Memorias de las XVIII Jornadas Técnicas de Investigación y II de Postgrado.

CO-OPTIMIZACIÓN DEL PROCESO DE ELABORACIÓN DE QUESO LLANERO PROBIÓTICO UTILIZANDO Lactobacillus plantarum CO-OPTIMIZATION OF PROBIOTIC LLANERO CHEESE USING Lactobacillus plantarum 1

1

2

Mayra Beirouti , Dalcy Reuter y Juan Fernández Molina 1

Ingenieras egresadas de la carrera Ingeniería Agroindustrial, UNELLEZ-San Carlos, Cojedes, Venezuela. e-mail: [email protected], [email protected] 2 Profesor Titular (J), adscrito al Programa Ciencias del Agro y del Mar, UNELLEZ-San Carlos, Cojedes, Venezuela. e-mail: [email protected]

RESUMEN En este trabajo se utilizó el cultivo láctico Lactobacillus plantarum para elaborar un queso llanero probiótico, utilizando un diseño estadístico de tratamientos y respuestas. Se co-optimizaron las variables independientes temperatura de inoculación y concentración de sal mediante el empleo de gráficas dinámicas de co-optimización y, se evaluaron las características físicoquímicas y microbiológicas del queso elaborado. Se determinó la vida útil del producto durante 28 días. Se logró una deseabilidad global de 0,9964 para todos los niveles de las respuestas predichas. Los resultados obtenidos indicaron que con una temperatura óptima de 59,9°C y una concentración de sal de 0,271%, se puede obtener un queso llanero probiótico con una vida útil estimada de 24,8 días. Palabras Clave: queso, vida útil, co-optimización, deseabilidad

15

San Carlos, 29 y 30 de julio de 2009

ABSTRACT A lactic culture Lactobacillus plantarum was used to make a probiotic llanero cheese, a statistical treatment and response design was used. The independent variables temperature of inoculation and salt concentration were co-optimized by dynamic graphs co-optimization and the the physico-chemical and microbiological characteristics of the finished cheese were evaluated. The shelf life of the product was determined during 28 days. The overall desirability was 0.9964 for all the predicted response levels. The results obtained indicate that a probiotic llanero cheese can be made with an optimal temperature of 59.9°C and a salt concentration of 0.271% with an estimated shelf life of 24.8 days. Key words: cheese, shelf life, co-optimization, desirability

INTRODUCCIÓN En la actualidad, los consumidores están interesados en consumir alimentos que, aparte de su valor nutricional, aporten beneficios adicionales como la prevención de enfermedades. El uso de los probióticos como parte de los alimentos o en la fermentación de estos, es un área en franco desarrollo en la industria de alimentos; lo que origina un marcado interés por las bacterias ácido lácticas y sus metabolitos. Debido al proceso artesanal de producción de queso llanero con leche sin pasteurizar, el queso fresco es altamente perecedero y su consumo constituye un riesgo potencial para la salud. El uso de cultivos lácticos para su fabricación, representa una medida viable para obtener un producto con propiedades organolépticas equivalentes al queso elaborado con leche cruda, además de garantizar una calidad uniforme y un producto inocuo. El reto de la co-optimización de respuestas múltiples consiste en encontrar un conjunto de variables de entrada para alcanzar los niveles deseados de preformancia de una o más respuestas. Los Diseños de experimentos son utilizados para modelar cada respuesta en función de las variables de entrada. Cada respuesta de interés tiene su modelo predictivo único. Estos modelos predictivos son la base para la optimización (Ramsey et al., 2005). OBJETIVO Optimizar las variables de proceso para la elaboración de queso llanero probiótico: Temperatura de inoculación, concentración de sal y tiempo de vida útil, mediante aplicación de las técnicas de gráficas dinámicas de cooptimización. METODOLOGIA Tipo y Diseño de la investigación La metodología empleada en la investigación es de carácter experimental, 16

