que deberían tenerse en cuenta durante la realización de medidas instrumentales son la temperatura (en la boca, la percepción es un par de grados inferior a 37ºC), la presencia de saliva −que actúa como lubricante y disolvente− facilitando la masticación, la diferente forma de los dientes, etc. En este mundo de sensaciones múltiples que es la textura, muchas de las medidas instrumentales se centran en la resistencia a la primera o segunda mordida, generalmente las acciones emprendidas con los incisivos o los molares.

7.2.2. Técnicas instrumentales para la medición de la textura La clasificación de las técnicas instrumentales para la medición de la textura de alimentos de Scott-Blair (1958) es ya clásica: –Ensayos empíricos: miden alguna propiedad en condiciones bien definidas. –Ensayos imitativos: intentan simular algunas condiciones a las que el alimento está sometido en la boca. –Ensayos fundamentales: miden propiedades físicas bien definidas. En la actualidad, a estas técnicas pueden sumarse las que investigan algunos aspectos neurofisiológicos de la deglución en relación con la textura del alimento en cuestión.

Estimación de la vida útil sensorial de alimentos [100]

• Los ensayos empíricos Los ensayos empíricos, a pesar de su escaso rigor científico, se siguen aplicando en amplios sectores. Ejemplos clásicos son los consistómetros Adams o Bostwick, para la medida de la consistencia de productos semilíquidos, o el gelómetro Bloom para medir la fuerza de geles de gelatina. Las limitaciones de estos métodos son evidentes: sólo sirven para ciertos alimentos y en un intervalo de condiciones muy acotado, y los resultados son arbitrarios. • Los ensayos imitativos Los ensayos imitativos son los más aplicados en la actualidad mediante el uso de texturómetros universales. Éstos disponen de sondas o émbolos bien definidos (con una referencia conocida en cuanto a dimensiones y material con el que están construidos) y permiten registrar la resistencia de los alimentos a la compresión, al cizallamiento o, en general, a una combinación de fuerzas, dependiendo de la sonda utilizada. En los texturómetros universales, la velocidad de desplazamiento del cabezal es constante y se puede variar dentro de un intervalo amplio. La versatilidad de estos equipos hace que se les pueda acoplar toda una serie de celdas que imitan diferentes acciones, incluso para aplicar ensayos empíricos clásicos. Cuando la muestra es de dimensiones irregulares pero su naturaleza permite el corte en probetas de dimensiones conocidas (normalmente prismas regulares), podrá utilizarse un émbolo con una superficie mayor que la de la muestra de modo que las fuerzas serán de compresión (figura 7.1). Sometidos a deformaciones muy pequeñas, casi todos los materiales tienen una respuesta fuerza-deformación lineal; en estos casos, la deformación es directamente proporcional a la altura e inversamente proporcional al área de la muestra. Sin embargo, la aplicación de deformaciones mayores implica deformaciones no elásticas o no recuperables. Si se trata de muestras regulares de formas redondeadas (como por ejemplo la mayoría de los frutos) la superficie de contacto con la sonda de compresión irá aumentando a lo largo del ensayo; este efecto da lugar a un tratamiento bastante complejo de los datos y existen muchos estudios teóricos al respecto. De todos modos, debe recordarse que las frutas intactas no son homogéneas ni isotrópicas por lo que de por si cualquier ensayo sobre ellas ya debe tener en consideración lo alejado que se está de condiciones de “idealidad”. Cuando la muestra es irregular y no es posible cortarla para obtener dimensiones reproducibles, la sonda de elección es una de tamaño más pequeño que la muestra

7. Las medidas de algunas propiedades físicas de los alimentos y su correlación con las medidas sensoriales [101]

−de modo que la superficie de contacto viene definida por ésta− ; así, el émbolo en un principio comprimirá la muestra y luego la penetrará (figura 7.2); como resultado, las fuerzas que actuarán durante el ensayo no serán de un solo tipo.

Figura 7.1. Ensayo con una muestra de medidas regulares. El émbolo es mayor que la muestra.

Figura 7.2. Ensayo con una muestra de medidas irregulares. El émbolo es menor que la muestra.

