UNIVERSIDAD SIMÓN BOLÍVAR DECANATO DE ESTUDIOS DE POSTGRADO COORDINACIÓN DE CIENCIAS DE LOS ALIMENTOS Y NUTRICIÓN MAESTRÍA EN CIENCIA DE LOS ALIMENTOS

TRABAJO DE GRADO

MEJORAMIENTO DE LA FORMULACIÓN DE UNA BEBIDA DE PAPELÓN CON LIMÓN

EDUARDO ANTONIO MALPICA VERANO

Diciembre, 2010

UNIVERSIDAD SIMÓN BOLÍVAR DECANATO DE ESTUDIOS DE POSTGRADO COORDINACIÓN DE CIENCIAS DE LOS ALIMENTOS Y NUTRICIÓN MAESTRÍA EN CIENCIA DE LOS ALIMENTOS

MEJORAMIENTO DE LA FORMULACIÓN DE UNA BEBIDA DE PAPELON CON LIMÓN Trabajo de Grado presentado a la Universidad Simón Bolívar por EDUARDO ANTONIO MALPICA VERANO

Como requisito parcial para optar al grado académico de Magíster en Ciencia de los Alimentos

Realizado con la tutoría de la Profesora Elba Sangronis Co-tutor Profesor Félix Millán

Diciembre, 2010

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AGRADECIMIENTOS A DIOS por darme la fuerza necesaria para la culminación de esta etapa de mi vida y para mantenerme firme en este arduo camino. A mi mamá, abuela Elisa y hermanas (María y Jennifer) por su amor, comprensión, compañía e inmenso apoyo en todo lo que fue el desarrollo de esta maestría y estar siempre presentes cuando las necesitaba, especialmente en la culminación de este trabajo de grado. A mi tía Zoraida†, mis primos Luis y Jorge por su apoyo durante mis estudios de maestría. A la profesora Elba por su dedicación, paciencia, consejos, comprensión, “jaladas de orejas”, apoyo para la culminación de este trabajo y ser más que un docente una amiga. Al profesor Félix por sus consejos y apoyo en este trabajo. A Jhoana por su apoyo incondicional en toda la maestría y en mi vida personal. A Yolmar, Rosaura, Claudia, Aura y Edgar por formar parte de mi panel, sin ellos hubiese sido imposible realizar este trabajo. A mis amigos María Virginia, Odry, Neida, Zoitza, Humberto, Luis y Xavier por los momentos agradables que compartimos durante el desarrollo de la maestría dentro y fuera de la universidad. A mis amigos Saray, Nelian y Alejandro por su apoyo en muchas ocasiones donde me encontraba muy atareado y salieron al rescate. A Lithz por su paciencia y colaboración en los momentos que estuve en el laboratorio. A las secretarias Olga y Gregoria por su generosa ayuda. A la empresa INNOVAL por el suministro de la materia prima para esta investigación y apoyo durante los últimos cinco años. A todas aquellas personas que participaron de una u otra forma en mi formación académica.

A TODOS MUCHAS GRACIAS…

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UNIVERSIDAD SIMÓN BOLÍVAR DECANATO DE ESTUDIOS DE POSTGRADO COORDINACIÓN DE CIENCIAS DE LOS ALIMENTOS Y NUTRICIÓN MAESTRÍA EN CIENCIA DE LOS ALIMENTOS

MEJORAMIENTO DE LA FORMULACIÓN DE UNA BEBIDA DE PAPELON CON LIMÓN Por: Malpica Verano, Eduardo Antonio Carnet No.: 0483906 Tutor: Prof. Elba Sangronis Co-Tutor: Prof. Félix Millán Diciembre, 2010

RESUMEN La bebida de papelón con limón presenta sedimentación en el almacenamiento que la hace inestable. Este trabajo se enfocó en buscar la solución de ese problema clarificando la bebida y luego usando una mezcla de enturbiantes naturales que le restituyera la sensación bucal que la caracteriza y garantice su vida útil, adicionalmente la bebida se enriqueció con hierro, calcio e inulina para mejorar su valor nutricional. Se utilizó una bebida de papelón comercial, el trabajo experimental se dividió en tres etapas. En la primera, se determinó el tipo de tierra diatomea a usar para la clarificación de la bebida con un mínimo cambio en su composición química. En la segunda etapa, se determinó la preferencia de 120 consumidores entre la bebida previamente clarificada y la comercial. Se optimizaron las concentraciones de los agentes enturbiantes afectando al mínimo la sensación bucal y la turbidez de la bebida. Se enriqueció la bebida con hierro, calcio e inulina considerando las necesidades de la población, la recomendación de ingesta diaria y los aspectos sensoriales. En la tercera etapa, se determinó la estabilidad de la bebida mejorada a 25, 30, 35 y 42 ºC durante 10 semanas, con evaluaciones semanales de la variación del sabor, sólidos solubles, pH, acidez titulable y observación visual de la formación de sedimento. La clarificación afectó significativamente el contenido de hierro, aluminio, zinc, cobre, manganeso y la preferencia de los consumidores. El enriquecimiento con hierro, calcio e inulina no afectó el sabor de la bebida. Se logró aumentar la estabilidad de los sólidos en suspensión en un 509,09 %. La vida útil fue de 10 meses a una temperatura de almacenamiento promedio de 28 ºC, siendo la variación del sabor el factor determinante. Palabras Clave: Papelón, Sedimento, Enturbiante, Enriquecimiento, Clarificación.

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ÍNDICE GENERAL Pág. AGRADECIMIENTOS ............................................................................................................... v RESUMEN .................................................................................................................................vi ÍNDICE GENERAL ................................................................................................................. vii ÍNDICE DE TABLAS ................................................................................................................xi ÍNDICE DE FIGURAS ........................................................................................................... xiii APÉNDICES ............................................................................................................................. xv I. INTRODUCCIÓN ................................................................................................................... 1 II. MARCO TEÓRICO ............................................................................................................... 6 2.1 Bebidas naturales y orgánicas.......................................................................................... 6 2.2 Ventajas de las bebidas naturales y orgánicas ................................................................. 7 2.3 Bebidas carbonatadas y su influencia en la salud ............................................................ 8 2.4 Alimentos e ingredientes funcionales .............................................................................. 9 2.4.1 Clasificación de los alimentos funcionales .............................................................. 12 2.4.1.1 Alimentos enriquecidos, adicionados o fortificados ......................................... 12 2.4.1.2 Alimentos probióticos ....................................................................................... 12 2.4.1.3 Alimentos prebióticos ........................................................................................ 12 2.5 Enriquecimiento de bebidas........................................................................................... 13 2.5.1 Fortificación de bebidas........................................................................................... 14 2.6 Clarificación de bebidas ................................................................................................ 16 2.7 La Panela ....................................................................................................................... 18 2.7.1 Generalidades de la Panela ...................................................................................... 18 2.7.2 Producción y consumo de panela ............................................................................ 19 2.7.3 Usos de la panela ..................................................................................................... 20 2.7.4 Valor nutricional y beneficios de la panela ............................................................ 21 2.8 Limón ............................................................................................................................ 22 2.9 Ácido cítrico y málico ................................................................................................... 22 2.10 Inulina ............................................................................................................................ 23 2.11 Enturbiantes ................................................................................................................... 24

viii 2.11.1 Enturbiantes naturales........................................................................................... 25 2.11.1.1 Gomas ............................................................................................................. 25 2.11.1.1.1 Goma Gelan .............................................................................................. 27 2.11.1.2 Fibra dietaria insoluble: celulosa y hemicelulosa ........................................... 28 2.11.1.3 Fibra dietaria y minerales ............................................................................... 29 2.11.1.4 Almidón .......................................................................................................... 30 2.12 Hierro ............................................................................................................................. 30 2.13 Calcio ............................................................................................................................. 32 2.14 Proceso de obtención de la bebida de papelón con limón ............................................. 33 III. MATERIALES Y MÉTODOS ............................................................................................ 37 3.1 ETAPA I. Clarificación de la bebida y sus efectos ......................................................... 37 3.1.1 Elaboración de la bebida y toma de muestra ........................................................... 37 3.1.2. Preparación de la muestra ....................................................................................... 38 3.1.3. Clarificación de la muestra ..................................................................................... 38 3.1.4. Selección de la tierra diatomea ............................................................................... 38 3.1.5. Determinación de sólidos solubles, acidez iónica y titulable de la bebida estándar y clarificada ......................................................................................................................... 38 3.1.5.1. Sólidos solubles ................................................................................................ 39 3.1.5.2. Acidez iónica (pH) ........................................................................................... 39 3.1.5.3. Acidez titulable ................................................................................................. 39 3.1.5.4. Determinación de proteínas, cenizas y minerales ............................................. 39 3.1.5.4.1. Determinación de proteína cruda ............................................................... 39 3.1.5.4.2. Determinación de cenizas .......................................................................... 39 3.1.5.4.3. Determinación de minerales ...................................................................... 40 3.1.6. Análisis estadístico ................................................................................................. 40 3.2 ETAPA II. Diagnostico e implementación de mejoras en la formulación de la bebida 40 3.2.1 Determinación de la preferencia del consumidor entre la bebida clarificada y la no clarificada ......................................................................................................................... 40 3.2.2 Selección de los enturbiantes naturales ................................................................... 42 3.2.2.1 Sensación bucal y viscosidad ............................................................................ 42 3.2.2.2 Turbidez instrumental ........................................................................................ 42

ix 3.2.3 Entrenamiento del panel en turbidez y sensación bucal .......................................... 43 3.2.3.1 Turbidez sensorial ............................................................................................. 47 3.2.3.2 Sensación bucal ................................................................................................. 49 3.2.4 Enriquecimiento de la bebida de papelón con limón ............................................... 50 3.2.5 Determinación de las concentraciones de los enturbiantes naturales seleccionados… ................................................................................................................ 51 3.2.6 Análisis estadístico .................................................................................................. 52 3.3 ETAPA III. Evaluación de la estabilidad de la bebida modificada ................................. 53 3.3.1 Sólidos solubles ....................................................................................................... 54 3.3.2 Acidez iónica (pH)................................................................................................... 54 3.3.3 Acidez titulable ........................................................................................................ 54 3.3.4 Variación del sabor .................................................................................................. 54 3.3.5 Formación de sedimentos ........................................................................................ 55 3.3.6 Análisis de los datos ................................................................................................ 55 IV. RESULTADOS Y DISCUSIÓN ......................................................................................... 56 4.1 ETAPA I. Clarificación de la bebida y sus efectos ......................................................... 56 4.1.1 Selección de la tierra diatomea mediante medición de color .................................. 56 4.1.2 Comparación de los análisis químicos y físicos de la bebida clarificada y sin clarificar ............................................................................................................................ 58 4.2 ETAPA II. Diagnostico e implementación de mejoras en la formulación de la bebida .. 60 4.2.1 Prueba de consumidores de la bebida clarificada vs. la habitual............................. 60 4.2.2 Selección y definición de rangos de usos de los enturbiantes naturales .................. 62 4.2.3 Evaluación de turbidez y sensación bucal ............................................................... 63 4.2.3.1 Turbidez sensorial ............................................................................................. 64 4.2.3.2 Sensación bucal ................................................................................................. 67 4.2.4 Enriquecimiento de la bebida de papelón con limón ............................................... 69 4.2.5 Determinación de las concentraciones de los enturbiantes naturales seleccionados… ................................................................................................................ 70 4.3 ETAPA III. Estabilidad de la bebida modificada ............................................................ 77 4.3.1 Sólidos solubles ....................................................................................................... 77 4.3.2 Acidez iónica (pH)................................................................................................... 78

x 4.3.3 Acidez titulable ........................................................................................................ 79 4.3.4 Variación del sabor .................................................................................................. 79 4.3.5 Formación de sedimento.......................................................................................... 80 4.3.6. Estimación de la vida útil de la bebida modificada ................................................ 80 V. CONCLUSIONES ................................................................................................................ 85 VI. RECOMENDACIONES ..................................................................................................... 88 VII. REFERENCIAS ................................................................................................................. 90 VIII. APÉNDICES .................................................................................................................. 101

xi

ÍNDICE DE TABLAS Pág. Tabla 1. Comparación de los aportes de calorías y nutrientes de la bebida de papelón con limón con otras bebidas refrescantes. .......................................................................................... 2 Tabla 2. Clasificación de los hidrocoloides de plantas naturales. ............................................. 25 Tabla 3. Aplicaciones de las gomas en alimentos. .................................................................... 26 Tabla 4. Composición de las muestras para el entrenamiento del panel en los atributos de turbidez y sensación bucal. ........................................................................................................ 48 Tabla 5. Tratamientos generados para las superficies de respuestas. ........................................ 52 Tabla 6. Sólidos solubles, acidez iónica y titulable de la bebida habitual y clarificada ............ 58 Tabla 7. Contenido de proteína, cenizas y minerales de la bebida habitual y clarificada. ........ 59 Tabla 8. Porcentaje de adecuación para algunos minerales de las bebidas clarificada y habitual. ................................................................................................................................................... 60 Tabla 9. Enturbiantes usados, su rango de concentración y su efecto en la transmitancia........ 63 Tabla 10. Porcentajes de aciertos en la detección de acidez y turbidez empleando pruebas de diferencias….............................................................................................................................. 64 Tabla 11. Resultados del ANOVA de la evaluación de la intensidad de la turbidez (primera etapa)………….. ....................................................................................................................... 64 Tabla 12. Resultados de la prueba de rangos múltiples de Duncan para la evaluación de la intensidad de la turbidez (primera etapa). ................................................................................. 65 Tabla 13. Resultados del ANOVA para la evaluación de la intensidad de la turbidez (segunda etapa) ......................................................................................................................................... 66 Tabla 14. Resultados de la prueba de rangos múltiples de Duncan para la evaluación de la intensidad de la turbidez (segunda etapa). ................................................................................. 66 Tabla 15. Método de tanteo para determinar el número de panelistas para evaluar la turbidez. ................................................................................................................................................... 67 Tabla 16. Resultados del ANOVA para la evaluación de la intensidad de la sensación bucal . 68 Tabla 17. Resultados de la prueba de rangos múltiples de Duncan para la evaluación de la intensidad de la sensación bucal. ............................................................................................... 69

xii Tabla 18. Método de tanteo para determinar el número de panelistas para evaluar la sensación bucal. ......................................................................................................................................... 69 Tabla 19. Cantidades de ingredientes añadidos a la bebida de papelón con limón habitual. .... 70 Tabla 20. Resultados de la prueba 3-AFC a diferentes temperaturas para la bebida de papelón con limón habitual enriquecida.................................................................................................. 70 Tabla 21. Resultados del ANOVA para la sensación bucal (superficie almidón-goma) .......... 71 Tabla 22. Resultados del ANOVA para la sensación bucal (Diseño almidón-goma) ............... 72 Tabla 23. Coeficientes de regresión de las superficies almidón-goma...................................... 72 Tabla 24. Resultados del ANOVA para la turbidez (superficie almidón-goma)....................... 73 Tabla 25. Resultados del ANOVA para la turbidez (Diseño almidón-goma) ........................... 74 Tabla 26. Resultados del ANOVA para la sensación bucal (superficie goma-fibra) ................ 75 Tabla 27. Resultados del ANOVA para la sensación bucal (Diseño goma-fibra) .................... 76 Tabla 28. Coeficientes de regresión para la superficie de sensación bucal (goma-fibra) ......... 77 Tabla 29. Predicción del tiempo de vida útil de la bebida de papelón con limón. .................... 83

xiii

ÍNDICE DE FIGURAS Pág. Figura 1. Consumo diario de bebidas como acompañante de comidas en Venezuela, año 2008. Fuente: Revista P&M, 2008. ..................................................................................................... 10 Figura 2. Diagrama de flujo del proceso de elaboración de una bebida de papelón con limón. Fuente: Chacón, 2008. ............................................................................................................... 35 Figura 3. Planilla empleada en la prueba de preferencia de consumidores con la opción de no preferencia ................................................................................................................................. 41 Figura 4a. Planilla de comparación pareada para la detección de diferencia en acidez. ........... 44 Figura 4b. Planilla de comparación pareada para la detección de diferencia en intensidad de acidez.. ....................................................................................................................................... 44 Figura 5. Planilla de dúo-trío para la detección de diferencia en acidez. .................................. 45 Figura 6. Planilla de la prueba triangulo para la detección de diferencia en acidez. ................. 45 Figura 7a. Planilla de comparación pareada para la detección de diferencia en turbidez. ........ 46 Figura 7b. Planilla de comparación pareada para la detección de diferencia en intensidad de turbidez. ..................................................................................................................................... 46 Figura 8. Planilla de dúo-trío para la detección de diferencia en turbidez. ............................... 46 Figura 9. Planilla de la prueba triangulo para la detección de diferencia en turbidez. .............. 47 Figura 10. Planilla de entrenamiento de panel para turbidez presentación grupal .................... 47 Figura 11. Planilla de entrenamiento de panel para turbidez presentación individual .............. 49 Figura 12. Planilla de entrenamiento de panel para sensación bucal presentación grupal ........ 49 Figura 13. Planilla de entrenamiento de panel para sensación bucal presentación individual. . 50 Figura 14. Planilla empleada para la prueba 3-AFC ................................................................. 51 Figura 15. Planilla de calidad utilizada para el estudio de estabilidad. ..................................... 55 Figura 16. Color triestímulo de la bebida de papelón con limón clarificada y habitual usando los diferentes tipos de tierras diatomeas .................................................................................... 57 Figura 17. Frecuencia de consumo de papelón con limón de los consumidores encuestados .. 60 Figura 18. Distribución del género de la población de los consumidores. ................................ 61 Figura 19. Distribución de las edades de la población de los consumidores. ........................... 61 Figura 20. Distribución de la preferencia de las bebidas de papelón con limón. ...................... 62

xiv Figura 21. Razones de preferencia de los consumidores. .......................................................... 62 Figura 22. Superficie de respuesta para sensación bucal (almidón-goma)................................ 73 Figura 23. Superficie de respuesta para turbidez (almidón-goma). ........................................... 75 Figura 24. Superficie de respuesta para sensación bucal (goma-fibra). .................................... 77 Figura 25. Variación de los sólidos solubles en función del tiempo y la temperatura. ............. 78 Figura 26. Variación del pH en función del tiempo y la temperatura. ...................................... 78 Figura 27. Variación de la acidez titulable en función del tiempo y la temperatura. ................ 79 Figura 28. Variación del sabor en función del tiempo y la temperatura. .................................. 80 Figura 29. Determinación del orden de reacción para la cinética de descomposición del sabor y la constante k. ............................................................................................................................ 81 Figura 30. Determinación del valor de Ea para la disminución del sabor en la bebida de papelón con limón. .................................................................................................................... 82 Figura 31. Determinación del tiempo de vida útil en función de la temperatura. ..................... 83

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APÉNDICES Pág. APÉNDICE A. Análisis estadísticos para la Etapa I ............................................................... 101 APÉNDICE B. Pruebas a priori de los análisis de varianza para el entrenamiento en la primera etapa para turbidez ................................................................................................................... 115 APÉNDICE C. Pruebas a priori de los análisis de varianza para el entrenamiento en la segunda etapa para turbidez..................................................................................................... 117 APÉNDICE D. Pruebas a priori de los análisis de varianza para el entrenamiento en la sensación bucal ........................................................................................................................ 119 APÉNDICE E. Pruebas a priori de los análisis de varianza para las superficies de respuestas ................................................................................................................................................. 121 APÉNDICE F. Análisis estadísticos para la Etapa III ............................................................. 124

I. INTRODUCCIÓN En el mercado nacional existe una demanda de productos alimenticios que proporcione beneficios al consumidor sin altos costos de compra. Tomando en cuenta esto, una pequeña empresa venezolana ha creado una bebida refrescante a base de papelón y limón, que ha resultado estar acorde con el gusto tradicional del venezolano (INNOVAL, 2007) lo cual se ha reflejado en su éxito en las ventas. Las bebidas a base de papelón contribuyen con el plan de apoyo a la producción de caña de azúcar, la cual es un rubro prioritario en la producción agrícola nacional ya que genera el 50 % de la misma (INTi, 2009), el objetivo es impulsar el desarrollo rural sustentable mediante el fortalecimiento de la agroindustria del campo, y al Programa Nacional de Caña Panelera, el cual contempla la creación de centrales paneleros en todo el país (MPC, 1999), con el fin de diversificar y darle uso a los productos obtenidos de la caña de azúcar.

La bebida de papelón con limón elaborado por Innovaciones Alimentarias INNOVAL es una bebida refrescante que aporta menos calorías que los refrescos y la mayoría de los jugos y néctares, además proporciona calcio, zinc y magnesio. Se considera un producto rico en hierro, ya que aporta más del 20% del valor diario recomendado por ración de 350 mL basado en una dieta de 2300 Kcal (Landaeta y Patiño, 2004), además de que contiene vitamina C, por lo que el consumo de esta bebida aportaría beneficios a la población, especialmente a la escolares y adolescentes (ver Tabla 1).

La bebida de papelón con limón se promueve como energética, sin grasa, sin colesterol, sin aditivos químicos, económica y que además aporta hierro (INNOVAL, 2007). Unos de sus ingredientes, la panela, la beneficia una alta concentración de azúcares reductores (glucosa y fructosa) y con contenido de minerales, como el cobre, hierro, magnesio y calcio, cincuenta veces superior al del azúcar refinado (Hernández y Amaya, 2000; Mujica, 2007). Sin embargo, la bebida tiene la desventaja de que su apariencia se modifica a lo largo de su almacenamiento,

2 presentando el típico sedimento del papelón, provocado por su contenido de sólidos insolubles (Mujica, 2007), esta modificación se destaca por el aumento del sedimento y disminución de turbidez, una característica típica de la bebida de papelón con limón consumida por el venezolano.

