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REVISTA RECITEIA Revisiones de la Ciencia, Tecnología e Ingeniería de los Alimentos

© ReCiTeIA

Publicación científica virtual http://revistareciteia.es.tl ISSN 2027-6850 Año 11, Volumen 11, Número 1b, Junio de 2011

Las opiniones expresadas en este documento no son necesariamente opiniones de la Revista ReCiTeIA, de sus órganos o de sus funcionarios. ReCiTeIA no se hace responsable de materiales con derecho de autor tomados sin autorización por los propios autores. Los artículos de esta revista pueden reproducirse citando la fuente.

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ORGANIZACIÓN

REVISTA RECITEIA Revisiones de la Ciencia, Tecnología e Ingeniería de los Alimentos

Dirección General y Editorial Juan Sebastian Ramírez

Comité Editorial Juan Sebastian Ramirez Diana Margarita Ramírez Claudio Alfonso Escobar Gilman Antonio Florez Iván Dario Vallejo

Comité Científico Dr. Diofanor Acevedo Ingeniería de Alimentos Universidad de Cartagena Cartagena - Colombia

Dr. Mauricio Pardo Benito Ingeniería de Producción Agroindustrial Universidad de La Sabana Bogotá, Colombia

Dra. Stella Maris Alzamora Departamento de Industrias Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Universidad de Buenos Aires Buenos Aires - Argentina

Dra. Concepción Pérez Lamela Área de Nutrición y Bromatología. Departamento de Química Analítica y Alimentaria Facultad de Ciencias. Campus de Ourense Universidad de Vigo Ourense, España

Dr. Gustavo Barbosa-Cánovas Center for Nonthermal Processing of Food Washington State University Pullman, USA Dr (C). Francisco Javier Castellanos Galeano Ingeniería de Alimentos Universidad de Caldas Manizales - Colombia Dr Miguel Ángel Gualoto Oñate Facultad de Ingeniería Química Universidad Central del Ecuador Quito - Ecuador Dr. Gerard O'Brien Biomedical Sciences Research Institute University of Ulster Coleraine - Reino Unido

Dr. Jorge Antonio Pino Alea Departamento de Aromas Instituto de Investigaciones para la Industria Alimentaria La Habana - Cuba Dra. María del Mar Rebolloso Fuentes Área de Tecnología de Alimentos Departamento de Hidrogeología y Química Analítica Universidad de Almería Almería - España Dra. Silvia del Carmen Rodríguez Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos FAyA Universidad Nacional de Santiago del Estero Santiago del Estero, Argentina

M.Sc. Ricardo Sánchez Villagrán SVYASOC Buenos Aires - Argentina

Dr. Enrique Sauri Duch Instituto Tecnológico de Mérida Yucatán, México

Dr. Juan Antonio Serra Belenguer Departamento de Tecnología de Alimentos Universidad Politécnica de Valencia Valencia, España

Diseño y Fotografía Gilmar Antonio Florez Iván Dario Vallejo

2011 © ReCiTeIA. ISSN 2027-6850 Cali – Valle – Colombia e-mail: [email protected], [email protected] url: http://revistareciteia.es.tl/

Dr. José Antonio Torres Food Process Engineering Group Department of Food Science and Technology Oregon State University Corvallis, OR, U.S.A. Dr. Jorge Fernando Velez-Ruiz Dpto. de Ingeniería Química, de Alimentos y Ambiental Universidad de las Américas Puebla Cholula - México Dr. Byron Daniel Yépez Villarreal Ingeniería de Alimentos Universidad de Bogotá Jorge Tadeo Lozano Bogotá, D.C. - Colombia

CONTENIDO

3

Organización Revista ReCiTeIA

Artículos Científicos Estudio del proceso combinado de Deshidratación Osmótica y Secado con Aire de Jícama A. Reyes-Herrera y J.F. Vélez-Ruiz

7

Implementación del método de perfil de gota para la medición de la tensión interfacial de grasas en el proceso de emulsificación en MATLAB®, utilizando un nuevo sistema de coordenadas de referencia A. Albis, D. Fernández, A. Núñez

31

Certificación internacional de productos de investigación (nuevo conocimiento) C.R. Bernal B., P.A. Daza A., A.M. Echeverri A.

44

Obtención de un pool de microorganismos mediante liofilización para optimizar cultivos J.A. Carrillo, A. Hernández, C.L. Saavedra, J.M. Salazar y V.A. Talero

57

Efecto de la aplicación de calcio bajo tratamiento térmico suave sobre la estabilidad del tejido de melón cantaloupe (Cucumis Melo L) fresco precortado N. Casas, G. Cáez

68

Películas de almidón de papa reforzadas con celulosa bacteriana N. Echeverri, Ú. Montoya, R. Zuluaga, C. Castro, P. Gañán

81

Avances en el desarrollo y aplicación de herramientas en microbiología predictiva, la experiencia de la Universidad de La Sabana F.J. Garcés, B. Klotz

92

Contenido de polifenoles, carotenos y capacidad antioxidante en frutos de uchuva (Physalis Peruviana) en relación a su estado de maduración H.J. Mier G., G. Cáez R.

102

Extracción con ultrasonido de compuestos fenólicos presentes en la cáscara de uva variedad Isabella (Vitis labrusca) R.E. Prieto, G. González, J. P. Abella

116

Hidrólisis del almidón de yuca (Manihot Sculenta) y de ñame (Dioscorea rotundata) para producir jarabes glucosados L. Tejeda B., A. Rivera, J. Rosales, L. Tejeda, E. Tordecilla

127

Revisiones Bibliográficas Visión general de la nanotecnología y sus posibilidades en la industria de alimentos C.I. Álvarez Barreto

138

Factores que influyen en la colmatación de membranas de microfiltración tangencial y representación matemática H.L. Gallego Ocampo

187

Mastitis bovina: Enfoque biotecnológico H. Morales López

211

Información Adicional Sobre Revista ReCiTeIA Instrucciones para autores Términos y condiciones portal web Revista ReCiTeIA

ESTUDIO DEL PROCESO COMBINADO DE DESHIDRATACIÓN OSMÓTICA Y SECADO CON AIRE DE JÍCAMA

Autores:

A. REYES-HERRERA, J.F. VÉLEZ-RUIZ

UNIVERSIDAD DE LAS AMÉRICAS PUEBLA CHOLULA, PUEBLA, MÉXICO 2011

REYES-HERRERA, A. – VÉLEZ-RUIZ, J.F.

DESHIDRATACIÓN DE JÍCAMA

Información de los Autores A. Reyes-Herrera Departamento de Ingeniería Química, Alimentos y Ambiental. Universidad de las Américas Puebla. Ex-Hda. Sta. Catarina Mártir, Cholula, Puebla. 72820 México. Jorge Fernando Vélez-Ruiz Departamento de Ingeniería Química, Alimentos y Ambiental Universidad de las Américas Puebla. Ex-Hda. Sta. Catarina Mártir, Cholula, Puebla. 72820 México. e-mail: [email protected]

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Edición: 2011 © ReCiTeIA. ISSN 2027-6850 Cali – Valle – Colombia e-mail: [email protected], [email protected] url: http://revistareciteia.es.tl/

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DESHIDRATACIÓN DE JÍCAMA

Estudio del proceso combinado de Deshidratación Osmótica y Secado con Aire de Jícama A. Reyes-Herrera y J.F. Vélez-Ruiz Universidad de las Américas Puebla – México CONTENIDO Lista de Tablas .............................................................................................................................. 10 Lista de Figuras ............................................................................................................................. 10 Lista de Ecuaciones ...................................................................................................................... 10 Resumen........................................................................................................................................ 11 Abstract ......................................................................................................................................... 11 1 Introducción ......................................................................................................................... 12 2 Materiales y métodos ........................................................................................................... 14 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9 2.10 2.11

3

Materia Prima y Deshidratación Osmótica .................................................................................... 14 Salmuera ........................................................................................................................................ 14 Humedad y Actividad de Agua ..................................................................................................... 14 Concentración de Sal ..................................................................................................................... 15 Acidez Titulable ............................................................................................................................ 15 Color .............................................................................................................................................. 15 Prueba de Textura.......................................................................................................................... 15 Evaluación del Coeficiente de Transferencia de Masa (ks) ........................................................... 16 Evaluación de Parámetros Cinéticos (k1 y k2) ............................................................................... 16 Secado con Aire ........................................................................................................................ 16 Modelación del Proceso de Secado .......................................................................................... 16

Resultados y Discusión ........................................................................................................ 17 3.1 Proceso de Deshidratación Osmótica ............................................................................................ 17 3.1.1 Evolución de la Acidez ........................................................................................................ 17 3.1.2 Evolución del Color ............................................................................................................. 17 3.1.3 Evolución de la Textura ....................................................................................................... 18 3.1.4 Evolución de la Humedad, Contenido de Sólidos, Pérdida de Peso y Actividad de Agua .. 19 3.1.5 Evaluación del Coeficiente Global de Transferencia de Masa............................................. 21 3.1.6 Ajuste al Modelo de Peleg ................................................................................................... 22 3.2 Secado con Aire de Jícama Deshidratada Osmóticamente ............................................................ 24 3.2.1 Parámetros Fisicoquímicos .................................................................................................. 25 3.2.2 Evolución de la Humedad y Contenido de Sal..................................................................... 26 3.3 Almacenamiento de la Jícama Deshidratada ................................................................................. 28

4 5

Conclusiones ........................................................................................................................ 28 Referencias Bibliográficas ................................................................................................... 29

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DESHIDRATACIÓN DE JÍCAMA

LISTA DE TABLAS Tabla 1. Evolución de los parámetros del color durante la DO de jícama*. 18 Tabla 2. Determinación de sólidos durante la DO de jícama (1 corrida). 21 0.5 Tabla 3. Coeficientes de transferencia de soluto (ks: s ) en la DO obtenidos por medio de la ecuación de Hawkes y Flink (Ec. 5). 21 Tabla 4. Coeficientes cinéticos obtenidos con el modelo de Peleg para la DO de jícama. 22 Tabla 5. Predicciones de humedad con las ecuaciones del modelo de Peleg, en 100 g de jícama. 23 Tabla 6. Predicciones de sólidos con las ecuaciones del modelo de Peleg, en 100 g de jícama. 23 Tabla 7. Ecuaciones lineales obtenidas del secado con aire de JDO. 27 Tabla 8. Predicciones de humedad (kg de agua/kg de s.s.) con las ecuaciones lineales. 27

LISTA DE FIGURAS Figura 1. Cambio neto de color obtenido con los diferentes tratamientos. 18 Figura 2. Evolución de la humedad (base seca; g agua/g s.s.) durante la DO. 19 Figura 3. Evolución del contenido de sólidos (base húmeda, g agua/g jícama) con los diferentes tratamientos de DO. 20 Figura 4. Evolución de la humedad (base seca) de la JDO (5S-2A) con las diferentes variables de secado con aire. 24

LISTA DE ECUACIONES Pérdida de peso ..................................................................................................................... 14 Ganancia de sólidos .............................................................................................................. 14 Pérdida de agua..................................................................................................................... 14 Diferencia de color ............................................................................................................... 15 Modelo de Hawkes y Flink................................................................................................... 16 Ecuación de Peleg................................................................................................................. 16

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DESHIDRATACIÓN DE JÍCAMA

Estudio del proceso combinado de Deshidratación Osmótica y Secado con Aire de Jícama RESUMEN Se realizó un estudio para desarrollar un alimento de humedad intermedia por medio de la combinación de dos procesos, uno de deshidratación osmótica y otro de secado con aire. Primeramente se evaluó el efecto del cloruro de sodio y del ácido cítrico sobre la cinética de deshidratación osmótica de jícama, realizando el ajuste de resultados a dos modelos, la ecuación de Hawkes y Flink para obtener el coeficiente de transferencia de masa para sólidos, y el modelo de Peleg para determinar tres parámetros: humedad, contenido de sólidos y tiempo de proceso. Como parte de la caracterización del proceso osmótico, se determinaron parámetros fisicoquímicos, tales como acidez, color, humedad, pH y textura. Posteriormente se realizó el secado con aire caliente a dos velocidades (0.35 y 0.45 m/s) y dos temperaturas (45 y 50 °C), en el cual la humedad de la jícama se redujo a un 65-75 %, aumentando así la estabilidad del producto. El secado se desarrolló en el periodo constante, por lo que la cinética se ajustó a ecuaciones lineales. La jícama de humedad intermedia se mantuvo estable durante 4 semanas de almacenamiento en refrigeración a 4 °C. Palabras clave: jícama, deshidratación osmótica, secado con aire

ABSTRACT A study to develop a novel intermediate moisture food, based in the application of two processes: osmotic dehydration and air drying, was completed. As part of the first process, the effect of salt and citric acid on the kinetics of osmotic concentration of yam bean or jicama was evaluated, fitting the results to two models, the Hawkes-Flink equation to get mass transfer coefficient for solids, and the Peleg model, to predict moisture, solids content and process time. The physicochemical characterization of jicama included acidity, color, moisture, pH and texture. As a second process, hot air drying was applied at two air velocities (0.35 and 0.45 m/s) and two temperatures (45 and 50 °C). Moisture content of the yam bean was reduced to 65-75 %, increasing product stability. The drying process occurred in the constant period, therefore, it was fitted by linear equations. The dehydrated yam, an intermediate moisture product, was stable during 4 weeks of refrigerated storage at 4 °C. Keywords: yam bean, osmotic concentration, air drying.