Estimación de la vida útil sensorial de alimentos [102]

• Los métodos fundamentales Los métodos fundamentales son más rigurosos y los resultados se expresan en unidades físicas bien definidas. Para aplicar estos métodos es necesario que los materiales sean homogéneos e isotrópicos, que la muestra tenga unas medidas perfectamente conocidas y que las deformaciones aplicadas sean pequeñas. Estas condicionan se alejan de la realidad de la textura de los alimentos y quedan restringidos a situaciones muy concretas como por ejemplo, medidas de viscosidad en alimentos líquidos de comportamiento newtoniano. 7.2.3. Consideraciones sobre las medidas de textura Las medidas instrumentales de textura se centran, en su gran mayoría, en el uso de texturómetros. Hoy en día, estos equipos se encuentran informatizados y cuentan con software que facilita el registro y los cálculos de las medidas. Sin embargo, estas facilidades son ciertamente “arriesgadas”. Es necesario conocer en todo momento qué acciones lleva a cabo el aparato, qué respuestas provoca en el alimento y qué parámetros se registran como representativos de dichas respuestas. Es muy aconsejable familiarizarse con el producto que se quiere medir y efectuar muchas pruebas previas. La elección de la velocidad o del émbolo adecuados y el estudio de las curvas obtenidas debe ser un paso previo que pocas veces se lleva a cabo. Muchas veces no es un solo parámetro, o dos, lo que mejor describe las características de un producto sino la curva completa que se registra a lo largo de toda un ensayo. Ese perfil suele comportarse como la “huella digital” del alimento. Es importante no perder de vista el objetivo que se persigue: no será lo mismo hacer el seguimiento de un proceso de envejecimiento de pan almacenado que intentar conocer los cambios que se producen durante un período de almacenamiento de yogures. Es muy conveniente saber qué tipo de variaciones pueden esperarse para aplicar el tipo de ensayo adecuado. En este sentido es muy interesante contar con muestras frescas o recientes, y muestras que presenten el cambio más extremo que pueda esperarse. De este modo, se conocerá el intervalo de propiedades mecánicas que se debe caracterizar y así se podrá seleccionar la sonda y las condiciones idóneas. Ejemplo aplicado a pan de molde integral En el presente proyecto, por ejemplo, en pan de molde integral se midieron dos parámetros: 1) la cohesividad sensorial manual para lo que se pidió a los

7. Las medidas de algunas propiedades físicas de los alimentos y su correlación con las medidas sensoriales [103]

evaluadores que valoren “la facilidad para amasar, en cinco segundos, una bolita a partir de un trozo de miga de la zona central de una rodaja de pan”, y 2) la cohesividad instrumental, calculada a partir del perfil de textura instrumental efectuado sobre la parte central de rodajas de pan comprimidas un 40%. La correlación entre ambas medidas no fue buena. Como consecuencia de estos resultados se buscó un parámetro instrumental que se asociara mejor con la acción llevada a cabo con la mano. Así, se ideó una ensayo instrumental que consiste en atravesar la parte central de las rodajas con un émbolo cilíndrico de base plana de 1,5 cm de diámetro, que comprime primero y desgarra después, hasta cortar dicha sección de las mismas. De las curvas obtenidas se puede calcular la fuerza necesaria para atravesar la rodaja de pan por completo y la distancia recorrida por el émbolo (que se mide como tiempo transcurrido). Estos nuevos parámetros están alentadoramente bien correlacionados con la cohesividad sensorial manual. Este es un ejemplo sencillo que resume la alerta que debe despertar en el tecnólogo o investigador una mala correlación entre medidas sensoriales e instrumentales, y cómo, mediante el conocimiento de los mecanismos que se ponen en marcha durante las respectivas evaluaciones, se puede diseñar un método adecuado que mejore las coincidencias en la detección de diferencias.

7.3. Medida del color 7.3.1. La percepción del color y la colorimetría El color está directamente ligado al fenómeno de la visión humana. Debido a que el color es una característica importante de la apariencia de cualquier objeto −y también en los alimentos− existen muchas técnicas instrumentales para medirlo y muy pocas de ellas han sido desarrolladas específicamente para el campo de la industria alimentaria. Para que una persona tenga una percepción de color, la luz procedente de un foco luminoso o reflejada por un objeto debe incidir en la retina y a través de impulsos nerviosos llegar a la corteza cerebral donde se obtiene una percepción consciente del color correspondiente. Si esa misma luz, mediante el mecanismo que sea, se hace incidir en un detector fotoeléctrico que transforme y cuantifique la radiación luminosa en datos numéricos tendremos una medida instrumental del

