Story Transcript
SUBPRODUCTO AJO
DEMOSTRACIONES
1. INTRODUCCIÓN El ajo es una planta vivaz, bianual y resistente al frio cuyas raíces son blancas, fasciculadas, muy numerosas y con escasas ramificaciones. El tallo o disco, está representado por una masa cónica, que en la madurez forma un callo muy duro. Las yemas vegetativas auxiliares de las hojas se hipertrofian durante la fase de dulcificación formando los “dientes” del ajo por acumulación de sustancias nutritivas, que se encuentran rodeadas de túnicas (coloreadas o no) que son restos de vainas foliares. El conjunto del disco, “dientes”, que varia según la variedad, y túnicas, se denomina “bulbo” de ajo. Del ajo, a nivel industrial, se aprovechan sus dientes para obtener un polvo muy utilizado como condimento alimentario. Los ajos son pelados y luego tratados mecánicamente para adecuarlos a la presentación de polvo. Las pieles retiradas son gestionadas como subproducto junto con los ajos no aptos, y por lo tanto son susceptibles de ser valorizadas en busca de beneficios para las empresas. Por todos son conocidas las numerosas propiedades del ajo como antimicrobiano, pero también se le atribuyen otras propiedades beneficiosas para la salud. 1.1. OBJETIVO En este informe se muestran los procedimientos desarrollados y los resultados obtenidos para obtener un aprovechamiento del subproducto de la industria de procesado de ajo, que son aquellas definidas como las de especias y condimentos. El objetivo de las demostraciones es la obtención de un extracto de ajo, susceptible de ser utilizado en alimentación como un aditivo con propiedades antimicrobianas. 1.2. ESTADO DEL ARTE Actualmente, y gracias a la información facilitada por las empresas de transformados vegetales de la Región de Murcia para el proyecto LIFE+AGROWASTE, podemos indicar que el subsector de especias y condimentos tiene que gestionar un gran volumen de este subproducto, procedente de la etapa de pelado y de descarte. Se habla de subproductos porque el desecho de la industrialización del ajo se gestiona como alimento animal, y por lo tanto tiene un destino posterior que lo excluye como residuo (aquel material que está destinado al abandono porque es inutilizable). Debido al gran volumen que ocupa este subproducto, las empresas requieren de grandes espacios de almacenamiento y una salida continua de camiones de sus fábricas que no les aportan beneficio alguno. En la mayoría de los casos se emplean gestores externos que establecen a su vez contacto con ganaderos, actuando así de intermediarios; o bien estableciendo directamente contratos con ganaderos que se convierten en gestores finales.
1
La comodidad de actuar legalmente para la gestión de los subproductos hace que no se apueste fácilmente por nuevas alternativas que abran nuevos nichos de mercado y mejoren los beneficios de las empresas obteniendo un valor añadido de sus subproductos al aprovecharlos económicamente. Es en este marco donde el desarrollo de proyectos de demostración, como LIFE+AGROWASTE, se presenta como un recurso para el sector agroalimentario. Por lo tanto, en nuestra planta piloto se han desarrollado procesos que den valor a los subproductos mayoritarios que generan las empresas de frutas y hortalizas de la Región y que contienen algún compuesto de interés con propiedad antimicrobiana, como es el caso del subproducto de ajo generado en la industria de especias y condimentos. Se puede decir que el ajo contiene numerosos compuestos bioactivos entre los que destacan los compuestos azufrados, que le aportan una actividad antimicrobiana muy potente. Por ello, se ha querido demostrar que el subproducto puede aún disponer de esa capacidad antimicrobiana. 2. PREMISA En las demostraciones realizadas, se ha partido de la premisa que incluye el empleo de técnicas económicas asociadas a tecnologías que ya estén implantadas en las empresas del sector de transformados vegetales. Se busca plantear una visión fácilmente adaptable a las empresas que pueda aportar un valor añadido con el mínimo riesgo para el personal interesado. 3. PROCEDIMIENTO El procedimiento seguido para desarrollar las demostraciones ha incluido tareas de gestión, de laboratorio y de planta piloto, lo que ha llevado asociado semanas de trabajo. Las etapas se indican y detallan a continuación. 3.1. APROVISIONAMIENTO DE LA MATERIA PRIMA Y ESTUDIO DEL DIAGRAMA DEL PROCESO Cada demostración se ha iniciado con la búsqueda de empresas colaboradoras que nos aprovisionasen del subproducto de ajo. Posteriormente se ha gestionado la recogida y transporte de la materia prima hasta la planta piloto del CTC, donde se ha almacenado en refrigeración hasta ser procesada. A continuación se estudió el diagrama del proceso a realizar utilizando maquinaría típica de la industria alimentaria.