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DESHIDRATACIÓN DE JÍCAMA

INTRODUCCIÓN

La jícama es una planta leguminosa, tuberosa y alimenticia, proveniente de América Central, fue cultivada por los aztecas, toltecas y mayas, y poco después fue introducida a Filipinas por los españoles y de ahí se extendió hacia el continente Asiático (González, 1996). La jícama es consumida cruda o bien en ensaladas y actualmente es una botana de origen vegetal preferida en varios países asiáticos y latinoamericanos, incluyendo a México, que la consume sazonada con chile y limón. Rubatzky y Yamaguchi (1997) mencionan que no es recomendable consumirla si no está completamente madura. Por su alto contenido de humedad, la jícama es un alimento vegetal sumamente perecedero, por lo que deben buscarse opciones de conservación para este material biológico. La deshidratación osmótica (DO) es un proceso de separación por medio de membranas, que consiste en la inmersión de un alimento en una solución acuosa hipertónica o de baja actividad de agua con uno o más solutos, creándose así una diferencia de concentraciones o fuerza impulsora entre el alimento y la solución, que favorece la remoción de humedad y la incorporación de sólidos en el alimento (Spicer, 1974; Lerici et al., 1985; Chenlo et al., 2006). La DO suele aplicarse como un pre-tratamiento para otros procesos, tales como el secado y la congelación, debido a que el producto obtenido no es estable y puede descomponerse, perdiendo textura o sufriendo ataque microbiano (Pan et al., 2003; VélezRuiz, 2009). En la DO, el contenido de humedad del alimento es parcialmente eliminado, favoreciendo su conservación y manteniendo por más tiempo las propiedades del alimento en cuestión (Vélez-Ruiz et al., 2000; Chenlo et al., 2008) De acuerdo a Smith (1997) las ventajas de la DO son dos principalmente: que el proceso puede realizarse a cabo a condiciones de temperatura ambiente y que la pared celular del alimento, que actúa como membrana, no experimenta mayor daño. Además, durante este proceso no se presenta oscurecimiento enzimático, aunque el producto puede requerir protección para evitar un oscurecimiento posterior. La principal desventaja de este proceso es la lentitud con que la eliminación de agua sucede. Por otro lado, el secado generalmente se lleva a cabo con aire (SA) y puede ser un tratamiento posterior a la DO, esta combinación de procesos se ha aplicado a una diversidad de materiales para la producción de alimentos más estables y con mejores características (Vélez-Ruiz, 2009). Debido a que algunos de los ácidos orgánicos son removidos del alimento durante el tratamiento osmótico, las características organolépticas del producto final pueden ser mejoradas con el secado con aire, además se obtiene un producto mucho más dulce en comparación con aquel secado sin la concentración previa (Suazo-Abarca et al., 2000). La deshidratación ya sea osmótica, con aire o combinada, puede ser analizada como un fenómeno físico con dos periodos de velocidad de deshidratación o de secado, uno constante y otro decreciente o inestable. En caso de que el proceso se lleve a cabo a velocidad constante, es controlado por la evaporación y la cuantificación de la energía

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necesaria corresponde al cambio de fase del agua eliminada. Mientras que el periodo de velocidad decreciente, se presenta por predominio fenomenológico de la resistencia interna o difusional (Park et al., 2003). Para que un alimento se considere seco, el contenido de humedad debe ser menor al 30% y su actividad de agua (aw) debe ser menor a 0.6; con esta aw hay muy poca probabilidad de crecimiento de microorganismos, solo podría crecer alguna levadura osmófila (Badui, 1999). La velocidad de secado con aire está influenciada fuertemente por los siguientes factores: i) área de transferencia expuesta, con mayor área superficial mayor es la transferencia de calor y masa y consecuentemente, hay una mayor velocidad de secado y por ello, los alimentos se secan en menor tiempo cuando se dividen en piezas pequeñas y/o delgadas; ii) temperatura: cuanto más caliente esté el aire, más rápidamente se elimina el agua del producto que se está secando; iii) velocidad y humedad del aire: con mayor flujo y más seco se encuentre el aire, mayor es la capacidad de secado, entre otros (Okos et al., 1992; Ibarz y Barbosa, 1999; Welti-Chanes et al., 2003; Hui et al., 2008). Sin embargo, la eliminación de humedad excesivamente rápida en las capas externas del material, puede provocar un fenómeno de “encostramiento”, impidiendo que se produzca la deshidratación correcta del producto por la formación de una barrera externa o costra; iv) presión de vacío: este factor favorece la evaporación del agua, ya que el cambio de fase es más fácil a presiones bajas. La influencia de estos factores tiene su explicación en los fundamentos matemáticos del proceso de secado, que es un fenómeno de transporte simultáneo de cantidad de movimiento, calor y masa. En la combinación de DO y SA, que se ha utilizado repetidamente en la conservación de frutas, hortalizas y algunos otros alimentos de origen animal, por las ventajas que ofrece, se han aplicado diferentes condiciones de operación. Durante la DO se han empleado diversos agentes osmóticos, una amplia gama de concentraciones, y convección natural o forzada (sin y con agitación), entre otras variables. Mientras que en el SA se han utilizado diferentes equipos, diferentes temperaturas y velocidades de aire (Vélez-Ruiz, 2009); coincidiendo en todas las combinaciones reportadas en la obtención de un producto alimenticio de calidad. Por lo anteriormente mencionado, el objetivo del presente trabajo fue estudiar el efecto de ambos procesos de DO y SA, en la producción de una jícama parcialmente deshidratada, de humedad intermedia, tipo botana con sabor ácido-salado; así como analizar los cambios durante dicho procesamiento.

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2 2.1

DESHIDRATACIÓN DE JÍCAMA

MATERIALES Y MÉTODOS MATERIA PRIMA Y DESHIDRATACIÓN OSMÓTICA

Se seleccionaron jícamas de un tamaño mediano adquiridas en un mercado local. Se pelaron manualmente y se cortaron en placas de 1cm de ancho, 1 cm de espesor, y 10 cm de largo; las cuales se colocaron en bolsas de polietileno, a las que se agregó la solución o salmuera correspondiente (3 o 5 % de sal, y 1 o 2% de ácido cítrico, en una relación 1:2 (vegetal:salmuera) a temperatura ambiente. Las determinaciones tanto de cambio de masa (pérdida de peso: PP, ganancia de sólidos: GS y pérdida de agua: PA), expresadas por las ecuaciones 1 a 3 (Lerici et al., 1985), como de los parámetros fisicoquímicos evaluados durante la DO se realizaron cada hora por cuatro horas, durante el que la muestra permaneció en la solución, cuidando de mantener la relación 1:2 de jícama a salmuera cada vez que se utilizaba alguna muestra. Pérdida de peso M  Mt PP  0 M0 Ec (1) Ganancia de sólidos  Mxs t   Mxs 0 GS  M0 Ec (2) Pérdida de agua Ec (3) PA  PP  GS Donde: M0 es la masa inicial de la muestra (g o kg), Mt es la masa de la muestra a un tiempo de proceso (g o kg), y xs es la fracción másica de sólidos (p/p), 2.2

SALMUERA

Se prepararon salmueras en concentraciones de 3 y 5 % (p/p), empleando sal yodada (NaCl) y agua purificada, a las que se agregó 1 y 2 % (p/p) de ácido cítrico. Las bajas concentraciones elegidas se debieron al propósito de incorporar sólidos (sal y ácido) en un nivel bajo, para que la jícama cumpliera la condición de ser un alimento sazonado, tipo botana. 2.3

HUMEDAD Y ACTIVIDAD DE AGUA

Los sólidos totales de la jícama se determinaron por medio de aire caliente a 60 °C y durante 24 h (22.013, AOAC, 1995) en una estufa de laboratorio (Mapsa de Casa Rocas, Monterrey, N.L.), registrando la masa inicial y final de la muestra en una balanza analítica (Navigator TM, Ohaus, Co., Suiza).

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La determinación de la actividad de agua se realizó instrumentalmente con un higrómetro Aqua Lab (3TE, Decagon Devices Inc., Pullman WA, EU), calibrado previamente. 2.4

CONCENTRACIÓN DE SAL

Para la determinación de sal (NaCl), se empleó un método oficial (24.010, AOAC, 1995) que se basa en la digestión con ácido nítrico en presencia de nitrato de plata, titulando con tiocianato de amonio. 2.5

ACIDEZ TITULABLE

Se pesaron 5 g de muestra y se colocaron en matraces Erlenmeyer de 250 mL, se agregaron 25 mL de agua destilada, la mezcla se homogeneizó hasta la eliminación de grumos. El porcentaje de acidez se determinó titulando con hidróxido de sodio 0.1 N hasta el viraje de la fenolftaleína, para expresar el resultado como porcentaje de ácido cítrico (Guerrero y Jiménez, 2002). 2.6

COLOR

Para evaluar el cambio de color, se empleó un colorímetro Color Gard System (BYK Gardner, Inc, Maryland, EU.) usando la escala triestímulo de Hunter con parámetros L, a, b. La calibración previa se realizó con los mosaicos negro y blanco (L = 92.89; a = - 1.05; b = 0.82), se midió el color de la superficie del alimento en modo de reflectancia. A partir de estos tres parámetros se obtuvo el cambio neto de color (E). Diferencia de color E 

L t  L i 

2

  bt  bi    at  ai  2

2

Ec (4)

Donde: L es la luminosidad, b es el índice de color amarillo-azul y a es el índice de color rojo-verde, con subíndices al tiempo (t) y al inicio (i) del proceso. 2.7

PRUEBA DE TEXTURA

Se evaluó por medio del texturómetro Texture Analizer (Texture Technologies, Corp. Scardale NY, EU.) y el software Texture Expert (Versión 1.22, 1999), con una velocidad de descenso del cabezal de 1.6 mm/s y una deformación de 50 % o distancia de 0.5 cm para la prueba de penetración, en tanto que una velocidad de 0.8 mm/s y una distancia de 0.25 cm (25 %) fueron empleadas para la prueba de compresión (Machado-Velasco y Vélez-Ruiz, 2008).

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2.8

DESHIDRATACIÓN DE JÍCAMA

EVALUACIÓN DEL COEFICIENTE DE TRANSFERENCIA DE MASA (KS)

Se aplicó el modelo de Hawkes y Flink (1978) para la cinética de ganancia de sólidos: Modelo de Hawkes y Flink CNS  1  ks t 0.5 Ec (5) Donde: CNS es el contenido de sólidos normalizado (adimensional), obtenido al dividir los contenidos de sólidos al tiempo (t) entre el de sólidos al inicio, ks es el coeficiente global de transferencia de masa (s-0.5 o min-0.5), y t es el tiempo de proceso (s o min). 2.9

EVALUACIÓN DE PARÁMETROS CINÉTICOS (K1 Y K2)

Se aplicó la ecuación de Peleg (1988) con dos constantes cinéticas; esta ecuación puede aplicarse tanto para el agua como para los sólidos, con signo menos (o pérdida) para el agua, mientras que con signo positivo (o ganancia) es para los sólidos, cuya expresión general es la siguiente: Ecuación de Peleg t M(t)  M0  k1  k 2 t Ec (6) Donde: M(t) es el contenido de humedad o de sólidos al tiempo t (min), M0 es el contenido de humedad o de sólidos inicial, k1 (100 g min/gagua) y k2 (100 g/gagua) son los parámetros cinéticos de la ecuación de Peleg. 2.10 SECADO CON AIRE Se utilizó un secador de charolas con corriente de aire marca Armfield (Armfield Limited, Hampshire, Inglaterra) sometiendo las muestras al secado por un periodo de 4 horas, con velocidades de aire de 0.35 y 0.45 m/s, así como temperaturas de 45 y 50 °C. La velocidad del aire se midió a la entrada del secador, directamente con un anemómetro (LCA 6000, Airflow Instrumentation, RU), mientras que la temperatura se midió con un termómetro de mercurio (Cole-Parmer), realizando las determinaciones de humedad en intervalos de 10 minutos. 2.11 MODELACIÓN DEL PROCESO DE SECADO Se analizaron los datos correspondientes al periodo de velocidad de secado, y por medio de una regresión lineal se obtuvo la información correspondiente, que permite la determinación de un coeficiente de transferencia de masa.