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color. Es evidente que ambos caminos descritos son muy diferentes y por lo tanto también son muy diferentes los resultados obtenidos. Es importante que un usuario comprenda que el color percibido de un alimento (o de cualquier objeto) no es algo absoluto sino relativo al entorno y por lo tanto su especificación va unida a las condiciones de observación. Además, distintas distribuciones espectrales pueden conducir a una misma sensación (fenómeno denominado metamerismo), por lo que es necesario compaginar la colorimetría con los fenómenos de la percepción cromática. Una persona que ve el color de un alimento e intenta describirlo con palabras se encuentra con que tiene una gran limitación de vocabulario para definirlo. Por otro lado, el ser humano es capaz de discriminar entre una gran cantidad de colores, por lo que es muy bueno para establecer comparaciones; sin embargo, tiene una gran falta de memoria para el color, por lo que evaluará bien diferencias entre colores sólo si todas las muestras están presentes o cuenta con patrones para efectuar igualaciones. 7.3.2. Métodos de inspección visual comparativa. Sistemas de clasificación de colores Como se ha dicho, el color que ve un ser humano es producto de la fisiología de su sistema ocular. Por lo tanto, los métodos de inspección o comparación visual están bastante generalizados. Para una inspección visual antes que nada se deberá conocer perfectamente cómo y con qué iluminar la muestra. Para ello se elige una fuente de iluminación con una distribución espectral conocida para contar siempre con la misma. Lo más común es elegir una que tenga gran parecido con la luz de día (iluminante D65) o similares. El segundo paso es contar con una unidad o patrón de magnitud, para lo que se contará con una referencia de color. El detector será pues el ojo humano como instrumento de comparación. Si la muestra iguala un color patrón el problema está resuelto; pero, si no se puede igualar surge una complicación ya que cuantificar diferencias de color es difícil. Cuanto más patrones de color haya, tanto más probable será poder igualar. Con esta idea se desarrollaron los atlas colorimétricos basados en algunos de los sistemas de clasificación de color (figura 7.3). Un sistema de clasificación de colores consta de un criterio teórico para clasificarlos y de un método de notación que permite especificarlos. Cuanto más parecidos sean los atributos, más próximos están los colores.

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Los criterios utilizados para la clasificación de colores son fundamentalmente de dos tipos. Uno abarca los criterios de la percepción del color y los sistemas se denominan “de apariencias del color” (un ejemplo de este tipo es el sistema Munsell). El otro tipo se basa en la mezcla sistemática de cantidades de colores “básicos” (los más puros disponibles) entre sí o con blanco y negro; los colores se logran con colorantes o pigmentos (ejemplos de este tipo son los sistemas Ostwald, NCS, etc.) • Los atlas de colores Los atlas de colores consisten en una colección de muestras de color clasificados según uno de los sistemas descritos. La ventaja es que los atlas disponen de muestras físicas que se pueden manejar (trozos de cartones, etc.) aunque por eso mismo también pueden estropearse con el uso. Estos sistemas son fácilmente comprensibles por la mayoría de las personas que los utilizan debido a que las referencias se pueden ver. El número y espaciado de éstas pueden variarse de acuerdo con las necesidades. Una desventaja es que estos sistemas son discontinuos, es decir están constituidos por un numero determinado de muestras, mientras que los espacios de color son continuos. En algunos casos sería necesario la interpolación, ya que existen saltos de color entre las muestras del atlas. Es interesante recalcar que las comparaciones visuales entre una muestra problema y una muestra del atlas son rigurosamente válidas si la comparación se realiza bajo el iluminante (idéntica distribución espectral) con el que se calibró el atlas. Los atlas se utilizan bastante en algunas industrias, muchas de las cuales han desarrollado sus propios sistemas de clasificación. Un ejemplo clásico es el Sistema Pantone (marca registrada) utilizado para industrias gráficas que se basa en la combinación de las tintas primarias de impresión. Uno de los atlas de uso más generalizado es el Munsell de apariencia del color. Las variables que utiliza son el tono (hue), la claridad (value) y el croma (chroma), que son las coordenadas angular, vertical y radial del sólido de color asociado a este sistema, respectivamente. Los tonos básicos de este sistema son el rojo, amarillo, verde, azul y púrpura, igualmente espaciados alrededor de un círculo.

