I. SUSTITUCIÓN DE COLORANTE ARTIFICIAL POR NATURAL EN CONSERVAS DE CEREZA MARRASQUINO María Patricia Chaparro G1*, María José Paredes Ch2, Bibiana Díaz R3, Víctor Eduardo Hoyos H4, Andrea Ninco C5 1,2, 3,4, 5

Programa de Ingeniería de Alimentos Universidad de la Salle, Bogotá, Colombia Dirección: Carrera 2 No. 10-70 - Teléfono: 3535360 * [email protected]

RESUMEN

Las tendencias de consumo están abriendo mercado y campos de investigación a los productos elaborados con aditivos naturales, los cuales están revolucionando la industria alimentaria. Se realizó la aplicación de los colorantes naturales carmín y annatto en cerezas en conserva, para presentar una propuesta de sustitución del colorante artificial rojo ponceau E120 debido a la preocupación en el uso de pigmentos sintéticos los cuales han sido estudiados debido a su efecto sobre la salud. Aunque a la mayoría se les han atribuido daños en el comportamiento de los niños, este hecho no se ha comprobado, pero aun queda duda sobre su posible participación en otras alteraciones en la salud. Por esto se ha reducido cada vez más su uso en alimentos. (Badui, 2006). La preparación del jarabe fue 50:50 con relación a la cantidad de cereza marrasquino (Prunus avium). El colorante se adicionó a la mezcla en una proporción del 0.4% variando en 3 formulaciones las concentraciones individuales de carmín y annato 5-95; 60-40 y 955% respectivamente. Para determinar la mejor formulación se realizó un análisis sensorial con 20 panelistas que evaluaron la apariencia de las conservas, para el análisis experimental se realizó una ANOVA obteniéndose que la muestra C (95% Rojo carmín 5% annatto) no presentaba diferencias significativas con respecto a la muestra patrón o comercial (D) con un nivel de significancia de 0,05. Además se realizó un análisis por espectrofotometría que permitió evaluar cuantitativamente la longitud de onda a la cual se obtiene la mayor intensidad de color para cada una de las muestras, para esta prueba se obtuvo que la longitud de onda más cercana a la muestra patrón (507 nm) fue 519 nm correspondiente a la muestra C. Palabras Clave: Achiote, cochinilla, natural, colorantes, conservas.

ABSTRACT Consumption trends are opening markets and areas of research to products made with natural additives, which are revolutionizing the food industry. The application of natural dyes “carmine and annatto” in cherry conserves was made to present a proposal to replace the E120 ponceau red artificial coloring because there are concerns about the use of synthetic pigments and its effect on health which has been studied. Although most damage has been attributed on the behavior of children, even so this fact remains to be proven, but there is still doubt about its possible participation in other health disorders. Thus, it has increasingly reduced its use in food. (Badui, 2006). The preparation of the syrup was 50:50 compared to the amount of marrasquino cherry (Prunus avium). The dye was added to the mixture at a rate of 0.4% formulations varying in three individual concentrations of carmine and annatto 5-95, 60-40 and 95-5% respectively. To determine the best formulation, sensory analysis was performed with 20 panelists who evaluated the appearance of the conserves. For the experimental analysis it was performed by an ANOVA obtaining that the sample denominated as “C” (95% - 5% carmine red annatto) did not differ significantly with respect to a standard sample, with a significance level of 0,05. Furthermore, an analysis by spectrophotometry that allowed us to evaluate quantitatively the wavelength which produces the best color intensity for each of the samples. For this test it was found that the wavelength closest to the standard sample (507 nm) was 519 nm which was the result of the sample denominated as “C”. Key Words: Achiote, cochinilla, natural dyes, conserves.

I.