Tabla 1. Comparación de los aportes de calorías y nutrientes de la bebida de papelón con limón con otras bebidas refrescantes. Información

Coca-

 Té con Frescolita

Nutricional

Cola

Limón

Calorías (Kcal)

150

187

200

137

180

167

136

Grasa Total (g)

0

0

0

0

0

0

0

Proteínas (g)

0

0

0

0

0

3

0

38

47

51

34

44

36

34

Sodio (mg)

20

0

25

23

25

375

0

Vitamina C (mg)

0

0

0

0

0

186

3

Carbohidratos totales (g)

Hit

Chinotto Jugo de

Papelón con

Naranja Limón (Click)

Naranja

Porción de 350 mL, modificado de INNOVAL (2007)

Por otro lado, la deficiencia de hierro ocasiona la anemia ferropénica, la carencia nutricional más prevalente a nivel mundial (Pizarro y col., 2005; Barrón y col., 2005). En dicha anemia se observa una disminución del número de glóbulos rojos provocada por la escasez del hierro, el componente esencial de la hemoglobina, proteína que transporta el oxígeno en la sangre (Harrison y col., 1998; Beers y Berkow, 1999). Entre las principales alteraciones relacionadas con la deficiencia de hierro se observan: modificaciones significativas en el metabolismo muscular, lo que produce una disminución de la capacidad de desarrollar un ejercicio o trabajo prolongado. También se observa una incapacidad de mantener la temperatura corporal en un ambiente frío; cambios en la conducta y en el desarrollo psicomotor; absorción de metales tóxicos, como por ejemplo la absorción intestinal del plomo; dolor de cabeza; disminución del apetito, especialmente en los niños; coloración azulosa o muy pálida de la esclerótica (parte blanca de los ojos); entre otros síntomas (Harrison y col., 1998; Beers y Berkow, 1999; Boccio y col., 2004)

3 La anemia afecta a un 34% de la población mundial, de los cuales el 80% vive en países en vías de desarrollo. En estos últimos países alrededor del 40% de las mujeres pre-menopáusicas y 30% de los niños están afectados por la deficiencia de hierro, pudiendo llegar hasta un 80% de esta última población en países muy pobres, mientras que en los países desarrollados su prevalencia es de máximo un 10% (Boccio y col., 2004; Viteri, 1997; Rose y col., 1995).

Una baja ingesta de hierro en la dieta acarrea graves consecuencias no sólo sobre la salud de las poblaciones que la padecen, sino también a nivel económico en aquellas regiones afectadas por esta patología. Si bien resulta difícil evaluar el costo monetario que representa la tragedia personal y social de pérdidas humanas, el Banco Mundial estimó que las pérdidas económicas causadas por la malnutrición de micronutrientes, en donde la deficiencia de hierro es la de mayor frecuencia, representan un costo del 5% del Producto Interno Bruto (PIB) por incapacidades y muertes. En contraste, la solución a este problema se logra mediante la implementación de estrategias adecuadas, como puede ser la fortificación y el enriquecimiento de alimentos, con un costo inferior al 0,3% del PIB, lo que representa una relación costobeneficio favorable cercana a 20. En otras palabras, por cada dólar invertido en la prevención de estas deficiencias nutricionales se evita gastar 20 dólares para solucionar sus consecuencias. Sin embargo, la aplicación de estas medidas requieren de una concreta decisión política y que los recursos necesarios se movilicen en forma adecuada y coordinada para lograr este objetivo (Boccio y col., 2004).

En Venezuela, la deficiencia de hierro es la carencia nutricional más común y son las poblaciones de niños lactantes y preescolares, mujeres en edades reproductivas y embarazadas las más afectadas, esto quizás se deba que en estos grupos los requerimientos de hierro son particularmente elevados (10 mg/día para lactantes, 12 a 14 mg/día preescolares, 30 mg/día embarazadas y 15 mg/día madres que lactan) (Landaeta–Jiménez y col., 2002; INN, 2000)

Otro problema que enfrenta la humanidad es la obesidad en niños y adultos. El alto consumo de bebidas gaseosas contribuye al aumento de este desorden alimentario ya que esos productos solamente aportan calorías vacías. La tendencia actual es reemplazar a este tipo de bebidas por otras con menor aporte calórico y un valor nutricional agregado (Pizarro y col., 2005).

4 Conjuntamente, los consumidores están en la búsqueda de alimentos más naturales y con bajo grado de industrialización (Castillo y Montoya, 2005) y que en lo posible aporten beneficios a las funciones fisiológicas del organismo humano (Alvídrez-Morales y col., 2002).

Existen varias experiencias de enriquecimiento y fortificación con vitaminas y minerales a bebidas analcohólicas no carbonatadas, como una estrategia voluntaria con la finalidad de prevenir carencias múltiples de micronutrientes. Dichas bebidas son saborizadas artificialmente, y frecuentemente se fortifican o enriquecen con hierro en la forma de bisglicinato ferroso, zinc como gluconato y ácido ascórbico en una proporción molar superior a 2 moles de ácido ascórbico por mol de hierro (Avalos-Mishaan y col., 2004; Abrams y col., 2003; Ash y col., 2003; Makola y col., 2003). La absorción de hierro de estas bebidas varió entre el 11 al 23% cuando es ingerida sin alimentos (Avalos-Mishaan y col., 2004; Mehansho, 2002) y dicha absorción fue favorecida con la adición de ácido ascórbico. Estudios realizados en lactantes muestran que la absorción de hierro en una leche fortificada con 15 mg Fe/L, aumenta significativamente cuando se mantiene una relación igual o superior de 2 moles de ácido ascórbico por mol de hierro (Pizarro y col., 2005).

Por lo anteriormente expuesto, en esta investigación se persigue buscar una solución técnica que mejore la estabilidad de los sedimentos en la bebida de papelón con limón con mínimos cambios en su sensación bucal y que garantice la vida útil del producto, además de enriquecerla con minerales e inulina para mejorar su valor nutricional. Para cumplir con dicho objetivo general se plantearon los siguientes objetivos específicos:  Determinar la composición proximal y el aporte de minerales de la bebida de papelón preparada con la formulación actual.  Clarificar la bebida de papelón con limón obtenida empleando ayudas tecnológicas disponibles en el mercado local, para seleccionar aquella que retenga el mayor número de partículas y no afecte la continuidad del proceso productivo.  Determinar la composición proximal y el aporte de minerales de la bebida de papelón clarificada para cuantificar posibles pérdidas de nutrientes como consecuencia de la clarificación.

5  Restablecer parcial o totalmente la apariencia turbia característica del producto pero con la mínima formación de sedimentos adicionando ingredientes de origen natural.  Enriquecer la bebida de papelón con limón clarificada con hierro, calcio e inulina para mejorar su valor nutricional.  Determinar mediante pruebas sensoriales que la modificación introducida en la formulación no comprometa la aceptabilidad del producto comparada con la formulación actual.  Evaluar la estabilidad de la bebida de papelón modificada durante el almacenamiento.

II. MARCO TEÓRICO 2.1

Bebidas naturales y orgánicas

Los alimentos naturales son aquellos que se encuentran en el estado en que los produjo la naturaleza, o lo más cerca posible a dicho estado. Entre estos alimentos se encuentran el jugo de caña, pero no la melaza ni el azúcar refinado. También son naturales los jugos de frutas frescos o envasados sin procesamiento, más no los jugos o néctares concentrados o reconstituidos, a los cuales se les adiciona azúcar (Möller, 2006).

Por otra parte, los alimentos orgánicos son los que han sido obtenidos sin participación de la química inorgánica. Los vegetales (frutas, verduras, granos, semillas) se producen en terrenos fértiles, no abonados con fertilizantes químicos ni rociados con pesticidas o herbicidas. A los vegetales orgánicos se les deja madurar en la planta y no se les cosecha verdes ni se les madura forzado, no se les añaden ceras o aceites para que luzcan relucientes, no sufren escaldado, no se les colorea artificialmente ni se les irradia con isótopos nucleares para aumentar su vida en anaquel (Nagy, 2008).

Actualmente, la preocupación de los consumidores hacia el medio ambiente y la salud ha conllevado a un incremento en las ventas de bebidas orgánicas y naturales. Con la finalidad de mantener la demanda de los consumidores hacia este tipo de productos, las compañías de bebidas en los Estados Unidos lanzaron, en el año 2007, más de mil nuevos productos que contenían ingredientes naturales y orgánicos, dentro de las categorías de jugo, té y bebidas “ready-to-drink”. Los consumidores generalmente perciben estos productos como más saludables y los relacionan con la sensación de bienestar (Fuhrman, 2008).

7 Las bebidas naturales y orgánicas son costosas por los ingredientes que se utilizan en su formulación, y estas últimas tiene algunas restricciones, ya que los ingredientes que las constituyen deben ser totalmente orgánicos o al menos 95 % orgánicos (Crandall, 2008). En virtud de que los preservantes no son deseables en los productos naturales y están prohibidos en los productos orgánicos, la vida útil de estos productos es mucho más corta de las que contienen preservantes. Por ende, la industria de bebidas ha resuelto este problema mediante el uso de procesamiento físico y empaques adecuados. Los colores orgánicos y naturales son mucho más susceptibles a la degradación por luz ultravioleta que los sintéticos, consideración importante para la formulación y la selección del empaque del producto (Moore, 2008). Estas bebidas también requieren de ciertos agentes para mantener los ingredientes en suspensión, razón por la cual se usan las gomas orgánicas. Es importante resaltar, que mientras el número de ingredientes orgánicos y naturales se ha expandido dramáticamente durante los últimos 10 años, apenas se están comenzando a explorar las numerosas posibilidades de desarrollar nuevas bebidas orgánicas y naturales (Fuhrman, 2008).

2.2

Ventajas de las bebidas naturales y orgánicas

El crecimiento de la categoría de bebidas orgánicas y naturales también coincide con aquellas denominaciones como saludables y de bienestar. Así, el té está en crecimiento en esta categoría incluyendo la orgánica. A nivel mundial, se han creado extractos provenientes de hojas de té orgánicos, y de esta manera ha surgido una subcategoría para el té con jugo de frutas. De igual manera, otra de las categorías en rápido crecimiento ha sido el té orgánico ligeramente endulzado con edulcorantes de origen natural (Crandall, 2008).

Siguiendo el lineamiento de alimentos saludables y de bienestar, existe una tendencia en la industria por reducir el consumo de azúcares, es por ello que algunos proveedores de ingredientes están proporcionando una línea de extractos de frutas naturales y orgánicas, entre las que se incluyen, la acerola, la mora, la granada, las semillas de parchita y la yerba mate. Los consumidores están considerando el poder antioxidante de las frutas y, a la vez, se encuentran en la búsqueda de bebidas que ofrezcan un beneficio más allá de un sabor agradable (Mitchell, 2008).

8 2.3

Bebidas carbonatadas y su influencia en la salud

La composición de los refrescos o bebidas carbonatadas se basa en: agua, dióxido de carbono (CO2); edulcorantes químicos, que no aportan calorías y se emplean para sustituir parcial o totalmente a los azúcares (en sus presentaciones ligeras); sacarosa u otros tipos de azúcares como la glucosa o la fructosa; cafeína, que se encuentran en algunos refrescos de cola; ácidos, siendo el fosfórico el más usado en los refrescos de cola y los ácidos cítrico y málico usados en refrescos con sabor a fruta; y otros aditivos como saborizantes, colorantes, estabilizantes y conservantes (Pamplona, 2004a). Las bebidas carbonatadas no aportan nutrientes, están formuladas básicamente con agua, azúcar e ingredientes de origen artificial. Su consumo es muy común en los países occidentales, hasta el punto de ser sustitutos de agua o jugos de frutas, siendo esta costumbre muy nociva especialmente para los niños (Pamplona, 2004a).

Los refrescos se caracterizan por: 

No calman la sed: por su contenido de azúcar y otras sustancias, muchos refrescos aumentan la sensación de sed, por ellos sólo refrescan (Weiss y col., 1992).



Aportan calorías “vacías”: los refrescos edulcorados con azúcar aportan calorías pero “vacías”. Para que el azúcar de un refresco se transforme en energía precisa de vitaminas del grupo B y minerales, el organismo debe obtener esos nutrientes de sus propias reservas. En el caso de que no se realice ejercicio físico, ése azúcar se transforma en grasa (Petter y col., 1995).



Producen irritación del estómago: la acción digestiva de las bebidas carbonatadas va acompañada de un cierto grado de irritación e inflamación de la mucosa estomacal. Su uso no se aconseja en caso de gastritis, úlcera gastroduodenal y trastornos digestivos en general (Petter y col., 1995).



Causan caries: la combinación de azúcar y ácidos como el fosfórico u otros, resulta muy agresiva para el esmalte dentario. El consumo de refrescos azucarados es un factor causante de caries (Lussi y col., 1995).



Producen descalcificación: ácidos como el fosfórico, se utilizan como aditivos en las bebidas de cola. Este ácido provoca una acidificación de la sangre, que el organismo trata de neutralizar liberando calcio y otros minerales de los huesos. Por ello, las

9 bebidas de cola tienen una acción descalcificante y no son aconsejables en caso de raquitismo u osteoporosis (Weiss y col., 1992). 

Responsables de alergias: los numerosos aditivos de los refrescos pueden causar alergias, que se manifiestan como erupciones cutáneas, dolor de estómago y trastornos digestivos, irritabilidad nerviosa e hiperactividad. (Weiss y col., 1992).



Provocan cálculos urinarios: el consumo habitual de refrescos de cola aumenta el riesgo de padecer litiasis urinaria, debido a que favorecen la eliminación de calcio y de oxalatos con la orina, sustancias que forman la mayor parte de los cálculos urinarios (Weiss y col., 1992).

En la investigación realizada por Landaeta y col. (2002) sobre la tendencia en el crecimiento físico y nutricional del niño venezolano, se aprecia un cambio gradual en la desnutrición y en las carencias nutricionales junto con una marcada tendencia hacia el incremento del sobrepeso y la obesidad en niños de los estratos IV y V de la población, siendo éstos estratos donde se consumen en su mayoría gran cantidad de refrescos. En la actualidad, a nivel mundial ha ocurrido un aumento acelerado de la obesidad infantil y del exceso de peso debido al auge de las comidas rápidas, las cuáles incluyen refrescos como acompañante. Ello justifica diversificar el consumo de alimentos balanceados en la búsqueda de superar las deficiencias nutricionales y obtener así una mejor calidad de vida.

En Venezuela para el 2008, según cifras de la revista P&M, las bebidas que más se consumen como acompañantes de comidas son el agua (41%), los refrescos (16%), el café (15%) y los jugos naturales (15%) (Figura 1).

2.4

Alimentos e ingredientes funcionales

Los alimentos funcionales son aquellos alimentos que se consumen como parte de una dieta normal y contienen componentes biológicamente activos que ofrecen beneficios para la salud y reducen el riesgo de sufrir enfermedades. Es decir, un alimento funcional es aquél que además de cumplir su función nutritiva ayuda a la prevención y disminución de síntomas de enfermedades y padecimientos, así como reducción de condiciones tales como estrés, asma,

10 infecciones urinarias, algunos tipos de cáncer y moduladores del colesterol, entre otras. Las Consumo de Bebidas por díason: en primer lugar que sea un características que deben tener los alimentos funcionales

alimento, que tenga un efecto nutricional y que posea algún efecto fisiológico o psicológico (Alimentos, 2007).

Café, 15 % Refrescos, 16 % Agua, 41 % Jugos naturales, 15 %

Café

Agua

Jugos naturales

Leche Líquida

Refrescos

Leche en Polvo

Jugos Envasados

Malta

Bebidas Instantáneas en Polvo

Té frio en polvo

Té frio listo para tomar

Cerveza

Figura 1. Consumo diario de bebidas como acompañante de comidas en Venezuela, año 2008. Fuente: Revista P&M, 2008.

El término alimento funcional nació en Japón y ha sido utilizado desde la década de los 80, sin embargo, fue en el año 1999 durante un Consenso sobre “Conceptos científicos sobre los alimentos funcionales en Europa” cuando se definió que un alimento puede considerarse funcional si se demuestra satisfactoriamente que ejerce un efecto beneficioso sobre una o más funciones selectivas del organismo, además de sus efectos nutritivos intrínsecos, de modo tal que resulte apropiado para mejorar el estado de salud y bienestar, reducir el riesgo de enfermedad, o ambas cosas. Los alimentos funcionales deben seguir siendo alimentos, y deben demostrar sus efectos en las cantidades en que normalmente se consumen en la dieta, no se trata de comprimidos ni de cápsulas, sino de alimentos que forman parte de un régimen normal (Ashwell, 2004).

11 Un ingrediente funcional en un alimento puede ser definido como un “ingrediente alimenticio el cual afecta las funciones fisiológicas del cuerpo en una forma específica, a fin de tener efectos positivos que pueden, a su debido tiempo, justificar las alegaciones de propiedades saludables” (Roberfroid y Slavin, 2000). Según Roberfroid (1995), una propuesta estratégica para desarrollar la base científica necesaria para respaldar dichas declaraciones implica: 

La identificación de las interacciones entre los ingredientes de los alimentos y las funciones genómicas, bioquímicas, celulares y fisiológicas del cuerpo.



La demostración de los efectos funcionales en modelos, humanos y animales, relevantes.



La investigación, en humanos, de las consecuencias de los efectos funcionales, incluyendo los efectos en biomarcadores relevantes y los posibles beneficios a la salud.

Para el año 1996, Roberfroid especificó que han sido tentativamente definidos dos niveles diferentes de alegaciones de propiedades saludables:  Una “alegación funcional”, la cual se refiere a un efecto específico o a un limitado número de funciones genómicas, bioquímicas, celulares o fisiológicas, sin que exista una relación demostrada hacia una enfermedad específica. Ejemplos de lo anterior son los efectos bifidogénicos, el aumento en la biodisponibilidad de minerales, la actividad hipotrigliceridémica y la estimulación de una función inmune en particular.  Una “alegación de reducción de riesgo de la enfermedad”, se refiere específicamente a los efectos sobre el riesgo de una determinada enfermedad, tales como la prevención de diarrea o estreñimiento, así como la reducción en el riesgo de carcinogénesis, enfermedades cardiovasculares, diabetes y obesidad, entre otros.

Dentro de los alimentos funcionales se pueden mencionar aquellos que contienen ciertos minerales, vitaminas, ácidos grasos, fitoesteroles, fibra, sustancias antioxidantes, los alimentos modificados y enriquecidos en este tipo de sustancias y los probióticos como el yogurt. Adicionalmente, se han descrito efectos beneficiosos sobre el uso de estos alimentos en el crecimiento y desarrollo en la primera infancia, regulación de los procesos metabólicos básicos, defensa contra el estrés oxidativo, sistema cardiovascular, fisiología intestinal,

12 rendimiento cognitivo y mental, incluidos el estado de ánimo y la rapidez de reacción, y el rendimiento y mejora del estado físico (García-Cassal, 2007).

En la actualidad, el desarrollo de alimentos funcionales está orientado hacia la reducción en el contenido en calorías, menor contenido en grasas o con grasas más saludables, productos de bajo índice glicémico, entre otros. También destacan entre las investigaciones recientes sobre alimentos funcionales los estudios sobre fitoestrógenos y fitoesteroles (Messina, 1999), fructooligosacáridos, polifenoles (Nijveldt, 2001) y ácidos grasos omega 3 (Ashwell, 2004).

2.4.1 Clasificación de los alimentos funcionales 2.4.1.1 Alimentos enriquecidos, adicionados o fortificados Este tipo de alimentos están pensados para aminorar de alguna manera las carencias nutritivas más comunes como la falta de calcio, de hierro, insuficiente aporte de yodo, por ejemplo: la sal enriquecida con yodo (Alimentos, 2007).

2.4.1.2 Alimentos probióticos Estos alimentos contienen abundantes microorganismos vivos del mismo tipo de los que habitan en el intestino, ellos desarrollan un papel funcional para la salud del organismo, ya que son capaces de modificar favorablemente la flora intestinal. Entre los beneficios del consumo de probióticos están el mejoramiento de la digestión y de la tolerancia a la lactosa, la protección contra infecciones intestinales, la estimulación del sistema inmunológico, la estimulación del peristaltismo, disminución de la producción intestinal de amoníaco, mejor control de los niveles de colesterol sérico y la producción de vitaminas (Möller, 2006).

2.4.1.3 Alimentos prebióticos Son ingredientes alimentarios o complementos nutricionales que favorecen la proliferación y actividad de la flora intestinal beneficiosa en el ser humano. Son sustancias no digeribles de la dieta que resultan fermentables y, por lo tanto, ayudan al crecimiento y desarrollo selectivo de algunas cepas bacterianas específicas del colon, son ejemplo de prebióticos el almidón, la

13 inulina y fibras dietarias, que pueden ser añadidos a los alimentos y bebidas (Escudero y González, 2006).

Comúnmente las estrategias empleadas para el desarrollo de productos prebióticos se basan en proporcionar sustratos fermentables específicos para las bifidobacterias, los lactobacilos y los bacteroides. Éstas pueden generar compuestos con propiedades benéficas derivados de la fermentación, especialmente en el colon distal, donde se cree que los efectos son más favorables (Ashwell, 2004).

2.5

Enriquecimiento de bebidas

El enriquecimiento se define como el mejoramiento del valor nutritivo de un alimento mediante el agregado de nutrientes bajo condiciones tecnológicamente controladas (COVENIN, 1997). Dentro de los nutrientes más utilizados para enriquecer alimentos se encuentran las vitaminas y los minerales, así como los antioxidantes que son un buen ejemplo de enriquecimiento para desarrollar alimentos funcionales capaces de conferir beneficios a la salud.

A nivel mundial, los productos alimentarios que son enriquecidos con calcio son muy comunes como una estrategia para mejorar la ingesta de calcio y aumentar la densidad mineral ósea. Sin embargo, resulta difícil agregar cantidades significativas de calcio a los alimentos porque suele dejar una sensación bucal desagradable, o porque en los alimentos líquidos precipita. No obstante, se puede mejorar el aspecto y sabor de tales productos mediante una mezcla adecuada de distintas fuentes de calcio y a través de la utilización de sustancias saborizantes y de diversos ingredientes para mantener la textura original de los alimentos, lo que constituye un verdadero desafío para la tecnología alimentaria (Ashwell, 2004).

El enriquecimiento se puede hacer por razones de salud pública o industriales para satisfacer las necesidades del mercado. Para que un alimento se considere enriquecido, debe aportar como mínimo un 5% de la Ingesta Diaria Recomendada (IDR), para los nutrientes correspondientes. Se puede expresar bajo tres modalidades: fortificación, restauración y equiparamiento (COVENIN, 1997).

14 2.5.1 Fortificación de bebidas De acuerdo a la Norma Venezolana 2952-97, sobre las Directrices para la Declaración de Propiedades Nutricionales y de Salud en el Rotulado de los Alimentos Envasados (COVENIN, 1997), se define la fortificación como el añadido de nutrientes no naturalmente presentes en el alimento o que existen en cantidades muy pequeñas. Adicionalmente, las Guías para la Fortificación con Micronutrientes de la FAO/OMS (2006), definen la fortificación como la práctica deliberada de incrementar el contenido de micronutrientes esenciales en un alimento para mejorar el aporte nutricional de la dieta, y así proveer un beneficio de salud pública con riesgos mínimos a la salud.

En este sentido, los tipos de fortificación de alimentos se basan tanto en la población destino (grupos específicos o la población en general), como en su cumplimiento (voluntario o mandatario). Si la fortificación está dirigida a grupos específicos se denomina fortificación focalizada, si es voluntaria se estaría hablando de una fortificación comercial y, en el caso de que la cobertura sea hacia la población en general y de cumplimiento mandatorio, se llama fortificación masiva. De esta manera, la cobertura y suministros de micronutrientes están enfocados en dos niveles: uno que comprende la ingesta adicional y la bioeficacia, formada por los suplementos, suplementos en el hogar y la fortificación focalizada, y otro que esta orientado hacia la cobertura poblacional a través de la fortificación masiva (Dary, 2008).