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El croma (C) es la distancia del color al eje vertical central acromático (de negro a blanco). Los valores máximos de C serían los de máxima pureza disponible. Estos máximos dependen del tono y claridad del color en cuestión. La claridad (V) varía entre 0 (negro) y 10 (blanco). Entre estos valores se encuentran todos los grises. Las muestras físicas, al estar confeccionadas con pigmentos reales, nunca alcanzan los valores máximos teóricos, y dependiendo del color, se alejan más o menos del eje central. Por lo tanto el sólido que representa el atlas de Munsell es un cuerpo geométrico que no es cilíndrico (figura 7.3, derecha). La edición más completa del libro de Munsell es una colección de 1500 muestras brillantes y 1300 mates distribuidas en 41 páginas correspondientes a un tono constante (figura 7.3, izquierda). • Las placas o cartas de colores No es necesario disponer de un atlas completo de color cuando se trata de evaluar el color de un único tipo de producto. El uso de placas −u otros sistemas− de referencia para evaluar el color de un alimento determinado es una práctica bastante habitual en algunos casos y aporta ciertas ventajas. Las gamas de colores que abarcan estas placas, que están especialmente desarrolladas, permiten en general un buen emparejamiento con la muestra problema debido a que están mejor adaptadas a las variaciones que se espera encontrar en el alimento en cuestión; por ejemplo, los grados de rojo para la madurez de tomates o pimientos, o la coloración entre amarillenta a naranja para la calidad de zumo de naranja. La forma que adoptan estos desarrollos es muy variada: placas de plástico o cartones de colores, tubos de plástico coloreados, etc. (figura 7.4). En algunas ocasiones es necesario introducir en los patrones sombreados o tramas que puedan imitar la textura visual para facilitar el igualamiento de las muestras.

7.3.3. Métodos instrumentales y determinación de coordenadas cromáticas Basar la medida del color en métodos cuyo detector es el ojo humano tiene algunos inconvenientes. El ojo puede verse afectado por ciertos defectos de visión, variaciones con el tiempo, se ve influenciado por el entorno y el fondo, por la percepción de brillo, o sombras. Los instrumentos evitan todos estos factores “externos” a la medición de un color: los detectores no tienen los defectos descritos y, en general, aíslan la zona

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Figura 7.3. Derecha: representación del sólido de color correspondiente al atlas de Munsell. Izquierda: fotografía de una página del Munsell Book of Color, 1966. Tomado de P. Capilla, J.M. Artigas y J. Pujol (2002).

Figura 7.4. Placas de color desarrolladas en el Instituto de Agroquímica y Tecnología de Alimentos (CSIC, España) para pimientos en conserva.

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de medida suprimiendo el entorno, así como los brillos y las sombras mediante el uso de un ángulo de medida apropiado. Todas estas “ventajas” que hacen que las medidas instrumentales sean reproducibles introducen, a su vez, un desfase entre los resultados y la percepción sensorial que es necesario tener en cuenta en el momento de sacar conclusiones. Se puede considerar que una medición instrumental está cuantificando la sensación humana en función del sistema teórico de color seleccionado. La instrumentación para medir color que se dispone en la actualidad es muy amplia y variada. No obstante los fundamentos teóricos son muy parecidos. Las diferencias recaen en el grado de sofisticación y, dependiendo de la aplicación para la que se ha construido el aparato en cuestión, la disposición de los elementos de medida y la presentación de la muestra al mismo. El caso más corriente es disponer de un colorímetro triestímulo o espectrocolorímetro. Una desventaja que tienen los colorímetros es que su respuesta es integrada; con ellos se obtiene un único conjunto de datos triestímulo para toda la superficie de medida de la muestra; por lo tanto, si en el área de medida existen variaciones de color, se deberá reducir el área con el fin de que la medida sea más exacta. En este sentido, el ojo humano es capaz de evaluar un color “abstrayéndose” de zonas cercanas de otros colores, como sucede, por ejemplo, con la apreciación del color amarillo propio de un plátano maduro sin tener en cuenta la presencia de pintas negras. No se va a entrar en detalles de cómo funciona un colorímetro triestímulo, pero se puede recordar que las medidas se basan en un observador patrón (CIE) que caracteriza el sistema visual, iluminantes patrón −también definidos con precisión− y estándares de referencia. Así, las coordenadas cromáticas de una muestra se podrán definir en término de sus valores triestímulo del sistema elegido, normalmente CIELAB, que puede ser entendido como un espacio de apariencia de color. Estas coordenadas cromáticas son L*, a* y b* y están relacionadas con la percepción fisiológica del color: claro u oscuro, rojo o verde y amarillo o azul. Es muy sencillo obtener estos números debido a que todos los colorímetros modernos poseen un software para calcular estas coordenadas. Pero es necesario que la interpretación de estos números se haga con una base científica. Se debe recordar que el ojo humano cuando aprecia el color de un objeto no distingue separadamente la cantidad de “verde-rojo”, de “amarillo-azul” o de