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DESHIDRATACIÓN DE JÍCAMA

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

3.1

PROCESO DE DESHIDRATACIÓN OSMÓTICA

Para conocer el efecto que tiene la DO en la jícama, se realizaron las determinaciones de acidez, color, textura, humedad y contenido de sólidos durante el desarrollo de proceso (cada hora) con los cuatro tratamientos seleccionados. Los resultados obtenidos se presentan a continuación. 3.1.1

Evolución de la Acidez

El porcentaje de acidez de la jícama deshidratada osmóticamente (JDO) aumentó, desde un valor de 0.20 % para el vegetal fresco hasta 0.80 % para la jicama más ácida; el valor más alto (0.8 %) y más bajo de pH (3.0) correspondieron a la jícama deshidratada con 5 % sal y 2 % ácido cítrico, mientras que el menor valor de acidez (0.24 %) y más alto de pH (4.0) se obtuvieron con la solución de baja cantidad de solutos, 3 % sal y 1 % ácido cítrico. Estas diferencias están relacionadas a la ganancia de ácido en la jícama, registrada durante la DO después de 4 h de tratamiento. Su evolución con respecto al tiempo, implica dos fenómenos másicos en contracorriente, el flujo de salida o pérdida de humedad del vegetal hacia la solución y la difusión de ácido de la solución hacia el vegetal. El pH disminuyó de 6.4 a valores comprendidos en el intervalo de 3.0 a 4.0, dependiendo de la combinación de factores aplicados. Después de aplicar el ANOVA se encontró que si hay una diferencia significativa (p 0.05) para la humedad, pero si para el contenido de sólidos en función de la sal y si hubo diferencia significativa para la pérdida de peso como función de ambos factores; es decir, la cantidad de sal y de ácido. La actividad de agua se redujo desde 0.970 hasta 0.940-0.945, en que el nivel más alto correspondió a los sistemas con menor cantidad de sólidos. El decremento alcanzado en actividad de agua no es suficiente para lograr la estabilidad del alimento, en estas condiciones el alimento es susceptible al daño por microorganismos y a otros cambios bioquímicos. Sin embargo, sí se logra cierta estabilidad por la disminución de la humedad y el aumento de sólidos en la JDO, y sobre todo se logran incorporar dos solutos, la sal y el ácido cítrico, que modifican favorablemente el sabor y la consistencia de la misma. Estos cambios son convenientes para desarrollar un alimento tipo botana con cierta estabilidad.

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DESHIDRATACIÓN DE JÍCAMA

Aunque no se hizo una evaluación sensorial formal de la JDO, las personas que la degustaron expresaron comentarios favorables. 3.1.5

Evaluación del Coeficiente Global de Transferencia de Masa

Para la ganancia de sólidos durante la DO, se realizaron tres corridas experimentales para cada tratamiento, de ellas solo se incluye una de las experiencias (Exp) como representativa en la Tabla 2. Tabla 2.

Determinación de sólidos durante la DO de jícama (1 corrida). Sistema:

Tiempo 0

Sólidos (% p/p) CNS (adimens.) Sólidos (% p/p) CNS (adimens.) Sólidos (% p/p) CNS (adimens.) Sólidos (% p/p) CNS (adimens.) Sólidos (% p/p) CNS (adimens.)

1h 2h 3h 4h

3S-1A Exp. 3.600 1.000 3.844 1.068 5.603 1.556 6.137 1.705 7.953 2.209

Pred.

2.086 2.535 2.881 3.172

3S-2A Exp. 3.600 1.000 5.672 1.576 6.976 1.938 7.959 2.211 8.206 2.279

Pred.

1.744 2.052 2.288 2.487

5S-1A Exp. 3.600 1.000 6.586 1.829 7.478 2.077 7.860 2.183 9.326 2.591

Pred.

1.714 2.010 2.234 2.428

5S-2A Exp. 3.600 1.000 6.058 1.683 8.421 2.339 8.692 2.414 9.520 2.644

Pred.

1.916 2.295 2.586 2.831

Posteriormente se realizó el ajuste a la ecuación de Hawkes y Flink (Ec. 5), y se obtuvo el coeficiente global de transferencia de masa de solutos, ks. Los valores obtenidos para cada uno de los sistemas estudiados se presentan en la Tabla 3. Aunque se realizó el ajuste a los resultados de todos los tratamientos, se observa que el modelo no resultó apropiado para el primer tratamiento (3S-1A), lo que se atribuye a que los aumentos en sólidos con respecto al tiempo, fueron menos uniformes en este tratamiento (los resultados de ganancia de sólidos fueron altos en la primera hora) y la pendiente de la relación de los sólidos normalizados a la raíz cuadrada del tiempo se ve más afectada, lo que se refleja en valores predichos menos aproximados (Tabla 2), mismos que se ejemplifican para la misma corrida. El resto de los ajustes fue mejor. Tabla 3.

Coeficientes de transferencia de soluto (ks: s0.5) en la DO obtenidos por medio de la ecuación de Hawkes y Flink (Ec. 5).

Corrida 1 2 3 Promedio D. estándar R2

Sistema 3S-1A 0.0184 0.0180 0.0178 0.0181 (+ 0.001) > 0.975

3S-2A 0.0135 0.0117 0.0120 0.0124 (+ 0.001) > 0.989

5S-1A 0.0119 0.0122 0.0116 0.0119 (+ 0.001) > 0.960

5S-2A 0.0149 0.0167 0.0152 0.0153 (+ 0.001) > 0.950

Eliminando la modelación obtenida para el primer sistema o tratamiento, el valor de ks resultó mayor para el sistema con 5 % de sal y 2 % de ácido, que resulta lógico y de

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acuerdo a los resultados de ganancia de masa comentados previamente. Los otros dos coeficientes de transferencia de soluto, que no siguen una tendencia esperada (3S-2A y 5S1A), mostraron una pequeña diferencia en dicho coeficiente y ambos mostraron un aumento más regular en los sólidos ganados. El análisis de varianza indica que hubo diferencia significativa (p < 0.05) entre coeficientes de transferencia de masa como consecuencia de los tratamientos de DO. Se han reportado valores de ks, empleando la misma ecuación, y estos oscilan desde valores bajos (0.00272 s-0.5) para plátano, hasta muy altos (0.0203 s-0.5) para papaya (Palou et al., 1994). Chenlo et al. (2008) reportan valores muy bajos (< 0.00128 s-0.5) para la DO de castaña en soluciones salinas y dulces a 17 o más horas de proceso. La diferencia en dichos coeficientes, para esta comparación y para otros valores reportados de ks, se debe básicamente a las condiciones de operación de cada proceso de DO; en que prevalece una menor o mayor fuerza impulsora, además de diferente agente depresor, con concentración variable de éste, en una relación alimento/solución diferente y con la presencia de agitación en algunos sistemas, y sobre todo, para periodos más largos de DO. 3.1.6

Ajuste al Modelo de Peleg

De manera semejante al ajuste anterior, se realizó la modelación de los resultados del cambio de humedad y de sólidos durante la DO, aplicando la ecuación de Peleg, sin olvidar que para la humedad es una disminución o pérdida y para los sólidos es una ganancia. En la Tabla 4 se presentan los ajustes lineales para ambos parámetros cinéticos, es decir agua y sólidos. Se debe mencionar que en procesos intensos de DO, donde normalmente interesa eliminar el mayor contenido de agua y obtener la mayor ganancia de sólidos a través de periodos largos de proceso, se tienen coeficientes bajos en humedad, para que la humedad sea menor en el alimento; y similarmente, bajos valores de k en sólidos para alcanzar un alto contenido en el producto. En nuestro estudio; no fue así, ya que la DO fue interrumpida a las 4 horas de tratamiento, además de que la concentración de sólidos en la solución osmótica utilizada fue notablemente baja, en comparación con otros trabajos. Tabla 4. Coeficientes cinéticos obtenidos con el modelo de Peleg para la DO de jícama. Tratamiento Componente k1 * k2* 3%S - 1%A Humedad* 771.69 – 15.75 Sólidos** 248.76 + 0.938 3%S - 2%A Humedad* 1035.4 – 16.58 Sólidos** 20.675 + 0.127 5%S - 1%A Humedad* 66.291 -4.974 Sólidos** 14.606 + 0.126 5%S - 2%A Humedad* 194.76 -5.538 Sólidos** 16.585 + 0.098 * Para contenido de humedad: k1 (min*100g/gagua), k2 (100g/gagua) ** Para contenido de sólidos: k1 (min*100g/gs.s) and k2 (100g/ggs.s)

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R2 0.95 0.79 0.96 0.99 0.99 0.95 0.99 0.95

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En general se aprecia un buen ajuste a la ecuación de Peleg, con valores de correlación superiores a 0.95, excepto la de sólidos en el sistema 3S-1A; sin embargo, se observa que en general el ajuste es bueno para los cuatro tratamientos. Hay un mejor ajuste para la pérdida de humedad (R2: 0.95-0.99 y errores menores a 2 %) que para el contenido de sólidos (R2: 0.79-0.99 y errores menores a 7 %, con excepción de dos valores); tanto los valores experimentales y predichos para ambos componentes, se incluyen en las tablas 5 y 6. Tabla 5. Predicciones de humedad con las ecuaciones del modelo de Peleg, en 100 g de jícama. Ecuación Tiempo Valor Predicho (%) Valor experimental (%) Error (%) 8 60 min 96.04 96.25 0.2 120 96.15 96.13 0.1 180 96.04 96.01 0.1 240 95.93 95.94 0.1 10 60 min 97.86 96.02 1.9 120 95.89 95.89 0.1 180 95.79 95.76 0.1 240 95.68 95.69 0.1 12 60 min 96.13 96.07 0.1 120 95.84 95.87 0.1 180 95.65 95.65 0.1 240 95.44 95.43 0.1 14 60 min 95.95 95.97 0.1 120 95.71 95.70 0.1 180 95.48 95.47 0.1 240 95.28 95.27 0.1 Tabla 6. Predicciones de sólidos con las ecuaciones del modelo de Peleg, en 100 g de jícama. Ecuación Tiempo Valor Predicho (g) Valor experimental (g) Error (%) 9 60 min 3.912 3.844 1.8 120 4.481 5.603 20 180 5.851 6.137 4.6 240 13.72 7.953 72 11 60 min 5.721 5.672 0.9 120 6.942 6.976 0.5 180 7.736 7.860 1.6 240 8.293 8.206 1.1 13 60 min 6.304 6.586 4.2 120 7.631 7.478 2.0 180 8.419 7.959 5.8 240 8.941 9.326 4.1 15 60 min 6.270 6.058 3.5 120 7.832 8.421 7.0 180 8.857 8.692 1.9 240 9.581 9.520 0.6

No se detecta una tendencia específica de los coeficientes k1 y k2 en función de la composición del medio osmótico, como ha sido reportado en otros estudios. El parámetro k2 se relaciona con la humedad o con el contenido de sólidos en equilibrio, por lo que se espera que su valor sea afectado tanto por la concentración de la salmuera como por el

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tiempo de proceso, pero no resultó así, esencialmente porque la DO fue corta. Tanto para humedad como para sólidos, k2 no mostró una tendencia con respecto a los 4 tratamientos de DO. Palou et al. (1994) emplearon la ecuación de Peleg para modelar la DO de papaya durante 50 horas con diferentes concentraciones de soluto, y reportaron valores en un intervalo de 13.2 a 19.8 para k1, y de 0.015 a 0.027 para k2, para ambos componentes, es decir, tanto para la humedad como para los sólidos solubles. Más recientemente, Kowalska et al. (2008) reportaron algunos valores para las constantes de Peleg en la DO de calabazas sujetas a diferentes tratamientos; para humedad k1 varió desde 95 hasta 867, y k2 estuvo en un rango de 0.015 a 0.027, mientras que para los sólidos k1 varió desde 4.17 hasta 58.6, y k2 estuvo en un intervalo de 0.003 a 0.029, todos ellos en función del soluto y el tratamiento aplicado. En dicho estudio la DO de calabaza se llevó a cabo en 3 h con concentraciones de 50 a 68 % y utilizando tres diferentes solutos. 3.2

SECADO CON AIRE DE JÍCAMA DESHIDRATADA OSMÓTICAMENTE

La JDO se sometió posteriormente a un proceso de secado con aire durante 360 minutos, empleando dos temperaturas y dos velocidades de aire; aunque originalmente se habían planeado cuatro combinaciones, hubo problemas técnicos para la cuarta condición de deshidratación (50 °C y 0.45 m/s). En general, para las tres condiciones de proceso evaluadas, la tendencia en el cambio de humedad con respecto al tiempo es semejante como lo muestra la Figura 4; que específicamente corresponde a JDO con 5% de sal y 2% de ácido, mostrando la tendencia de la cinética de secado correspondiente a cada condición de operación. 9

Humedad (kg agua/kg s.s.)