Lo anteriormente expuesto conlleva a la selección del vehículo de fortificación, el cual debe cumplir los siguientes requisitos: conocer cual es el consumo por el grupo vulnerable, que el nutriente sea estable y compatible, con un costo aceptable y cuya producción sea centralizada. Un ejemplo de ello puede ser el estudio realizado para la selección del vehículo para la fortificación con vitamina A en Centroamérica. Se seleccionó el azúcar, el cual cumplió con la mayoría de los requisitos mencionados, pero no sería un vehículo adecuado por las diversas controversias en torno a sus efectos negativos sobre la salud (ILSI Europe, 2001). Dentro de los criterios que deben considerarse para realizar una fortificación masiva es que el vehículo de fortificación sea: biológicamente eficaz, técnicamente factible, económicamente viable y programáticamente controlable (Dary, 2008).

15 Cabe destacar que en la Conferencia Internacional de Nutrición en el año 1992, 159 países avalaron la Declaración Mundial de Nutrición comprometiéndose a hacer todos los esfuerzos para eliminar las deficiencias de yodo y vitamina A, y reducir otras deficiencias particularmente de hierro. Desde entonces la FAO/OMS han estado enfocadas en alcanzar esta meta con las siguientes estrategias: mejorar la ingesta a través del incremento en la producción, preservación, consumo y mercadeo de alimentos variados ricos en micronutrientes; fortificación de alimentos; suplementación con micronutrientes y medidas que mejoren la salud pública y la infraestructura alimentaria (Cuevas, 2009).

En la actualidad los alimentos fortificados con micronutrientes, incluyendo las bebidas, son más populares en muchos países. En un estudio reciente en los Estados Unidos, más de la mitad de los consumidores de jugos o bebidas de frutas fortificadas con micronutrientes señalaron que consumen este tipo de bebidas varias veces a la semana. La contribución a la ingesta de micronutrientes a través de alimentos fortificados en los Estados Unidos va desde el 6% para la vitamina B6 hasta el 24% para hierro y vitamina B1 (Barclay, 2008). Dentro de las bebidas fortificadas con micronutrientes múltiples se incluyen

productos

lácteos, bebidas de chocolate, jugos de frutas, y bebidas a base de soya. La selección de la forma química de los micronutrientes para la fortificación se hace considerando la biodisponibilidad, los efectos en las características organolépticas de la bebida en particular, y el costo. Es por ello que el cálculo inicial de la composición de la premezcla de micronutrientes debe incluir los niveles de éstos en las materias primas usadas y las pérdidas estimadas durante el procesamiento y almacenaje. Adicionalmente, se requieren ensayos preliminares de producción y almacenamiento para determinar las pérdidas reales y una vez realizado esto, la premezcla de micronutrientes puede entonces ser concluida. También es necesario considerar las interacciones tanto positivas como negativas, entre los micronutrientes para la fortificación, ya que la biodisponibilidad del hierro se puede incrementar por la adición de vitamina C, mientras que las interacciones mineral-vitamina y vitamina-vitamina pueden acelerar la destrucción de algunas vitaminas (Barclay, 2008).

16 2.6

Clarificación de bebidas

La filtración es un método físico de separación que consiste en hacer que una mezcla de un sólido y un fluido (gas o líquido), pasen a través de un medio poroso (denominado membrana o medio filtrante) que se encuentra en un dispositivo denominado filtro, con el objeto de retener la mayor cantidad posible de partículas, bien sea para clarificar un fluido o simplemente para purificarlo (D’Ocon, 2006).

Dependiendo de la lentitud del proceso de filtrado, la composición o viscosidad de la mezcla o por las necesidades específicas de clarificación que se deseen, se requiere de la utilización de coadyuvantes de filtración. Estos son sustancias granuladas o fibrosas que facilitan la formación de una “torta prefiltrante” sobre la superficie del medio filtrante, y por su mayor profundidad y permeabilidad permiten que las partículas sólidas queden retenidas formando flóculos deformables o pastas de mayor densidad y/o viscosidad, para coadyuvar al material filtrante a retener la mayor cantidad de sólidos posibles (Cheremisinoff, 1998). Dichas sustancias se utilizan con mayor frecuencia para procesar azúcar, cervezas, vinos, gelatinas, antibióticos, solventes, aguas servidas, entre otros. Algunos ejemplos de coadyuvantes son: tierras de diatomeas, diatomita o tierras diatomáceas (sílice de alta pureza); perlita o lava expandida (silicato alcalino de aluminio); fibras de celulosa o pulpa de madera molida; tierras de Kieselgur, yeso y carbón, entre otros (Cheremisinoff, 1998).

La tierra diatomea o diatomita es el coadyuvante de filtración empleado con mayor frecuencia en aplicaciones de clarificación de líquidos en la industria de alimentos, especialmente en jugos de frutas, debido a su neutralidad en los atributos sensoriales del alimento como el olor, sabor y color, entre otras. (Codex Alimentarius, 1989; Perry, 1997; Cheremisinoff, 1998). El proceso de filtración con este coadyuvante es un método sencillo y básico para la remoción de partículas discretas suspendidas en un líquido. Inicialmente, el líquido fluye a través de una precapa de tierra diatomea, las partículas se remueven al quedar atrapadas o ser coladas, nuevos sólidos fluyen a través de una torta de sólidos separados que se acumulan sobre la precapa, la cual se sostiene por fuerza hidráulica sobre un colector permeable (Fulton, 2000).

17 La tierra diatomea está compuesta por esqueletos cuasi-fosilizados de plantas acuáticas microscópicas llamadas diatomeas, cuyo tamaño oscila entre 5 y 100 µm. Estas algas tienen la capacidad de extraer silicio del agua y utilizarlo para producir la estructura de su esqueleto, cuando las diatomeas mueren, sus esqueletos forman depósitos en el fondo del mar (Cheremisinoff, 1998). La tierra diatomea o diatomita, se caracteriza no solo por la infinita variedad de formas y tamaños que la componen, sino también por su alta pureza. En su estado natural, la diatomita es más de 85% óxido de silicio, el cual es inerte. La mayoría de los otros componentes son óxidos metálicos poco reactivos (Ramos y col., 2004). La diatomita es mayormente insoluble (menos del 1%) y sus características inodoras, insípidas y químicamente inertes hacen que se pueda utilizar con seguridad para el filtrado de agua, bebidas, u otros líquidos destinados al consumo humano (Fulton, 2000).

El uso primordial de la filtración por tierra diatomea en la industria de bebidas es en la purificación del agua empleada como materia prima, sin embargo, los usos más significativos se han dado en la integración de la diatomita al proceso de preparación de bebidas. En la preparación de cerveza, vino y jugos, la separación final de sólidos indeseables es una etapa crítica del proceso, siendo esencial para la claridad del producto y para del control de la fermentación. La filtración con tierra diatomea puede proporcionar ese control y la claridad deseada, por lo que se ha convertido una parte estándar del proceso de fabricación de bebidas a nivel industrial (Fulton, 2000).

Sutherland (2008) indica que además de la claridad del producto final, este método de filtración proporciona los siguientes beneficios:  Es inerte y no le impartirá sabor, olor, o color alguno al líquido que se filtra.  En todos los filtros con tierra diatomea la precapa puede ser completamente desechada, de manera que todas las corridas de filtración comiencen con una precapa virgen, por lo que el riesgo de crecimiento o reciclaje de impurezas es muy bajo.

18 2.7

La Panela

2.7.1 Generalidades de la Panela La caña de azúcar es una gramínea del genero Saccharum, originaria de Nueva Guinea, cultivada en zonas tropicales y subtropicales, su reproducción es agámica y sus raíces muy ramificadas. Su forma es recta con tallos cilíndricos de 2 a 5 metros de altura, diámetro variable de 2 a 4 cm y nudos pronunciados sobre los cuales se insertan alternadamente las hojas delgadas (Chen, 1991).

La panela es un producto alimenticio obtenido a partir del proceso de evaporación de los jugos de la caña de azúcar, utilizado como bebida o edulcorante. La norma técnica colombiana NTC 1311 (1991) define la panela como un producto sólido, natural obtenido por evaporación del jugo de caña de azúcar previamente clarificado o “purificado”, elaborado en los establecimientos llamados trapiches o centrales paneleros.

La caña es la principal materia prima utilizada para la obtención de la panela, está compuesta esencialmente por agua y una parte sólida rica en fibra y en sólidos solubles. Entre los sólidos solubles de la caña sobresalen los azúcares como sacarosa, glucosa y fructuosa. La sacarosa se sintetiza en las hojas y se acumula en el tallo de la caña y su contenido aumenta con el tiempo, hasta alcanzar su óptimo de madurez, momento en el cual se inicia la inversión. Esta madurez en sacarosa es alcanzada por cada variedad a una edad diferente (Chen, 1991; Mosquera y col., 2007).

La panela está compuesta primordialmente de sacarosa (también contiene glucosa y fructosa) e incluye los demás nutrientes que están presentes en la planta. Siendo los más importantes las vitaminas A, algunas del complejo B, C, D y E, y los minerales potasio, calcio, fósforo, magnesio, hierro, cobre, zinc y manganeso, entre otros (INNOVAL, 2007). La panela también posee otros compuestos menores como minerales, proteínas, ceras, grasas y ácidos que pueden estar en forma libre o combinada. La proporción en la que se encuentra cada uno de estos compuestos esta dada por la variedad, tipo de suelo, manejo agronómico, edad, factores climáticos, entre otros, que unidos a las deficiencias en el manejo de jugos, dificultan la fabricación de un producto totalmente homogéneo. Otros componentes son la fibra, que esta

19 constituida principalmente por celulosa, pentosanas, lignina y cenizas (Chen, 1991; Mosquera y col., 2007). La panela recibe diversas denominaciones como “gur” y “jaggery” en la India y Pakistán, se le llama “rapadura” en Brasil y Guatemala, en Chile, Perú y Argentina se le dice “chancaca”; “panela” en Colombia, Ecuador, Guatemala y otros países de Centroamérica, y “panela” o “piloncillo” en México. Tradicionalmente en Venezuela se le llama “papelón”, aunque este termino se aplica si el molde utilizado tiene forma cónica y se le denomina “panela” si es de forma cuadrada o rectangular. En las estadísticas la FAO se registra como azúcar no centrifugado (FAO, 2006).

2.7.2 Producción y consumo de panela Para el año 2003, la FAO registró la producción y el consumo de panela en 25 países del mundo. La producción total fue de 11,05 millones de toneladas métricas (TM), y el consumo promedio per capita resultó en 1,6 Kg/año. Según la FAO, prácticamente toda la panela elaborada se orienta a los mercados nacionales, y con pocas importaciones, es por ello que el consumo se explica por el comportamiento de la producción. Los cinco países con mayor producción para ese año fueron India, Colombia, Myanmar, Pakistán y China (FAO, 2006).

En Venezuela, la agroindustria panelera data de la época de la colonia, es de tipo rural y tradicional. Existen pequeñas fábricas llamadas trapiches (actualmente se utiliza el término central panelero) donde cada productor o pequeños grupos de cultivadores obtienen la caña y la benefician. En la década de los 50 la producción y consumo nacional se incrementaron, pero luego fue en detrimento ya que la mayoría de los centrales paneleros dejaron de estar operativos y los que funcionan están obsoletos (MPC, 1999). Sin embargo, para los años 1998 y 2002, hubo un repunte en la disponibilidad para el consumo humano de la panela, aumentando a 0,9 y 0,7 Kg/persona/año, respectivamente (INN-ULA, 2002). En el 1998 este aumento se debió principalmente a la importación (8.574 TM producidas y 11.647 TM importadas), mientras que en el 2002 fue por la cantidad producida (15.343 TM producidas y 1.471 TM importadas) (Observatorio Agrocadenas, 2006).

20 Adicionalmente, según lo reportado por Hernández y col. (2002) existen nueve estados en Venezuela productores de panela, entre los que se destacan Táchira, Mérida, Trujillo, Falcón y Sucre. Particularmente en el estado Táchira, para el año 1998 el consumo de panela fue ligeramente mayor a los 10 Kg/persona/año, contrastando fuertemente con el consumo promedio nacional de 0,9 Kg/persona/año. Para la economía rural tachirense la caña panelera representa uno de los principales cultivos, basado en los hábitos de consumo de su población. Esta rama de la agroindustria beneficia directamente a 6500 familias productoras e indirectamente a una población aún mayor, y se desarrolla en 26 de los 29 municipios del estado (Hernández y Amaya, 2000).

2.7.3 Usos de la panela La panela contiene una alta proporción de sacarosa y puede utilizarse como edulcorante para cualquier tipo de bebidas, calientes como el café, chocolate, tetero o frías como los jugos y avenas. Rodríguez y Segura (2004) indican que también puede emplearse en dulces (frutas en almíbar, mermeladas, jaleas, compotas, conservas, bocadillos, tortas, galletas) y agridulces (encurtidos, salsa de tomate, vinagre). La panela pura puede también diluirse en agua, en caliente o frío, para preparar la tradicional “agua panela” o “agua miel” de Colombia. En Costa Rica se conoce como "Tapa de dulce", y a la bebida caliente se le llama "agua dulce" y la bebida fría con limón se le conoce como "agua de sapo".

En Guatemala, la panela es utilizada para preparar postres típicos de la región, como café de olla o el dulce típico de coco con panela. En México, la melaza sólida de azúcar se vende en forma de cono truncado, con el nombre de piloncillo (en el centro y norte del país) o panela (en el sur), y es la base de varios postres mexicanos como el atole, los camotes enmielados, las calabazas en piloncillo y el ponche que es una bebida a base de frutas hervidas como la guayaba, manzana, tejocote, caña de azúcar y canela acompañada por el piloncillo y se toma en invierno. La “chancaca” en Chile es hecha no solo a partir de azúcar de caña si no que también de miel. Estas se funden juntas y se solidifican una vez frías en bloques. Para su uso es disuelta en agua caliente y se adiciona canela, clavos de olor, gajos de naranja o limón y otras especias según el gusto del consumidor. En Venezuela, es común prepararla en frío y

21 añadirle limón para preparar “papelón con limón”, una bebida energética y refrescante que forma parte del folklore culinario venezolano (Carbonell, 2005).

Según Hernández y col. (2002), en Venezuela la panela producida se destina principalmente a los siguientes usos: panaderías y pastelerías, elaboración de conservas, panes y dulces en general; elaboración de limonadas como la bebida de papelón con limón; consumo directo, preparación de comidas; y con fines terapéuticos.

2.7.4 Valor nutricional y beneficios de la panela La panela posee entre el 6% y 15% de su peso seco de azúcares reductores que el organismo metaboliza con facilidad (Mujica, 2007). La cantidad de minerales en la panela es cinco veces mayor que la del azúcar moscabado y cincuenta veces más alta que la del azúcar refinado. Es por ello que una de las desventajas del azúcar refinado, se centra en la necesidad de calcio y magnesio para el metabolismo de la sacarosa, ya que al no poseerlos, se sustraen de la dieta, disminuyendo su disponibilidad para otras funciones. Adicionalmente, la panela tiene un valor medicinal por ser bien tolerada por los niños, y tiene la propiedad de prevenir la formación de gases y la constipación por su acción levemente laxante (Durán, 1996).

La acción preventiva que tiene la panela sobre las lesiones pulmonares inducidas por el humo fue estudiada por Sahu y Saxena (1994), quienes encontraron que la panela actúa como un agente protector para los trabajadores en ambientes con polvo y humo.

Las propiedades antioxidantes de la panela también han sido ampliamente estudiadas por Saska y Chung (2002), donde mediante el método de Capacidad de Absorbancia de los Radicales de Oxígeno (ORAC) pudieron medir la capacidad antioxidante de diferentes productos y extractos de la caña de azúcar, y observaron que la presencia de compuestos polifenólicos son los que contribuyen al color característico de dichos productos, la mayor actividad antioxidante se le atribuye a los ácidos cafeico y gálico. Estos investigadores concluyen que una cápsula de 250 mg de este producto natural podría satisfacer la ingesta diaria recomendada de 3000 unidades ORAC, la cual se considera como el mínimo para aumentar los niveles de antioxidante sérico.

22 2.8

Limón

El limón (Citrus limonum) es el fruto del árbol de la familia de las Rutáceas. Es originario de la India y fue llevado a Europa por los árabes, quienes lo plantaron primero en España y luego en Portugal, desde donde se expandió a todas partes a partir del siglo XV. La mayoría de los limones que se encuentran en los mercados europeos provienen de España, pero el limón amargo, que se consume principalmente en América y las Antillas, fue introducido en esta región por Cristóbal Colón (Rafal, 2006). Este cítrico es bajo en macronutrientes, fibra dietaria, betacaroteno, vitaminas y minerales, con excepción de la vitamina C (50mg/100g) y el potasio (140mg/100g). Al igual que las limas, los limones compensan su pobreza nutricional con sus fitoquímicos: limoneno, hesperidina, rutina, terpenos, monoterpenos, triterpenos, limonoides, flavonoides, inhibidores de las nitrosaminas y pectinas. En la medicina tradicional el limón se utiliza como sudorífico, febrífugo, astringente, depurativo y refrescante (Möller, 2006). Entre sus propiedades médicas, el limón ayuda a eliminar los depósitos calcáreos y contribuye a fijar el calcio; es bactericida, antiséptico, tonificante y expectorante por su aceite esencial; estimula la digestión, quita la sed, es diurético y antirreumático (Rafal, 2006).

2.9 Ácido cítrico y málico La Norma General para Aditivos Alimentarios (COVENIN, 2000) define a los agentes acidulantes como las sustancias que modifican o estabilizan el pH de un alimento. En la formulación de la bebida de papelón con limón de esta investigación se utilizaron el ácido cítrico y málico como agentes acidulantes.

El ácido cítrico es un ácido orgánico tricarboxílico que se encuentra presente en la mayoría de las frutas, especialmente en cítricos como el limón y la naranja. Originalmente el ácido cítrico se obtenía por extracción física del ácido del zumo de limón. En la actualidad, su producción comercial se realiza mediante procesos de fermentación que utilizan dextrosa o melaza de caña de azúcar como materia prima y Aspergillus niger como organismo de fermentación. Este ácido es un buen conservante natural que se añade industrialmente como aditivo en el envasado de diversos alimentos, se emplea en las bebidas como regulador de pH, e incrementa la efectividad de los conservantes antimicrobianos (Quiminet, 2008).

23 El ácido málico es un compuesto orgánico (alfahidroxiácido) que desempeña un importante papel en la producción corporal de energía y es considerado como un fitonutriente presente en las frutas, especialmente en las manzanas, las peras, las uvas y los arándanos. Adicionalmente, el ácido málico es utilizado como complemento alimenticio, debido a que ayuda a incrementar la energía, mejorando la capacidad física (capacidad aeróbica) y puede ser parte del tratamiento contra la fibromialgia (síndrome de fatiga crónica) en cuyo caso se recomienda 1200-2400 mg diarios en 3 tomas con alimentos (Möller, 2006).

2.10 Inulina Es un carbohidrato de almacenamiento que se encuentra presente en muchas plantas, vegetales, frutas y cereales, y por ende forma parte de la dieta diaria. A nivel industrial, la inulina se obtiene de la raíz de la achicoria y es utilizada como ingrediente en los alimentos por las numerosas ventajas tecnológicas que aporta y por sus importantes beneficios a la salud (Madrigal y Sangronis, 2007). Actualmente, el hecho de que la formulación de un producto alimenticio contenga ciertas cantidades de inulina o sus derivados es condición suficiente para ser considerado como “alimento funcional” (Roberfroid, 2005).

La inulina es un fitonutriente no digerible que funciona como fibra soluble y prebiótico, es decir, que favorece la proliferación, la actividad y la permanencia de las bacterias benéficas en las vías digestivas de los seres humanos. Además, estabiliza el pH (acidez) del colon, inhibe el crecimiento de bacterias indeseables e incrementa la producción de ácidos grasos de cadena corta (acetato, butirato y propionato), base de la energía utilizada por las células del colon (Möller, 2006).

La fibra dietaria soluble forma una suspensión coloidal conformada por gomas, mucílagos y pectinas. Se encuentra presente en granos y semillas, pero predominantemente en las frutas y verduras. Las fibras solubles ayudan a controlar los niveles sanguíneos de glucosa y de colesterol; reducen el colesterol y los triglicéridos elevados; ayudan a regular la glucosa en los diabéticos y en los hipoglicémicos; son auxiliares en el control de peso, ya que absorben parte de la grasa de los alimentos, y también actúan como prebióticos facilitando la evacuación (Roberfroid, 1995).

24 La propiedad de la inulina más extensamente estudiada es su comportamiento como prebiótico, definido por su capacidad selectiva de estimular el crecimiento de un grupo de bacterias en el colon, específicamente bifidobacterias y lactobacilos, con la consecuente disminución de otras bacterias que pueden ser perjudiciales, tal es el caso de E. coli y bacterias de la especie Clostridium spp. (Roberfroid, 2005). Entre otras propiedades beneficiosas a la salud de la inulina se destacan: el refuerzo de las funciones inmunológicas ante cáncer o tumores, el aumento de la biodisponibilidad de minerales, la mejora en el metabolismo de las grasas y la respuesta glicémica (Franck, 2006). Otro aspecto importante de la inulina es su efecto sobre la absorción de minerales como calcio, magnesio y hierro, donde existe fuerte evidencia de que el consumo de inulina resulta en un incremento en la absorción de calcio en humanos y por ende, tiene un efecto potencial para prevenir o posponer la aparición de osteoporosis (Van Loo y col., 1999). El estudio realizado en ratas por Delzene y col. (1995) indicó que una dieta suplementada con 10% de inulina conllevaba a un aumento del 60% en la retención de Ca, Mg y Fe. Los hallazgos anteriores han sido confirmados en estudios realizados en humanos por Ellegard y col. (1997), quienes estudiaron la ingesta de 17 g de inulina en pacientes con problemas de colitis y observaron que no había alteración en la excreción de minerales en el intestino delgado sugiriendo que cualquier efecto de los fructanos sobre la absorción de minerales tiene lugar principalmente en el colon. Posteriormente, Coudray y col. (1997) les suministraron a adolescentes una dieta control con 18 g/día de fibra dietaria suplementada con inulina, y se demostró el efecto de la inulina sobre la absorción de Ca (se incrementó en un 21,3%) sin influencia negativa sobre la absorción de otros minerales como Mg, Fe o Zn.

2.11

Enturbiantes

Según la Norma General para Aditivos Alimentarios (COVENIN, 2000) se definen los agentes enturbiantes como las sustancias que confieren un efecto opalescente a los alimentos. Los agentes enturbiantes proporcionan una alta estabilidad en la turbidez cuando estos son añadidos y diluidos en bebidas de frutas (Espachs-Barroso y col., 2004).