INTRODUCCIÓN

En el año 2009 la Autoridad Europea para la Seguridad Alimentaria (EFSA) concluyó tras estudios que se carece de pruebas científicas suficientes para demostrar una relación directa entre el consumo de colorantes artificiales (seis colorantes analizados, entre ellos el rojo ponceau) y las reacciones de intolerancia y alergénicas en los consumidores. Determinó además, que los admitidos hasta ahora todavía son aptos y descarta cualquier peligro para el consumidor mientras no se supere la ingesta diaria admisible (IDA). En este sentido estableció que la IDA para el colorante E124 no debe superar los 0.7 mg/Kg (Gimferrer, N. 2009).

Aunque la toxicidad o grado alergénico del colorante Rojo Ponceau (E124) no ha sido determinada con certeza, la nueva ola de consumo de alimentos sin aditivos químicos exige a la industria el uso de ingredientes más saludables en los productos. Nutrilink, empresa Colombiana consultora en marketing estratégico de alimentos realizó un estudio de las grandes tendencias de consumo de alimentos y de acuerdo con los recientes lanzamientos de la industria alimenticia mundial, se identificó y denominó la tercera tendencia funcional “Buscando un reencuentro con lo simple y natural” (NUTRILINK, 2009) destacando que muchos ingredientes son percibidos por los consumidores como no saludables,

entre ellos los edulcorantes artificiales intensos, preservantes y colorantes artificiales. En consecuencia las nuevas tendencias de los consumidores por ingerir y adquirir productos más saludables y libres de aditivos químicos, obligan a la industria de alimentos a buscar alternativas que logren sustituirlos de forma eficiente sin afectar las propiedades sensoriales de los alimentos. Una reciente investigación de CSIRIO en Australia (ARTUSI, M. 2007) sobre lo que significa el término "natural" para los consumidores, ha concluido que los fabricantes que deseen posicionar sus productos como naturales en el mercado deben utilizar los ingredientes que han sufrido una transformación física, más que química, realizar un menor procesado y emplear nombres químicos en la etiqueta en lugar de los números E de los aditivos. Además cabe resaltar que algunos colorantes naturales proporcionan ventajas adicionales a las anteriormente mencionadas tales como propiedades biológicas o funcionales (Control del colesterol y diabetes y propiedades antioxidantes) tal como lo es el caso del colorante annatto evaluado en el presente estudio, (Toledo, 2004) lo cual puede ofrecer además un valor agregado a este tipo de alimentos. Para productos como cerezas en conservas, la necesidad de sustituir el colorante artificial rojo Ponceau E124 parte de las implicaciones en la salud cuando este es combinado con benzoato, debido a que es un colorante azoico que puede provocar intolerancia en aquellas personas que se vean afectadas por los salicilatos si no es proporcionada de acuerdo con la IDA; además de ser un liberador de histamina que puede

intensificar los síntomas (Bateman, B. 2004)

del

asma.

Por lo tanto, en la presente investigación se evaluó la viabilidad de la sustitución de un colorante artificial por la mezcla de dos colorantes naturales (rojo carmín y annatto) los cuales se encuentran dentro de la lista de colorantes permitidos en la Resolución Numero 13402 del 10 de Septiembre de 1985 del Ministerio de salud de Colombia. A pesar de que los colorantes a evaluar son conocidos comúnmente en la industria alimentaria, estos no han sido aplicados en este producto en particular. El rojo carmín E120, es obtenido del pigmento que se encuentra dentro de las hembras del insecto Dactylopius Coccus Costa. Este pigmento se llama ácido carmínico y es obtenido a través de una extracción acuosa de la cochinilla, considerándose como uno de los colorantes naturales más estables de aplicación en la industria de alimentos. El Annatto E 160b proviene de la pulpa de las semillas de achiote del arbusto tupido llamado Bixa Orellana L. De la extracción de este pigmento, se obtienen dos compuestos: la bixina que es la fracción liposoluble y la norbixina la fracción hidrosoluble. Por esta razón, para el objeto del presente estudio y dadas las condiciones del jarabe de la conserva se recurre a aplicar la parte hidrosoluble de este compuesto (Norbixina). En Colombia, las empresas dedicadas a la producción de cerezas en conserva se encargan de importar las cerezas Marrasquino principalmente de Argentina y Chile, previamente sometidas a un pelado químico con metabisulfito de sodio. Las cerezas en recepción son de color blanco, para lograr el color rojo intenso característico, estas deben