8

50, 0.35 45, 0.35 45, 0.45 ec 45.45 ec 45-35 ec 50-35

7 6 5 4 3 2 1 0 0

50

100

150

200

250

300

350

400

Tiempo (min) Figura 4.

Evolución de la humedad (base seca) de la JDO (5S-2A) con las diferentes variables de secado con aire.

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Como se aprecia en dicha gráfica, solo aparecen los resultados correspondientes a tres condiciones de secado con aire 45 y 50 °C a 0.35 m/s, 45 °C a 0.45 m/s, en lugar de las cuatro planteadas originalmente, por lo que se discutirán las tres realizadas. 3.2.1

Parámetros Fisicoquímicos

De la misma manera que con la operación anterior (DO), para conocer el efecto que tiene el proceso de secado con aire (SA) en la jícama, se realizaron las determinaciones de color, textura, sal y humedad durante el desarrollo de proceso con los tratamientos seleccionados. Los resultados obtenidos se presentan enseguida, sin embargo, solo son presentados de manera general y la discusión se centra en la pérdida de humedad. 3.2.1.1 Color El color, expresado como luminosidad (L) varió en el intervalo de 31.2 a 47.7 dependiendo del tratamiento y no se encontró influencia significativa ni de la velocidad, ni de la temperatura, por lo que se puede considerar que la luminosidad fue la misma en todas las jícamas independientemente de las condiciones de secado. Lo mismo sucedió con el parámetro a, que no fue afectado por la velocidad y temperatura del aire, este parámetro del color correspondió a un intervalo de – 2.85 a 0.95 dependiendo del SA utilizado. En contraste, el parámetro b si fue afectado significativamente (p < 0.05) por la temperatura, pero no por la velocidad, y estuvo en el intervalo de 5.20 a 10.45. En general, las jícamas secas resultaron menos luminosas y más amarillas cuando se compararon con la jícama fresca. El cambio neto de color como parámetro global y con respecto a la jícama fresca, mostró cambios comparables a la DO, con un intervalo de 5.20 a 11.1 medido al final del secado, asociándose los cambios menores con la temperatura de 45, mientras que mayores cambios en color fueron relacionados con 50 °C. Y solo una condición (3S-1A, 45 °C y 0.35 m/s), se salió de este rango de E, con una magnitud de 22.8 que resulta difícil interpretar. Obviamente los cambios en color se deben a las reacciones de oxidación y oscurecimiento, tanto por la presencia de oxígeno como por la elevación de temperatura. 3.2.1.2 Textura Se aplicaron las mismas pruebas de compresión y penetración en la jícama después del proceso de secado con aire, la fuerza de compresión mostró un rango de 20.2 a 111 N, que son valores por abajo de los obtenidos en la prueba de compresión de JDO. Mientras que la fuerza de penetración vario de 8.70 a 77.2 N, mostrando un incremento notable para esta prueba. Ambos parámetros reflejan los cambios o ajustes estructurales por la pérdida de humedad e interacción de sólidos. Al analizar los datos correspondiente a las diferentes condiciones de operación se encontró que los valores de la fuerza de compresión fueron 20.2-130.5 N para 45 °C y 0.35 m/s, 40.3-109.5 N para 45 °C y 0.45 m/s, y 14.1-111 N para 50°C y 0.35 m/s. Por otro lado, para

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la fuerza de penetración, las magnitudes correspondieron a 12.2-77.2, 8.70-69.4, y 11.431.6 N, respectivamente para las 3 condiciones de SA, en donde se pudo apreciar una relación no generalizada entre mayores fuerzas y mayor concentración de solutos. De estos resultados se observa que en general hubo un decremento en la fuerza global o de compresión que expresa la pérdida de agua de la matriz o red vegetal, debilitando la estructura, y un aumento en la fuerza local o de penetración, que refleja la mayor fuerza de los puntos de enlace o interacción por la eliminación del agua y la presencia de sales. Ambos fenómenos son resultado de la aplicación del proceso combinado de DO y SA. 3.2.2

Evolución de la Humedad y Contenido de Sal

Como lo muestra la Figura 4, así se desarrollaron las cinéticas de pérdida de humedad para la JDO, el fenómeno de deshidratación con aire mostró una tendencia que se consideró lineal. Como se puede concluir y así lo corroboran Krokida et al. (2003), esta cinética de pérdida de humedad refleja un fenómeno de secado estable y por tanto una velocidad de evaporación constante. Analizando el fenómeno de transporte de masa, esto significa que el control del secado se debe a la evaporación superficial del agua de las placas de jícama, como consecuencia de que la humedad eliminada durante la DO se llevó a cabo a un nivel bajo; quedando suficiente agua en el material alimenticio para que la evaporación se desarrolle plenamente durante el SA. Se generaron las ecuaciones lineales que relacionan a la humedad residual con el tiempo de proceso, mismas que se incluyen en la tabla 7. Para las muestras secadas a 45 °C y 0.35 m/s, la pendiente de la línea recta resultó en valores comprendidos entre 0.0130 y 0.0194 (media de 0.016); mientras que para los productos secados a 45 °C y a 0.45 m/s los valores estuvieron entre 0.0131 a 0.0222 kg de agua/kg s.s..min (media de 0.018); y para los productos secados a 50 °C y a 0.35 m/s la razón varió entre 0.0127 a 0.0189 kg de agua/kg s.s..min (media de 0.016). Estas pendientes o razones de evaporación, no expresan diferencias importantes entre condiciones de secado, ya que corresponden a tendencias semejantes (“curvas paralelas”). De cualquier modo y basados tanto en la humedad final alcanzada (Fig. 4), como en las velocidades de evaporación (pendientes de las ecuaciones lineales), se podría concluir que el secado de JDO fue más efectivo con aire a 45 °C y a una velocidad de 0.45 m/s. Todos estos valores permitieron un buen ajuste (R2: 0.96 - 0.99, con una excepción: 0.89 para el secado 45 °C-0.45 m/s de JDO con 5S-2A), por lo que la predicción de la humedad en este proceso de deshidratación, correspondió prácticamente a la determinada experimentalmente con errores menores al 10 % (solo 14 de 311 valores predichos tuvieron un error mayor; mismos que coinciden con las zonas no lineales de la curva de secado), y corroboró que el secado se desarrolló en una etapa estable de eliminación de agua; la misma Figura 4 muestra el comportamiento predicho de la JDO durante el secado (líneas continuas). Por lo anterior, no fue necesario aplicar ninguna otra ecuación, ni considerar un periodo de secado decreciente. Algunos valores experimentales y predichos para las

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diferentes corridas experimentales, a tiempos variables y tomados al azar, se incluyen en la Tabla 8. Tabla 7.

Ecuaciones lineales obtenidas del secado con aire de JDO.

Secado con Aire Ecuación obtenida T (°C) v (m/s) 3S-1A 45 0.35 M = 9.4538 - 0.0172 tsa 3S-1A 45 0.45 M = 8.6840 - 0.0153 tsa 3S-1A 50 0.35 M = 9.1884 - 0.0153 tsa 3S-2A 45 0.35 M = 9.4140 - 0.0194 tsa 3S-2A 45 0.45 M = 9.4607 - 0.0222 tsa 3S-2A 50 0.35 M = 8.8213 - 0.0189 tsa 5S-1A 45 0.35 M = 7.7614 - 0.0130 tsa 5S-1A 45 0.45 M = 8.3427 - 0.0131 tsa 5S-1A 50 0.35 M = 8.4003 - 0.0127 tsa 5S-2A 45 0.35 M = 8.0987 - 0.0172 tsa 5S-2A 45 0.45 M = 6.7802 - 0.0166 tsa 5S-2A 50 0.35 M = 7.4783 - 0.0157 tsa M: humedad base seca, tsa: tiempo de secado con aire (min) Tratamiento DO

Ecuación

R2

7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

0.987 0.976 0.984 0.996 0.994 0.960 0.983 0.969 0.993 0.991 0.886 0.957

Tabla 8. Predicciones de humedad (kg de agua/kg de s.s.) con las ecuaciones lineales. Ecuación Tiempo Valor Predicho Valor experimental (%) Error (%) 16 60 min 8.422 8.410 0.1 120 7.390 7.422 0.4 17 180 5.930 5.608 5.7 240 5.012 4.919 1.9 18 30 min 8.729 8.404 3.9 90 7.811 8.027 2.7 19 270 4.176 4.231 1.3 330 3.012 2.918 3.2 20 60 min 8.129 8.080 0.6 120 6.797 7.097 4.2 21 180 5.419 5.106 6.1 340 2.395 2.917 18 22 30 min 7.370 7.480 1.4 120 6.200 6.060 2.3 23 100 7.030 7.090 0.8 330 4.020 3.620 11 26 0 8.099 7.803 3.8 360 1.907 2.095 9.0 27 100 5.908 6.175 4.3 200 4.338 3.940 10

Después de este tratamiento de SA, la jícama disminuyó su humedad desde 87- 90 % obtenido después de la DO, hasta un 60-70 % de humedad dependiendo tanto del tratamiento de DO aplicado, como de las condiciones de operación en el SA; es decir, se logró eliminar alrededor de un 20-30% del agua existente en la JDO en 6 horas de secado; o bien, si se considera la humedad en base seca, la disminución fue desde 7-8 hasta 2-3 kg agua/kg s.s, lo que permite considerar al producto obtenido, como una jícama de humedad intermedia (aw < 0.9, valor obtenido por medio de un modelo de predicción de actividad de

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agua). El análisis estadístico aplicado, indicó que no hubo diferencia significativa en la humedad final en función de la temperatura y velocidad del aire. Aunque las condiciones de operación, el alimento y el agente depresor difieren, existen semejanzas con algunos de los datos reportados por Park et al. (2003). El contenido de sal fue determinado después del SA, el intervalo de variación medido fue de 4 a 10 % en función de la combinación específica de procesos de DO y SA; como se esperaba, los valores bajos de NaCl estuvieron asociados con las bajas concentraciones de sólidos en la solución osmótica. Y el aumento en la concentración de sal obviamente es resultado de la concentración por la elimnación de agua durante el SA. 3.3

ALMACENAMIENTO DE LA JÍCAMA DESHIDRATADA

La jícama deshidratada con la combinación de DO y SA a las diferentes condiciones de operación estudiadas, fue almacenada a temperatura de refrigeración (4 + 1 °C) durante 4 semanas, en donde se realizaron algunas observaciones. Hubo pérdida de luminosidad, ligero aumento en el parámetro rojo y decremento en el amarillo, cuyas magnitudes variaron en función del tratamiento combinado. Al final del periodo de almacenamiento, los cambios netos de color estuvieron entre 5 y 15, de magnitud semejante a los registrados durante el secado; se encontró un efecto significativo del tiempo tanto en L como en b y sin efecto sobre el parámetro a. Se registraron pequeños decrementos tanto en la fuerza de compresión como en la de penetración de muestras seleccionadas al azar, no se midió la fuerza en todas las jícamas secas; disminuciones en textura que básicamente expresan la pérdida de consistencia de las muestras, por efectos del almacenamiento o “envejecimiento”. Finalmente y aunque tampoco se efectuaron pruebas sensoriales formales, la jícama obtenida mostró buenas características sensoriales de color, sabor y textura. Y mantuvo estos atributos aceptables durante las 4 semanas que permaneció refrigerada. Además del efecto conservador por la incorporación de sólidos en la jícama, la presencia de ácido contribuyó a darle un sabor atractivo. 4

CONCLUSIONES

Se deshidrató la jícama osmóticamente, con sal y ácido cítrico, resultando en cambios fisicoquímicos notables. Se aplicaron satisfactoriamente dos modelos cinéticos, el de Hawkes y Flink para obtener el coeficiente global de transferencia de sólidos, y el modelo de Peleg, tanto para la ganancia de sólidos como para la pérdida de humedad; ambos modelos describen de manera adecuada el proceso de DO para la jícama, con bajos errores de predicción, en tres de los cuatro tratamientos. Los cambios másicos (ganancia de sólidos, pérdida de humedad y de peso) y fisicoquímicos (acidez, color, y textura) registrados durante este proceso fueron ligeros, debido a la baja concentración de sólidos utilizada en la solución osmótica (< 7 %) y al corto periodo de tratamiento (4 h). Para el proceso de

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secado con aire, se observó que las condiciones de temperatura y velocidad de aire utilizadas en este experimento, generaron un cambio de humedad con respecto al tiempo que correspondió al periodo de velocidad constante, y que fue ajustado a una línea recta. La humedad de la jícama se redujo en función de los flujos con aire hasta niveles de 2-3 kg agua/kg de s.s., aumentando la estabilidad del producto, que se mantuvo estable durante 4 semanas de almacenamiento refrigerado. Por los resultados obtenidos de la combinación de deshidratación osmótica y secado con aire, se puede considerar que el producto obtenido es de humedad intermedia (< 0.90), además de que se establecen las bases para el desarrollo de una jícama estable y sensorialmente aceptable. Sin embargo, se requieren de trabajos adicionales que completen el presente estudio si se desea elaborar una jícama para una mayor vida de anaquel, centrando la combinación de ambos procesos en las mejores condiciones de operación observadas en este estudio, e incluyendo pruebas sensoriales formales que permitan la obtención de una jícama estable y sensorialmente atractiva. 5

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DESHIDRATACIÓN DE JÍCAMA

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IMPLEMENTACIÓN DEL MÉTODO DE PERFIL DE GOTA PARA LA MEDICIÓN DE LA TENSIÓN INTERFACIAL DE GRASAS EN EL PROCESO DE EMULSIFICACIÓN EN MATLAB®, UTILIZANDO UN NUEVO SISTEMA DE COORDENADAS DE REFERENCIA

Autores:

ALBERTO ALBIS, DARMYS FERNÁNDEZ, ANDRÉS NÚÑEZ

UNIVERSIDAD DEL ATLÁNTICO BARRANQUILLA – COLOMBIA 2011

ALBIS, A. – FERNÁNDEZ, D. – NÚÑEZ, A.

