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XII CONGRESO NACIONAL DE CIENCIA Y TECNOLOGIA DE ALIMENTOS Jueves 27 y Viernes 28 de Mayo de 2010

Guanajuato, Gto.

FH1191

División Ciencias de la Vida

Campus Irapuato-Salamanca

EVALUACIÓN DE LOS EFECTOS DEL SECADO POR ASPERSIÓN SOBRE LOS COMPUESTOS FITOQUÍMICOS-FUNCIONALES Y CARACTERÍSTICAS

FISICOQUÍMICAS EN ENCAPSULADOS DE ZARZAMORA (Rubus spp).

*Morales Guzmán J.1 Medina Torres M.G.1 Andrade Esquivel E.1 Guzmán Maldonado S. H.2 Hernández López, D.1

1Instituto Tecnológico de Celaya. Av. García Cubas s/n Col. FOVISSTE, 38010, Celaya, Gto. México. 2INIFAP-Bajío, Km. 6 Carr. Celaya - San Miguel de Allende,

38010, Celaya, Gto, México, * [email protected]

RESUMEN: Basado en un diseño de experimentos factorial fraccionado el objetivo de este trabajo fue analizar los efectos que producen las condiciones de secado por aspersión propuestas para la obtención del polvo de zarzamora (Rubus spp) sobre los componentes fisicoquímicos-funcionales y propiedades fisicoquímicas. Las condiciones de operación fueron: Temperatura de Aire de Entrada (70°C y 80°C), Presión de Aire (3 kPa/m2 y 4 kPa/m2) y un Flujo de Alimentación (2.5 mL/min y 3.5 mL/min). Ya que el secado por aspersión ofrece la ventaja de un secado extremadamente rápido para los productos sensibles al calor como los componentes nutricionales en el fruto de zarzamora (Rubus spp), con un interés mayor sobre las propiedades fitoquímicos-funcionales y que como alimento le proporcionan la capacidad para prevención de enfermedades degenerativas, se cuantificaron en el polvo de zarzamora (Rubus spp) compuestos como antocianinas, fenoles totales y capacidad antioxidante en donde además se evaluaron las características fisicoquímicas propias de un alimento en polvo como lo son parámetros de color (L*, a*, b*), humedad e higroscopicidad. De acuerdo a las condiciones de secado propuestas se tiene que el tratamiento D (TAE=80°C, PA=3kPa/m2 y FA=3.5mL/min) se tiene una humedad de 6.40%, humedad recomendada para los alimentos en polvo, también los parámetros de color (L*=21.08±0.33 a*=33.87±0.74 b*=16.92±0.32) fueron muy similares a los del fruto y jugo fresco, e higroscopicidad de 28.27%, mientras que para las propiedades fotoquímicas-funcionales el tratamiento F (TAE=70°C, PA=3kPa/m2 y FA= 2.5mL/min) con 440.34±9.21 mg eq cianidin-3-glucosido/100g, fenoles totales de 1.134±0.73 mg eq AG/100 g y capacidad antioxidante de 2.49± 0.57 µmol ET/100 g ABSTRACT: Based on a fractional factorial design of experiments the goal of this study was to analyze the effects produced by spray drying conditions for obtaining proposals from the dust of blackberry (Rubus spp) on the functional components and physico-chemical properties. The operating conditions were: Inlet Air Temperature (70 ° C and 80 ° C), air pressure (3 and 4 kPa/m2 kPa/m2) and a feed flow (2.5 mL / min and 3.5 mL / min.) Since the spray drying offers the advantage of extremely fast drying heat sensitive products such as nutritional components in the fruit of blackberry (Rubus spp), with a greater interest on phytochemicals and functional properties as food and give the ability to prevent degenerative diseases, were measured in the dust of blackberry (Rubus spp) compounds such as anthocyanins, total phenolics and antioxidant capacity in which also evaluated their own physical and chemical characteristics of food such as powder, color parameters (L *, a *, b *), humidity and hygroscopicity. According to the drying conditions is proposed that treatment D (TAE = 80 ° C, PA = 3kPa/m2 and FA = 3.5mL/min) have a 6.40% moisture, humidity recommended for food powder The parameters of color (L *= 21.08 ± 0.33 a *= 33.87 ± 0.74 b *= 16.92 ± 0.32) were similar to those of fresh fruit and juice, and hygroscopicity of 28.27%, while for the photochemical properties and functional treatment F (TAE = 70 ° C, PA =