llevarse a un proceso de intercambio de solutos a través de un jarabe con colorante artificial incorporado. En el presente proyecto, se desea encontrar la mezcla adecuada de colorantes naturales (rojo carmín-annatto) que reemplace el uso del colorante artificial, sin cambiar la percepción del consumidor con el producto final. Para determinar la mejor formulación se realizó un análisis sensorial con 20 panelistas no entrenados que evaluaron la apariencia (brillo, color y uniformidad) de las conservas, y para el análisis experimental de los datos se realizó una ANOVA con un nivel de significancia de 0.05. Por otro lado, se realizó un análisis por espectrofotometría de las muestras que permitió evaluar cuantitativamente la longitud de onda a la cual se obtiene la mayor intensidad de color para cada una, evitando establecer subjetivamente la mejor formulación por medio de la percepción del consumidor.

caracterizadas con el fin de determinar los cambios tras el procesamiento del fruto. Durante la etapa de mezclado del jarabe y las cerezas se debe tener en cuenta que para lograr una mayor absorción de sólidos en el fruto, la cantidad de sacarosa total en formulación se dividió en 4 partes y cada ¼ parte de adicionó con un día de diferencia en la mezcla y finalmente se esterilizó a 120 °C durante 15 minutos y 20 PSI. El uso de la mezcla de colorantes naturales en sustitución del colorante artificial rojo ponceau se realizó por medio de la adición controlada de estos en el jarabe con base en las formulaciones planteadas para el desarrollo del proyecto. Figura I. Elaboración de cerezas en conserva

II. MATERIALES Y MÉTODOS. 2.1 Obtención de la materia prima Las cerezas empleadas en el presente proyecto para la aplicación de los colorantes naturales fueron obtenidas a través de una empresa local productora de este tipo de conservas. Las cerezas fueron mantenidas en refrigeración (3 – 5 °C) hasta el momento de la coloración e intercambio de solutos. 2.2 Elaboración cerezas en conserva En la Figura 1 se muestra el proceso de elaboración de la conserva de cerezas. Las cerezas fueron previamente

Fuente. Autores

2.3 Análisis fisicoquímico Las cerezas fueron caracterizadas antes y después del proceso de elaboración de la conserva, con el fin de observar la estabilidad del producto durante la aplicación y almacenamiento del producto terminado. El porcentaje de acidez representado en % de ácido cítrico fue determinado de acuerdo con la AOAC 942.15B; el contenido de sólidos solubles mediante la AOAC 932.12 y finalmente el pH mediante AOAC 981.12. 2.4 Determinación espectrofotométrica del color La percepción del consumidor del color de la conserva de cerezas es una variable de percepción visual que se genera en el cerebro al interpretar las señales nerviosas que le envían los fotorreceptores de la retina del ojo y que a su vez interpretan y distinguen las distintas longitudes de onda que captan de la parte visible del espectro electromagnético. Se dice que un color se hace más similar a otro a medida en que la longitud de onda con que son percibidos se acerca. Las longitudes de onda de los colorantes pueden ser determinadas mediante métodos colorimétricos. Para esta medición se usó un espectrofotómetro, el cual permite relacionar medidas de absorbancia y longitud de onda de forma más precisa en las diferentes muestras que se evalúan, de esta manera la comparación y selección del colorante no se obtiene a partir de apreciaciones subjetivas sino a través de un método cuantitativo de fácil aplicación. Para la determinación del color aplicado con colorantes naturales en conserva de cerezas, se determinó la