MEDICIÓN DE LA TENSIÓN INTERFACIAL

Información de los autores: Ing. Alberto Albis Dr. Sc Semillero de Bioprocesos y Termodinámica, Universidad del Atlántico e-mail: [email protected] Darmys Fernández Semillero de Bioprocesos y Termodinámica, Universidad del Atlántico e-mail: [email protected] Andrés Núñez Semillero de Bioprocesos y Termodinámica, Universidad del Atlántico e-mail: [email protected]

Las opiniones expresadas en este documento no son necesariamente opiniones de la Revista ReCiTeIA, de sus órganos o de sus funcionarios. ReCiTeIA no se hace responsable de materiales con derecho de autor tomados sin autorización por los propios autores.

Edición: 2011 © ReCiTeIA. ISSN 2027-6850 Cali – Valle – Colombia e-mail: [email protected], [email protected] url: http://revistareciteia.es.tl/

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MEDICIÓN DE LA TENSIÓN INTERFACIAL

Implementación del método de perfil de gota para la medición de la tensión interfacial de grasas en el proceso de emulsificación en MATLAB®, utilizando un nuevo sistema de coordenadas de referencia Alberto Albis, Darmys Fernández, Andrés Núñez Universidad del Atlántico – Colombia

CONTENIDO Lista de Figuras ............................................................................................................................. 33 Resumen........................................................................................................................................ 34 1 Introducción ......................................................................................................................... 34 2 Metodología ......................................................................................................................... 39 3 Resultados ............................................................................................................................ 39 4 Discusión .............................................................................................................................. 42 5 Referencias Bibliográficas ................................................................................................... 42

LISTA DE FIGURAS Figura 1. a) Sistema de coordenadas propuesto por Zholob et al. b) Coordenadas de referencia utilizadas en este trabajo. 37 Figura 2. a) Detección del borde de la gota mediante el método de Canny. b) Selección del área de trabajo. c) Ejemplo de Perfil experimental 41 Figura 3. Interfaz gráfica del algoritmo. 41

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Implementación del método de perfil de gota para la medición de la tensión interfacial de grasas en el proceso de emulsificación en MATLAB®, utilizando un nuevo sistema de coordenadas de referencia RESUMEN La espumación y la emulsificación son procesos físicos que tienen como objetivos fusionar dos fases distintas ya sean liquido-liquido o liquido-gas para crear mezclas casi homogéneas. Para el caso de la espumación es necesario hacer pasar el gas atraves de la fase liquida provocando un burbujeo constante y uniforme, mientras que para el segundo es necesario mezclar las dos fases liquidas inmiscible y agregar una energía externa para lograr un mezclado casi uniforme de las sustancias en la contacto. Para estos procesos es fundamental el cálculo de la tensión interfacial a causa de que esta propiedad proporciona una idea del el grado de espumación o emulsificación posible en un sistema, por lo cual también es preciso disponer de un método rápido y exacto para medirla. Existen muchos métodos para medir la tensión superficial, entre ellos, el método de perfil de gota muestra algunas ventajas, tales como: alta precisión, tamaño pequeño de muestra, es aplicable a interfaces líquido-vapor y líquido-líquido y a condiciones extremas de presión y temperatura. Este método ya ha sido utilizado para determinar la adsorción de sistemas de proteína en distintas interfaces. El método del perfil de gota se basa en el desarrollo de la ecuación de Young-Laplace para la capilaridad: esta ecuación diferencial se soluciona para un conjunto de parámetros, entre los cuales se incluye la tensión interfacial y se compara con el perfil experimental adquirido a través de una fotografía. El procedimiento se repite con distintos valores para el conjunto de parámetros hasta que coinciden el perfil experimental y el calculado. Palabras clave / Keywords: Emulsificación, Espumación, Perfil de gota, ecuación de Young-Laplace, Tensión interfacial

1

INTRODUCCIÓN

La emulsificación y la espumación son procesos muy importantes en la producción de la industria de alimentos, por ser focos de alta sensibilidad en la calidad de muchos de sus productos como lo son aditivos, cremas, salsas, mantequillas, sopas, helados, etc. Estos procesos tienes como fin básicamente intentar homogenizar una mezcla en su mayoría de agua y sustancias oleaginosas para la emulsificación y grasas o sustancias de este carácter con gases (aire comúnmente). Para poder llevar a cabo estas operaciones es necesario conocer ciertas propiedades intrínsecas de los componentes de la mezcla a tratar, una de ellas es la tensión interfacial de las sustancias puras, esto a causa de que esta propiedad es responsable de que dos sustancias sean inmiscibles entre si ya que además de estar sometidas a la fuerza de la gravedad y a una inercia estática que las separa, están sometidas a una energía de superficie que deben vencer para poder mezclarse. Para realizar

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emulsiones es necesario obtener una mezcla lo más homogénea posible sin llegar a mezclar totalmente los compuestos, esto se logra agregando energía al sistema para poder vencer la fuerza interfacial que separa las dos sustancias y aumentar así el área de contacto de las dos fases ó agregando una sustancia adicional (tensoactivos) a la mezcla que reduzca la tensión superficial de uno de los componentes para obtener una emulsión más estable. De lo anterior se logra observar la importancia de esta propiedad en la industria de los alimentos, por esto es necesario mantener un control adecuado sobre su variabilidad durante el proceso. Esto se debe realizar de forma continua, rápida y precisa. Por lo cual se debe constar de un método práctico pero a la vez eficaz para su medición en los procesos. Con el advenimiento de una mayor capacidad de cálculo en los ordenadores, aumentó considerablemente la literatura concerniente a la medición de la tensión superficial utilizando técnicas de procesamiento de imágenes [1]. Son varios los métodos que actualmente se utilizan de forma exitosa para la medición de la tensión superficial. Entre éstos, el método de perfil de gota muestra algunas ventajas, tales como: alta precisión, tamaño pequeño de muestra, es aplicable a interfaces líquido-vapor y líquido-líquido y a condiciones extremas de presión y temperatura [2]. Este método ya ha sido utilizado para determinar la adsorción de sistemas de proteína en distintas interfaces [3], [4], [5]. El método del perfil de gota se basa en el desarrollo de la ecuación de Young-Laplace para la capilaridad [6]. Esta ecuación proviene del balance de fuerzas de gravedad y presión hidrostática considerando el efecto de la tensión en la superficie:

 1 1   P     R R 2   1

Ec (1)

Donde γ, es la tensión superficial, R1 y R2 son los radios de curvatura en un punto de la superficie de la gota en la que se presenta una diferencia de presión ΔP, la cual a su vez puede expresarse en términos de la altura z a la cual está ubicado el punto en la superficie de la gota, la diferencia de densidades entre los medios, Δρ, la gravedad, g, y un parámetro adimensional llamado número de Bond, β, a través de:  1 1  2   gz     R1 R2 

 

Ec (2)

Por consideraciones de simetría, esta ecuación puede escribirse como: 1 sin  z   2 R1 x b b b

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Ec (3)

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Donde Φ es el ángulo formado entre el eje x y la recta tangente al punto en consideración, b es el radio de curvatura en el ápice y el número de Bond está definido como:



gb 2





2b 2 a2

Ec (4)

Este parámetro es positivo para gotas sésiles, una burbuja debajo de una superficie y un menisco en un capilar. Es negativo para figuras como gotas pendientes y burbujas colgantes. Definiendo variables adimensionales [4, 8, 9]: x  x/b z  z /b s  s/b

Ec (5)

Y teniendo en cuenta algunas consideraciones geométricas, se obtiene el siguiente conjunto de ecuaciones:

d sin    z  2 ds x

Ec (6)

dx  cos  ds

Ec (7)

dz  sin  ds

Ec (8)

x (0)  z (0)  s (0)  0

Ec (9)

Con condiciones iníciales

Esta ecuación diferencial se soluciona para un conjunto de parámetros, entre los cuales se incluye la tensión interfacial y se compara con el perfil experimental adquirido a través de una fotografía. El procedimiento se repite con distintos valores para el conjunto de parámetros hasta que coinciden el perfil experimental y el calculado [7]. El método de la gota colgante fue implementado por primera vez por Andreas et al. Este planteo un cálculo de la tensión superficial en función de tres parámetros geométricos: diámetro máximo de la gota, diámetro del cuello y radio de curvatura en el ápice [8]. Pero muchas veces no es posible conocer los valores de todos los parámetros propuestos por Andreas et al (1938) ya que no siempre se puede elongar la gota lo suficiente para

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reconocer la región en la cual deben medirse los parámetros geométricos o incluso pueden lograr medirse pero obteniéndose valores muy inexactos debido a que dependen muchas veces de la apreciación visual del experimentador. Desde su aparición, el método ha sufrido varias modificaciones como la de López de Ramos (1993), quien desarrolló un modelo matemático, en el cual la forma de una gota de líquido que pende de una superficie puede ser representada por la ecuación de Young– Laplace. En este método el perfil de gota se aproxima a través de pequeñas rectas o splines con las cuales se calcula la curvatura de la gota en diferentes puntos. Posteriormente estos datos son graficados en función de la altura y la pendiente de la recta resultante se iguala a –Δρ/γ. Zholob et al (2007) propuso el cambio de coordenadas de referencia para la solución de la ecuación de Young-Laplace (fig. 1.a). Esta modificación permite cambiar la longitud de arco como variable de integración por el ángulo con respecto al eje de las ordenadas, [3, 8] evitando el proceso de interpolación al comparar los perfiles calculados con los experimentales. Es de resaltar que la variable de integración en las ec. 6-8 es la longitud del arco adimensional, mientras que en los perfiles experimentales las coordenadas son x y z. Esta situación fuerza la necesidad de interpolación de los valores calculados en el perfil cuando tratamos de compararlo con los datos experimentales, aumentando el tiempo de cómputo y la disminución de la precisión del ajuste.

Figura 1.

a) Sistema de coordenadas propuesto por Zholob et al. b) Coordenadas de referencia utilizadas en este trabajo.