25 2.11.1 Enturbiantes naturales Los enturbiantes naturales además de conferir características de flavor, color y palatabilidad a las bebidas, son comúnmente utilizados en la mayoría de las bebidas no alcohólicas para que proporcionen la turbidez requerida. Durante muchos años se utilizaron los enturbiantes sintéticos pero hoy en día su uso está restringido, ya que los consumidores prefieren productos elaborados con ingredientes naturales. Es por ello que las fuentes naturales de agentes enturbiantes están siendo estudiadas como aditivos en bebidas de frutas (Espachs-Barroso y col., 2004). Las gomas son utilizadas como agentes enturbiantes (Meer y col., 1975). A continuación se especifica el origen de estas gomas.

2.11.1.1

Gomas

Los hidrocoloides de plantas naturales pueden ser clasificados en tres grandes categorías de acuerdo a su origen: exudados de plantas, extractos de algas y gomas de semillas (Tabla 2).

Físicamente, estas gomas solubles en agua son descritas como proveedoras de viscosidad debido a que forman suspensiones coloidales o geles. Existen muchos factores a considerar en la escogencia del hidrocoloide correcto en la formulación de productos, tales como la viscosidad requerida, características del gel, emulsificación requerida, velocidad de hidratación, problemas de dispersión, palatabilidad, así como condiciones de procesamiento que incluyen temperatura, tamaño de partícula, disponibilidad y costos para usarlo en el nivel requerido (Meer y col., 1975). En la Tabla 3 se resumen las características típicas y las principales aplicaciones en alimentos de las gomas.

Tabla 2. Clasificación de los hidrocoloides de plantas naturales. Exudados de plantas

Extractos de algas

Gomas de semillas

Arábiga (Acacia senegal)

Agar-agar (Gelidium cartilagineum)

Guar (Cyamopsis tetragonolobus)

Ghatti (Anogeissus latifolia)

Carragenina (Chondrus crispus)

Locust Bean (Ceratonia siliqua)

Karaya (Sterculia o

Furcelleran (Furcellaria fastigiata)

Tamarindo (Tamarindus indica)

cochlospermum)

Alginatos (Phaeophycae-alga roja)

Tragacanto (Astragalus gummifer)

Fuente: Meer y col. (1975).

26 Las gomas son hidrofílicas, algunas forman geles claros y viscosos; otras son de gran valor por sus propiedades gelantes. El uso de una goma específica depende de la calidad especial que el fabricante desee impartir al alimento. Las gomas vegetales se utilizan como espesantes y emulsificantes en aderezos. También se utilizan para estabilizar la materia suspendida en el chocolate con leche, para dar cuerpo a alimentos como el queso crema, para mantener la leche evaporada con la capacidad para fluir, para prevenir la cristalización y para formar geles propiamente (Charley, 2006).

Tabla 3. Aplicaciones de las gomas en alimentos. Goma

Aplicación

Características Típicas

Agar

Helados, glaseados

Forma geles firmes a una concentración del 1%

Alginatos

Postres, helados, emulsionante de

Emulsificante de baja viscosidad

bebidas Arábiga

Agente aglutinante, emulsionante

Buen emulsificante, baja

de bebidas, coloide protector.

viscosidad, hasta un 50% de concentración

Carragenina

Reactividad con leche, helados,

Reactividad con leche

postres cremosos Furcelleran

Postre, flanes

Geles firmes sin refrigeración

Ghatti

Emulsiones fuertes

Viscosidad moderada, buen emulsificante

Guar

Baraya

Helados, alimentos para mascotas,

Agente estabilizante de soluciones

salsas, queso procesado

viscosas

Helados y crema helada

Resistente a los ácidos, buen adhesivo

Locust bean

Helados, salsas, productos

Soluciones que deben ser cocidas

horneados, queso procesado

para producir viscosidad

Tamarindo

Confitería, estabilizante de helados

Baja viscosidad

Tragacanto

Aderezos, emulsiones de panadería,

Emulsificante, resistente al ácido

salsas

Fuente: Meer y col. (1975).

27 2.11.1.1.1 Goma Gelan Es relativamente un nuevo agente gelificante, el cual es producido mediante el proceso de fermentación del cultivo de Pseudomonas elodea en un medio de carbohidratos. Esta goma tiene un enlace lineal que consta de cuatro unidades de sacáridos: glucosa, ácido glucurónico, glucosa y ramnosa. La goma gelan es funcional a bajos niveles, ya que forma geles fuertes a concentraciones tan bajas como 0,05%, proporcionando un rango de texturas diferentes. Adicionalmente, necesita ser calentada para disolverse y requiere cationes para producir la gelación como en las soluciones frías. Controlando la concentración de los cationes, el gel obtenido puede ser diseñado para ser termorreversible o estable a las temperaturas de esterilización; las temperaturas del gel se pueden fijar en un rango de 20 a 50 ºC, y las temperaturas de fusión entre 65 a 120 ºC. Por otra parte, la textura del gel puede ser modificada combinándose con otras gomas, como por ejemplo la goma guar o la carragenina (Dziezak, 1991).

En Septiembre de 1990, la goma gelan recibió la aprobación de la FDA para ser utilizada como un agente estabilizante y espesante en helados y glaseados, y en mermeladas y jaleas no estandarizadas (FDA, 1990). De esta manera numerosas aplicaciones con esta goma están siendo desarrolladas, siendo una de ellas la utilización de la goma gelan como agente estabilizante de sólidos en bebidas.

De acuerdo a la Norma para Aditivos Alimentarios (COVENIN, 2000) los agentes emulsionantes o estabilizantes son sustancias que hacen posible el mantenimiento de una dispersión uniforme de dos o más compuestos no miscibles en un alimento. En este sentido, la goma gelan puede proporcionar estabilidad en ciertas bebidas utilizando la tecnología de gel fluido, la cual es una técnica comúnmente usada en la producción de muchos alimentos y cuyo principio se basa en la formación de una masa fluida como resultado de la homogeneización. Los geles fluidos se forman usualmente mediante la agitación de la mezcla de fluido durante el ciclo de enfriamiento en donde se interrumpe el proceso normal de formación del gel. Aplicando varios niveles de goma gelan en mezclas de bebidas se puede obtener una buena suspensión y alcanzar una baja viscosidad. Otra de las aplicaciones es en bebidas a base de

28 jugos, en donde utilizando la goma gelan se puede suspender la pulpa de la fruta lo cual conlleva a una apariencia uniforme (CP Kelco, 2007).

2.11.1.2

Fibra dietaria insoluble: celulosa y hemicelulosa

Una de las propiedades químicas más importantes de la fibra dietaria es su solubilidad, por lo que se clasifica en fibra dietaria soluble y fibra dietaria insoluble en agua; ambas fracciones se caracterizan por poseer efectos fisiológicos totalmente distintos y tener un gran impacto en su uso en los alimentos (Baldeón-Chamorro, 2007a).

Periago y col. (1993) y Hernández y col. (1995) señalan que la fibra dietaria insoluble está conformada por celulosa, hemicelulosa, ligninas, taninos, proteínas, cutina, cera, productos de Maillard y almidón resistente. Este tipo de fibra se encuentra en las frutas, verduras, leguminosas y en los cereales, pero con mayor abundancia en éstos últimos (especialmente en su cascarilla o salvado). Las fibras insolubles proporcionan aumento y consistencia a las heces, absorben sales biliares potencialmente dañinas, aceleran el tránsito intestinal (combaten el estreñimiento) y actúan como prebióticos (Möller, 2006). Adicionalmente, pueden ayudar a prevenir el cáncer de colon, ya que la capacidad de la fibra insoluble de unirse con carcinógenos y la reducción del tiempo de tránsito intestinal, es lo que permite una menor exposición con la mucosa del colon y formación de sustancias carcinógenas, que puedan producirse a partir de los residuos de alimentos (Escudero y González, 2006; BaldeónChamorro, 2007b).

La celulosa es un polímero lineal de alto peso molecular formado por unidades D-glucosa unidas por enlaces β-(1,4), unión glucídica que proporciona a la celulosa una configuración extendida y rígida. Varias cadenas de celulosa pueden unirse entre sí formando microfibrillas, estructuras cristalinas de gran resistencia mecánica. De aquí su función estructural en la mayoría de las paredes vegetales (Hernández y col., 1995). La celulosa es altamente higroscópica, se hincha, pero no disuelve en agua ni en la mayoría de los disolventes; es resistente a la acción de la mayoría de los reactivos químicos y su hidrólisis sólo se consigue con ácidos muy concentrados (HCl y H2SO4) a elevadas temperaturas o mediante degradación enzimática. Es muy difícil aislar la celulosa, ya que en las paredes celulares está unida a

29 hemicelulosas, ligninas, sustancias pécticas, taninos y otras moléculas de carácter fenólico (Baldeón-Chamorro, 2007a). Hernández y col., (1995) señalan que la hemicelulosa junto con la celulosa constituyen los polisacáridos mayoritarios de la pared celular. Los principales azúcares que constituyen la hemicelulosa son de la serie D, xilosa, galactosa, manosa, glucosa, ácido galacturónico y la serie L, arabinosa, ramnosa y fucosa. Estos autores mencionan que para su extracción y análisis las condiciones han de ser lo suficientemente fuertes como para romper los enlaces con otros polímeros, como lignina, y suaves para evitar su degradación, por ello, se extraen con disoluciones acuosas alcalinas de concentración variable. Los polisacáridos que constituyen la hemicelulosa se recuperan de las disoluciones alcalinas por precipitación con etanol o acetona.

Los contenidos de celulosa de las frutas y hortalizas son del orden de 20 y 31 %, respectivamente, mientras que para los cereales es de 17% (Periago y col., 1993; Redondo y Ordóñez, 1996). Su funcionalidad depende de la longitud de la cadena de polisacáridos, grado de cristalinidad y tipo de modificación química. La celulosa de fibras largas se emplea para atrapar grasa y agua en productos cárnicos y conservas, y para espesar salsas (BaldeónChamorro, 2007c).

Redondo y Ordóñez (1996) han reportado alrededor de 250 variedades de hemicelulosa en la naturaleza. Desde el punto de vista fisiológico, parece que existe una correlación positiva entre el contenido de pentosas de la fibra dietaria total y el aumento del peso de las heces (BaldeónChamorro, 2007a). La hemicelulosa está conformada por macromoléculas coloidales de naturaleza glucídica, capaces de absorber gran cantidad de agua y formadas esencialmente por ácido D-galacturónico unidas por enlaces α-(1,4) (Hernández y col., 1995). Adicionalmente se encuentra asociada a efectos positivos en los parámetros de los dulces, como por ejemplo: volumen y frescura; y también tienden a reducir la velocidad de envejecimiento en panes (Baldeón-Chamorro, 2007c).

2.11.1.3

Fibra dietaria y minerales

Periago y col. (1993) indican que existe la teoría de que la fibra dietaria tiene capacidad de captar iones divalentes, lo cual constituye un efecto negativo en la biodisponibilidad de

30 determinados oligoelementos en el organismo. El hecho de que ciertos alimentos ricos en fibra dietaria puedan ser capaces de unir iones metálicos en su superficie puede modificar considerablemente el balance mineral de la dieta, aunque este depende directamente de la estructura química. La fibra dietaria soluble parece tener más capacidad para captar cationes divalentes (calcio, hierro y zinc) que la insoluble, pero ésta es capaz de degradarse parcialmente en el colon, lo que permite la liberación y absorción de cierta cantidad de minerales. Además de la posible intervención de la fibra dietaria en la biodisponibilidad de minerales en la dieta, existen también otras sustancias tales como los fitatos y oxalatos que actúan reteniendo minerales y cuya presencia en los alimentos puede tener los mismos efectos que la fibra dietaria.

2.11.1.4

Almidón

El almidón es un carbohidrato complejo presente en semillas, tubérculos y vegetales feculentos. Durante el curso de la digestión se desdobla en glucosa. Es fuente de energía gradual y sostenida, sobre todo en su estado natural. Una vez procesado (como en la harina blanca), se le despoja de vitaminas y minerales necesarios para su metabolización, y su consumo inmoderado favorece la obesidad, la diabetes tipo II, el colesterol y los triglicéridos elevados y diversos trastornos adicionales (Möller, 2006).

Los almidones en su forma natural son de utilidad limitada, mientras que los almidones modificados químicamente para eliminar algunas de sus características, son muy usados en la industria de alimentos. Por ejemplo, cuando se quiere eliminar la asociación no deseada de la amilosa, que conduciría a perder la claridad y la producción de sinéresis cuando el alimento es espesado con almidón, se refrigera o se congela, se utiliza una modificación específica (Charley, 2006).

2.12 Hierro El hierro es un mineral esencial muy importante para la salud que se encuentra presente en todas las células del organismo, especialmente en los glóbulos rojos. La principal función del hierro es formar parte de las proteínas transportadoras de oxígeno, la mioglobina y la hemoglobina. Esta última se encuentra en la sangre (a la que da su color), y la mioglobina en

31 los músculos. También activa un cierto número de enzimas, principalmente las involucradas con oxidaciones biológicas (catalasa y citocromo oxidasa) (Möller, 2006).

La mejor absorción y asimilación de hierro es el procedente de las carnes rojas, ya que el hierro de los vegetales sólo se absorbe parcialmente. La presencia simultánea de la vitamina C durante la digestión aumenta hasta en 30% la absorción de hierro, así como el calcio presente en los vegetales. Sin embargo, los fitatos presentes en el salvado de los cereales, los oxalatos de algunas verduras, y los polifenoles o taninos del té y de ciertos vegetales, pueden interferir con la absorción intestinal de este mineral, si se encuentran presentes en exceso (Pamplona, 2004b).

La carencia de hierro suele producir una forma de anemia (anemia ferropriva o ferropénica) que se manifiesta con palidez, fatiga crónica, cansancio, debilidad, uñas frágiles, estreñimiento y deficiencia respiratoria. Esta anemia se combate eficazmente utilizando hierro y cobre de manera simultánea. Las adolescentes, las mujeres en período de menstruación y las embarazadas requieren niveles más altos de hierro, para el crecimiento, para reemplazar los flujos menstruales y para aumentar el volumen de sangre durante el embarazo, respectivamente (Menard, 1997; Marshall, 2004).

La deficiencia de hierro y de zinc son las carencias nutricionales más prevalentes a nivel mundial. Esta deficiencia de microminerales puede prevenirse mediante modificaciones de la dieta, enriquecimiento de los alimentos con éstos nutrientes o suplementación con estos minerales. La fortificación de los alimentos es el método más sustentable para prevenir estas deficiencias en la población, y puede ser universal, focalizada o voluntaria. Recientemente se ha demostrado la eficacia de la fortificación voluntaria de alimentos derivados de la leche, cereales de desayuno y de bebidas no alcohólicas no carbonatadas bajas en calorías. Siendo este último vehículo una alternativa para aumentar el aporte de hierro en grupos de riesgo como lo es la mujer en edad fértil (Pizarro y col., 2005).

En la investigación realizada por Boccio y col. (2004), se indica que los grupos que poseen una mayor probabilidad de sufrir una deficiencia de hierro corresponden a aquellas

32 poblacionales en los que existe un inadecuado consumo y/o asimilación de hierro en la dieta, asociado a un aumento de su demanda. Entre estos se encuentran los lactantes, niños pequeños, adolescente, embarazadas y mujeres en edad reproductiva.

En este sentido, de acuerdo a lo reportado por el INN (2000) sobre los valores de referencia de nutrientes para la población venezolana, los requerimientos para el sexo masculino en los menores de 1 año son de 10 mg/día; de 1 a 6 años varía de 12 a 14 mg/día, entre los 12 y 14 años las cifras son de 12 mg/día y en el resto de las edades se mantienen en 8 mg/día. Para el sexo femenino en las menores de 1 año las cifras son de 10 mg/día, de 1 a 3 años 12 mg/día y de ahí en adelante hasta los 40 años de 14 mg/día; 6 mg/día en adultos mayores, 30 mg/día en la embarazadas y 15 mg/día en las madres que lactan. Los niños menores de 2 años y las embarazadas representan grupos altamente vulnerables a padecer deficiencia de hierro y anemia, por lo que se sugiere la suplementación de ambos grupos con compuestos de hierro de alta biodisponibilidad.

La biodisponibilidad de hierro no hemínico se encuentra asociada a algunos ácidos orgánicos como cítrico, málico, tartárico y láctico ya que éstos aumentan la absorción de hierro, sin embargo, también se ha propuesto la utilización del EDTA sódico, en una relación molar EDTA:Fe menor o igual a 1, para aumentar la absorción de hierro intrínseco o agregado, en dietas que contienen inhibidores de la absorción (Drago y Valencia, 2008).

2.13 Calcio El calcio también es un mineral esencial para la salud, siendo el más abundante en el cuerpo humano, 99 % del cuál se encuentra depositado en huesos y dientes. El resto se encuentra disuelto en los tejidos, cumpliendo con funciones tan importantes como la coagulación de la sangre, la transmisión nerviosa, la actividad muscular, la secreción de diversas hormonas, la capacidad de adhesión de unas células con otras y la activación de numerosas enzimas. El requerimiento mínimo diario es uno de los más altos: 1000 – 1500 mg en los adultos, y 300 – 900 mg en los niños, según la edad. El embarazo, la lactancia y la menopausia elevan estos requerimientos (Möller, 2006).

33 Por otra parte, la carencia de calcio puede ocasionar raquitismo en los niños, y en los adultos, osteomalacia, osteopenia y osteoporosis. Deficiencias menos marcadas pueden ocasionar calambres, nerviosismo, insomnio, palpitaciones, fallas en la coagulación y convulsiones. Consumir complementos de 1000 – 1500 mg diarios de calcio puede reducir la grasa corporal en 10 – 20 %. El uso del calcio como complemento requiere de una dosis recomendada de 600 – 1200 mg diarios en adultos y para la prevención o tratamiento de la osteoporosis, pueden ser necesario 1200 – 1500 mg diarios (Pamplona, 2004b).

La absorción de calcio mejora si se acompaña de alimentos o bebidas ácidas (con excepción de los refrescos de cola) y se evita la ingestión simultánea de grasa. El calcio más efectivo se consume junto con las vitaminas A, C y D y los minerales magnesio, fósforo, boro, manganeso, zinc y cobre. Usado como complemento alimenticio puede interferir con la acción de antibióticos como las tetraciclinas (Möller, 2006).

Los requerimientos de calcio según el INN (2000) para la población venezolana son para el sexo masculino entre 5 y 10 años de 800 mg/día, entre 11 y 19 años de edad 1200 mg/día incrementándose a 1300 mg/día para el adulto mayor. Para el sexo femenino de 8 a 19 años 1200 mg/día, de 20 a 49 años 1000 mg/día y para las mayores de 60 años 1300 mg/día, para la mujer embarazada y madres que lactan, el valor de referencia se incrementa en 100 mg/día.

El lactato de calcio es la sal cálcica del ácido láctico, y es utilizada como complemento alimenticio. Desde el punto de vista de su aporte en calcio, no es la fuente más recomendable, ya que apenas ofrece 13 % de este mineral, sin embargo, se absorbe mucho mejor que otras fuentes de calcio como el carbonato y el fosfato (Möller, 2006).

2.14 Proceso de obtención de la bebida de papelón con limón La producción comienza en una modalidad por lotes, añadiendo los ingredientes de la bebida en un tanque de preparación y pasteurización de 1000 L de capacidad. Sin embargo, se dispone de dos tanques iguales (3a y 3b) (ver Figura 2), los cuales se operan de forma alternada para producir una alimentación continua al resto del proceso, aguas abajo. Se alimenta la cantidad de papelón necesario para preparar un lote de 1000 L a un molino

34 electromecánico (1) que tritura los bloques. A medida que se trituran, se añade una cantidad pequeña de agua para ayudar al proceso y fluidificar la salida del molino, donde se obtiene un producto intermedio altamente viscoso (melaza). Luego se alimenta a una bomba de tipo tornillo (2) para ser cargada al tanque donde se preparará el lote. Los tanques poseen agitadores mecánicos y un sistema de calentamiento y control. A medida que se carga la melaza en estos tanques, se enciende el sistema de calentamiento y se añaden gradualmente el agua. Cuando la cantidad de agua en el tanque lo permite, se enciende el agitador mecánico. La elevación incremental de la temperatura y la agitación fomentan la dilución del papelón y la homogeneización de la mezcla. Al culminar la adición de agua, se evalúa cualitativamente el color de la mezcla y, de ser necesario, se compensa con la adición de caramelina. Posteriormente, se agregan los demás ingredientes y se completa con agua el volumen total del lote de 1000 L. Se continúa agitando y calentando hasta alcanzar la temperatura de pasteurización, donde el sistema de control la mantiene por el tiempo estipulado. La relación tiempo/temperatura debe observarse cuidadosamente para pasteurizar efectivamente la bebida y evitar la inversión de azúcares que puedan afectar el sabor del producto final. Se toman muestras del lote para controlar su calidad antes de liberarlo para que continúe el resto del proceso.

Al aprobarse la liberación de un lote, éste se prepara para ser alimentado a la siguiente etapa y se ajusta la línea aguas abajo para recibir el producto del tanque. El otro tanque se utiliza para preparar el siguiente lote. Una bomba centrífuga (4) impulsa el líquido que sale del tanque a través de una tubería hasta un filtro cilíndrico simple de flujo axial (5) que emplea una malla metálica con poros cuadrados de 1-2 mm de lado. El líquido fluye desde la parte externa a través de la malla, y sale del filtro por la parte central del cilindro. Cuando se aprecia una caída sustancial de presión en la tubería, se suspende temporalmente el bombeo de producto y se intercambia el elemento filtrante por otro idéntico antes de reanudar la producción. El filtro removido contiene partículas sólidas que son lavadas con agua a presión para prepararlo nuevamente para su uso. El líquido filtrado es alimentado por la parte superior a una llenadora rotatoria (6) que toma las botellas vacías de una alimentadora y las llena en el transcurso de una rotación completa sobre su eje. Luego las deposita en una correa que las transporta hasta la máquina tapadora (7). En esta última se les enrosca la tapa y luego se rotula la misma con la

35 información del lote. Las botellas llenadas en caliente (con el líquido a temperatura de pasteurización) proceden a un túnel de enfriamiento (8), donde un rocío de agua a temperatura ambiente las enfría, creándose con esta variación el vacío que preserva la vida útil del producto en anaquel. La última parte del túnel de enfriamiento proyecta una corriente de aire sobre las botellas para secarlas antes de llegar a la etiquetadora (9), una máquina automática rotativa que engoma las etiquetas y las pega sobre las botellas que se le van alimentando. El paso final es el empaquetado, que se realiza de manera manual. Obreros toman las botellas y las colocan en cartones antes de envolver los cartones con película plástica termoencogible, alistando el producto para su distribución.

Figura 2. Diagrama de flujo del proceso de elaboración de una bebida de papelón con limón. Fuente: Chacón, 2008.