longitud de onda en un barrido espectral para las diferentes formulaciones evaluadas mediante el uso del espectrofotómetro Thermo Spectronics. Debido a la alta concentración de los colorantes, se partió de una dilución la cual no afecta la longitud de onda del barrido sino la absorbancia que está directamente relacionada con la concentración, lo anterior con el fin de visualizar claramente el pico más alto en la curva de absorbancia porque es la máxima intensidad visible del color. Las diluciones se introdujeron en celdas ópticas y fueron leídas en el espectrofotómetro. Los resultados obtenidos se indican a continuación. 2.5 Análisis sensorial En el presente estudio es necesario reemplazar un ingrediente en la fabricación de conservas de cereza, el colorante. Por lo tanto es preciso comprobar el impacto sobre la calidad final del producto. Para dar cumplimiento a lo anterior se realizó un análisis sensorial con el fin examinar los atributos de tres formulaciones diferentes, específicamente los relacionados a la apariencia del producto, tales como color, brillo y uniformidad del mismo. Se realizó un panel sensorial con 20 panelistas no entrenados. Este fue dividido en dos sesiones, en la primera se realizó un análisis descriptivo cuantitativo (prueba hedónica), seleccionando atributos sensoriales de las mejores formulaciones (A, B y C) utilizando escalas de categoría de 1 - 5 para describir la preferencia de los mismos, siendo 1 la menor calificación y 5 la mayor calificación. En la segunda sesión se realizó un análisis discriminatorio comparativo pareado entre la mejor

formulación elegida por los panelistas en la primera sesión y una conserva comercial, para así determinar la influencia del colorante sobre las características sensoriales del producto.

Tabla 2: Formulación colorantes

Los parámetros utilizados para la elaboración del panel sensorial fueron respectivos a la apariencia de las conservas elaboradas (Brillo, color y uniformidad) y para validar los datos obtenidos se realizó un análisis experimental ANOVA.

Fuente. Autores

COLORANTE Annatto Rojo carmín

FORMULACIÓN A B 95 40 5 60

C 5 95

3.2 Análisis fisicoquímico Las cerezas antes de ser procesadas, fueron caracterizadas, obteniéndose los siguientes resultados. Tabla 3: Caracterización materia prima.

III. RESULTADOS

3.1 Elaboración cerezas en conserva Las conservas de cereza fueron elaboradas de acuerdo con la Figura 1, cumpliendo con los parámetros establecidos entre la relación sólidos y líquido de 50-50. El jarabe preparado fue denso de 50 ºBrix.

VARIABLE pH ºBrix % Acidez (Ac. Cítrico)

DATO 4.18 1 0.96

Fuente. Autores Tras el procesamiento de las cerezas y el almacenamiento, se caracterizó la muestra C con el fin de evaluar los cambios producidos. (Tabla 4). Tabla 4: Caracterización muestra C.

Tabla 1: Formulación conserva INGREDIENTES Cerezas Jarabe de sacarosa (50-50) Colorante Natural (Mezcla) Conservantes

BASE (%) 50 50 0.4 0.125

Fuente. Autores

Para el uso de colorantes y conservantes se siguió lo establecido por la normas del Codex Alimentarius para frutas de hueso en conserva CODEX STAN 242/2003.

VARIABLE pH ºBrix % Acidez (Ac. Cítrico)

DATO 3.21 3 0.56

Fuente. Autores Se observa cómo durante almacenamiento la fruta gana sólidos y jarabe pierde turbidez debido a deshidratación osmótica y los ˚Brix de fruta aumentan de 1 a 3.

el el la la

Para la elaboración del líquido de gobierno de la conserva se empleó sacarosa, la cual fue elegida debido al tipo de alimento a procesar (fruta) y su propiedad de reducir pardeamientos y aumentar la retención de volátiles.

importancia puesto este es un parámetro de calidad del producto.