En búsqueda de mayor exactitud, menor tiempo computacional y sobre todo, tratando de evitar la interpolación en los perfiles calculados para la medición de la tensión superficial

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por el método de perfil de gota se trabajó con una modificación del sistema de coordenadas que propuso Zholob et al [3, 8]. Esta modificación del sistema de coordenadas fue propuesta por Albis y Rincón [9], la cual se basa en la transformación de las coordenadas cartesianas a polares. Este sistema (Fig. 1.b), evita la interpolación del perfil generado y facilita la comparación entre los perfiles experimentales y calculados. Definiendo el radio adimensional:

r

r b

Ec (10)

La ecuación de Young - Laplace se puede expresar en el sistema de coordenadas previamente definidas como ec. 11: 2  d 2r 1   dr  3/ 2   r  2  kQ    r   d  d 2 

Ec (11)

Dónde:

k   1  r cos    2 

1

1  P 

2 1/ 2

dr sin   r cos  d  P dr r sin   cos  d

 dr  Q  r    d 

r sin 

Ec (12)

Ec (13)

2

2

Ec (14)

Con condiciones iníciales:

r (0)  1 dr (0)  0 d

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Ec (15)

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METODOLOGÍA

Las ecuaciones generadas por el nuevo sistema de coordenadas deben ser resueltas simultáneamente por métodos numéricos, por lo cual se implementaron en el software MATLAB®. Este software es un sistema interactivo con lenguaje de programación para cómputo científico y técnico en general. El sistema de ecuaciones fue resuelto por la función ODE45 incluido en MATLAB ®. Esta función implementa el método de Dormand-Price que es un par encajado de métodos Runge-Kutta de 4 y 5 orden. En una primera etapa, las ecuaciones se solucionaron para diferentes números de Bond y los resultados fueron comparados con los de la literatura [9, 10]. Las imágenes de gotas pendientes, utilizadas para evaluar el desempeño del algoritmo, fueron obtenidas en nuestro laboratorio utilizando una versión simplificada de los tensiómetros comerciales. Se utilizó la aplicación gráfica GUIDE, MATLAB® el cual ofrece un conjunto de herramientas para crear interfaces gráficas de usuario (GUI). Estas herramientas simplifican enormemente el proceso de diseño y construcción de interfaces graficas de usuario. Lo cual permite un mejor manejo del software. 3

RESULTADOS

El programa desarrollado tiene como objetivo principal hallar el valor de la tensión superficial de la sustancia requerida a través del procesamiento de la fotografía de una gota colgante de dicha sustancia. El programa captura la imagen fotográfica y su primer paso es realizar el cambio de formato de la imagen a escala de grises para facilitar el manejo de la misma. Para esto se utilizó el comando rgb2gray con la sintaxis: I = rgb2gray (RGB) convierte la imagen RGB truecolor a la intensidad de la imagen en escala de grises eliminando el tono y la saturación de información, manteniendo la luminancia. Luego de esto el programa tiene la capacidad de reconocer o detectar el borde de la gota a través del método Canny, el cual mediante unas transformaciones se convertirá en nuestro perfil experimental. Este método está considerado como uno de los mejores métodos de detección de contornos mediante el empleo de máscaras de convolución y basado en la primera derivada. El método de Canny encuentra bordes mediante la búsqueda de máximos locales del gradiente de intensidad (fig. 2.a). El gradiente se calcula utilizando la derivada de un filtro gaussiano. El método utiliza dos umbrales, para la detección de bordes y débil fuerte, e incluye los bordes débiles en la salida sólo si están conectados a los bordes fuertes.

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Este método en algunos casos puede distinguir el ruido en la imagen y tiene más probabilidades de detectar ciertos bordes débiles. El software MATLAB lo incluye de la siguiente forma: BW = edge (Imagen, 'canny', umbral) Umbral es un vector de dos elementos en los que el primer elemento es el bajo umbral, y el segundo elemento es el umbral alto. Si se especifica un escalar para el umbral, este valor escalar es utilizado para el umbral de alto y un valor correspondiente al 40 % se utiliza para el umbral bajo. Como siguiente paso el usuario tiene la opción de seleccionar un corte a la imagen para obtener el área con la que desea trabajar (fig. 2.b). De igual forma que el método de Canny se utilizó un comando implícito en MATLAB. rect = getrect(figura) Este comando permite seleccionar un rectángulo en los ejes actuales de la figura con el ratón, permitiéndole al usuario trabajar sólo con una parte de ella y no incluir el borde correspondiente a la aguja de donde se forma la gota. Posteriormente las coordenadas detectadas del borde son transformadas a unidades de longitud utilizando los datos proporcionados por el usuario, correspondientes a la calibración de la cámara. Hasta este punto, se han obtenido las coordenadas del perfil experimental (fig. 2.c), sin embargo, para el cálculo de la tensión superficial por medio del método de gota colgante debe realizarse una comparación entre el perfil experimental y el generado por el nuevo sistema de coordenadas. Para esto el usuario debe introducir al programa un primer valor estimado del número de Bond, las densidades del aire, del líquido, la gravedad y las coordenadas del ápice. Para asignar el número de Bond, las densidades del aire, del líquido y la gravedad, el usuario tiene la libertad de fijar un valor inicial mediante un cuadro de texto y para las coordenadas del ápice, el usuario puede capturar estos valores señalando el punto sobre la gráfica y presionando enter para guardar las coordenadas de ese punto. Este último procedimiento se encuentra mediante la función getpts, con la siguiente sintaxis: [X, Y] = getpts (figura) Finalmente, el programa realiza la comparación entre los perfiles y arroja un valor para cada uno de los parámetros especificados entre los cuales aparece el valor objetivo, es decir el de la tensión superficial. El valor de la tensión se obtiene utilizando un procedimiento de optimización no lineal que ajusta el valor del número de Bond, el radio de curvatura en el ápice, la posición del ápice y el ángulo de inclinación de la cámara hasta que se minimice la diferencia entre los valores de los radios del perfil experimental y el perfil calculado [9]. La optimización se realizó con el comando lsqnonlin y la solución del sistema de ecuaciones con el comando ODE45.

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Figura 2.

MEDICIÓN DE LA TENSIÓN INTERFACIAL

a) Detección del borde de la gota mediante el método de Canny. b) Selección del área de trabajo. c) Ejemplo de Perfil experimental

Como se mencionó anteriormente todo este algoritmo fue acoplado a la aplicación GUIDE de MATLAB, generando una interfaz gráfica de usuario en la que se facilita el uso del programa, puesto que no es necesario realizar ninguna serie de cálculos aparte de seleccionar (fig. 3) opciones.

Figura 3.

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Interfaz gráfica del algoritmo.

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DISCUSIÓN

Se implementó un algoritmo para la solución de la ecuación de capilaridad de YoungLaplace en Matlab®, utilizando un nuevo sistema de coordenadas de referencia, con el cual se evita la interpolación de los perfiles calculados. Las herramientas del software permiten una aplicación flexible para la implementación de este tipo de métodos. La implementación del algoritmo en MATLAB® mostró una excelente concordancia entre los resultados obtenidos y los resultados reportados en la literatura. Por otra parte, las pruebas del algoritmo demostraron que la aplicación en MATLAB® se puede utilizar para calcular la tensión superficial de las soluciones de los perfiles de la gota. Es necesaria la realización de trabajos posteriores que permitan determinar la precisión del algoritmo para el cálculo de las tensiones superficiales experimentales de sustancias de referencias. Así mismo, se necesitan trabajos que permitan extender la aplicación del software a otros tipos de situaciones como gotas sésiles y burbujas debajo de superficies y al cálculo de ángulos de contacto

5 [1]

[2] [3] [4]

[5]

[6] [7]

[8]

[9]

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CERTIFICACIÓN INTERNACIONAL DE PRODUCTOS DE INVESTIGACIÓN (NUEVO CONOCIMIENTO)

Autores:

CLAUDIO R. BERNAL B., PAOLA A. DAZA A., ANA M. ECHEVERRI A.

UNIVERSIDAD DE AMÉRICA BOGOTÁ – COLOMBIA 2011

BERNAL, DAZA Y ECHEVERRI

CERTIFICACIÓN INTERNACIONAL DE PRODUCTOS DE INVESTIGACIÓN

Información de los Autores Claudio R. Bernal B. Grupo de Investigación: Bioprospección e ingeniería Química Aplicada. Universidad de América. Av. circunvalar No. 20-53. Bogotá, Colombia e-mail: [email protected] Paola A. Daza A. Grupo de Investigación: Bioprospección e ingeniería Química Aplicada. Universidad de América. Av. circunvalar No. 20-53. Bogotá, Colombia e-mail: [email protected] Ana M. Echeverri A. Grupo de Investigación: Bioprospección e ingeniería Química Aplicada. Universidad de América. Av. circunvalar No. 20-53. Bogotá, Colombia e-mail: [email protected]

Las opiniones expresadas en este documento no son necesariamente opiniones de la Revista ReCiTeIA, de sus órganos o de sus funcionarios. ReCiTeIA no se hace responsable de materiales con derecho de autor tomados sin autorización por los propios autores.

Edición: 2011 © ReCiTeIA. ISSN 2027-6850 Cali – Valle – Colombia e-mail: [email protected], [email protected] url: http://revistareciteia.es.tl/

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CERTIFICACIÓN INTERNACIONAL DE PRODUCTOS DE INVESTIGACIÓN

Certificación internacional de productos de investigación (nuevo conocimiento) Claudio R. Bernal B., Paola A. Daza A., Ana M. Echeverri A. Universidad de América – Colombia CONTENIDO Lista de Tablas .............................................................................................................................. 46 Lista de Figuras ............................................................................................................................. 46 Resumen........................................................................................................................................ 47 Abstract ......................................................................................................................................... 47 1 Introducción ......................................................................................................................... 48 2 Materiales y métodos ........................................................................................................... 52 3 Resultados ............................................................................................................................ 54 4 Discusión .............................................................................................................................. 55 5 Referencias bibliográficas .................................................................................................... 55

LISTA DE TABLAS Tabla 1. Tabla 2.

Limitaciones del Octenil Succinato Alumínico Composición química de granos de quinua y cereales base seca.

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LISTA DE FIGURAS Figura 1. Reacciones de la modificación. 50 Figura 2. Sección longitudinal media del grano de quinua 51 Figura 3. Escaneo micrográfico electrón (10.000* ampliación) de variedades de almidón de quinua con diferentes contenidos de amilosa. 52 Figura 4. Metodología de certificación. 54

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CERTIFICACIÓN INTERNACIONAL DE PRODUCTOS DE INVESTIGACIÓN

Certificación internacional de productos de investigación (nuevo conocimiento) RESUMEN El proceso de certificación, al que se hace referencia, está fundamentado en el proceso de modificación química del almidón de quinua para obtener un producto llamado Octenil Succinato Alumínico de Almidón de Quinua, grado cosmético - OSAquinua; producto en proceso de solicitud de patente. Para que OSAquinua pueda ser usado como materia prima, se requiere que el producto cumpla con la legislación del país u organización receptoras. Teniendo en cuenta la actual situación por la que atraviesa el país, es de vital importancia dar cada vez, en los agro-productos, valores agregados y/o mejoramientos alternos a los usos habituales. Es el caso de la quinua (Chenopodium quinua Willd.), un producto agroindustrial dirigida su explotación debido a las bondades alimentarias, por su alta calidad de sus proteínas. Sin embargo, si se analiza el grano desde su estructura morfológica del tipo Campilotroupus, nos encontramos con mayores posibilidades de uso de sus partes constitutivas, es el caso del almidón contenido en el perisperma del grano, resaltando como propiedad particular el tamaño de gránulo. Ahora bien, para lograr que los productos tengan un valor agregado y que de esta forma puedan competir con los productos de talla mundial, surge la necesidad no solo de descubrir productos innovadores con propiedades y características únicas, sino también de certificar internacionalmente dichos productos y posicionarlos en entornos internacionales. Dicho esto, es importante conocer lo que conlleva el proceso de certificación de nuevos productos de investigación, en este caso es necesario verificar que el proceso tenga las condiciones adecuadas para obtener un producto con las características según las normas que se requieren para ser certificado, para lo cual en esta ocasión se deben evaluar los parámetros pertinentes tales como pruebas biológicas, microbiológicas y toxicologías, entre otras, que se especifiquen en la legislación, y una vez evaluado esto el producto es enviado a las entidades correspondientes de certificación. Como resultado de este proceso se obtiene una metodología de certificación de productos de investigación de nuevo conocimiento, y así mismo corrección de los procesos químicos, físicos y biológicos para las nuevas materias primas; materias primas que deben cumplir con la tendencia de un consumidor más exigente. Palabras clave: octenil succinato alumínico de almidón, certificación internacional, modificación química de almidón, esterificación, Chenopodium quinua Willd. ABSTRACT The certification process on which it is doing the study is about the project to obtain aluminum octenyl succinate-OSA starch of quinoa quinoa-end cosmetic grade with international certification which is currently being developed. Given the current situation being experienced by the country, it is vitally important to seek alternative and underexploited sectors in the industry to ensure that products marketed with added value and thus

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BERNAL, DAZA Y ECHEVERRI

CERTIFICACIÓN INTERNACIONAL DE PRODUCTOS DE INVESTIGACIÓN

can compete with class products world, where there is a need not only to discover innovative products and unique properties, but rather to certify these products internationally and position in international scales. It is important to know what the certification process of new products research involves , in this case, make sure that the process has appropriate conditions for obtaining a product with the features according to the standards required to be certified in this case should be evaluated relevant parameters such as biological, microbiological, and toxicology, among others, which are specified in legislation, and after evaluation, this product is sent to relevant parties in certification. As a result of this process gives a product certification methodology research of new knowledge, and so the same methods of testing and microbiological testing for raw materials to industry demands. All this leads to obtain raw materials with properties that meet the consumer trend, in this case specifically the use of OSA-quinoa as anti-binder, absorbent and viscosity controlling agent. Keywords: Aluminum Starch Octenylsuccinate, International certification, Chemical modification of starch, Estherification, Chenopodium quinua Willd.