2
3.2. ANÁLISIS PREVIO Una vez recibida la materia prima se ha analizado su posible contaminación por patógenos y plaguicidas, además de determinar su pH y contenido en agua. 3.3. DESARROLLO DEL PROCESO. DIAGRAMA DE FLUJO Siguiendo el diagrama propuesto se llevaron a cabo las demostraciones.
En primer lugar se llevó a cabo etapas de pretratamiento o acondicionamiento, como son el lavado y adecuación de tamaño de la materia prima. Posteriormente se realizó el proceso propiamente dicho de extracción. El proceso consiste en la utilización de agua como disolvente para la obtención de un extracto enriquecido en compuestos antimicrobianos. Posteriormente dicho extracto será concentrado, llevado a sequedad y molido para obtener un extracto en polvo. Extracción con disolventes: hace referencia a la separación de compuestos de interés, de aquellos que no interesan dentro de una matriz, haciendo uso de un disolvente seleccionado y de un proceso de extracción adecuado. En cada extracción se obtiene una mezcla rica en sustancias activas (metabolitos), pero también otras que pueden no importar. En resumen, una
3
extracción consiste en una separación por disolución, donde se obtiene una solución extraída en un disolvente (extracto) y un residuo (matriz). Concentración: etapa de evaporación para quitar agua del extracto obtenido. Secado: consiste en la deshidratación del material utilizando un secadero con aire caliente (del tipo rotatorio o túnel) o bien una estufa sin sobrepasar los 55ºC para reducir la humedad hasta cerca del 10%. Molienda: proceso que reduce el tamaño de partícula a un diámetro inferior a 5‐20 mm. Finalmente el producto seco es almacenado en tarros a temperatura ambiente hasta su utilización para la fabricación de nuevos productos. Por otro lado, se ha tomado la materia prima y se ha llevado a un tratamiento de secado directo y posterior molienda para obtener un polvo, que puede ser interesante por su contenido en fibra. 3.4. EVALUACIÓN DEL RENDIMIENTO A lo largo de las demostraciones se ha llevado un control de los pesos más significativos que nos han permitido determinar el rendimiento del proceso. 3.5. ANÁLISIS DE LOS PRODUCTOS Como ya se ha comentado, debido al carácter antimicrobiano del ajo, se ha determinado si un extracto obtenido a partir de subproducto de ajo presenta capacidad antimicrobiana. Además, de determinar el contenido en fibra del mismo si simplemente recibiese un tratamiento de secado a baja temperatura para, si fuese necesario, considerar otras opciones de valorización. Para determinar la actividad antimicrobiana de los diferentes extractos estudiados en este trabajo se realizaron ensayos de susceptibilidad antimicrobiana mediante la metodología de difusión radial en placa de agar (recuentos en PCA (Plate Count Agar) para aerobios totales y en RB (Agar Rosa de Bengala) para mohos y levaduras), la cual consiste en medición del halo de inhibición del crecimiento bacteriano generado por un agente antimicrobiano. 3.6. ELABORACIÓN DE NUEVOS PRODUCTOS ALIMENTICIOS Una vez obtenido el extracto de ajo, se procedió a la elaboración de productos alimenticios con este nuevo aditivo. 3.7. ANÁLISIS DE LOS NUEVOS PRODUCTOS ALIMENTICIOS Los productos alimenticios elaborados fueron analizados en cuanto a su contenido nutricional, y sometidos a análisis sensorial por un panel de catadores.