Los procesos de control de calidad aplicados a la producción son de dos tipos: los que permiten liberar un lote para ser embotellado y los que liberan un lote ya empacado para su distribución. En el primer caso, a la muestra tomada durante la preparación se le mide el

36 porcentaje de sólidos solubles, la acidez iónica y titulable. Si las medidas se encuentran dentro de los parámetros prefijados, se aprueba el lote y se libera para embotellar, de lo contrario se busca ajustar la mezcla mediante dilución adicional o adición de alguno de los acidulantes, según sea necesario. La segunda clasificación incluye una repetición de las pruebas de sólidos solubles, acidez iónica y titulable y pruebas de presión de vacío para las botellas y de torque para sus tapas.

III. MATERIALES Y MÉTODOS

Para el cumplimiento de los objetivos específicos planteados, este trabajo experimental se realizó en tres etapas, en la primera se analizó el efecto de la clarificación sobre la bebida, en la segunda etapa se diagnosticó e implementó la mejora de la formulación del producto y en la tercera se evaluó la estabilidad del mismo, en todas las etapas se contó con el apoyo de la empresa Innovaciones Alimentarias INNOVAL, C.A. para el suministro de materias primas, insumos y producto terminado.

3.1 ETAPA I. Clarificación de la bebida y sus efectos En esta etapa se elaboró un lote de la bebida de papelón con limón a nivel industrial, se probaron diferentes tierras diatomeas para la clarificación de la bebida y el efecto de este proceso en las propiedades físicas, químicas y nutricionales de la misma.

3.1.1 Elaboración de la bebida y toma de muestra Se preparó un lote de 1000 L de Click Limón (bebida de papelón con limón) en las instalaciones de la empresa Innovaciones Alimentarias INNOVAL C.A. con la formulación habitual, y se recolectaron 8 botellas por minuto a lo largo de toda la corrida de dicho lote (30 minutos) siguiendo la norma 1338 (COVENIN, 1986) se obtuvo un total de 240 botellas de 350 mL. Luego se estratificó el lote en inicio, medio y final, basado en el tiempo impreso en el código del producto, siendo el inicio del lote aquellas botellas que se procesaron entre los 0 a 10 minutos, la parte media entre los 10,01 a 20 minutos y como parte final entre los 20,01 a 30 minutos.

38 3.1.2. Preparación de la muestra Para la selección de la tierra a utilizar se tomó el 10 % de la muestra (24 botellas) se preparó un pool de la bebida Click Limón con 8 botellas seleccionadas de manera aleatoria de cada una de las partes del lote siguiendo la metodología descrita en la norma 1338 (COVENIN, 1986). Luego a dicho pool se separó en cuatro porciones iguales.

3.1.3. Clarificación de la muestra A tres de las porciones del pool del punto anterior se sometieron a un proceso de filtración utilizando una bomba de vacío, un embudo Bushner, papel de filtro Whatman Nº 1 y tierras diatomeas con tamaño de retención de partículas promedio entre 2,7, 7,0 y 17 micras, que en este estudio se llamaron Tierras 3, 2 y 1, respectivamente, la dosificación se estableció manteniendo una relación de 2 Kg de tierra/m2.

3.1.4. Selección de la tierra diatomea Se tomaron tres muestras de cada una de las porciones clarificadas con las diferentes tierras del punto anterior y de la porción no clarificada, se les determinó el color triestímulo utilizando el colorímetro Hunterlab, miniscan iluminante D-65. Para la selección de la tierra a utilizar se consideró aquella que luego de realizar el proceso de clarificación, la bebida clarificada tuviera tendencia hacia los colores blanco, amarillo y rojo comparándola con la bebida no clarificada. Los parámetros que se determinaron fueron: luminosidad (L) la cual es descrita como medida de blanco y negro, cantidad de amarillo vs. cantidad de azul (+b, -b) y cantidad de rojo vs. cantidad de verde (+a, -a). Las mediciones se realizaron siguiendo las instrucciones del manual del equipo (Hunterlab, 1996) y para cada muestra se tomó el promedio de las tres medidas que realiza el equipo.

3.1.5. Determinación de sólidos solubles, acidez iónica y titulable de la bebida estándar y clarificada Para la evaluación de estos parámetros y determinar el efecto de la clarificación sobre ellos en la bebida de papelón con limón, se prepararon 3 pool de 6,3 L, para cada uno de ellos se seleccionaron 6 botellas de cada parte del lote, de manera aleatoria, siguiendo la metodología descrita en la norma COVENIN 1338 (1986). Luego a la mitad de cada pool se clarificó con la

39 tierra seleccionada en la sección 3.1.4 y ambas porciones fueron sometidas a los siguientes análisis, realizándose siempre por triplicado:

3.1.5.1. Sólidos solubles Se determinó los sólidos solubles de cada porción de los 3 pool de acuerdo a la norma 924 (COVENIN, 1983) utilizando un refractómetro de Abbe marca Bantex modelo 300A expresando los resultados en ºBrix.

3.1.5.2. Acidez iónica (pH) Se determinó el pH de cada porción de los 3 pool de acuerdo a la norma 1315 (COVENIN, 1979) utilizando un potenciómetro modelo C10.

3.1.5.3. Acidez titulable Se tomaron 10 mL de cada porción de los 3 pool para llevarlos a 100 mL con agua destilada y luego se tituló con una solución de hidróxido de sodio al 0,1 N utilizando fenolftaleina como indicador, y se expresó en porcentaje de ácido cítrico (COVENIN, 1977).

3.1.5.4. Determinación de proteínas, cenizas y minerales Se concentraron ambas porciones de los 3 pool utilizando un rotaevaporador marca Yamato RE 200 a 50 ºC por una hora y con 100 rpm (Yamato, 2005).

3.1.5.4.1. Determinación de proteína cruda Se determinó la concentración de nitrógeno por el método de Kjeldhal siguiendo el método oficial 979.09 (AOAC, 1990) en ambas porciones de cada pool. Para la conversión del porcentaje de nitrógeno a proteínas se empleó el factor 6,25.

3.1.5.4.2. Determinación de cenizas Se determinó el contenido de cenizas a cada porción de los 3 pool siguiendo el método oficial 923.03 (AOAC, 1990) a una temperatura de 525 ºC.

40 3.1.5.4.3. Determinación de minerales A partir de las cenizas se preparó una solución ácida según la norma COVENIN 1178 (1983), a la cual se le determinaron los minerales cromo, potasio, calcio, manganeso, sodio, cobre, magnesio, aluminio, zinc, hierro y fósforo utilizando la Espectroscopia de Emisión Atómica con Plasma Acoplado Inducido mediante el equipo Spectroflame XL ICP (GBC, Australia).

3.1.6. Análisis estadístico Para la selección de la tierra se realizó un análisis de varianza con el fin de determinar si existen diferencias significativas con el uso de los diferentes tipos de tierras diatomeas (α = 0,05). Para la validez de los resultados obtenidos se procedió a verificar los supuestos de normalidad, homogeneidad de varianza y aleatoriedad de los datos. Para determinar las diferencias entre cada tierra utilizada se realizó una prueba de rango múltiple de Duncan. En el resto de la etapa para determinar si existían diferencias significativas entre los valores obtenidos de las muestras de la bebida clarificada y no clarificada, se realizó una comparación de medias utilizando la prueba t-student (α = 0,05), previamente se verificó la normalidad de los datos (Montgomery, 2004). Para todos los cálculos se usó el paquete estadístico Statgraphics Centurion XV.

3.2 ETAPA II. Diagnóstico e implementación de mejoras en la formulación de la bebida En esta etapa se determinó la preferencia del consumidor entre la bebida de papelón con limón clarificada y sin clarificar para determinar el posible impacto del proceso de clarificación en la percepción de la bebida por parte del consumidor, se entrenó a un panel para los atributos de sensación bucal y turbidez de la bebida de papelón con limón para luego realizar la optimización de las concentraciones de los enturbiantes, se enriqueció la bebida y se determinó si dicho enriquecimiento afectaba su sabor.

3.2.1 Determinación de la preferencia del consumidor entre la bebida clarificada y la no clarificada Se clarificaron 6,0 L de la bebida preparada en el punto 3.1.1 siguiendo la metodología y la tierra seleccionada en el punto 3.1.4. Seguidamente se procedió al calentamiento a 90 °C y en lo que alcanzó la temperatura se envasó en envases de vidrio de 350 mL y se enfriaron

41 rápidamente sumergiendo las botellas en agua con hielo. Se tomaron otros 6,0 L de la bebida preparada en el punto 3.1.1 y se sometió al mismo tratamiento térmico. A los consumidores (120) se les dieron las dos muestras frías en copas plásticas cristal de 3,0 oz sirviendo 50 mL en cada una y se utilizó una prueba de preferencia pareada con la opción de no preferencia (Angulo y O’Mahony, 2005; Braun y col., 2004), a su vez se les preguntó la frecuencia de consumo y la edad para comprobar que eran consumidores frecuentes y asegurarse que se estaba encuestando a una población adecuada para alimentos de consumo masivo, también se les preguntaron las razones de su elección a fin de interpretar mejor los resultados. La planilla usada para este estudio se presenta en la Figura 3.

Le agradecemos su voluntad de participar en este estudio, para los cual necesitamos saber lo siguiente: ¿Es UD. consumidor de papelón con limón? Sí___ No___ En caso de ser afirmativa la pregunta anterior, ¿Con que frecuencia lo consume? 1 vez al mes___ 1 vez por semana___ 2 veces por semana___ 3 veces por semana___ 4 o más veces por semana___ Sexo: M___ F___ Su edad es: menor de 20 años ___ entre 21 y 30 años ___ entre 31 y 40 años ___ entre 41 y 50 años ___ más de 51 años ___ A continuación se le presentan 2 muestras de una bebida de papelón con limón cuya única diferencia es un cambio en la forma de elaborarlo. Por favor pruebe los productos, siéntase libre de probar nuevamente si es necesario y díganos ¿Cual de los dos prefiere?, por favor escoja una de las opciones: ___ ___ ____ 425 872 Ninguna Comente las razones de su elección: _________________________________________ ¡¡Muchas gracias por su colaboración!!

Figura 3. Planilla empleada en la prueba de preferencia de consumidores con la opción de no preferencia

42 3.2.2 Selección de los enturbiantes naturales Para la selección de los enturbiantes, se realizó una investigación acerca de los posibles aditivos alimentarios que pudieran considerarse naturales disponibles en el mercado local con la finalidad que la bebida no perdiera su calificación de “natural”. Se definieron los aditivos y su rango de uso según la sensación bucal, viscosidad y la turbidez (medida por espectrofotometría).

3.2.2.1 Sensación bucal y viscosidad Se clarificó 7 L (20 envases de 350 mL) del lote preparado en el punto 3.1.1 siguiendo la metodología descrita en el punto 3.1.3 con la tierra diatomea seleccionada. Se tomaron fracciones de 100 mL para probar diferentes concentraciones de los enturbiantes seleccionados en el punto 3.2.2, luego con un panel exploratorio de 3 personas se observaron las muestras detalladamente para evaluar la velocidad a la cual se deslizaba por las paredes de un beaker (viscosidad) y se comparaban con la formulación habitual, si se observaba que la viscosidad podía considerarse como parte de la bebida en este estudio, se procedía a probarla y se mantenía en la cavidad bucal, se desplazaba de un lado para el otro para conocer la percepción de los estímulos e intensidades (sensación bucal) se comparaba con la sensación bucal de la bebida con formulación habitual y si se consideraba que el producto no tenía una sensación bucal exagerada, se procedía a la medición de la turbidez instrumental.

3.2.2.2 Turbidez instrumental La turbidez es proporcional a la concentración y tamaño del microparticulado suspendido en una solución. Se calcula relacionando la intensidad inicial (I ) de un rayo de luz que pasa a 1

través de una celda, que contiene la muestra en solución, con la intensidad del rayo que sale de la celda (I ). Al cociente I /I se le llama transmitancia y se corrige con la transmitancia de una c

c 1

celda de la misma longitud que contiene un blanco, en este caso lo que se mide es la dispersión del haz de luz que causan las partículas en suspensión (Chen, 1991). El análisis se realizó mediante el método de Prada (2002) modificado, para el cual se preparó la bebida con la formulación habitual y se clarificó siguiendo la metodología descrita en el punto 3.1.3 con la tierra diatomea previamente seleccionada, se dividió en dos porciones, la primera se utilizó como blanco. Con la segunda porción se probaron diferentes concentraciones de los

43 enturbiantes naturales, bien sea solos o mezclados. En el caso de que haya pasado la evaluación cualitativa de viscosidad y sensación bucal, se le midió el porcentaje de transmitancia a 720 nm en un espectrofotómetro Milton Roy modelo Spectronic 21D. La turbidez se reportó como porcentaje de transmitancia a 720 nm. Esta medición sirvió para establecer los rangos de uso de los enturbiantes comparando la turbidez de la mezcla con la turbidez de la fórmula estándar (7,20 %T @ 720 nm).

3.2.3 Entrenamiento del panel en turbidez y sensación bucal En vista de que los enturbiantes seleccionados, además de proporcionar turbidez aportan sensación bucal y la matriz original del producto es compleja por su coloración, se procedió a entrenar a un panel de cinco personas, en los atributos de turbidez y sensación bucal, siguiendo la norma 11035 (ISO, 1994). Dicho panel estuvo integrado por personas que ya habían sido previamente entrenados en las técnicas básicas (ISO, 2008). Se verificó la precisión del panel utilizando pruebas de rating de áreas en donde se les exigía que su apreciación debía estar en un rango del 10% al 20% del valor real de todas las áreas en una recta de 15 cm (Meilgaard y col., 1999).

Para familiarizar al panel con el producto a evaluar se realizaron pruebas de detección y discriminación como lo son la prueba de comparación pareada, triangulo y dúo-trío. Se exigía que los candidatos debían alcanzar más del 60 % de acierto en las pruebas (Meilgaard y col., 1999). Debido a que la goma, almidón y fibra además de modificar la sensación bucal y la turbidez podían afectar la acidez del producto, se determinó si el panel era capaz de detectar pequeñas diferencias en la acidez y turbidez. Para determinar diferencias en la acidez, se prepararon dos muestras; el Click Limón y la formulación habitual de dicho producto con 10 % adicional de ácido cítrico. En la prueba de comparación pareada los panelista recibieron tres pares de muestras, uno de dichos pares era de muestras iguales, en los otros dos pares se aseguraba que las muestras tenían la misma probabilidad de ser probada de primero. Se utilizaron las planillas mostradas en las Figuras 4a y 4b siguiendo la metodología descrita por la norma ISO 5495 (2005). Para la prueba dúo-trío los panelistas recibieron dos tríos de muestras en donde se usó como referencia la bebida con la formulación habitual y se siguió la metodología descrita en Meilgaard y col. (1999), se aseguró que las muestras tuvieran la

44 misma probabilidad de ser probadas enseguida de que cada panelista probara la referencia, la planilla utilizada se presenta en la Figura 5. Para la prueba triangulo, los panelistas recibieron seis tríos de muestras (ABA, BAA, AAB, BBA, ABB y BAB) comparando la bebida de formulación habitual (A), con otra bebida que contenía la formulación habitual con 10 % de ácido cítrico adicional (B). Se siguió la metodología planteada por la norma ISO 4120 (2004), se usó la planilla que se presenta en la Figura 6. En todas las pruebas se controló el diseño, la presentación y el ambiente. Las muestras fueron evaluadas a temperatura de refrigeración (10 °C).

A continuación se le presentan 3 pares de muestras de una bebida de papelón con limón, evalúe cada par por separado e indique si detecta diferencia entre las muestras. Use la galleta de soda y el agua entre muestra y muestra. Pares ¿Existen diferencias? _______ _______ Sí No _______ _______ Sí No _______ _______ Sí No En caso de percibir alguna diferencia indique su naturaleza:___________________________________ ___________________________________________________________________________________ Nombre:_______________________________________________Fecha:_______________________

Figura 4a. Planilla de comparación pareada para la detección de diferencia en acidez.

A continuación se le presentan 3 pares de muestras de una bebida de papelón con limón, evalúe cada par por separado y de su opinión. Use la galleta de soda y el agua entre muestra y muestra. Pares Cual es la más ácida ________ ________ ________ ________ ________ ________ ________ ________ ________ Observaciones:_______________________________________________________________________ Nombre:_____________________________________________________Fecha:_________________

Figura 4b. Planilla de comparación pareada para la detección de diferencia en intensidad de acidez.

45 A continuación se le presenta una muestra referencia de una bebida de papelón con limón pruébela y examínela cuidadosamente, luego pruebe las dos muestras codificadas en el orden que se le indica y determine cual muestra es igual a la referencia. Use la galleta de soda y el agua entre muestra y muestra. Muestras Muestra Igual ________ ________ ________ ________ ________ ________ Observaciones:_______________________________________________________________________ Nombre:______________________________________________________Fecha:________________

Figura 5. Planilla de dúo-trío para la detección de diferencia en acidez.

A continuación se le presentan 3 muestras de papelón con limón, 2 son iguales y 1 diferente, pruébelas en el orden que se le indica y seleccione la muestra diferente, use galleta de soda y el agua entre muestra y muestra. Muestras Muestra Diferente ________ ________ ________ ________ ________ ________ ________ ________ ________ ________ ________ ________ Observaciones:_______________________________________________________________________ Nombre:________________________________________________________Fecha:______________

Figura 6. Planilla de la prueba triangulo para la detección de diferencia en acidez.

Para evaluar la turbidez se prepararon dos muestras; el Click Limón, la formulación habitual clarificada y enturbiado con 0,35 % de almidón modificado (60,6 %T @ 720 nm). Para la comparación pareada los panelistas recibieron tres pares de muestras, en uno de los pares las muestras eran iguales, en los otros dos pares se aseguraba que las muestras tenían la misma probabilidad de ser evaluada de primero. Se utilizaron las planillas mostradas en las Figuras 7a y 7b siguiendo la metodología descrita por la norma ISO 5495 (2005). Para la prueba dúo-trío los panelistas recibieron dos tríos de muestras en donde se usó como referencia la bebida con formulación habitual, se aseguró que las muestras tuvieran la misma probabilidad de ser evaluada enseguida de que cada panelista evaluara la referencia y se siguió la metodología descrita en Meilgaard y col. (1999), la planilla usada se presenta en la Figura 8. Para la prueba triangulo, los panelistas recibieron seis tríos de muestras (ABA, BAA, AAB, BBA, ABB y BAB) comparando la bebida de formulación habitual (A), con otra bebida que contenía la formulación habitual clarificada enturbiada con 0,35 % de almidón modificado (B). Se siguió la metodología planteada por la norma ISO 4120 (2004), se usó la planilla que se muestra en la

46 Figura 9. En todas las pruebas se controló el diseño, la presentación y el ambiente. Las muestras fueron evaluadas a temperatura ambiente.

A continuación se le presentan 3 pares de muestras de una bebida de papelón con limón, evalúe VISUALMENTE cada par por separado e indique si detecta diferencia entre las muestras. Pares ¿Existen diferencias? _______ _______ Sí No _______ _______ Sí No _______ _______ Sí No En caso de percibir alguna diferencia indique su naturaleza:___________________________________ ___________________________________________________________________________________ Nombre:___________________________________________________Fecha:___________________

Figura 7a. Planilla de comparación pareada para la detección de diferencia en turbidez.

A continuación se le presentan 3 pares de muestras de una bebida de papelón con limón, evalúe VISUALMENTE cada par por separado y de su opinión. Pares Cual es la más turbia ________ ________ ________ ________ ________ ________ ________ ________ ________ Observaciones:_______________________________________________________________________ Nombre:________________________________________________________Fecha:______________

Figura 7b. Planilla de comparación pareada para la detección de diferencia en intensidad de turbidez.

A continuación se le presenta una muestra referencia de una bebida de papelón con limón, evalúe VISUALMENTE las dos muestras codificadas en el orden que se le indica y determine cual muestra es igual a la referencia. Muestras Muestra Igual ________ ________ ________ ________ ________ ________ Observaciones:_______________________________________________________________________ Nombre:_____________________________________________________Fecha:_________________

Figura 8. Planilla de dúo-trío para la detección de diferencia en turbidez.

47

A continuación se le presentan 3 muestras de papelón con limón, 2 son iguales y 1 diferente, evalúelas VISUALMENTE en el orden que se le indica y seleccione la muestra diferente. Muestras Muestra Diferente ________ ________ ________ ________ ________ ________ ________ ________ ________ ________ ________ ________ Observaciones:_______________________________________________________________________ Nombre:__________________________________________________________Fecha:____________

Figura 9. Planilla de la prueba triangulo para la detección de diferencia en turbidez.

3.2.3.1 Turbidez sensorial El entrenamiento del panel en este atributo se realizó en dos etapas, se utilizó una escala no estructurada de intensidades de 15 cm, donde 0 cm es el mínimo y 15 cm es el máximo (Meilgaard y col., 1999). Las muestras (Tabla 4) se presentaron en copas plásticas cristal de 3 oz, en las cuales se sirvieron 50 mL de muestra en cada una. En cada etapa se le presentó a los panelistas 4 muestras, además de los máximos y mínimos de la escala asociados. Se les presentó inicialmente las 4 muestras a la vez y después cada muestra por separado, manteniendo la referencia máxima y mínima. Se usaron las planillas que se describen en las Figuras 10 y 11. Las muestras fueron presentadas a temperatura ambiente (25 °C). La razón fue para comparar la respuesta de cada panelista al recibir las muestras juntas o separadas entre el mismo panelista. En ambas etapas fue necesario realizar sesiones de grupo para definir la intensidad del atributo a evaluar. A las muestras en las dos etapas se les determinó la transmitancia. En ambas etapas de la prueba se controló el diseño, la presentación y el ambiente.

A continuación se le presentan 4 muestras de una bebida de papelón con limón, evalúe VISUALMENTE cada una por separado y señale la intensidad de la turbidez con una línea vertical sobre la escala correspondiente. Por favor use las referencias para establecer los valores mínimos y máximos del atributo.