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“claridad”, sino que percibe un color que podrá calificar como “claro u oscuro” −que se identifica con la claridad−, “vivo o apagado” −que se identifica con la pureza o croma−, y el tono − el color en sí, en el que probablemente no pueda distinguir qué cantidad de otros tonos están presentes−; por ello, en muchos casos no resulta intuitivo analizar la evolución de los valores L*, a* y b* por separado. Así, por ejemplo, carece de sentido afirmar que después de un período de almacenamiento existe un aumento del “rojo” o del “amarillo” de la miga de un pan de molde porque se haya registrado un aumento en los valores de a* o de b* (ambos en su zona positiva), cuando sensorialmente sólo se aprecia un color “blanquecino, más o menos típico de la miga de pan”, sin que ninguna persona sea capaz de ver algo de “rojo” o algo de “amarillo”. Lamentablemente, este tipo de ejemplo es bastante representativo de lo que puede encontrarse en la bibliografía. En general, esta falta de coherencia en el análisis de resultados se debe a que la teoría del color es una materia muy amplia en la que están implicadas numerosas disciplinas como la física, la fisiología, psicofísica, estadística, etc. y es necesario poder medir e interpretar sobre una buena base teórica; esto conlleva en ocasiones que haya una mala utilización de la terminología colorimétrica. Cuando se trata de trabajar con colores, lo más intuitivo es hacerlo en términos de los atributos de la percepción visual: tono (el color mismo, asociado a la longitud de onda predominante), saturación o croma (su intensidad, vivacidad o pureza) y claridad (cantidad de luz percibida, o grado de claro u oscuro). Por último, se debe recordar que existe una gran diversificación de aparatos, y que es necesario utilizarlos citando sus características de medida: geometría e intensidad de la fuente de luz utilizada, ya que el desconocimiento de estos datos puede generar resultados erróneos. Ejemplo aplicado a una formulación de leche maternizada En un trabajo realizado en el marco el presente proyecto se estudió la vida útil de leches maternizadas. A partir de resultados preliminares obtenidos mediante ensayos acelerados, se selecciónó el oscurecimento de la leche como descriptor crítico de la vida útil. Se encontró muy buena correlación entre los datos de “oscurecimiento” de la leche determinado sensorialmente y la disminución del valor L*. En este caso, una sencilla medida instrumental puede reemplazar la medida sensorial, que necesita de entrenamiento previo de los evaluadores y mayor tiempo de realización.

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7.4. Referencias y bibliografía ASTM (American Society for Testing and Materials). 1973. Sensory Evaluation of Appearance of Materials. Special Technical Publication No. 545. Filadelfia (Pensilvania): American Society for Testing and Materials. Bourne, M.C. 2002. Food Texture and Viscosity. Concept and Measurement. Segunda edición. Nueva York: Academic Press. Bourne, M.C. 1994. Food Texture and Viscosity. Concept and Measurement. Nueva York: Academic Press. Calvo, C. 1989. Atlas de color. Fundamentos y aplicaciones. Revista de Agroquímica y Tecnología de Alimentos 29, 15-29. Calvo, C. 1992. Uso de placas de referencia en la evaluación visual del color. Revista Española de Tecnología de Alimentos 32, 589-602. Calvo, C. 1996. Optical Properties. En Handbook of Food Analysis. I. L.M.L. Nollet (ed.). Nueva York: Marcel Decker, Inc. Calvo, C. 2003. El color en la industria alimentaria. Química e Industria 50/mayo, 37-40. Capilla, P., Artigas, J.M., Pujol, J. 2002. Fundamentos de colorimetria. Valencia: Servicio de Publicaciones de la Universitat de València. Cardello, A. V. 1994. Sensory-Instrumental research. Cereal Foods World 35, 567-569 Francis, F.J., Clydesdale, F.M. 1975. Food Colorimetry. Theory and Applications. Wesport (Connecticut): AVI Publishing Co. Hutchings, J.B. 1994. Food colour and appearance. Londres: Blackie Academic & Professional. Hutchins, J., Lillford, P. 1988. The perception of food texture: the philosophy of breakdown path. Journal of Texture Studies 19, 103-115. Judd, D.B., Wyszeki, G. 1975. Color in Business, Science and Industry. Nueva York: John Willey & Sons. Lewis, M.J. 1993. Propiedades físicas de los alimentos y de los sistemas de procesado. Zaragoza: Acribia.

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Departamento de Evaluación Sensorial de Alimentos Instituto Superior Experimental de Tecnología Alimentaria

Consejo Superior de Investigaciones Científicas Instituto de Agroquímica y Tecnología de Alimentos

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