Memorias de las XVIII Jornadas Técnicas de Investigación y II de Postgrado.

en el laboratorio en condiciones controladas implementando un diseño estadístico de tratamientos y respuestas, aplicando la co-optimización de variables múltiples con funciones de control de deseabilidad (cuadro 1). Métodos y equipos utilizados en la investigación Los quesos probióticos utilizados en esta investigación, fueron elaborados con leche cruda proveniente del municipio Rómulo Gallegos- Edo. Cojedes, Venezuela y las cepas utilizadas fueron adquiridas en el Centro Venezolano de Colección de Microorganismos (Instituto de Biología Experimental Facultad de Ciencias. UCV-Caracas). El desarrollo experimental se realizó en el Laboratorio Ingeniería y Tecnología de Alimentos, LITA, Ubicado en la UNELLEZ-San Carlos. Edo Cojedes, Venezuela. El experimento consintió de diez (10) unidades experimentales, utilizando 10 litros de leche por queso elaborado utilizando cuajo comercial. Cuadro 1. Diseño de tratamientos y respuestas. t

X1

X2

X3

Y1

Y2

Y3

Y4

Y5

Y6

Tratamiento

Temperatura

Sal

Tiempo

pH

Acidez

A. Totales

BAL

Hongos

Levaduras

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44

64 65 55 46 46 55 45 55 55 65 64 65 55 46 46 55 45 55 55 65 64 65 55 46 46 55 45 55 55 65 64 65 55 46 46 55 45 55 55 65 64 65 55 46

0,21 0,4 0,4 0,21 0,59 0,4 0,4 0,2 0,6 0,6 0,21 0,4 0,4 0,21 0,59 0,4 0,4 0,2 0,6 0,6 0,21 0,4 0,4 0,21 0,59 0,4 0,4 0,2 0,6 0,6 0,21 0,4 0,4 0,21 0,59 0,4 0,4 0,2 0,6 0,6 0,21 0,4 0,4 0,21

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 14 14 14 14 14 14 14 14 14 14 21 21 21 21 21 21 21 21 21 21 28 28 28 28

6,5 6,2 5,9 5,4 5,1 5,2 5 5,1 5,3 6,1 6,2 6,25 5,95 5,65 5,1 5,4 4,65 5,65 5,7 6,4 6,25 5,9 5,9 5,7 5,8 6,3 4,7 6,2 6,05 6 6,3 5,8 6 5,95 6,3 5,8 4,6 5,9 6 6,1 6,4 5,9 6,2 6,35

2,3 9 2,7 2,1 5,5 4,3 5,2 3,4 4,7 2,3 11,5 14,8 6,45 10 10,05 18,2 17,5 6,3 6,3 3,65 14,3 16,2 15,5 12,25 11,5 15,2 16,4 14,9 16,05 12,6 16,6 19,55 5,6 9,5 12 11,85 10,2 6,85 12,15 14,7 6,85 7,1 7,8 10,5

2,46 2,44 2,44 2,46 2,47 2,46 2,48 2,43 2,44 2,4 5,34 5,3 5,41 5,42 5,28 5,39 5,47 5,32 5,32 5,25 6,52 6,3 6,61 6,4 6,2 6,46 6,98 6,61 6,2 6 6,8 6,72 7,33 7,42 8,32 8,33 8,42 7,28 6,99 6,72 5,29 6,66 7,4 7,47

2,3 0 2,48 2,6 2,78 2,7 2,48 2,48 2,3 2 2,3 0 2,7 2,7 2,9 2,95 2 2,6 2,7 2,48 2,6 2,48 2,9 2,9 3,04 3,15 2 2,9 2,7 2,6 2,7 2,8 2,7 2,8 3,2 3,04 0 2,8 2,6 2,7 2,85 2,78 2,48 2,6