Mínimo

Máximo

Observaciones:_______________________________________________________________________ Nombre:__________________________________________________________Fecha:____________

Figura 10. Planilla de entrenamiento de panel para turbidez presentación grupal

48

Tabla 4. Composición de las muestras para el entrenamiento del panel en los atributos de turbidez y sensación bucal. Atributo

Código de Referencia

Composición

Transmitancia (%T) @ 720 nm 100,00

Referencia mínima

Click limón clarificado (CLC) CLC + 0,12% Enturbiante sintético

3,60

Turbidez

Referencia máxima A

CLC + 0,03% Enturbiante sintético

39,40

(primera

B

CLC + 0,06% Enturbiante sintético

15,20

etapa)

C

Click limón habitual (CLH)

7,20

D

CLC + 0,05% Goma Gellan + 0,50% Fibra

4,40

CLC + 0,25% Fibra + 0,25% Almidón + Referencia mínima 1

0,050% Gellan CLC + 0,50% Fibra + 1,00% Almidón +

Referencia máxima 1 Turbidez (segunda etapa)

A1 B1

C1

D1

Referencia mínima 2

0,070% Gellan CLH CLC + 0,38% Fibra + 0,63% Almidón + 0,060% Gellan CLC + 0,31% Fibra + 0,44% Almidón + 0,055% Gellan CLC + 0,44% Fibra + 0,81% Almidón + 0,065% Gellan

CLC CLC + 0,50% Fibra + 1,00% Almidón +

Sensación bucal

Referencia máxima 2

0,070% Gellan

9,20

2,40 7,20 3,20

5,80

2,60

100,00 ---

SA

CLH

---

SB

CLC + 0,25% Almidón + 0,050% Gellan

---

SC

CLC + 0,25% Fibra + 0,050% Gellan

---

SD

CLC + 1,00% Almidón + 0,050% Gellan

---

49

A continuación se le presenta 1 muestra de una bebida de papelón con limón, evalúela VISUALMENTE y señale la intensidad de la turbidez con una línea vertical sobre la escala correspondiente. Por favor use las referencias para establecer los valores mínimos y máximos del atributo. Mínimo

Máximo

Observaciones:_______________________________________________________________________ Nombre:__________________________________________________________Fecha:____________

Figura 11. Planilla de entrenamiento de panel para turbidez presentación individual

3.2.3.2 Sensación bucal En el entrenamiento de la sensación bucal se usó avena en hojuelas, chicha instantánea, crema de arroz, Cerelac, leche y Frescavena para lograr definir el término sensación bucal y luego ordenar las muestras por la intensidad del atributo en una sesión de grupo (Meilgaard y col., 1999). Luego de haber definido el término, se evaluó la intensidad de la sensación bucal en muestras de bebidas de papelón con limón. A los panelistas se les presentó 15 mL de 4 muestras (SA, SB, SC y SD) en vasos plásticos blancos de 1,5 oz, en tres de las muestras se usaron combinaciones de los enturbiantes seleccionados (ver Tabla 4). Se utilizó una escala no estructurada de intensidades de 15 cm, donde 0 cm es el mínimo y 15 cm el máximo. Las muestras se presentaron de manera grupal e individual a temperatura de refrigeración (10 °C), con sus respectivas referencias de la escala y para su evaluación se usaron las planillas que presentan en las Figuras 12 y 13. En las pruebas se controló el diseño, la presentación y el ambiente.

A continuación se le presentan 4 muestras de una bebida de papelón con limón, pruébelas y señale la intensidad de la sensación bucal con una línea vertical sobre la escala correspondiente. Por favor use las referencias para establecer los valores mínimos y máximos del atributo. Utilice agua entre muestras y siéntase libre de probar las veces que sean necesarias

Mínimo

Máximo

Observaciones:_______________________________________________________________________ Nombre:_____________________________________________________Fecha:_________________

Figura 12. Planilla de entrenamiento de panel para sensación bucal presentación grupal

50

A continuación se le presenta 1 muestra de una bebida de papelón con limón, pruébela y señale la intensidad de la sensación bucal con una línea vertical sobre la escala correspondiente. Por favor use las referencias para establecer los valores mínimos y máximos del atributo. Utilice agua entre muestras y siéntase libre de probar las veces que sean necesarias Mínimo

Máximo

Observaciones:_______________________________________________________________________ Nombre:___________________________________________________Fecha:___________________

Figura 13. Planilla de entrenamiento de panel para sensación bucal presentación individual

3.2.4 Enriquecimiento de la bebida de papelón con limón Para el enriquecimiento con minerales, se realizó una investigación acerca de las sales minerales (hierro y calcio) con la mayor biodisponibilidad, accesibles en el mercado local y que pudieran ser añadidas a la bebida de papelón con limón provocando el mínimo cambio sensorial. Para establecer los límites del enriquecimiento se consideró que la bebida debe aportar al menos el 10 % de los requerimientos diarios (IDR) establecido por el Instituto Nacional de Nutrición para cada micronutriente (IDR = 12 mg Fe y 1000 mg Ca) (INN, 2000). Además se decidió enriquecer con inulina como prebiótico y fibra soluble a una concentración que permitiera denominar a la bebida como funcional, ya que se agregó más de 4g por ración (Roberfroid, 2005).

Para determinar si el enriquecimiento con hierro, calcio e inulina afectaba la calidad sensorial de la bebida, se realizaron dos pruebas de tres alternativas de selección forzada (3-AFC por sus siglas en inglés) con el panel entrenado siguiendo la metodología planteada por la norma ISO 13301 (2002). Cada panelista recibió 15 mL de cada muestra en tres series (ABA, BAA y AAB) comparando la bebida de formulación habitual (A), con otra bebida que contenía la formulación habitual enriquecida (B) en vasos plásticos blancos de 1,5 oz. Se controló el diseño, la presentación y el ambiente. Las muestras se presentaron a temperatura ambiente (25 °C) y de refrigeración (10 °C) para determinar el posible efecto de la misma sobre la detección de la diferencia. En la Figura 14 se presenta el modelo de la planilla usada.

51 A continuación se le presenta 1 trío de muestras de una bebida de papelón con limón, evalúelas en el orden que indica la flecha he identifique la muestra que sea diferente en cuanto a sabor encerrando el código con un círculo. Use el agua entre muestra y muestra.

325

923

529

Observaciones:________________________________________________________________________ Nombre:_______________________________________________________Fecha:_________________

Figura 14. Planilla empleada para la prueba 3-AFC

3.2.5 Determinación de las concentraciones de los enturbiantes naturales seleccionados Las concentraciones de los enturbiantes se determinaron mediante el uso de superficies de respuestas por un diseño central compuesto (Montgomery, 2004). En dos superficies las variables operacionales fueron las concentraciones de almidón modificado y goma gellan, y en las otras dos superficies las concentraciones de fibra insoluble y goma gellan. Los niveles de las variables y el orden aleatorio de corrida de los tratamientos se muestran en la Tabla 5. Como se trabajó con un panel entrenado se consideró el promedio de las cinco mediciones para que el cuadrado medio del error fuera manejable para datos sensoriales. Los niveles de los factores fueron los siguientes: almidón modificado (1 = 1,00 %p/v,

-1 = 0,25 %p/v),

goma (1 = 0,07 %p/v, -1 = 0,05 %p/v) y fibra insoluble (1 = 0,50 %p/v, -1 = 0,25 %p/v). Las respuestas se obtuvieron utilizando una escala no estructurada de intensidades de 15 cm. Para la evaluación del atributo de sensación bucal el nivel máximo y mínimo de la escala fueron los usados en la sección del entrenamiento de éste atributo, mientras que para la turbidez, la referencia máxima y mínima fueron las utilizadas en la segunda etapa de entrenamiento para éste atributo. Se controló el diseño, la presentación y el ambiente. Para establecer los valores óptimos de las concentraciones de los ingredientes usados como enturbiantes, se consideraron los resultados obtenidos durante el entrenamiento en los atributos de sensación bucal y turbidez, debido a que no se quiere cambiar la intensidad de dichos atributos en la bebida.

52 Tabla 5. Tratamientos generados para las superficies de respuestas. Diseño 1 Orden de

Almidón

corrida

Modificado

1

8

-1

2

9

3

Diseño 2 Orden de

Fibra

corrida

Insoluble

-1

10

-1

-1

-1

1

2

-1

1

2

1

-1

3

1

-1

4

1

1

1

8

1

1

5

4

0

0

4

0

0

6

5

0

0

6

0

0

7

11

0

0

11

0

0

8

12

0

0

12

0

0

9

13

0

0

13

0

0

10

10

1,414

0

9

1,414

0

11

7

-1,414

0

1

-1,414

0

12

3

0

1,414

7

0

1,414

13

6

0

-1,414

5

0

-1,414

Tratamiento

Goma

Goma

3.2.6 Análisis estadístico En la determinación de la preferencia del consumidor entre la bebida de papelón clarificada con respecto la no clarificada, se realizó la distribución de la población para la frecuencia de consumo, edades, género y comentarios de preferencia mediante un análisis porcentual y se representó gráficamente. Para determinar la preferencia entre las bebidas, al igual que para la prueba 3-AFC para validar si existían diferencias entre la formulación enriquecida con respecto a la habitual, se utilizó la prueba d’, la cual consiste en determinar si las muestras evaluadas son iguales o diferentes, mediante modelos Thustonianos. Se establece que las muestras son iguales cuando d’ toma el valor de cero, dicha prueba se realizó utilizando las tablas respectivas (O’Mahony, 2009; Angulo y O’Mahony, 2005; Braun y col., 2004; Bi y col., 1997; O’Mahony, 1986).

53 En la sección de familiarización con el producto, se calculó el porcentaje de acierto de los panelistas en las pruebas de comparación pareada, dúo-trío y triangulo para los atributos de acidez y turbidez (Meilgaard y col., 1999).

En la definición del término de sensación bucal, para determinar el orden de las bebidas lácteas según la intensidad del atributo de sensación bucal, se realizó la sumatoria de rangos y se empleó la tabla con sumatoria de diferencias (Newel y MacFarlene, 1987). En la sección del entrenamiento del panel, los resultados de la evaluación de los atributos turbidez y sensación bucal se compararon con un análisis de bloques aleatorios seguido por un análisis de rangos múltiple de Duncan. Para verificar el entrenamiento del panel se realizó la gráfica de residuales y la prueba de Levene, mediante el programa Statgraphics Centurion XV utilizando un nivel de significación de  = 0,05 (error tipo I) y para la validez de los resultados obtenidos se procedió a verificar los supuestos de normalidad, independencia y homogeneidad de la varianza (Montgomery, 2004).

Para determinar las concentraciones de los enturbiantes se utilizó un análisis de varianza. Se evaluó el efecto de los distintos tratamientos sobre la turbidez y sensación bucal, la presencia de curvatura significativa en las variables respuestas al pasar del nivel bajo al nivel alto de cada factor y el modelo polinomial ajustado. Las superficies de respuesta se construyeron posteriormente con el modelo regresional previamente ajustado y evaluado, mediante el programa Statgraphics Centurion XV. Se consideró un nivel de significación de  = 0,05.

3.3 ETAPA III. Evaluación de la estabilidad de la bebida modificada En esta etapa se procedió a realizar una prueba de estabilidad acelerada de 10 semanas de la bebida de papelón con limón mejorada con el fin de determinar la vida útil de este producto. Para tal fin se formuló la bebida con las modificaciones establecidas, se procesó simulando los tratamientos que pudiera tener el producto en una producción continua y se envasó en botellas de vidrio de 350 mL. Para medir la estabilidad se siguieron las recomendaciones de Labuza (1982). Se regularon 4 estufas a 25, 30, 35 y 42 ºC, en cada una de ellas se almacenaron 20 botellas que contenían la bebida reformulada. Se almacenaron 20 botellas con la bebida mejorada en refrigeración (10 °C) para ser usadas como control. Las muestras se almacenaron

54 por 10 semanas y cada semana se tomaron muestras de cada temperatura y se determinaron los sólidos solubles, la acidez iónica y titulable. Los análisis se realizaron por triplicado. Cada dos semanas se realizó la evaluación sensorial que correspondía a esa semana y a la semana anterior (se sacaban las muestras de las estufas y se guardaban en refrigeración). A los panelistas se les presentaban las muestras a temperatura de refrigeración, se controló el diseño, la presentación y el ambiente.

3.3.1 Sólidos solubles Se determinó los sólidos solubles por triplicado de cada botella de acuerdo a la metodología descrita en el apartado 3.1.5.1.

3.3.2 Acidez iónica (pH) El pH se determinó por triplicado a cada botella de acuerdo a la metodología descrita en el apartado 3.1.5.2.

3.3.3 Acidez titulable Se determinó por triplicado tomando 10 mL de la botella de acuerdo a la metodología descrita en el apartado 3.1.5.3.

3.3.4 Variación del sabor Se utilizó el panel entrenado de cinco personas según la norma 8586-2 (ISO, 2008) y se evaluó el producto usando una escala no estructurada de calidad de 15 cm, comparando la calidad del sabor de las muestras almacenadas a las diferentes temperaturas con la muestra control que estaba en refrigeración (10 °C). Se utilizó la planilla mostrada en la Figura 15.

55

A continuación se le presenta 1 muestra de una bebida de papelón con limón para ser comparada con el control en cuanto a sabor, use la escala dada para realizar la comparación y asegúrese enjuagarse la boca con agua antes de empezar la evaluación y entre muestra y muestra.

Extremadamente Inferior al Control

Igual al Control

Extremadamente Superior al Control

Observaciones:_______________________________________________________________________ Nombre:______________________________________________________Fecha:________________

Figura 15. Planilla de calidad utilizada para el estudio de estabilidad.

3.3.5 Formación de sedimentos Semanalmente se observaban las muestras almacenadas y las extraídas para observar la formación de sedimentos.

3.3.6 Análisis de los datos Se realizó un análisis de varianza utilizando el programa Statgraphics Centurion XV con el fin de determinar el efecto de la temperatura y el tiempo de almacenamiento sobre las variables respuesta (α = 0,05) y para la validez de los resultados obtenidos se procedió a verificar los supuestos de normalidad, homogeneidad de varianza e independencia, luego con el factor seleccionado se realizó un análisis de cinética de descomposición con el fin de determinar la vida útil siguiendo la metodología planteada por Labuza (1982) considerando todas las evaluaciones obtenidas.

IV. RESULTADOS Y DISCUSIÓN

A continuación se presentan los resultados obtenidos durante la investigación y la discusión de los mismos en tres etapas, las cuales fueron llevadas a cabo para cumplir con los objetivos planteados.

4.1 ETAPA I. Clarificación de la bebida y sus efectos

4.1.1 Selección de la tierra diatomea mediante medición de color En la Figura 16 se presenta la variación de los parámetros del color en la bebida de papelón con limón sin clarificar (habitual) y en la bebida clarificada, usando tres tierras diatomeas de distintos tamaño de retención de partículas (Tierra 1, Tierra 2 y Tierra 3). En los tres parámetros del color se puede notar que el uso de las tierras diatomeas aumentó significativamente su valor al ser comparado con la bebida sin clarificar, esto es indicativo que las partículas que se removieron le imparten oscurecimiento entre las tonalidades de los colores azul y verde, por lo que se presume que este proveedor de panela utiliza el bagazo de la caña como agente floculante en el proceso de clarificación para la elaboración de la panela (Hernández, 1998).

En cuanto a la luminosidad (L), en la bebida clarificada con la Tierra 2 y 3 no se observaron diferencias significativas entre ellas, pero si al compararla con la bebida clarificada con la Tierra 1. En el parámetro a, la bebida tratada con la Tierra 2 no fue diferente a las clarificadas con las Tierras 1 y 3, pero si hay diferencias entre ellas. En el parámetro b, se observaron diferencias significativas con el uso de todas las tierras para la clarificación de la bebida.

57 Se deseaba seleccionar aquella tierra diatomea que permitiera retener un mayor número de partículas y que además pueda ser usada a nivel industrial provocando que la disminución del caudal en la línea productiva no sea tan brusca. Se observó que la que cumplió con esos requisitos fue la Tierra 2, ya que si se compara los resultados con la que tiene mayor tamaño de retención no se observan diferencias significativas (p > 0,05) para los parámetros L y a. Para el parámetro b, aún cuando hay diferencia significativa, los valores son cercanos (41,86 para la Tierra 2 y 43,34 para la Tierra 3). Aunado a eso, para filtrar 250 mL de la bebida, los tiempos de filtrado fueron 11,33 s, 18,21 s y 1,40 min para las Tierras 1, 2 y 3, respectivamente, lo que implica que la caída del caudal utilizando la Tierra 2 sería muy parecida a la Tierra 1. Es importante destacar que como la Tierra 2 tiene un tamaño de retención de partículas menor a la 1, la torta de la precapa sería mayor, lo cual provocaría un aumento en la presión interna de la unidad filtrante y disminuiría el caudal más que con la Tierra 1 en exposiciones prolongadas de proceso. En consecuencia, para que la disminución de dicho caudal no sea tan fuerte, se sugiere una reposición de la tierra con una mayor frecuencia. 50,00 45,00

e

d

f

Intensidad del parámetro

40,00

d d,e e

35,00 30,00 25,00

e

d

e

c c

c

20,00 15,00 10,00 5,00 0,00 L

a

b

Parámetros del color de la bebida Habitual

Tierra 1

Tierra 2

Tierra 3

Letras comunes entre barras, indican que no hay diferencias significativas (p > 0,05).

Figura 16. Color triestímulo de la bebida de papelón con limón clarificada y habitual usando los diferentes tipos de tierras diatomeas

58 4.1.2 Comparación de los análisis químicos y físicos de la bebida clarificada y sin clarificar En la Tabla 6 se muestran los parámetros físicos y químicos de la bebida habitual y clarificada. Se observa que el proceso de clarificación no afectó significativamente los sólidos solubles totales (p = 0,12) ni a la acidez iónica (p = 0,40). Mientras que la acidez expresada como porcentaje de ácido cítrico, disminuyó significativamente luego del proceso de clarificación (p = 0,00015), sin embargo por lo cercano de los valores medios esta diferencia se le puede atribuir al error del método.

Tabla 6. Sólidos solubles, acidez iónica y titulable de la bebida habitual y clarificada Bebida

Bebida

Habitual

Clarificada

Sólidos Solubles (°Brix)

12,27  0,37a

12,04  0,35a

Acidez Iónica (pH)

3,34  0,02a

3,33  0,01a

Acidez Titulable (g Ac. Cítrico/100g)

0,45  0,01a

0,44  0,01b

Parámetro

Letras diferentes en la misma fila denotan diferencias significativas (p < 0,05).

En la Tabla 7 se presenta el contenido de proteínas, cenizas y minerales de la bebida habitual y la bebida clarificada. El proceso de clarificación no afectó significativamente el contenido de proteínas (p = 1,00) y cenizas (p = 0,096) en la bebida. Ello indica que la mayor cantidad de sedimentos que se incineraron en la obtención de las cenizas son de origen vegetal. Esto ratifica que en el proceso de clarificación se utiliza el bagazo de la caña como agente floculante en la elaboración de la panela (Hernández, 1998).

En relación al contenido de minerales, la clarificación no afectó significativamente el contenido de potasio, calcio, sodio, magnesio y fósforo (p > 0,05), sin embargo aumentó el contenido de hierro, aluminio y zinc, y disminuyó el cobre y el manganeso (p < 0,05). Esto puede indicar que aquellos minerales que no variaron y los que aumentaron se encuentran en solución, lo que pudiera indicar que están biodisponibles, mientras que los que disminuyeron fueron atrapados por la tierra diatomea.

59 Tabla 7. Contenido de proteína, cenizas y minerales de la bebida habitual y clarificada. Componente

Bebida Habitual

Bebida Clarificada

Proteínas

0,13  0,01a

0,13  0,00a

Cenizas

0,306  0,013a

0,289  0,003a

Potasio

116,0  2,6 a

115,4  2,3 a

Calcio

53,7  1,4 a

53,1  1,8 a

0,02  8,0x10-4 a

0,01  2,7x10-4 b

Sodio

12,7  0,5 a

13,5  0,1 a

Cobre

1,7x10-3  1,0x10-4 a

1,4x10-3  4,0x10-5 b

Magnesio

22,7  0,9 a

23,1  0,3 a

Aluminio

0,74  0,02 a

0,92  0,02 b

0,07  1,6x10-3 a

0,34  4,5x10-3 b

Fósforo

4,29  0,15 a

4,11  0,13 a

Hierro

0,34  0,01 a

0,38  0,01 b

(g/100g)

Minerales (mg/100g)

Manganeso

Zinc

Se reporta la media y desviación estándar en base húmeda. Letras diferentes en la misma fila denotan diferencias significativas (p < 0,05).

Para destacar la importancia nutricional de la bebida de papelón con limón clarificada y sin clarificar, en la Tabla 8 se indican los porcentajes de adecuación, o valores de referencia ponderados para la población venezolana (INN, 2000), de los principales minerales. Para ello

60 se asumió que los minerales se encuentran biodisponibles. Ambas bebidas se pueden considerar una fuente razonable de hierro, magnesio y calcio, debido a que cubren más del 5 % de la ingesta diaria recomendada. Sin embargo, esto puede ser variable, ya que en estudios previos se han observado diferencias según sea el origen de la caña y el suelo en que se cultiva (Chen, 1991).

Tabla 8. Porcentaje de adecuación para algunos minerales de las bebidas clarificada y habitual. Minerales Bebida

Cobre Magnesio

Zinc

Fósforo

Calcio

Hierro

Habitual

0,30

26,97

2,01

2,24

18,80

9,98

Clarificada

0,25

27,36

9,10

2,15

18,58

11,20

Ración de 350 mL

4.2 ETAPA II. Diagnostico e implementación de mejoras en la formulación de la bebida

4.2.1 Prueba de consumidores de la bebida clarificada vs. la habitual Al analizar las respuestas de los consumidores, se observó que la frecuencia de consumo del Frecuencia papelón con limón más común de una vez al mes (46,67%). Las personas encuestadas se pueden considerar consumidores frecuentes de esta bebida ya que el 53,33 % la ingieren entre una a cuatro o más veces por semana (Figura 17).

1,67% 7,50%

46,67%

1 vez al mes 1 vez por semana 2 veces por semana 3 veces por semana

18,33%

4 o más veces por semana 25,83%

Figura 17. Frecuencia de consumo de papelón con limón de los consumidores encuestados

61

Sexo

En cuanto al género de la población encuestada, se observó un balance, 58 mujeres y 62 hombres (Figura 18).

48,33%

Masculino Femenino

51,67%

Figura 18. Distribución del género de la población de los consumidores.

En la distribución de las edades, el rango con mayor participación fue el comprendido entre los 21 y 30 años (35,00%). La población encuestada fue ideal para monitorear la conducta del Edad consumidor en este tipo de bebida ya que su rango de edades varió entre lo considerado ideal en consumidores de alimentos de carácter masivo (Resurreccion, 1998; Hough y col., 2006; Hough y col., 2007) (Figura 19).

15,00% 14,17%

17,50%

< 20 21-30 31-40 41-50 > 51 18,33% 35,00%

Figura 19. Distribución de las edades de la población de los consumidores.

En la Figura 20 se muestra que el 63,33 % de los consumidores prefirieron significativamente la bebida estándar (p = 0,0002), lo que indica que su turbidez les resultó familiar. La población que seleccionó la opción de no preferencia entre las muestras fue el 2,50 % de los encuestados (p = 0,025 y  = 0,047).

62 2,50% 34,17%

Habitual Clarificada Ninguna

63,33%

Figura 20. Distribución de la preferencia de las bebidas de papelón con limón.