1

INTRODUCCIÓN

La Certificación Internacional de Productos de Investigación Científica es una iniciativa que toma fundamento a razón de la transformación que sufren los resultados de las actividades de investigación científica en productos tangibles e intangibles y los cuales se adaptan a las necesidades y potencialidades del sector productivo colombiano ¨Certificación Nacional¨ y, de éste, al mercado internacional ¨Certificación Internacional¨ (Bernal et al., 2011). Puede decirse, con un buen sentido de aproximación, que el trasfondo de la certificación no es otra cosa que la certificación de las competencias científicas específicas y genéricas que señalan una alta capacidad humana para enfrentar a la ciencia a los intereses de la sociedad. En tal sentido, surge el concepto inicial de ¨productos de nuevo conocimiento¨, como ¨aquel resultado¨ que es proveído por la investigación científica, destinado a ser usado por la sociedad. Ahora bien, la ¨certificación¨ como garante de calidad del producto, se conjuga con ¨aquel producto¨, produciéndose el concepto de ¨Certificación Internacional de productos de nuevo conocimiento¨. De los productos de nuevo conocimiento, hemos modificado químicamente el almidón de una hortaliza, quinua (Chenopodium quinua Wild.); denominado como OSA-quinua, para fines de ser usado en la obtención de un producto cosmético: polvo cosmético compacto con características de comportarse como ¨excipiente¨. Para su reconocimiento, se hace necesario validar el proceso inicial de modificación química del producto, integrando nuevas variables que se ajusten a los requerimientos de la industria que usaría el OSAquinua, bien como materia prima, o bien como nuevos nichos de mercado. La industria, tanto nacional como internacional, se encuentra regulada por las legislaciones propias de las comunidades de países. Esto hace que, en el transcurso de la certificación, se sigan unos procedimientos que obedezcan una secuencia para su reconocimiento. El destino

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de la producción del material que busca certificación, en mayor grado, busca la exportación del OSA-quínoa, ya sea como materia prima o integrada en un producto cosmético. Teniendo en cuenta las tendencias del consumidor actual, exigente, preocupado por salud, belleza y satisfacción, acompañado de un fomento a los sectores de clase mundial, surge la posibilidad de diseñar o elaborar nuevos productos con alto valor agregado enfocados a impulsar a los nuevos sectores emergentes de la economía colombiana, tales como industria cosmética; usando para este fin materias primas renovables sub explotadas que aportan un gran valor agregado al producto terminado, como es el caso de la Quinua. Lo anterior posibilita la elaboración de productos de mayor calidad que pueden competir en un mercado internacional, sin embargo, para que esto sea posible se requiere de un proceso de certificación de dichos productos que garantice que cumplen con los parámetros establecidos por la normativa internacional. Para este caso se toma como fundamento el proceso de modificación química del almidón de Quinua (Chenopodium Quinua Willd.), llevado a cabo durante un proyecto de investigación en años pasados y dando como resultado el Octenilsuccinato Alumínico de almidón de Quinua, grado cosmético; que en adelante se denominará OSA-Quinua. Sin embrago el proceso, denominado como ¨SIMILA¨, para la obtención del OSA-Quinua no cumple con las exigencias de la norma para considerarse como un producto certificable internacionalmente y dar la garantía a los clientes de estar usando un producto confiable y apto para el uso humano. Dado lo anterior se pretende llevar a cabo la verificación y el mejoramiento del proceso de obtención del OSA-quinua - SIMILA, así como la caracterización de las propiedades químicas, físicas, microbiológicas, entre otras, del producto terminado, para garantizar que este producto cumple con los requisitos y las normas con el fin de ser certificado a nivel internacional. El proceso de modificación química que se realiza en este caso, se da mediante dos reacciones principalmente: esterificación y eterificación, la primera reacción se da entre el almidón y el octenil succínico anhídrido, en presencia de hidróxido de sodio, obteniendo como resultado el octenilsuccinato sódico, y la segunda reacción se da entre el octenilsuccinato sódico y una solución del sulfato de aluminio, obteniendo finalmente el octenilsuccinato alumínico, la figura No.1 muestra las reacciones presentadas en la modificación química del almidón. El producto final, Octenilsuccinato Alumínico de almidón, es actualmente usado en la industria cosmética como agente anticoagulante, controlador de viscosidad y como agente activo, gracias a su capacidad de absorción, en productos como lociones, cremas, polvos compactos, sombras, protectores solares entre otros. Es por esto que producto ha sido tema de estudio por parte de entidades como la CIR (Revisión de Ingredientes Cosméticos) o la FDA (Administración de Alimentos y medicamentos), entre otras [6].

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a)

b)

Figura 1.

Reacciones de la modificación. a) esterificación, b) eterificación

A continuación se presenta una tabla con los límites de algunas sustancias para el octenilsuccinato alumínico de almidón, para su uso en diferentes aplicaciones. Tabla 1.

Limitaciones del Octenil Succinato Alumínico SUSTANCIA Arsénico (As) Metales pesados (como Pb*) Plomo Proteínas Dióxido de azufre Perdida por desecación Grupos octenilsuccionicos Residuo de ácido otenilsuccínico Mercurio Aluminio

LIMITACION No más de 3mg/kg No más de 0,002% No más de 1mg/kg No más de 0,5% No más de 0,005% No más del 21% No más del 3% No más del 0,03% No más de 0,1mg/kg No más del 0,3%

Fuente: Andersen, A. (2002)

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El almidón el cual se quiere modificar en este caso es el que se obtiene de la Quinua. La quinua (Chenopodium Quinua Wild.) es un alimento considerado ¨completo¨, por su alto contenido en almidones se define como un pseudocereal. La quinua se cultiva en la zona Andina y en muchas regiones del mundo. Este alimento fue catalogado por la FAO como el alimento del futuro, gracias a su gran contenido nutricional, y al ser uno de los pocos alimentos que contiene proteínas de un alto grado de digestibilidad. La tabla No.2 muestra, de manera comparativa, el contenido nutricional de la quinua frente a otros alimentos [2] Composición química de granos de quinua y cereales base seca. ELEMENTO QUINUA ARROZ CEBADA MAÍZ Proteína % 16,3 7,6 10,8 10,2 Grasa % 4,7 2,2 1,9 4,7 Carbohidratos totales % 76,2 80,4 80,7 81,1 Fibra cruda % 4,5 6,4 4,4 2,3 Cenizas % 2,8 3,4 2,2 1,7 Energía (Kcal./100g) 399 372 383 408

Tabla 2.

TRIGO 14,2 2,3 78,4 2,8 2,2 392

Fuente: Mujica et al. (s/a)

La semilla de quinua es de forma cónica o esférica, presenta tres partes definidas que pueden ubicarse en la figura No.2 [7], teniendo que: episperma, embrión, endosperma y perisperma, que es el principal tejido de almacenamiento y se constituye principalmente por granos de almidón, presenta un color blanco y representa el 60% de la superficie del grano. [2]

Figura 2.

Sección longitudinal media del grano de quinua

(PE) pericarpio, (SC) revestimiento de la semilla, (H) eje radical-hipocotiledon, (C) cotiledones, (EN) endosperma, (R) radícula, (SA) apéndice y (P) perisperma.

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El almidón de quinua se encuentra almacenado en el perisperma del grano como se observa en la figura No.2, este se presenta de forma granular de color blanco. Cuenta con aproximadamente 20% de amilasa, azucares libres llegan a 6,2% y un contenido de fibra insolubles de 5,31%, fibra soluble 2,49% y fibra dietética 7,80% [2]. Generalmente su masa molar varía entre 11.3 x 106 g/mol, se caracteriza por ser un compuesto seguro e inocuo por lo cual es usado en la industria alimenticia y cosmética. Su temperatura de pregelatinización oscila entre 44.6 y 53.7 ºC y se gelatiniza a una temperatura 50.5 y 61,7ºC. Así mismo el almidón de quinua tiene un porcentaje de amilos que oscila entre un 7 – 27%, del granulo según la variedad y las condiciones del medio en el que se desarrolle. Esta característica es determinante para definir las propiedades y la estructura cristalina del granulo, generando leves cambios en la morfología del almidón como se observa en la Figura No.3. [8]

a) Figura 3.

b) Escaneo micrográfico electrón (10.000* ampliación) de variedades de almidón de quinua con diferentes contenidos de amilosa. a) WMF (14.4% amilosa); b) QC (19.6% amilosa)

2

MATERIALES Y MÉTODOS

Como primera medida es necesario realizar una profunda revisión bibliográfica a cerca de la materia prima a usar, sus características y los beneficios que aporta al producto que se desea obtener. Para este caso, es de vital importancia conocer a cabalidad las partes, composición y propiedades de la Quinua. Además de esto, se debe conocer a profundidad el proceso y las variables de operación usadas en el proceso de modificación del arroz por Xiao Song. [10], debido a que este fue usado como base en el proceso de modificación química del almidón de Quinua con grado cosmético, llevado a cabo en un proyecto de grado anterior en la Universidad América, sobre el cual se fundamenta el proyecto actual. Posteriormente, se evalúan las variables de operación del proceso que influyen sobre el grado de sustitución obtenido y la calidad del producto deseado, OSA-Quinua, identificando las que representan un dificultad en el proceso y las modificaciones que deben realizarse sobre ellas o las variables que deban introducirse para dar solución a dichas dificultades. Una vez se tienen las variables que se deben modificar o los parámetros que se deben incluir en el proceso se realiza el diseño experimental donde se decidirá la

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variable o variables de estudio y las repeticiones pertinentes para el proceso.El proceso de modificación química del almidón se basa en la teoría Simila y Similb, donde se hace un paralelo con el proceso de modificación del almidón de arroz realizado por Song X en el año 2006 [10], donde el proceso se realiza bajo determinadas condiciones de operación de pH, concentración de almidón, concentración de octenil succínico anhidro, temperatura y agitación. Bajo estas condiciones se obtuvo un grado de sustitución de 0,018 y una eficiencia de la reacción de 78%. Este proceso se realizó anteriormente en un proyecto de grado en el 2008 [7], pero con la quinua donde las condiciones del proceso fueron las mismas pero el grado de sustitución obtenido fue de 0,03107 y una eficiencia de 95%. Sin embargo en este proceso, donde se modificó el almidón de quinua, no se tuvieron las consideraciones para que el producto pudiera ser certificado y usado en la industria cosmética. Para esto es necesario revisar que parámetros están establecidos para que el Octenilsuccinato alumínico de almidón pueda ser usado como materia prima en productos cosméticos. Dicho esto se encontró que la CIR establece que las limitaciones y propiedades que debe tener el OSA para la industria cosmética son las mismas que se describen para alimentos por la FDA (Federation of Food and Drugs). Así mismo, la Comisión Europea [4] describe que el Octenilsuccinato alumínico debe tener unas limitaciones de metales pesados como se ve en la tabla No.1, la cual se encuentra al inicio de este documento. De igual forma la FAO (Food and Agriculture Organization of the United Nation) establece limitaciones para almidones modificados por esterificación con Octenil succínico anhídrido, en las cuales se tiene un máximo de 3% de grupos de Octenilsuccinico y un límite de 0.3% de residuos octenilsuccinico acido. Todas las limitaciones y consideraciones mencionadas anteriormente, entre otras muchas importantes encontradas en la referencia bibliográfica, deben ser corroboradas por las entidades certificadas correspondientes para que de esta forma el producto pueda ser usado a nivel industrial., una vez halla cumplidos con los requisitos exigidos en el proceso de certificación internacional, el cual consta de diferentes etapas que deben llevarse a cabo independientemente del producto que se quiera certificar, como es posible observarse en la Figura No.3 en donde se establece una metodología estándar para tal fin. Teniendo en cuenta el esquema anterior, la certificación de los productos se realiza a través de diferentes entidades especializadas encargadas de dicho proceso tanto a nivel nacional como internacional según el tipo de producto. Para este caso se tienen cuenta entidades nacionales como el ICONTEC, y entidades internacionales. Dependiendo de la entidad certificadora y los requisitos que se exijan en cada caso específico, este proceso puede tardar entre 6 meses y 1 año aproximadamente.

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Figura 4.

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Metodología de certificación.

RESULTADOS

Debido a que esta investigación se encuentra en curso uno de los principales resultados que se quiere obtener es lograr materias primas con mejores propiedades que las usadas actualmente en la industria cosmética, específicamente el uso del OSA-quinua; como antiaglutinante, absorbente y agente controlador de viscosidad; y especialmente el tamaño de partícula (0,6 - 2µm) en comparación a otro almidones usados para este fin (arroz 0,85) para las superficies de respuesta ¡Error! No se encuentra el origen de la referencia., a partir de las cuales se stablecieron características de interés, como el tiempo mínimo para alcanzar una determinada concentración y la tasa máxima de crecimiento.

Figura 1.

Superficie de respuesta para la tasa de crecimiento a 25°C. Fuente: Cáceres et al. (2002)

El desarrollo de modelos para bacterias acido lácticas, se enfocó a relacionar el crecimiento y la eventual producción de sustancias antimicrobianas por parte de estos microorganismos. Los dos proyectos desarrollados [10] [8] se realizaron utilizando el cambio en la densidad óptica como medida del crecimiento microbiano, y ajustando la ecuación modificada de Gompertz a los datos de crecimiento, y posteriormente describiendo los parámetros por superficies de respuesta. La evaluación de la producción de sustancias antimicrobianas se

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evaluó retando microorganismo indicadores (Escherichia coli y Staphylococcus aureus) con extractos neutralizados de los cultivos microbianos.