3,69 3,08 3,9 3,86 3,83 3,79 3,66 3,86 3,87 2,9 3,54 3,04 3,85 3,82 3,79 3,72 3,52 3,9 3,11 3,04 3,63 3,23 3,84 3,79 3,86 3,71 3,32 3,92 3,2 3,15 3,57 3,36 3,68 3,34 3,23 3,2 2,7 3,91 3,25 3,14 3,61 3,41 3,15 3,15

3,3 3,28 3,45 3,45 3,43 3,36 3,3 3,42 3,31 3,18 3,23 3,22 3,31 3,32 3,28 3,23 3,18 3,27 3,27 3,15 3,11 3,03 3,17 3,23 3,18 3,12 3 3,15 3,17 3,05 2,97 2,9 2,95 3 3,29 3,11 283 2,97 3 2,76 2,87 2,32 2,79 2,95

T:°C, tiempo: días, sal:%.

17

San Carlos, 29 y 30 de julio de 2009

Determinación de la vida útil Los quesos probióticos elaborados fueron almacenados a 4°C y se determinó su vida útil cada siete (7) días durante 28 días (Marshall, 1992), en función de las respuestas o variables dependientes: pH, acidez titulable (%), contaje de bacterias aerobias totales log (ufc/ml), hongos y levaduras log (ufc/ml) y contaje de BAL log (ufc/ml). Optimización de las variables temperatura de inoculación y contenido de sal El proceso se optimizó utilizando las técnicas de gráficas dinámicas de cooptimización asistidas por el software estadístico JMP versión 4.0.4, con la plataforma de gráficos dinámicos “perfiles de deseabilidad de límites de calidad y perfiles de contornos” que resuelven simultáneamente el conjunto de ecuaciones, manipulando manualmente las gráficas para valores deseados (Proust, 2007). RESULTADOS Y DISCUSIÓN Los resultados obtenidos en esta investigación se detallan en la Figura 1. Los perfiles de respuestas múltiples dinámicas (figura 1) incorporan las gráficas de deseabilidad (funciones de la parte inferior de la figura 1); estas son manejadas por las funciones de control de pérdida de calidad (funciones a la derecha de la figura 1).

Figura 1. Grafica dinámica de perfiles de respuestas múltiples y deseabilidad.

18

Memorias de las XVIII Jornadas Técnicas de Investigación y II de Postgrado.

Los resultados obtenidos en la figura 1, indican que se obtuvo una deseabilidad global de 0,9964 (máximo valor = 1) mostrando la función de control para cada respuesta en la parte derecha de la fig. 1, indicando que todos los niveles de las respuestas predichas están dentro de los rangos especificados, obteniéndose valores de pH = 6,0676 unidades, acidez titúlable = 12,1668%, contajes de aerobios totales = 0,7883 log ufc/ml, hongos = 2,8754 log ufc/ml y levaduras = 3,5976 log ufc/ml y contaje de BAL = 7,0186 log ufc/ml. Los factores co-optimizados que lograron los valores más deseables de las respuestas se muestran en la parte inferior de la figura 1, indicando valores óptimos de temperatura de inoculación de 59,9°C, concentración de sal de 0,271% con una vida útil de 24,8 días para el queso llanero probiótico. Los valores obtenidos en esta investigación están dentro de los rangos establecidos en la Norma COVENIN-1813 (2000) para quesos. La vida útil estimada de 24,8 días es muy superior a la reportada por Suarez ( et al., 2000), quienes encontraron una vida útil de 15 días para queso probiótico bajo condiciones semejantes de proceso. CONCLUSIONES Los resultados obtenidos indicaron que es posible producir un queso llanero probiótico mediante el uso de bacterias ácido lácticas con una temperatura óptima de 59,9°C y una concentración de sal de 0,271%, utilizando las técnicas de gráficas dinámicas de co-optimización asistidas por el software JMP versión 4.0.4.; bajo estas condiciones de proceso se redujeron los contajes de bacterias aerobios totales, hongos y levaduras, se incrementó el contaje de BAL y se extendió la vida útil del queso hasta 24,8 días. Se logró una deseabilidad global de 0,9964, indicando que todos los niveles de las respuestas predichas están dentro de los rangos especificados.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS COVENIN 2000. Norma general de quesos. Comisión Venezolana de Normas Industriales, Ministerio de Fomento, Caracas, Venezuela. pp. 3-8. JMP Software. 1989-2001. Versión 4.04. SAS Campus Drive, Cary, NC. USA. Marshall, R.T. 1992. Standard Methods For The Examination of Dairy Products. American Public Health Association, Washington DC. pp. 288. Proust, M. 2007. Statistics A Graphic Guide. JMP A Business Unit of SAS. Cary, NC. USA. pp. 1048. Ramsey, P.J., Stephen, Mia L., Gaudard, M. 2005. Multiple optimization using JMP Statistical Software. Kodak Research Conference. North Haven Group: htpp://www.northhavengroup.com/ Suárez, V., Cardoso, C., Nuñez, M. (2002). “Queso fresco probiótico”. Revista de Tecnología e Higiene de los alimentos. 33: 83 86. www.Dialnet.uniroja.es/servlet/articulo