Con la finalidad de determinar la justificación de la preferencia de los consumidores se agruparon sus respuestas (Figura 21). Se observó que la apreciación de un sabor diferente fue la causa de la preferencia (34,13 %). Otras razones fueron: la apariencia, bebida tradicional, natural, acidez, dulzor, refrescante, mayor contenido de limón y mayor contenido de papelón, Preferencia Referente a algunas de las respuestas se agruparon usando términos similares (Figura 21). Estos resultados fueron determinantes para decidir entrenar a los panelistas en los atributos de sensación bucal y turbidez.

34,13%

7,78%

Sabor Acidez Dulzor Refrescante Natural 16,77%

11,98%

Más Limón Más Papelón

4,79%

4,79% 6,59%

5,99%

7,19%

Tradicional Apariencia

Figura 21. Razones de preferencia de los consumidores.

4.2.2 Selección y definición de rangos de usos de los enturbiantes naturales Después de probar numerosas opciones de enturbiantes considerados naturales tales como: pectinas de alto y bajo metoxilo, maltodextrina, goma arabiga, xantan, guar, gellan, almidones nativos y modificados físicamente, fibras insolubles; se decidió finalmente usar un almidón modificado físicamente, una goma y una fibra insoluble de acuerdo a los resultados preliminares obtenidos. En la Tabla 9 se presentan dichos enturbiantes seleccionados, los

63 rangos de concentración y la variación de porcentaje de transmitancia (T) como medida del grado de turbidez producido por ellos.

Tabla 9. Enturbiantes usados, su rango de concentración y su efecto en la transmitancia. Concentración Concentración Enturbiante

Mínima

Máxima (g/100g)

Transmitancia (%T) @ 720 nm

Fibra Insoluble

0,25

0,50

15,8 – 4,8

Almidón Modificado

0,25

1,00

67,2 – 25,8

Goma

0,05

0,07

73,6 – 20,8

Cuando se usó almidón o fibra la turbidez de la bebida clarificada fue similar al de la bebida habitual, pero el valor del porcentaje de transmitancia de esta última fue de 7,20 %, esto indica que en este atributo no sólo hay que tomar en cuenta las partículas en suspensión, sino también su influencia en el color. Se decidió usar una goma para estabilizar la fibra o el almidón ya que se observaron sedimentos a los 1 y 4 días usando dichos enturbiantes de manera individual. Para determinar el rango de concentración de goma a usar se consideró que no aportara viscosidad al producto pero fuese capaz de mantener las partículas en suspensión por lo menos 3 veces el tiempo que permanecían dichas partículas en la bebida comercial.

4.2.3 Evaluación de turbidez y sensación bucal En la Tabla 10 se presenta el porcentaje de acierto de los panelistas, se observó que en todas las pruebas superan el 60 %, lo cual ratifica su entrenamiento en la detección de diferencias apenas perceptibles en la bebida de papelón con limón. Por lo tanto, ello permitió asegurar que si los enturbiantes agregados o los ingredientes añadidos para el enriquecimiento afectarían a la bebida, el panel sería capaz de detectar esta variación. En efecto, se observó que cuando a los panelistas se le identificó la muestra control, ellos fueron capaces de identificar la muestra diferente con un mayor porcentaje de acierto.

64 Tabla 10. Porcentajes de aciertos en la detección de acidez y turbidez empleando pruebas de diferencias. Acidez Panelista Pareada

Dúo-Trío

Turbidez Triángulo Pareada

Dúo-Trío

Triángulo

1

66,67

100,00

66,67

83,33

100,00

100,00

2

66,67

100,00

66,67

100,00

100,00

100,00

3

83,33

100,00

100,00

83,33

100,00

100,00

4

83,33

100,00

66,67

83,33

100,00

100,00

5

83,33

100,00

100,00

83,33

100,00

100,00

4.2.3.1 Turbidez sensorial Antes de realizar el análisis de bloques para verificar el efecto de los panelistas en los resultados, se determinó si la población de los datos se distribuía normalmente, además de la igualdad de varianzas y la aleatoriedad de los datos, y se observó que todos estos supuestos fueron evaluados y cumplidos (Ver Apéndice B). Los datos de la respuesta sensorial cumplieron con esos requisitos a priori de un ANOVA, los resultados se presentan en la Tabla 11.

Tabla 11. Resultados del ANOVA de la evaluación de la intensidad de la turbidez (primera etapa) Individual Fuente de

Grupal

Df

F

P

F

P

Muestra

3

3.241,36

0,000

4.732,34

0,000

Panelista

4

1,62

0,193

2,63

0,052

Error

32

Total

39

Variación

Al realizar la prueba F orientativa para los panelistas (los bloques) se observó que ellos no influyeron en la apreciación de la medida ya que p > 0,05 para ambos tipos de presentación, fue indicativo de que los panelistas estaban entrenados para el atributo de turbidez con un

65 espectro de la escala amplia. En la evaluación grupal de las muestras el p-valor fue cercano a 0,05 (p = 0,052), lo que puede indicar incertidumbre en el panelista en cuanto a la intensidad de la turbidez influenciado por la presentación. Adicionalmente, debido a que p < 0,05, se rechaza la hipótesis de igualdad de medias, y se acepta la alternativa.

En la Tabla 12 se presenta el resultado de la prueba de rangos múltiples de Duncan. Se observaron diferencias significativas entre todas las muestras, la muestra D presentó mayor turbidez, seguida por B, C y A tanto para la presentación individual y grupal. Estos resultados indicaron que fue indiferente la manera de como se le presentó al panel las muestras, pero como el p-valor de la presentación grupal fue más pequeño que la de la individual, sería recomendable que para determinar diferencias en turbidez con esta amplitud de la escala, las muestras se presentaran individualmente. Por otro lado, si se comparan las medidas instrumentales y las sensoriales, el orden de las muestras sería el siguiente: A, B, C y D de menor a mayor intensidad de turbidez para la medición instrumental, el cual difiere de lo obtenido por el panel. Ello podría explicarse porque a nivel instrumental sólo se mide la cantidad de partículas en suspensión, pero con el panel se detecta la interacción de dichas partículas con el color, esto refleja la importancia de usar un panel entrenado para evaluar la intensidad de la turbidez.

Tabla 12. Resultados de la prueba de rangos múltiples de Duncan para la evaluación de la intensidad de la turbidez (primera etapa). Individual Muestra

Réplicas

A

10

C

10

B

10

D

10

Grupos Homogéneos X X X X

Grupal

Media

Desviación

Media

Desviación

3,78

0,072

3,70

0,060

7,59

0,072

7,84

0,060

11,05

0,072

11,11

0,060

13,05

0,072

13,07

0,060

En la Tabla 13 se presentan los resultados del ANOVA al reducir la amplitud de la intensidad de la turbidez de cuatro muestras problemas, incluyendo la bebida de papelón habitual. La

66 población de los datos se distribuyeron normalmente, las varianzas fueron homogéneas y los datos independientes (ver Apéndice C). Al igual que en la primera etapa, la prueba F orientativa para los panelistas indicó que los mismos no afectaron en la apreciación de la medida, para ambos tipos de presentación (p > 0,05), por lo que se puede decir que el panel estaba entrenado para este atributo, en un espectro de la escala pequeño. Como p < 0,05, se rechaza la hipótesis de igualdad de medias, y se acepta la alternativa.

Tabla 13. Resultados del ANOVA para la evaluación de la intensidad de la turbidez (segunda etapa) Individual Fuente de

Grupal

Df

F

P

F

P

Muestra

3

5.306,22

0,000

5.353,75

0,000

Panelista

4

0,31

0,868

0,28

0,891

Error

32

Total

39

Variación

Al evaluar cuales son las muestras significativamente diferentes en cuanto a turbidez usando la prueba de rangos múltiples de Duncan (Tabla 14), se observaron diferencias significativas entre todas las muestras, teniendo mayor turbidez D1, seguida por B1, C1 y A1 independientemente de la forma de presentación de la muestra. Sin embargo, considerando los resultados de la primera etapa se decidió presentar las muestras al panel de manera individual.

Tabla 14. Resultados de la prueba de rangos múltiples de Duncan para la evaluación de la intensidad de la turbidez (segunda etapa). Individual Muestra

Réplicas

A1

10

C1

10

B1

10

D1

10

Grupos Homogéneos X X X X

Grupal

Media

Desviación

Media

Desviación

1,95

0,065

1,85

0,065

5,83

0,065

5,77

0,065

9,07

0,065

9,01

0,065

13,01

0,065

13,05

0,065

67 Para evaluar si el número de bloques (panelistas) fue el adecuado para llegar a una conclusión con validez estadística, se utilizaron las curvas de operación para el análisis de varianza del modelo de efectos fijos, a un nivel de significación de  = 0,05, con v1 = 3, ya que estos son los grados de libertad de los tratamientos, y con un  calculado de la siguiente manera: 5

b 2 

 i 1

a 2

2 i

(Ec. 1)

donde: b = número de bloques i = efecto de los tratamientos y que viene dado por: Y i .  Y .. a = número de tratamientos, que en este caso es 4 2 = varianza del error, el cual es estimado por el cuadrado de las medias del error, y toma el valor de 0,0418 (individual) y 0,0423 (grupal).

Para evaluar el tamaño de muestra del experimento se realizó el tanteo de la Ec. 1 con la ayuda de la curva de operación, iniciando el mismo con la cantidad de bloques que se hicieron (b = 5), se consideró una potencia de 0,90 ( = 0,10). Los resultados se muestran en la Tabla 15. Se demostró que con 5 panelistas es suficiente para evaluar este atributo de manera eficiente y con resultados que tengan validez estadística, con una potencia de la prueba mayor a 0,99.

Tabla 15. Método de tanteo para determinar el número de panelistas para evaluar la turbidez. Potencia

Presentación

b

2



v2 = (a-1)(b-1)



Grupal

5

2.007,65

44,81

12

> 0,99

Individual

5

1.989,83

44,61

12

> 0,99

(1-)

4.2.3.2 Sensación bucal Este atributo lo definió el panel como la sensación del líquido que al pasar por la boca y garganta tiene adherencia a la cavidad bucal con partículas en suspensión. Luego de varias sesiones grupales, ellos ordenaron los lácteos según su intensidad de sensación bucal de la

68 siguiente manera de menor a mayor intensidad: leche reconstituida, crema de arroz, Cerelac, Frescavena, chicha instantánea y avena cocida.

Después de varias sesiones y para verificar si el panel estaba entrenado en sensación bucal, se compararon las medias con un ANOVA de bloque aleatorizados previo (Tabla 16), se verificó que la distribución de la población de los datos fuera normal, las varianzas homogéneas y los datos aleatorios (ver Apéndice D). La prueba F orientativa para los panelistas indicó que ellos no influyeron en la apreciación de la sensación bucal para ambos tipos de presentación (p > 0,05), lo que demostró que el panel estaba entrenado para este atributo. Por otro lado, debido a que p < 0,05, se rechazó la hipótesis de igualdad de medias y se aceptó la alternativa.

Tabla 16. Resultados del ANOVA para la evaluación de la intensidad de la sensación bucal Individual Fuente de

Grupal

Df

F

P

F

P

Muestra

3

3.642,69

0,000

4.823,12

0,000

Panelista

4

0,55

0,701

1,22

0,321

Error

32

Total

39

Variación

Los resultados de la prueba de rangos múltiples de Duncan se muestran en la Tabla 17. Se observaron diferencias significativas entre las muestras, la mayor sensación bucal fue la de la muestra SD, seguida por SC, SB y SA. La presentación de las muestras (individual o grupal) no influyó en la respuesta de los panelistas. Como el p-valor de la presentación grupal fue menor que el de la presentación individual, se decidió que para evaluar este atributo las muestras se presentaran individualmente.

Al evaluar si el número de panelistas empleado era el adecuado para llegar a una conclusión con validez estadística, se usaron las curvas de operación para el análisis de varianza del modelo de efectos fijos, a un nivel de significación de  = 0,05, con v1 = 3 y  calculado de la

69 misma manera que para la turbidez pero en este caso las varianza del error tomaron el valor de 0,0947 (individual) y 0,0706 (grupal).

Tabla 17. Resultados de la prueba de rangos múltiples de Duncan para la evaluación de la intensidad de la sensación bucal. Individual Muestra

Réplicas

SA

10

SB

10

SC

10

SD

10

Grupos Homogéneos

Grupal

Media

Desviación

Media

Desviación

1,19

0,097

1,29

0,084

2,35

0,097

2,43

0,084

9,88

0,097

9,89

0,084

13,34

0,097

13,37

0,084

X X X X

Se evaluó el tamaño de muestra del experimento, comenzando con la cantidad de bloques que se hicieron, es decir b = 5, pero tomando en consideración que normalmente se deseaba una potencia de 0,90, es decir un  = 0,10, se comenzó a tantear con este número de réplicas hasta alcanzar dichos valores con la ayuda de la Ec. 1 y la curva de operación, los resultados se muestran en la Tabla 18. Con 5 panelistas fue suficiente para detectar diferencias apenas perceptibles en la sensación bucal con validez estadística, considerando una potencia de la prueba mayor a 0,99.

Tabla 18. Método de tanteo para determinar el número de panelistas para evaluar la sensación bucal. Potencia

Presentación

b

2



v2 = (a-1)(b-1)



Grupal

5

1.808,67

42,53

12

> 0,99

Individual

5

1.366,01

36,96

12

> 0,99

(1-)

4.2.4 Enriquecimiento de la bebida de papelón con limón Para el enriquecimiento de la bebida se fijó que cada ración debe aportar 1,4 mg de hierro y 100 mg de calcio asumiendo que los compuestos añadidos contenían dichos micronutrientes

70 ciento por ciento biodisponibles. En el caso de la fortificación con inulina como prebiótico, se consideró que el aporte debería ser 8 g por ración, ya que esa ingesta diaria aumentaría la absorción del calcio y otros minerales, además de funcionar como prebiótico (Abrams y col., 2005; Bosscher y col., 2005; Roberfroid y col., 2002; Greger, 1999; Rao, 1999; Jenkins y col., 1999). En la Tabla 19 se muestra los niveles de enriquecimiento con los minerales y el prebiótico por cada 100 g de bebida.

Tabla 19. Cantidades de ingredientes añadidos a la bebida de papelón con limón habitual. Ingrediente

g/100g

mg*/100g

mg*/ ración

Lactato de Calcio

0,2198

28,57

100,00

Hierro EDTA

0,0031

0,40

1,40

Inulina

2,5000

2.475,00

8.662,50

mg* denota los miligramos del aporte del mineral o del ingrediente puro. La ración es de 350 mL.

Para determinar si los niveles de enriquecimiento usados afectarían el sabor de la bebida, se aplicaron dos pruebas de 3-AFC con el panel entrenado (5 personas), los resultados se presentan en la Tabla 20. El enriquecimiento y la fortificación no afectaron de manera significativa el sabor de la bebida (p > 0,05), además se observó que la temperatura no afectó la percepción de dicho atributo.

Tabla 20. Resultados de la prueba 3-AFC a diferentes temperaturas para la bebida de papelón con limón habitual enriquecida. Temperatura

d'

B

Varianza

P

Ambiente

0,45

2,637

0,088

0,064

Refrigeración

0,45

2,637

0,088

0,064

4.2.5 Determinación de las concentraciones de los enturbiantes naturales seleccionados En la Tabla 21 se presentan los resultados del ANOVA multifactorial para la sensación bucal de la superficie almidón-goma. Se tomaron los valores medios de cada medición realizada con los panelistas para que el cuadrado de las medias del error no sea tan pequeño al momento de comparar los valores obtenidos y se identifiquen diferencias significativas donde no existan. En la realización del ANOVA se asumió que no habría efectos ni principales, ni de

71 interacción, ni cuadráticos, y que el modelo se ajusta de manera adecuada a los datos como hipótesis nula. Para todas las superficies se verificó la normalidad de los datos, homogeneidad de la varianza y la aleatoriedad de los datos (ver Apéndice E). El modelo no se ajustó de manera adecuada a los datos, ya que p < 0,05 para la falta de ajuste, por lo que se evaluó si hay una curvatura significativa con el diseño factorial y los puntos centrales. No se evaluó el resto de las hipótesis porque no se pudo explorar la superficie con confianza, ni tampoco el supuesto de normalidad, ni el de aleatoriedad porque no fueron valederos, ya que la superficie no reproduce la evaluación del atributo.

Tabla 21. Resultados del ANOVA para la sensación bucal (superficie almidón-goma) Fuente de

Suma de

Variación

Cuadrados

Df

Cuadrado Medias

F

P

A: Almidón

13,825

1

13,825

55.298,28

0,000

B: Goma

5,115

1

5,115

20.461,28

0,000

AA

12,572

1

12,573

50.291,30

0,000

AB

0,034

1

0,034

136,90

0,000

BB

0,051

1

0,051

204,03

0,000

Falta de ajuste

13,166

3

4,389

17.554,36

0,000

Error Puro

0,001

4

0,00025

Total (corr.)

45,196

12

Al elaborar el diseño factorial con los puntos centrales y asumir que no hay efectos ni principales, ni de interacción y que el modelo se ajusta de manera adecuada a los datos como las hipótesis nula, se obtuvieron los resultados presentados en la Tabla 22. Se observó que el modelo se ajustó a los datos, ya que para la falta de ajuste p > 0,05. Por otro lado, para los efectos principales y de la interacción el p < 0,05, lo que permitió rechazar las hipótesis nulas para los factores A, B y para la interacción AB y aceptar las alternativas. Seguidamente se estableció la ecuación de los valores predichos ajustando un modelo de regresión a los datos, considerando a los factores que tienen efecto (factores A, B y AB), de esta manera la ecuación tiene la forma de la Ec. 2. Los coeficientes de la ecuación se muestran en la Tabla 23.

72 Tabla 22. Resultados del ANOVA para la sensación bucal (Diseño almidón-goma) Fuente de

Suma de

Variación

Cuadrados

Df

Cuadrado Medias

F

P

A: Almidón

9,272

1

9,272

37.088,10

0,000

B: Goma

1,334

1

1,334

5.336,10

0,000

AB

0,034

1

0,034

136,90

0,000

Falta de ajuste

0,0003

1

0,0003

1,39

0,304

Error Puro

0,001

4

0,00025

Total (corr.)

10,642

8

^

^

^

^

^

y ij   o   1 x1   2 x2   3 x1x2

i = 1,..a y j = 1,…b

(Ec. 2)

Tabla 23. Coeficientes de regresión de las superficies almidón-goma Estimación para

Estimación para

Sensación Bucal

Turbidez

o

-2,46

-15,41

1

5,54

20,54

2

73,17

274,5

3

-24,67

-202,0

Coeficiente

Por otro lado, no se observó curvatura en el plano, lo cual se aprecia en la Figura 22. La intensidad de la sensación bucal disminuyó a medida de que los valores tienden al nivel -1 para el factor A (almidón) y -1 para el factor B (goma), se infiere que en esa región se pudieran encontrar los óptimos para este atributo, por lo tanto se recomienda ampliar el diseño hacia esa zona. Para optimizar este atributo se consideró la media obtenida por el producto en la sección de entrenamiento, el cual tomó un valor de 1,19 cm, en esta superficie no se contempló dicho valor, por lo que se consideraron los niveles bajos del modelo ya que son los que aportan la intensidad más cercana a la referencia (2,27 cm).

73 Estimated Response Surface

Sensación Bucal

7,2 6,2 5,2 4,2 3,2

0,08

2,2 0,25

0,07 0,45

0,06 0,65

0,85

1,05

0,05

Goma

Almidón

Sensación Bucal 2,2 2,7 3,2 3,7 4,2 4,7 5,2 5,7 6,2 6,7 7,2 7,7

Figura 22. Superficie de respuesta para sensación bucal (almidón-goma).

Los resultados para la superficie almidón-goma donde la variable respuesta fue la turbidez se muestran en la Tabla 24. El modelo no se ajustó de manera adecuada a los datos, ya que p < 0,05 para la falta de ajuste, por lo que se evaluó si realmente hay una curvatura significativa con el diseño factorial y los puntos centrales cuyos resultados se muestran en la Tabla 25. Se observó que el modelo se ajustó a los datos, ya que para la falta de ajuste p > 0,05. Por otro lado, en este modelo, p < 0,05 para los efectos principales y de la interacción, por lo que se rechazaron las hipótesis nulas de que ninguna de ellas afectaban en la respuesta de la turbidez.

Tabla 24. Resultados del ANOVA para la turbidez (superficie almidón-goma) Fuente de

Suma de

Variación

Cuadrados

Df

Cuadrado Medias

F

P

A: Almidón

77,887

1

77,887

3.176,48

0,000

B: Goma

28,532

1

28,532

1.163,64

0,000

AA

0,654

1

0,654

26,65

0,007

AB

2,295

1

2,295

93,61

0,001

BB

1,711

1

1,711

69,80

0,001

Falta de ajuste

2,986

3

0,995

40,60

0,002

Error Puro

0,098

4

0,025

114,486

12

Total (corr.)

74 Tabla 25. Resultados del ANOVA para la turbidez (Diseño almidón-goma) Fuente de

Suma de

Variación

Cuadrados

Df

Cuadrado Medias

F

P

A: Almidón

39,879

1

39,879

1.626,40

0,000

B: Goma

8,791

1

8,791

358,53

0,000

AB

2,295

1

2,295

93,61

0,001

Falta de ajuste

0,157

1

0,157

6,39

0,065

Error Puro

0,098

4

0,025

Total (corr.)

51,220

8

La ecuación de los valores predichos ajustados a un modelo de regresión en donde se consideró los factores que tienen efecto (factores A, B y AB) tomó la forma de la ecuación Ec. 2 y los coeficientes se muestran en la Tabla 23.

Por otro lado, en el plano que se aprecia en la Figura 23, se observó que la intensidad de la turbidez disminuyó a medida de que los valores tienden al nivel -1 para el factor A (almidón) y -1 para el factor B (goma). Para optimizar este atributo se consideró la media obtenida por el producto en la sección de entrenamiento, el cual tomó un valor de 1,95 cm. Al utilizar la ecuación del plano obtenida, las concentraciones para el almidón y la goma fueron 0,29 % y 0,053 %, respectivamente. Sin embargo, debido a que la sensación bucal correspondió a las concentraciones de 0,25 % almidón y 0,05 % goma, se usaron para la prueba de estabilidad, ya que se deseaba evitar variación de calidad en el producto actual.

Para conocer las concentraciones óptimas de fibra y goma, considerando el atributo sensación bucal, se procedió de la misma manera que se hizo para las superficies anteriores y los resultados se muestran en la Tabla 26. Se observó que el modelo no se ajustó de manera adecuada a los datos, ya que p < 0,05 para la falta de ajuste, por lo que se evaluó si realmente había una curvatura significativa con el diseño factorial y los puntos centrales, sus resultados se muestran en la Tabla 27. Se observó que el modelo se ajustó a los datos, ya que para la falta de ajuste p > 0,05. Por otro lado, en este modelo el p < 0,05 para los efectos principales y de la

75 interacción, por lo que se rechazaron las hipótesis nulas para los factores A, B y para la interacción AB. Estimated Response Surface Turbidez 0,0 1,2 2,4 3,6 4,8 6,0 7,2 8,4 9,6 10,8 12,0 13,2

Turbidez

12 10 8 6 4 2

0,08

0 0,25

0,07 0,45

0,06 0,65

0,85

1,05

0,05

Goma

Almidon

Figura 23. Superficie de respuesta para turbidez (almidón-goma).