4
En el análisis sensorial se puede evaluar el grado de aceptación de un producto alimenticio en base a sus características organolépticas: color, olor, sabor y textura. En este caso se ha utilizado un producto “blanco” para realizar un análisis comparativo de la muestra y poder además determinar la preferencia del consumidor. Por otro lado, se llevó a cabo un seguimiento microbiológico de las muestras para garantizar su consumo y valorar el periodo de ausencia de microorganismos capaces de crecer y alterar el producto envasado en las condiciones normales de almacenamiento. También se realizó un seguimiento al índice de peróxidos a lo largo del tiempo para establecer un posible carácter antioxidante del extracto de ajo. 4. COMPUESTOS DE INTERÉS La obtención de compuestos de interés a partir de fuentes vegetales utilizando extracciones con disolventes es una operación clásica aplicada en muchos procesos industriales, especialmente en la industria farmacéutica y de alimentos; sin embargo, el interés cada vez más creciente por sustancias de origen natural impone la necesidad de desarrollar métodos de extracción menos contaminantes, con un bajo costo y que permita obtener productos rentables para las empresas. 4.1. COMPUESTOS AZUFRADOS Los principales compuestos azufrados del ajo son la aliína, alicina, ajoeno, trisulfuro de dialilo, salilcisteína, vinilditiínas, disulfuro de alilpropilo, S‐alil‐mercapto, entre otros. Más concretamente, cuando los bulbos de ajo se almacenan a baja temperatura, la aliína se mantiene inalterable, mientras que cuando el ajo es machacado o triturado, la aliína se transforma en alicina y otros compuestos azufrados (tiosulfinatos), por la acción de la enzima aliinasa. Estos últimos son muy inestables y se transforman con extrema rapidez en otros compuestos organosulfurados: sulfuro de dialilo, disulfuro de dialilo (mayoritario en la esencia de ajo), trisulfuro de dialilo y ajoenos, todos ellos solubles en medio oleoso. Son numerosas las propiedades que hoy día recibe el ajo debido a estos compuestos de azufre, como son sus efectos contra el colesterol, estimulación de los glóbulos blancos, problemas estomacales o de circulación, etc. Además, también se ha encontrado que los componentes de los extractos de ajo son capaces de prevenir contra la aparición de tumores provocados por agentes químicos (tetracloruro de carbono, CCl4). Esta actividad ha sido atribuida a la presencia de compuestos organosulfurados en dichos extractos, en concreto, al sulfuro de dialilo (DAS), disulfuro de dialilo (DADS) y mercaptano alilo (AMT).
5
Se conoce que la alicina es el principal compuesto de interés que se encuentra en el ajo y es la responsable del olor característico del ajo. Por lo tanto, el ajo, a través de sus compuestos bioactivos, presenta numerosas propiedades. Con el proceso planteado se pretende facilitar la extracción de compuestos azufrados de la materia prima y conseguir así un extracto rico en compuestos bioactivos con capacidad antimicrobiana. Por otro lado, también se ha señalado que los compuestos azufrados presentan propiedades antioxidantes, al actuar neutralizando radicales libres triclorometilo y triclorometil peroxilo. Así pues, también se puede estudiar este carácter en los extractos de ajo. 4.2. FIBRA ALIMENTARIA La fibra alimentaria incluye diferentes sustancias con una variada composición química, como polisacáridos, oligosacáridos, lignina, etc, que aportan diferentes beneficios en la salud humana e influyen en la composición de los productos alimenticios. Desde el punto de vista nutricional se puede clasificar en fibra soluble e insoluble. Como fibra soluble se incluyen gomas, pectinas (las más conocidas son las de cítricos y manzana), mucílagos y algunas hemicelulosas; mientras que como insoluble nos encontramos a la celulosa, hemicelulosa y lignina. Las pieles de ajo presentan, en general, valores de fibra total muy altos, siendo fibra insoluble mayoritariamente. Por lo tanto, el alto contenido de estos subproductos en fibra insoluble le hace aportar beneficios tales como que regula el tránsito intestinal motivado por la función de arrastre que este tipo de fibra realiza. Y como consecuencia, facilita las deposiciones y previene el estreñimiento sin tener efecto laxante. 5. RESULTADOS 5.1. MATERIA PRIMA UTILIZADA En las demostraciones se ha empleado pieles y ajos descartados de una empresa de especias de la Región de Murcia, que centra su actividad en el transformado del ajo, generados durante el proceso productivo. Una vez recibida en las instalaciones del CTC es almacenada en refrigeración. 5.1.1. Análisis materia prima En la tabla 1 se muestran los resultados obtenidos en los análisis iniciales.