19

San Carlos, 29 y 30 de julio de 2009

APLICACIÓN DE REGRESIÓN LOGÍSTICA EN EVALAUCIÓN SENSORIAL DE QUESO LLANERO PROBIÓTICO ELABORADO CON Lactobacillus plantarum LOGISTIC REGRESSION APPLICATION OF SENSORY PROPIERTIES OF LLANERO PROBIOTIC CHEESE MADE WITH Lactobacillus plantarum Mayra Beirouti1, Dalcy Reuter1 y Juan Fernández Molina2 1

Ingenieras egresadas de la carrera Ingeniería Agroindustrial, UNELLEZ-San Carlos, Cojedes, Venezuela. e-mail: [email protected], [email protected] 2 Profesor Titular (J), adscrito al Programa Ciencias del Agro y del Mar, UNELLEZ-San Carlos, Estado Cojedes, Venezuela. e-mail: [email protected]

RESUMEN El propósito de esta investigación fue evaluar las propiedades sensoriales textura, sabor, color y olor de queso llanero probiótico elaborado con lactobacillus plantarum; aplicando la técnica estadística de regresión logística, usando un modelo lineal para ajustar los datos de las variables respuestas estudiadas. Los resultados obtenidos indicaron que los tratamientos que obtuvieron mayor aceptabilidad por parte del panel de catadores en cuanto a los atributos textura, sabor, color y olor fueron aquellos que presentaron los valores negativos más altos, mostrados por los quesos [10], Queso [2], Queso [1] y Queso [2], respectivamente. Palabras Clave: queso, regresión logística, probiótico.

20

Memorias de las XVIII Jornadas Técnicas de Investigación y II de Postgrado.