3.3 Análisis sensorial Análisis descriptivo Tras el análisis sensorial descriptivo de las tres muestras evaluadas (Tabla 5), se tiene que el color de la formulación C tiene una mayor aceptación con respecto a las otras muestras. La muestra A es la de menor aceptabilidad. El brillo de la muestra C es nuevamente la mejor entre las formulaciones. Con respecto a las muestras A y B se tiene que estas no son del total agrado de los panelistas. Finalmente la uniformidad, referida a la correcta distribución del color en los tejidos es adecuada para la muestra B y C lo cual es de suma

De acuerdo con los resultados obtenidos se concluye que la muestra de mayor preferencia es la C puesto el puntaje obtenido es superior en todos los casos, además su desviación estándar con respecto a la media aritmética es menor en todos los parámetros establecidos, lo que indica la precisión de los datos obtenidos. Para la presente prueba no se realizó evaluación alguna con respecto al aroma del producto puesto que los colorantes no imparten sabor u olor a las conservas.

Tabla 5: Medias aritméticas ± desviación estándar para los parámetros de evaluación en la conserva de cerezas elaborada con colorantes naturales. PARÁMETROS COLOR BRILLO UNIFORMIDAD

A 3.35±0.2394 3.55±0.5104 2.65 ±0.7451

FORMULACIÓN B 4.4±0.2526 4.45±0.5104 4.2±0.7677

C 4.4±0.2210 4.65±0.4893 4.55±0.6048

Fuente. Autores Análisis comparativo

Tabla 6: ANOVA color muestras

Se realizó una prueba hedónica con respecto a la muestra C y la muestra comercial. Para esta también se utiliza una escala de categorías de cinco puntos. Se realizó un análisis ANOVA para determinar las diferencias significativas entre las muestras. (Tabla 6)

MEDIA VARIANZA DESVIACION

MUESTRA C 4.4 0.2394 0.4893

COMERCIAL 4.55 0.2605 0.5104

Fuente. Autores De acuerdo con los resultados obtenidos en cuanto al color de las muestras se obtuvo que la variación entre la muestra C y la muestra comercial presenta un F de 2.923077 y un F crítico de 4.38075 lo que indica que no existen

diferencias significativas entre el color de las dos muestras analizadas. Tabla 7: ANOVA brillo muestras MEDIA VARIANZA DESVIACIÓN

MUESTRA C 4.65 0.2394 0.4893

COMERCIAL 4.75 0.1973 0.4442

Fuente. Autores De acuerdo con los resultados obtenidos en cuanto al brillo de las muestras (Tabla 7), se obtiene que la variación entre la muestra C y la muestra comercial presenta un F de 0.487179 y un F critico de 4.38075 lo que indica que no existen diferencias significativas entre el color de las dos muestras analizadas. Tabla 8: ANOVA uniformidad muestras MEDIA VARIANZA DESVIACIÓN

MUESTRA C 4.4 0.2526 0.5026

COMERCIAL 4.55 0.2605 0.5104

De acuerdo con los resultados proporcionados por los panelistas, no se presentan diferencias significativas entre los datos. Por lo tanto se concluye que las propiedades sensoriales evaluadas de las muestras son bastante similares. Finalmente, se realizó un sondeo (cualitativo con los panelistas) con el fin de determinar la aceptación del producto por parte de los consumidores y se obtiene que el 50% prefiere alimentos que contengan colorantes naturales y el 60% de ellos estarían dispuestos a pagar un costo superior por este atributo. Por otro lado se tiene que el 65% de los panelistas compraría una conserva de cerezas con colorante natural aunque esta difiera en cuanto a color con el producto comercial, lo cual indica que las nuevas tendencias de los consumidores se encuentran enfocadas hacia alimentos mas naturales con menor adiciones de aditivos químicos.

Fuente. Autores En cuanto a la uniformidad de las muestras se refiere (Tabla 8), se encontró que la variación entre la muestra C y la muestra comercial presenta un F de 1.280702 y un F critico de 2.168252 lo que indica que no existen diferencias significativas entre la uniformidad de las dos muestras analizadas.