6
Tabla 1.‐ Resultados obtenidos pieles ajo DETERMINACIÓN VALOR Patógenos Ausencia (presencia de anaerobios sulfito reductores con alrededor de 100 ufc/g) Plaguicidas (mg/Kg) No detectados pH 4.00‐4.20 Humedad (g/100g) 50.00‐61.30 5.2. EXTRACTO DE AJO Y POLVO RICO EN FIBRA El proceso se planifica para obtener un extracto rico en compuestos antimicrobianos, por lo que la materia prima agotada se puede derivar a un proceso de compostaje para la obtención de sustratos orgánicos aplicables en agricultura. Por otro lado, como ya se ha comentado, también se puede obtener un polvo rico en fibra. En la imagen 1 se puede ver la etapa de extracción propiamente dicha y el aspecto del extracto producto obtenido. Y en la Imagen 2 el polvo de ajo obtenido después del tratamiento de secado.
Imagen 1.‐ Extracto de ajo
Imagen 2.‐ Pieles y descartes de ajo secos 5.2.1. Análisis producto El extracto obtenido es un polvo de color oscuro, mientras que las pieles tienen una coloración rosácea debido a la materia prima.
7
En este caso se ha determinado si el subproducto de ajo presenta capacidad antimicrobiana y su contenido en fibra si simplemente recibiese un tratamiento de secado a baja temperatura. Para determinar la capacidad antimicrobiana se han utilizado recuentos en PCA (Plate Count Agar) para aerobios totales y en RB (Agar Rosa de Bengala) para mohos y levaduras (Imagen 3), pero se han obtenido resultados dispares, destacando que si el material de partida está húmedo superficialmente no se observa capacidad antimicrobiana porque ya dicho material se encuentra con una alta carga contaminante de aerobios mesófilos y mohos y levaduras. Por otro lado, si el subproducto tiene baja humedad e incorpora ajos enteros de descarte, se puede apreciar un halo en la placa que demuestra su actividad antimicrobiana.
Imagen 3.‐ Determinación de la capacidad antimicrobiana Con respecto al contenido en fibra alimentaria, se puede indicar que las pieles secas muestran entre 50 y 60 g de fibra por cada 100g de material. 5.2.2. Rendimiento En cuanto al rendimiento del proceso de obtención de un extracto polvo, se han obtenido valores de entre un 3‐4%, mientras que si directamente se quiere obtener fibra alimentaria el rendimiento, del secado de subproducto principalmente, llega a ser del 50‐55%. 5.3. NUEVOS PRODUCTOS ALIMENTICIOS Debido a que el principal procesamiento de los alimentos es proveer bienestar al ser humano por medio de alimentos seguros, nutricionalmente adecuados y cubrir sus expectativas de sabor, aroma y apariencia, se ha empleado el extracto de ajo como aditivo en diferentes productos alimenticios tratando de ampliar el periodo de ausencia de contaminación microbiológica. El extracto de ajo y con capacidad antimicrobiana se empleó en una concentración de 1.5 g/L en la elaboración de cremas de verduras, tales como el gazpacho, y como aditivo en agua de
8
cocción de pasta. Los productos elaborados fueron envasados en atmósfera modificada tal como los productos que están disponibles en el mercado y mantenidos en refrigeración. En la Imagen 4 se pueden observar los productos elaborados.