Tabla 26. Resultados del ANOVA para la sensación bucal (superficie goma-fibra) Fuente de

Suma de

Variación

Cuadrados

Df

Cuadrado Medias

F

P

A: Fibra

28,958

1

28,958

1.158,32

0,000

B: Goma

43,202

1

43,202

1.728,09

0,000

AA

2,917

1

2,917

116,66

0,000

AB

5,29

1

5,29

211,60

0,000

BB

0,088

1

0,088

3,52

0,134

Falta de ajuste

23,01

3

7,670

306,79

0,000

0,1

4

0,025

103,482

12

Error Puro Total (corr.)

76 Tabla 27. Resultados del ANOVA para la sensación bucal (Diseño goma-fibra) Fuente de

Suma de

Variación

Cuadrados

Df

Cuadrado Medias

F

P

A: Fibra

7,344

1

7,344

293,76

0,000

B: Goma

4,368

1

4,368

174,72

0,000

AB

5,29

1

5,29

211,60

0,000

Falta de ajuste

0,098

1

0,098

3,92

0,119

0,1

4

0,025

17,200

8

Error Puro Total (corr.)

Seguidamente, se estableció la ecuación de los valores predichos ajustando a un modelo de regresión a los datos, se consideró a los factores que tienen efecto (factores A, B y AB) de esta manera la ecuación tiene la forma de Ec. 2, y los coeficientes se muestran en la Tabla 28. La superficie resultó ser curvada (Figura 24) y la intensidad de la sensación bucal disminuyó a medida de que los valores tienden al nivel -1 para el factor A (fibra) y -1 para el factor B (goma). Se infiere que en esta región se pudieran encontrar los óptimos para la sensación bucal. Para optimizar este atributo se consideró la media obtenida por el producto en la sección de entrenamiento, en esta superficie no se contempló dicho valor, por lo que se consideraron los niveles bajos del modelo los cuales aportaron una intensidad de sensación bucal de 5,74 cm, como este resultado está muy alejado del óptimo deseado (1,19 cm), lo recomendable sería ampliar la superficie por debajo de los valores mínimos probados. A nivel experimental se observó que los puntos centrales presentaban una incipiente sedimentación de la fibra agregada a los 3 días seguidos a la formulación y a temperatura ambiente. Este evento es posible que suceda por debajo de este punto ya que se agregaría menor cantidad de goma, por lo cual se descarta el uso de la fibra insoluble como agente enturbiante. Por otro lado, según Periago y col. (1993) existe la teoría de que la fibra dietética puede captar iones divalentes, lo cual constituye un efecto negativo en la biodisponibilidad de algunos oligoelementos en el organismo.

77 Tabla 28. Coeficientes de regresión para la superficie de sensación bucal (goma-fibra) Coeficiente Estimación

o

-21,74

1

66,04

2

449,5

3

-920,0

Sensación Bucal

Estimated Response Surface

11,7 10,7 9,7 8,7 7,7 6,7 5,7 0,25

0,08 0,07 0,3

0,06 0,35

0,4

0,45

0,5

0,05

Fibra

Goma

Sensación Bucal 2,8 3,4 4,0 4,6 5,2 5,8 6,4 7,0 7,6 8,2 8,8 9,4

Figura 24. Superficie de respuesta para sensación bucal (goma-fibra).

4.3 ETAPA III. Estabilidad de la bebida modificada

4.3.1 Sólidos solubles En la Figura 25 se observa la variación de los sólidos solubles en función del tiempo de almacenamiento a las cuatro temperaturas seleccionadas. Los valores variaron entre 12,00 y 12,50 °Brix. La temperatura no afectó significativamente (p = 0,96) este parámetro. En el caso del tiempo, aún cuando el p = 0,00 debido a los valores obtenidos en los días 32 y 39 que son superiores a los que se obtuvieron el resto de los días. Ello se podría deber posiblemente a una deficiente homogenización de la muestra al momento del llenado de las botellas o a que haya ocurrido una evaporación al momento de la clarificación en la preparación de esas muestras. Por la presencia de estos puntos anómalos no se consideró este parámetro para la estimación de la vida útil y se asumió que esta característica no varío a lo largo del estudio.

Sólidos Solubles (°Brix)

78 12,60 12,50 12,40 12,30 12,20 12,10 12,00 11,90

25 °C 30 °C 35 °C 42 °C

0

4

11

18

25

32

39

46

53

61

67

Tiempo (días)

Figura 25. Variación de los sólidos solubles en función del tiempo y la temperatura.

4.3.2 Acidez iónica (pH) La variación del pH en función del tiempo y temperatura se muestra en la Figura 26, los valores variaron entre 3,00 y 3,14. Se observó que la temperatura no afectó significativamente (p = 0,82) pero el tiempo si lo hizo (p = 0,00), en los días 46 y 53 se notó un aumento, mientras que para los días 61 y 67 se observó una disminución. Los valores en esos días pudo deberse a un error de apreciación del equipo empleado, ya que los valores que se obtuvieron entre los días 46, 53, 61 y 67 se encuentran cerca del rango de incertidumbre del equipo. Si se toma el valor medio descartando los datos obtenidos en dichos días (3,07) y se le suma el error del equipo ( 0,05), el rango queda comprendido entre 3,02 a 3,12, por lo que se puede decir que esta medida no varió a lo largo del estudio.

Acidez Iónica (pH)

3,40 3,30 25 °C

3,20

30 °C 35 °C 42 °C

3,10 3,00 2,90 2,80 0

4

11

18

25

32

39

46

53

61

67

Tiempo (días)

Figura 26. Variación del pH en función del tiempo y la temperatura.

79 4.3.3 Acidez titulable La variación de la acidez en función del tiempo y la temperatura se muestra en la Figura 27. Los valores variaron entre 0,48 y 0,52 (expresado como g/100 g de ácido cítrico). Se observó que la temperatura no afectó significativamente la acidez titulable (p = 0,29) mientras que el tiempo si lo hizo (p = 0,00). En los días 0 y 4 se notaron valores bajos de acidez, mientras que entre los día 32 y 39 se notó un aumento del mismo y luego disminuyó. No está clara la razón de esta variación de los valores, es posible que sea un error del método o del analista aunque los coeficientes de variación fueron menores al 5%. En virtud de que la temperatura no influyó

Acidez Titulable (% Ac. Cítrico)

en su apreciación, no se consideró para la estimación de la vida útil.

0,55 0,53

25 °C 30 °C 35 °C 42 °C

0,51 0,49 0,47 0,45 0

4

11

18

25

32

39

46

53

61

67

Tiempo (días)

Figura 27. Variación de la acidez titulable en función del tiempo y la temperatura.

4.3.4 Variación del sabor El sabor disminuyó durante el tiempo de almacenamiento (Figura 28), siendo más acentuada esa pérdida para la temperatura de 42 ºC. Los factores temperatura y tiempo afectaron significativamente el sabor (p = 0,00 en ambas). Sin embargo entre las temperaturas 30 y 35 ºC no se observaron diferencias. La disminución del sabor de la bebida de papelón con limón puede considerarse como un posible deterioro del mismo, según las observaciones de los panelistas. Esto probablemente se puede explicar por la degradación de los aceites esenciales del limón el cual se encuentra principalmente compuesto por diversos éteres de terpenos, dicha degradación se encuentra influenciada por la temperatura (Lindsay, 2000; Nawar, 2000).

Variación del sabor

80

8,00 7,00 6,00 5,00 4,00 3,00 2,00 1,00 0,00

25 °C 30 °C 35 °C 42 °C

0

4

11

18

25

32

39

46

53

61

67

Tiempo (días)

Figura 28. Variación del sabor en función del tiempo y la temperatura.

4.3.5 Formación de sedimento Se observó sedimentación en la bebida en el día 67 a la temperatura de 25 °C, mientras que a 30 y 35 °C la sedimentación se presentó en el día 53 y en el día 18 a 42 °C. Al aumentar la temperatura se observó precipitación lo cual se puede explicar por una posible formación de los geles de la goma usada, los cuales son inestable al aumentar la temperatura. El almidón modificado físicamente está previamente gelatinizado y es de fácil solubilidad con baja capacidad de formar geles a bajas concentraciones (Walstra, 2000; BeMiller y Whistler, 2000). Al comparar la sedimentación de la bebida habitual y la modificada a los 25 °C, se observa que se aumentó la suspensión de los sólidos en un 509,09 %, ya que la bebida habitual a dicha temperatura presentó una incipiente precipitación a los 11 días. Los resultados indican que parece poco probable estabilizar la sedimentación de la bebida durante la vida útil sin modificar fuertemente la sensación bucal de la bebida. Se recomienda aplicar medidas comerciales como: cubrir toda la botella con una etiqueta, cambiar el empaque a aluminio u otro vidrio con color para evitar que el sedimento cause impacto a la hora de seleccionar el producto al momento de la compra.

4.3.6. Estimación de la vida útil de la bebida modificada Para la determinación de la vida útil de la bebida de papelón con limón reformulada, se tomaron en cuenta los datos obtenidos en la evaluación de la variación del sabor, ya que en los otros parámetros evaluados la temperatura no influyó de manera significativa (p > 0,05) y la

81 formación de sedimento sólo se realizó de manera cualitativa. Según varios autores los parámetros sensoriales son más susceptibles que los físicos o químicos al deterioro (Nawar, 2000; Meilgaard y col., 1999; Labuza, 1982).

Para el estudio predictivo de la vida útil del producto se utilizaron los datos de disminución del sabor evaluado a temperaturas de almacenamiento de 25, 30, 35 y 42 ºC durante 67 días (Figura 28). Se calcularon las curvas de regresión lineal para las bebidas almacenadas a las temperaturas estudiadas, con la finalidad de establecer el orden de la cinética de reacción de deterioro del parámetro indicador y determinar el valor de k (Figura 29). Se observó que la cinética de reacción fue de orden uno, por lo que el modelo de degradación cinética que predice la disminución del sabor de la bebida se rige por la siguiente reacción general: d D  k D dt

(Ec. 3)

donde [D] es el valor cuantitativo del factor de calidad o de la reacción de deterioro y k es la reacción a tasa constante.

Ln (Variación del sabor)

2,5

y = -0,0036x + 2,0381 R2 = 0,9512

2

Ln(25 °C) Ln(30 °C)

1,5

Ln(35 °C) y = -0,0086x + 2,0753

1 y = -0,0091x + 2,028 0,5

Ln(42 °C)

R2 = 0,9128

Lineal (Ln(25 °C))

R2 = 0,9031

Lineal (Ln(30 °C))

0 -0,5

Lineal (Ln(35 °C)) 0

10

20

30

40

50 60 y = -0,0317x + 1,9844

70

80

Lineal (Ln(42 °C))

2

R = 0,9683

-1 Tiempo (días)

Figura 29. Determinación del orden de reacción para la cinética de descomposición del sabor y la constante k.

Integrando la Ec. 3, se tiene que para n = 1:  Dt Ln  D0

   kt 

(Ec. 4)

82 donde [D]o es el valor del factor de calidad al tiempo cero y [D]t es el valor después de la reacción de deterioro al tiempo (t).

Labuza (1982) señala que la mayoría de los parámetros sensoriales sigue una cinética de orden uno (1), lo que concuerda con los resultados obtenidos en este estudio (Figura 29). La interrelación entre la tasa de reacción y la temperatura fue cuantificada por la reacción de Arrhenius:

k  k 0 exp

  Ea     RT 

(Ec. 5)

donde Ea es la energía de activación de la reacción (Kcal/mol), R es la constante universal de los gases (1,986 cal/mol.K), T es la temperatura absoluta (K) y ko (1/días) es la constante preexponencial o factor de frecuencia. En la Figura 30 se muestra la determinación de la energía de activación, el valor obtenido para la disminución del sabor fue 22,19 Kcal/mol, lo que indica que la tasa de reacción varia por efecto de la temperatura.

-3 0,00316 0,00318 0,0032 0,00322 0,00324 0,00326 0,00328 0,0033 0,00332 0,00334 0,00336 0,00338 -3,5

Ea =11175*1,986e-3 = 22,194 Kcal/mol

Ln(k)

-4 -4,5 -5 -5,5

ln (k) = -11175(1/T) + 31,901 R2 = 0,9303

-6

1/T (1/K)

Figura 30. Determinación del valor de Ea para la disminución del sabor en la bebida de papelón con limón.

Ahora bien, para estimar la vida útil del producto fue necesario conocer el valor después de la reacción de deterioro al tiempo (t), [D]t, ya que vendría dado por: Ln t

Dt D0 k

(Ec. 6)

83 Los resultados de la estimación de vida útil a las temperaturas estudiadas se presentan en la Tabla 29. A medida que la temperatura de almacenamiento se incrementó, la vida útil del producto se acortó. Para conocer el valor límite en el cual el producto podría considerarse como vencido y debe retirarse del mercado se usó el panel entrenado. Dicho valor fue 1,5 cm en la escala utilizada, el cual debe ser validado con los consumidores.

Tabla 29. Predicción del tiempo de vida útil de la bebida de papelón con limón. Tiempo de vida útil (t)

Temperatura (ºC)

K (1/días)

25

0,0036

454

30

0,0086

194

35

0,0091

178

42

0,0317

50

(días)

Para determinar la vida útil a 28 ºC, valor promedio en un país tropical como Venezuela (Torres y col., 2001), se graficó Log t vs. T y se obtuvo una ecuación del tiempo en función de la temperatura (Figura 31). Para una temperatura de 28 ºC el producto puede durar 10 meses considerando las condiciones descritas de variación de sabor. t  10 0,0528T 3,965

(Ec. 7)

3 2,5

Log(t)

2 1,5

y = -0,0528x + 3,965 R2 = 0,9377

1 0,5 0 25

27

29

31

33

35

37

39

41

T (°C)

Figura 31. Determinación del tiempo de vida útil en función de la temperatura.

43

84 La vida útil actual de la bebida es de 12 meses según lo declarado por INNOVAL. Los resultados de este estudio indican que las modificaciones disminuyeron la vida en el anaquel. Hay que destacar que la bebida reformulada en este estudio se elaboró a nivel de laboratorio, lo recomendable es que se repita el estudio de vida útil con una bebida elaborada a nivel industrial o al menos a planta piloto. También se recomienda usar consumidores para evaluar los cambios sensoriales.

Con el objeto de predecir el efecto de la variación de la temperatura sobre el tiempo de vida útil del producto, se utilizó el cálculo del factor de aceleración Q10, el cual indica el número de veces en que se modifica la velocidad de la reacción del deterioro del sabor cuando la temperatura varia en 10 ºC. Para el cálculo de dicho factor, se consideraron los resultados obtenidos a las temperaturas de 25 y 35 °C utilizando la siguiente ecuación:

Q10 

 s (T )  s (T  10)

(Ec. 8)

donde Q10 es el factor de aceleración, s es el tiempo de vida útil a una temperatura determinada. La velocidad de deterioro para el sabor se modifico 2,55 veces cuando se varió la temperatura 10ºC, para un intervalo entre 25 y 35 ºC.

V. CONCLUSIONES

A partir de los resultados de la primera etapa, correspondiente a la determinación del aporte de nutrientes de la bebida, selección de la tierra diatomea y la evaluación del efecto de la clarificación sobre la bebida, se llegó a las siguientes conclusiones:  La bebida de papelón con limón se puede considerar como una fuente de hierro, magnesio y calcio ya que aporta más de 5 % de los valores de ingesta diaria recomendadas en una ración de 350 mL.  La Tierra 2 fue la que permitió retener un mayor número de partículas. Su efectividad deberá probarse a nivel industrial donde no debe disminuir bruscamente el caudal.  El proceso de clarificación no afectó significativamente los sólidos solubles totales, la acidez iónica, la acidez titulable, el contenido de proteínas y cenizas en la bebida de papelón con limón, ello indica que la mayor cantidad de sedimentos son de origen vegetal. En relación al contenido de minerales, dicho proceso no afectó de manera significativa el contenido de potasio, calcio, sodio, magnesio y fósforo, pero aumentó el contenido de hierro, aluminio y zinc, y disminuyó el contenido de cobre y manganeso. Es posible que los minerales que no variaron y los que aumentaron se encontraron en solución y que el aumento de hierro se pueda deber al uso de la tierra diatomea, mientras que los que disminuyeron fueron atrapados por dicha tierra en el proceso de clarificación.

Los resultados de la segunda etapa, referida al diagnóstico de la bebida de papelón con limón, selección de los enturbiantes y optimización de las concentraciones de usos basados en la

86 respuesta de un panel entrenado en los atributos sensación bucal y turbidez, y el enriquecimiento de la bebida; permitieron concluir lo siguiente:  El 63,33% de los consumidores encuestados prefirieron la bebida de papelón con limón habitual, lo que puede ser un indicativo de que el consumidor venezolano está acostumbrado a observar turbidez en una bebida de papelón. La justificación principal de no preferencia era un sabor diferente en la bebida clarificada.  Los enturbiantes que aportaron pequeñas variaciones en la sensación bucal y viscosidad en la bebida fueron un almidón modificado físicamente, una goma y una fibra insoluble. Las concentraciones óptimas de los agentes enturbiantes utilizados fueron 0,25 % almidón y 0,05 % goma, para la combinación almidón-goma. En cuanto a la combinación fibra-goma, los panelistas percibieron que la intensidad del atributo de sensación bucal, en los rangos más bajos estudiados, fue 4,84 veces más fuerte que la estándar por lo cual no se consideró esta combinación para el estudio, además de que en los puntos centrales del diseño hubo una incipiente precipitación luego del tercer día de la formulación a temperatura ambiente.  En el entrenamiento de los panelistas para detectar la sensación bucal y turbidez se observó que el modo de presentación de las muestras no influyó en los juicios, pero la incertidumbre fue menor cuando las muestras se presentaron individualmente.  El tiempo de retención de los sólidos en suspensión aumentó en un 509,09 % cuando se compararon los tiempos de sedimentación de la bebida de formulación habitual con la mejorada. Sin embargo, los resultados indican que parece poco probable estabilizar la sedimentación de la bebida durante la vida útil sin modificar fuertemente la sensación bucal de la bebida.  El enriquecimiento con hierro, calcio e inulina no afectó el sabor de la bebida. La temperatura no tuvo efecto sobre percepción del mismo. Con dicho enriquecimiento la bebida podrá ser declarada como elaborada con ingredientes naturales.

87 A partir de los resultados de la tercera etapa, correspondiente a la determinación de la vida útil de la bebida de papelón con limón reformulada, se llegó a la siguiente conclusión:  El principal factor de deterioro de la bebida de papelón con limón mejorada fue la variación del sabor y esta exhibió una cinética de primer orden, lo que resultó un tiempo de vida útil de aproximadamente 10 meses envasado en vidrio a una temperatura promedio del mercado nacional de 28 ºC.

VI. RECOMENDACIONES

 Brindar apoyo tecnológico a la agroindustria panelera para que presente un mayor crecimiento y los precios se vuelvan competitivos, ya que su debilidad es que dicha industria es de carácter artesanal, lo cual no le permite competir con el azúcar, por calidad del producto y precios al consumidor.  Verificar que la disminución del caudal con el uso de tierras diatomeas no afecte la continuidad del proceso productivo, la productividad del mismo y establecer los tiempos de reemplazo de dicha tierra.  Realizar un análisis de fibra insoluble por gravimetría para verificar si las partículas del sedimento de la bebida utilizando este papelón están compuestas por celulosa y hemicelulosa.  Ampliar el diseño de almidón-goma hacia los niveles más bajos (-1 y -1) para verificar si se puede encontrar alguna alternativa de mantener los sólidos en suspensión modificando al mínimo la calidad de la sensación bucal y la turbidez de la bebida.  Para no modificar la intensidad de la sensación bucal y la turbidez de la bebida, se pueden aplicar estrategias comerciales como colocar una etiqueta que cubra la botella, cambiar el envase o declarar que su presencia es de origen natural. En caso de verificar que provengan de fibra insoluble adicionar un plus comercial declarando que esos sedimentos tienen un efecto beneficioso en el organismo.

89  Validar con consumidores el valor de la escala tomado arbitrariamente en la variación del sabor para el panel entrenado y así conocer el valor límite en el cual el producto podría considerarse como vencido o aplicar la técnica de determinación de vida útil sensorial.  Realizar el estudio de vida útil con productos obtenidos industrialmente o en una planta piloto, pero sin perder de vista que el estudio de vida útil acelerada es sólo un método rápido, el producto debería ser monitoreado para determinar la verdadera vida útil a temperatura ambiente como confirmación.  Medir el contenido de inulina en el producto terminado, a fin de determinar la posible pérdida en el procesamiento y a lo largo del almacenamiento para asegurar que se pueda declarar que el producto contiene prebiótico y un ingrediente que mejora la absorción de calcio, hierro y magnesio.  Medir la variación de la biodisponibilidad in vivo de los minerales añadidos a la bebida a lo largo del almacenamiento para asegurar que no sufre modificación, ya que serian atributos que definen a esta nueva bebida mejorada.

VII. REFERENCIAS Abrams SA, Mushi A, Hilmers DC, Griffin IJ, Davila P, Allen L. 2003. A multinutrientfortified beverage enhances the nutritional status of children in Botswana. J Nutr 133:18341840. Abrams S, Griffin I, Hawthorne K, Liang L, Gunn S, Darlington G, Ellis K. 2005. A combination of prebiotic short and long chain inulin type fructans enhances calcium absorption and bone mineralization in young adolescents. Am J Clin Nutr 82:471-476. Alimentos. 2007. Alimentos Funcionales. Disponible http://www.alimentosfuncionales.net/src/queson.html. Consultada el 17/04/2007.

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VIII. APÉNDICES APÉNDICE A. Análisis estadísticos para la Etapa I A.1. Selección de la tierra diatomea mediante medición de color A.1.1. Parámetro b Variance Check Test

P-Value

Levene's

0,758162

0,398102

ANOVA Table for b by Tierra Source Sum of Squares

Df

Mean Square

F-Ratio

P-Value

Between groups

793,922

3

264,641

2593,24

0,0000

Within groups

0,8164

8

0,10205

Total (Corr.)

794,738

11

Multiple Range Tests for b by Tierra Method: 95,0 percent Duncan Tierra Count Mean Homogeneous Groups ST

3

23,2567

545

3

40,49

HyF

3

41,8633

505

3

43,3367

X

Contrast

Sig.

Difference

505 - 545