3.4 Determinación espectrofotométrica del color A continuación se presentan las gráficas obtenidas para cada una de las muestras.

Grafica 1: Análisis espectrofotométrico

Gráfica 1. Muestra A

Grafica 2. Muestra B

Grafica 3. Muestra C

Grafica 4. Muestra D

De acuerdo con lo anterior se afirma que la mejor muestra de colorantes que se aproxima a la longitud de onda de la muestra patrón (D), es la C (Ver grafica 3 y 4). La longitud de onda que presenta la conserva con colorante E124 es 507 nm a una absorbancia de 1.431; y la muestra C tiene una longitud de onda de 519 nm a una absorbancia de 2.243. Las muestras A y B exhiben absorbancias a longitudes de onda de 404 y 425 nm respectivamente. Lo anterior corrobora que la muestra C tiene una intensidad de color que puede reemplazar al colorante artificial.

3.5 Estabilidad de las muestras El pH de las muestras debe ser controlado para evitar alteraciones en el color del jarabe. Como ya se sabe, los colorantes naturales son más inestables a factores como la luz, oxigeno y pH. Para esta última variable se tiene que a valores básicos el colorante carmín tiende a generar colores violáceos los cuales afectarían la calidad del producto final. Es evidente en la Tabla 9 que a pesar del uso de colorantes naturales, las muestras se mantuvieron estables después de 8 días de almacenamiento, no mostrando diferencia de pH con respecto al patrón (muestra D)

Tabla 9: Estabilidad muestras MUESTRA A B C D

PH 3.11 3.08 3.21 2.94

Fuente. Autores

Se recomienda realizar un estudio de investigación que permita establecer en que dilución exacta (teniendo en cuenta la longitud de onda de 507 nm) se debe adicionar la mezcla de colorantes (Annato-carmín) para obtener una mejor intensidad de color y lograr estabilidad de pH y transparencia en periodos prolongados de almacenamiento.

IV. CONCLUSIONES El método espectrofotométrico permite establecer de forma cuantitativa la similitud entre colorantes por medio de la medición de la longitud de onda en que se logra la mayor absorbancia de la muestra. De esta forma se determina con mayor seguridad la relación entre las mezclas de colorantes. A través del análisis colorimétrico y sensorial se determinó que la muestra C representa la formulación que puede reemplazar al colorante artificial (Rojo Ponceau) en las conservas. El análisis sensorial aquí planteado permitió determinar la mejor formulación para la elaboración de una conserva de cereza con adición de colorantes naturales (Rojo carmín y Annato) basándose en la percepción de un panel sensorial no entrenado. V. RECOMENDACIONES Se plantea realizar una posterior investigación acerca de la funcionalidad de diferentes enzimas a diversas concentraciones que permitan clarificar de forma más apropiada el líquido de gobierno de las cerezas, para establecer en qué proporción se deben adicionar estas.

VI. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS Alvarado, J. (2001). Métodos para medir las propiedades físicas en industrias de alimentos. Ed. Acribia, España, pp. 325347. Artusi, M.L. (2007). Colorantes naturales, usos y perspectivas. Revista Énfasis alimentación online. Consultado el 30 de Octubre de 2009 en http://www.alimentacion.enfasis.com/notas/72 63-colorantes-naturales-usos-y-perspectivas Badui, S (2006). Química de los Alimentos. Ed Pearson, México, pp. 401. Bateman B, Warner JO, Hutchinson E, Dean T, Rowlandson P, Gant C, Grundy J, Fitzgerald C and Stevenson J (2004). The effects of a double blind, placebo controlled, artificial food colourings and benzoate preservative challenge on hyperactivity in a general population sample of preschool children Archives of Disease in Childhood 89: 506-511. Biocon del Perú. (2009) Origen del colorante Annatto y Carmín. Consultado el 30 de octubre de 2009 en http://www.biocondelperu.com/site/sp/annatto /index.html.

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