ABSTRACT The aim of this research was to evaluate the sensory proprieties of texture, flavor, color and odor of probiotic llanero cheese made with Lactobacillus plantarum, a linear model was used to fit the data of the studied response variables by application of logistic regression statistical technique. The gathered results indicated that the treatments that obtained the best acceptability by the panelist with respect to sensory attributes texture, flavor, color and odor were those that showed the most negative value among treatments, such as cheese [10], cheese [2], cheese [1] and cheese [2], respectively. Key words: cheese, logistic regression, probiotic INTRODUCCIÓN El uso de cultivos lácticos para la fabricación de queso llanero probiótico, representa una medida viable para obtener un producto con propiedades organolépticas equivalentes al queso elaborado con leche cruda, además de garantizar una calidad uniforme y un producto inocuo. La técnica de regresión logística nominal u ordinal utilizada en esta investigación es muy sencilla y tiene como finalidad estimar la probabilidad de escoger uno de los niveles de la respuesta en función de un factor uniforme. Las probabilidades de ajuste del modelo deben estar entre 0 y 1 y la suma través de los niveles de respuesta para un valor de un factor dado debe ser igual a uno (Prost, 2007). El propósito de esa investigación fue la aplicación de la técnica estadística de regresión logística para evaluar los atributos sensoriales (textura, sabor, color y olor) en queso llanero probiótico, elaborado con Lactobacillus plantarum. METODOLOGÍA Tipo y Diseño de la investigación La metodología empleada en la investigación es de carácter experimental, en el laboratorio en condiciones controladas implementando un diseño estadístico de tratamientos y respuestas, aplicando la técnica de Regresión Logística para respuestas nominales u ordinales. Se utilizó un modelo de regresión lineal con ayuda del software JMP v.4.04. La evaluación sensorial de cada tratamiento se realizó con 10 panelistas no entrenados, utilizando una escala hedónica de nueve puntos (1=extremadamente desagradable; 9=extremadamente agradable). Métodos y equipos utilizados en la investigación Los quesos probióticos utilizados en esta investigación, fueron elaborados con leche cruda proveniente del municipio Rómulo Gallegos- Edo. Cojedes, 21

San Carlos, 29 y 30 de julio de 2009

Venezuela y, las cepas empleadas fueron adquiridas en el Centro Venezolano de Colección de Microorganismos (Instituto de Biología Experimental Facultad de Ciencias. UCV-Caracas). El desarrollo experimental se realizó en el Laboratorio Ingeniería y Tecnología de Alimentos, LITA, ubicado en la UNELLEZ-San Carlos. Edo Cojedes, Venezuela. El experimento consintió de diez (10) unidades experimentales, utilizando 10 litros de leche por queso elaborado, usando cuajo comercial. RESULTADOS Y DISCUSIÓN Los resultados obtenidos en esta investigación se muestran en los cuadros 1 al 8, en los que se indica los dos componentes del modelo de regresión logística: Interceptos y tratamientos. Los resultados mostrados en el cuadro 1, indican que el tratamiento (Queso) que obtuvo la mayor aceptación para el atributo textura fue el Queso [10], dado que éste muestra el valor negativo (0,7714785) más alto entre los tratamientos; Seguido de los tratamientos 9 y 7, el tratamiento 9 se obtuvo por diferencia entre los valores positivos y negativos, la suma de los valores positivos + los valores negativos es igual a cero. Esto es debido a que el modelo no muestra el antepenúltimo parámetro En el cuadro 2 se muestran las pruebas de Wald y de Likelihood ratio, indicando que existen diferencias altamente significativas entre los tratamientos a p=0,05.

Cuadro 1. Diseño de tratamientos y respuestas. Termino Intercepto[2] Intercepto[3] Intercepto[4] Intercepto[5] Intercepto[6] Intercepto[7] Intercepto[8] Intercepto[9] Queso[1] Queso[10] Queso[2] Queso[3] Queso[4] Queso[5] Queso[6] Queso[7] Queso[8] Queso [9]

22

Estimado -14,496676 -14,496813 -14,49695 -14,497087 -4,0966207 -1,9412971 -0,6615501 0,80315185 0,66735462 -0,7714785 0,08736311 -0,1567878 0,24065399 0,70131398 0,13624423 -0,4464015 0,06252664 -0,5207887

Error Estd. 63,378671 63,392149 63,40563 63,419113 0,3578633 0,1414346 0,1013706 0,1037127 0,2440674 0,2547272 0,244147 0,2500871 0,2480736 0,2975448 0,2756086 0,2581234 0,2486709

Chi2 0,05 0,05 0,05 0,05 131,04 188,40 42,59 59,97 7,48 9,17 0,13 0,39 0,94 5,56 0,24 2,99 0,06

Prob>Chi2 0,8191 0,8191 0,8192 0,8192