Figura 2.

Superficie de respuesta para la velocidad máxima de crecimiento. Fuente: García et al. (2004)

Figura 3.

Duración de la fase lag. Fuente: Garcés et al. (2003)

En estos proyectos aunque fue posible realizar observaciones que evidenciaron la producción de sustancias antimicrobianas frente a los microorganismos retados, los resultados no fueron concluyentes por lo cual no se propuso ningún modelo que relacionara las condiciones de crecimiento y la producción de sustancias antimicrobianas. El desarrollo de un modelo para el crecimiento de patógenos y bacterias acido lácticas en co-cultivo [9], mostró una la interacción entre los dos tipos de microorganismo, con una reducción significativa del crecimiento de los patógenos (E. coli y Listeria monocytogenes), tanto en medios de laboratorio como en alimentos. Paralelo a la reducción del crecimiento

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se observaron las interacciones en cuanto los cambios del pH del medio, este componente permitió establecer que aunque la reducción del pH tiene un efecto bacteriostático sobre los patógenos, hay un efecto adicional que corresponde a la interacción con las bacterias acido lácticas. Los modelos polinomiales obtenidos mostraron una buena capacidad para describir la interacción entre los microorganismos estudiados tanto en medios de cultivo como en alimentos. 3

VALIDACIÓN DE MODELOS

Los procesos de validación se han realizado sobre modelos disponibles en software [11], como para un modelo propuesto dentro de la línea de investigación. La validación del modelo para crecimiento de E. coli, del PMP 6.0, se realizó sobre una preparación de caldo de gallina, en tres condiciones de temperatura diferentes. Para la validación se consideraron tanto la concentración microbiana como los parámetros cinéticos observados en la experimentación. Aunque dentro de la experimentación no se observaron diferencias estadísticamente significativas entre los datos observados y los predichos por el modelos, a partir de los valores del factor bias y el factor de exactitud ( ), se pudo establecer una tendencia a fallar por peligro a 22°C; es decir la predicción es menor que la carga microbiana observada; y a fallar por seguro a 37°C y 42°C, es decir la predicción es mayor que la población realmente observada [11]. Índices de desempeño entre los datos predichos por los modelos primarios con respecto a los datos predichos por el PMP 6.0, a 22, 37 y 42°C.

Tabla 1.

Índices Factor bias Factor exactitud MSE R2

22°C 0,965 1,038 0,122 0,996

Temperatura 37°C 1,125 1,125 0,625 0,993

42°C 1,062 1,062 0,260 0,998

Fuente: Corrales et al. (2001)

La validación del modelo de crecimiento de levaduras, se realizó sobre jugos de fruta en tres temperaturas diferentes a las utilizadas en el desarrollo del modelo. Los recuentos de levadura se realizaron por microscopia en cámara de Neubauer, y se compararon las concentraciones de microorganismo y los parámetros cinéticos propuestos en el modelo. Los resultados de la validación mostraron diferencias significativas entre los datos observados y los predichos, sin embargo estas diferencias se pudieron explicar por diferencias en los inóculos iniciales de los dos ensayos, factor de variabilidad que no se tuvo en cuenta en el modelo propuesto por Cáceres et.al. [6]. Un ajuste en la ecuación del modelo para modificar el inóculo inicial, permitió establecer una tendencia a subestimar el crecimiento de levaduras [12]. 4

OTRAS APLICACIONES

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La aplicación de metodologías de minería de datos permitió desarrollar un modelo para la inactivación de L. monocytogenes, en tratamientos moderados de temperatura [10]. Este desarrollo utilizó la información disponible en la base de datos ComBase (www.combase.cc) para desarrollar un modelo a partir de 300 series de datos reportadas por otros autores. Este tipo de aplicaciones permite el desarrollo de modelos de aplicación general útiles en la aproximación a solución de problemas industriales, como la validación de procesos y el aseguramiento de la calidad de productos.

Figura 4.

Superficie de respuesta para el parámetro km en procesos de inactivación de L.monocytogenes. Fuente: Garcés et al. (2010)

Con estos trabajos se muestra la posibilidad de desarrollar proyectos exitosos en microbiología predictiva, con aplicaciones puntuales y de interés para la academia y la industria. Entre los retos asociados a la divulgación de este tipo de herramientas esta la necesidad de darlas a conocer a los usuarios y consumidores y demostrar su aplicabilidad y confiabilidad. La facultad de Ingeniería de la Universidad de La Sabana continua desarrollando proyectos relacionados y soportados en microbiología predictiva con éxito en diferentes frentes, como son indicadores de vida útil para productos refrigerados, análisis de resigo microbiológico y fenómenos de interacción entre microorganismos. 5 [1] [2]

[3]

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS M. H. Zwietering y H. M. den Besten. Modeling: one word for many activities and uses. Food Microbiology, doi: 10.1016/j.fm.2010.04.015. 2010. T. A. McMeekin, J. Brown, K. Krist, D. Miles, K. Neumeyer, D.S. Nichols, et al. Quantitative microbiology: a basis for food safety. Emerging Infectious Diseases, Vol. 3 (4), pp. 541-549. 1997. J. Baranyi, y T. A. Roberts. Predictive Microbiology - Quantitative Microbial Ecology. Culture. 2004.

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[4] [5] [6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

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T. Ross. Indices for performance evaluation of predictive models in food microbiology. Journal of Applied Bacteriology (81), pp. 501-508. 1996. J. Baranyi, C. Pin y T. Ross. Validating and comparing predictive models. International Journal of Food (48), pp. 159-166. 1999. J. C. Cáceres, A. Reina y B. Klotz. Modelamiento Microbiológico para la Levadura Saccharomyces cerevisiae. Proyecto de Grado, Facultad de Ingeniería, Universidad de la Sabana, Bogota. 2002. F. J. Garcés y C. Cueto. Modelamiento del efecto de la temperatura y el pH en el crecimiento y producción de sustancias inhibitorias de bacterias de Lactobacillus acidophilus. Proyecto de Grado, Facultad de Ingeniería, Universidad de La Sabana, Bogotá D.C. 2003. D. A. García, J. R. Jerez y C. Cueto. Modelamiento del efecto de la temperatura y el pH en el crecimiento y producción de BLIS del Lactobacillus casei y optimización de los parámetros propuestos. Proyecto de Grado, Facultad de Ingeniería, Universidad de La Sabana, Bogotá D.C. 2004. C. Aguilar, M. C. Vanegas y B. Klotz. Modelación del crecimiento en cultivo mixto de bacterias ácido lácticas y patógenas asociadas a alimentos. Proyecto de Grado de Maestría, Facultad de ciencias Biológicas, Universidad de Los Andes, Bogotá D.C. 2007. F. J. Garcés y B. Klotz. Aplicación de procesos de minería de datos para la obtención de modelos de predicción de inactivación de Listeria en alimentos. Revista Alimentos Hoy, pp. 55-65. 2010. V. Corrales, F. R. Cáceres, F. Zimmermann y B. Klotz. Evaluación del desempeño del PMP 6.0 (Pathogen Modeling Program) para Escherichia coli a 22°C, 37°C y 42°C en un alimento. Proyecto de Grado, Facultad de Ingeniería, Universidad de La Sabana, Bogotá D.C. 2001. F. J. Garcés, F. Zimmermann y B. Klotz. Evaluación de Desempeño de un Modelo de Crecimiento para Saccharomyces cerevisiae en Jugos de Fruta. Proyecto de Semillero de Investigación, Facultad de Ingeniería, Universidad de La Sabana, Bogotá D.C. 2002.

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CONTENIDO DE POLIFENOLES, CAROTENOS Y CAPACIDAD ANTIOXIDANTE EN FRUTOS DE UCHUVA (Physalis Peruviana) EN RELACIÓN A SU ESTADO DE MADURACIÓN

Autoras:

HELEN J. MIER G., GABRIELA CÁEZ R

UNIVERSIDAD DE LA SABANA BOGOTÁ – COLOMBIA 2011

MIER G., H.J. – CÁEZ R., G.

COMPOSICIÓN DE UCHUVA EN RELACIÓN A SU MADURACIÓN

Información de los Autores Helen J. Mier G. Facultad de Ingeniería – Universidad de La Sabana. e-mail: [email protected] Gabriela Cáez R. Doctorado en Biociencias Facultad de Ingeniería – Universidad de La Sabana. e-mail: [email protected]

Las opiniones expresadas en este documento no son necesariamente opiniones de la Revista ReCiTeIA, de sus órganos o de sus funcionarios. ReCiTeIA no se hace responsable de materiales con derecho de autor tomados sin autorización por los propios autores.

Edición: 2011 © ReCiTeIA. ISSN 2027-6850 Cali – Valle – Colombia e-mail: [email protected], [email protected] url: http://revistareciteia.es.tl/

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MIER G., H.J. – CÁEZ R., G.

COMPOSICIÓN DE UCHUVA EN RELACIÓN A SU MADURACIÓN

Contenido de polifenoles, carotenos y capacidad antioxidante en frutos de uchuva (Physalis Peruviana) en relación a su estado de maduración Helen J. Mier G., Gabriela Cáez R. Universidad de La Sabana – Colombia CONTENIDO Lista de Tablas ............................................................................................................................ 104 Lista de Figuras ........................................................................................................................... 104 Lista de Ecuaciones .................................................................................................................... 104 Resumen...................................................................................................................................... 105 1 Introducción ....................................................................................................................... 106 2 Materiales y métodos ......................................................................................................... 106 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6

3

3. Resultados y discusión ................................................................................................... 108 3.1 3.2 3.3 3.4

4 5

Selección de la fruta .................................................................................................................... 106 Caracterización físico-química .................................................................................................... 107 Cuantificación de polifenoles ...................................................................................................... 107 Capacidad antioxidante DPPH .................................................................................................... 107 Contenido de carotenos ............................................................................................................... 108 Análisis estadístico ...................................................................................................................... 108 Caracterización físico-química .................................................................................................... 108 Contenido de carotenoides .......................................................................................................... 110 Contenido de polifenoles ............................................................................................................. 111 Capacidad antioxidante DPPH .................................................................................................... 111

Agradecimientos ................................................................................................................ 112 Referencias ......................................................................................................................... 112

LISTA DE TABLAS Tabla 1. Caracterización físico-química de uchuva ecotipo Colombia para seis estados de maduración 1 108 LISTA DE FIGURAS Figura 1. Tabla de color de la uchuva. 107 Figura 2. Características físico-químicas de frutos de uchuva. Comportamiento de los SST y ATT en los seis estados de maduración por color (A). Comportamiento del pH en relación al IM (SST/ATT) (B). Las barras en los puntos indican la desviación estándar. 109 Figura 3. Contenido de carotenos expresados como β-caroteno en frutos de uchuva en relación al IM (SST/ATT). Las barras en los puntos indican la desviación estándar. 110 Figura 4. Relación entre el contenido de polifenoles y capacidad antioxidante en frutos de uchuva. Las barras en los puntos indican la desviación estándar. 111 LISTA DE ECUACIONES % de inhibición DPPH........................................................................................................ 108

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COMPOSICIÓN DE UCHUVA EN RELACIÓN A SU MADURACIÓN

Contenido de polifenoles, carotenos y capacidad antioxidante en frutos de uchuva (Physalis Peruviana) en relación a su estado de maduración RESUMEN La maduración implica cambios en los compuestos antioxidantes y su capacidad antioxidante en diferentes frutas. La uchuva (Physalis peruviana) es reconocida por sus propiedades medicinales y antioxidantes, asociadas al contenido de polifenoles y carotenoides. El objetivo del estudio fue determinar la influencia del estado de madurez respecto del contenido de carotenoides evaluado por método espectrofotométrico, contenido de polifenoles totales por Folin-Ciocalteu y capacidad antioxidante por DPPH en uchuva ecotipo Colombia. El Índice de maduración se evaluó como el cociente entre sólidos solubles totales y acidez total titulable como % ácido cítrico, y se comparó frente a carta de color del fruto. Los resultados mostraron una tendencia creciente en sólidos solubles totales, índice de madurez, contenido de carotenoides expresados como βcaroteno, contenido de polifenoles totales y capacidad antioxidante, en relación al estado de madurez. En frutos completamente maduros, se encontraron valores máximos de polifenoles totales (240,16 mg EAG/100 g fm.f), carotenoides totales (310 μg EBC/100 gmf) y capacidad antioxidante (91% inhibición DPPH). La correlación entre contenido de polifenoles y capacidad antioxidante sugiere que los compuestos fenólicos de la uchuva tienen efecto significativo (p