Imagen 4.‐ Productos alimenticios con extracto ajo 5.3.1. Nutricional Los productos obtenidos presentan características similares a los platos preparados y cremas de verduras comerciales, a pesar de incluir el extracto de ajo como aditivo. 5.3.2. Aceptación del consumidor Existe diversidad de opiniones en base a la diferencia de productos alimenticios preparados. Tanto el gazpacho, como la pasta cocida con los extractos han sido gratamente valorados por el panel de catadores, aunque en algún caso se ha valorado por debajo del límite de aceptabilidad el atributo del sabor. Aspecto a considerar en la dosificación por el sabor que el ajo puede aportar. El olor y el color, junto con el atributo de la textura han sido valorados positivamente de manera general, pero en todo caso se ha de indicar que la valoración global de los productos frente al blanco, denominado producto tradicional, ha sido inferior y la preferencia del panel de catadores se ha dirigido al producto tradicional. 5.3.3. Microbiología Para valorar el desarrollo de microorganismos se ha llevado a cabo un control basado en el recuento de aerobios mesófilos y se ha observado que la adición del extracto de ajo, influye gratamente en el desarrollo de microorganismos frente al blanco, ya que disminuye la presencia a lo largo del tiempo. Se ha de destacar que dependiendo del producto elaborado, se ha utilizado un envasado adecuado en base al sistema de comercialización de productos similares en el mercado y se han mantenido en refrigeración. Algunos productos elaborados han sido envasados en bandejas en atmósfera modificada para favorecer una vida útil superior a una semana al almacenarlas en refrigeración. En este caso se
9
ha realizado el recuento de aerobios confirmando el periodo libre de contaminación microbiológica planteado. 5.3.4. Índice peróxidos Finalmente, debido a que también se ha encontrado en la bibliografía información relativa a que los compuestos bioactivos en el ajo presentan cierta capacidad antioxidante, se ha determinado en los productos elaborados el índice de peróxidos (para valorar el estado de oxidación de un alimento), realizando un seguimiento del mismo, donde se ha observado que la adición de extracto de ajo muestra valores inferiores del parámetro frente a un blanco. Por lo tanto, se puede decir que este extracto puede presentar la capacidad de disminuir el enranciamiento de las grasas y el mal sabor que aporta a un alimento, inhibiendo la oxidación de los ácidos grasos insaturados a peróxidos. 6. CONCLUSIONES En primer lugar podemos decir que existe un alto potencial de valorización en los subproductos generados por las empresas de transformados vegetales. De un material cuyo destino es la alimentación animal actualmente se pueden llegar a obtener nuevos productos considerados como aditivos o ingredientes que aporten un beneficio para las empresas agroalimentarias. Estos nuevos aditivos están regulados, por lo que su aplicación comercial exige que se cumpla con los requerimientos de calidad de la legislación vigente. En nuestras demostraciones se han elaborado productos agroalimentarios mediante el uso de buenas prácticas y verificando la ausencia de contaminantes en los materiales empleados. Las demostraciones se planificaron seleccionando aquellos subproductos que demandan una gestión más “rentable” ya que ocupan grandes espacios si no se retiran continuamente. En el caso del ajo, la obtención de un extracto, a partir de las pieles y materia prima desechada que no cumple los requisitos de calidad de las empresas, permite aprovechar ciertas características de la materia prima para aportar un valor añadido a las empresas. Además, este desecho no genera beneficio alguno para las empresas, como sí es el caso del subproducto de transformado de cítricos en algunas empresas, por lo que se gestiona su salida de fábrica a coste cero, algo que debe ser revisado. Finalmente, podemos decir que el subproducto de ajo puede ser rentabilizado teniendo en cuenta que la extracción con disolventes permite obtener un extracto con capacidad antimicrobiana con aplicaciones como aditivo. Además, deja abierta la opción de una valorización como fuente de fibra al tener un contenido elevado de la misma.
10
Se ha de destacar que el extracto obtenido aporta cierto sabor a nuevos alimentos, por lo que su utilización ha de tener en cuenta no incluir ajo como ingrediente en la receta para no intensificar el sabor.
11