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3kPa/m2 and FA = 2.5mL/min) to 440.34 ± 9.21 mg cyanidin-3 eq -glucosido/100g, total phenols 1134 mg ± 0.73 g eq AG/100 antioxidant capacity of 2.49 ± 0.57 mmol g ET/100 Palabras clave: Zarzamora (Rubus spp), secado por aspersión, nutraceutico INTRODUCCIÓN La zarzamora (Rubus spp.) asemeja una baya carnosa, de tamaño pequeño, formada de múltiples ovarios provenientes de una sola flor que contienen una pequeña semilla en su interior dispuestas alrededor de un núcleo fibroso, agrupados en un receptáculo en forma de racimo. Sin embargo desde el punto de vista botánico no se le considera como una baya, sino que está formada por muchas pequeñas drupas arracimadas y unidas entre sí (multidrupa o polidrupa), de color rojizo al principio, transformándose en negra al madurar (Figura 1), siendo apreciada por su color atractivo, aroma, sabor y textura suave o crujiente ( Sánchez-Rodríguez, 2008)

Figura 1. Fruto de zarzamora (Rubus spp) El nombre científico de la Zarzamora es Rubus spp y pertenece a la familia de las Rosáceas (Tabla 1). La zarzamora (Rubus spp) es una especie originaria de América del Norte. En la actualidad existen varios cultivares de este especie como Shawnee, Rosborough, Brazos, Cheyenne, Darrow, Cherockee, Comanche, Navaho, Choktaw (Clark, 1992; Moore ,1997) algunos de estas variedades como Tupy, Brazos, Comanche, Pawnee y Cherokee se han adaptado en México, principalmente en zona de los estados de Michoacán, México y Puebla. Posee vitaminas especialmente la vitamina C, vitamina E y la vitamina A, sales de Calcio, Potasio, Hierro, Manganeso y ácidos orgánicos (málico, cítrico, láctico, succínico, oxálico y salicílico), de los cuales el que se encuentra en mayor proporción es el málico, sin embargo, lo que en realidad caracteriza a estas frutas es su abundancia de pigmentos naturales que además de conferirle su color y sabor característico tienen acción antioxidante (Wrolstad et al., 1980; Cajuste et al., 2000).


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Tabla 1. Clasificación Taxonómica de la Zarzamora

Clasificación Taxonómica Reino Plantae División Magnoliophyta Clase Magnoliophyta Orden Rosales Familia Rosaceae Subfamilia Rosoideae Género Rubus Especie Spp

(USDA, 2006; Pankhurst, 2007).

SECADO Por lo general, el término secado se refiere a la eliminación de humedad en una sustancia. En general, el secado significa la remoción de cantidades de agua relativamente pequeñas de cierto material (Geankoplis, 1998). El secado o deshidratación de materiales biológicos (alimentos, fármacos, cosméticos) se usa también como técnica de preservación. Los microorganismos que provocan la descomposición de los alimentos no pueden crecer y multiplicarse en ausencia de agua. Además, muchas de las enzimas que causan los cambios químicos en alimentos y otros materiales biológicos no pueden funcionar sin agua. Los microorganismos dejan de ser activos cuando el contenido de agua se reduce por debajo del 10% en peso. Los alimentos secos pueden almacenarse durante periodos bastante largos. Algunos materiales biológicos y productos farmacéuticos que no pueden calentarse para secarse de la manera ordinaria, pueden secarse en frío (Geankoplis, 1998).

SECADO POR ASPERSIÓN

El secado por aspersión se utiliza en una gama de aplicaciones, desde productos farmacéuticos hasta alimentos y detergentes. Los materiales de la alimentación se hallan por lo general en forma líquida, capaz de ser dispersada en forma de rocío. El fluido es atomizado o dispersado como gotitas finas que se ponen en contacto inmediato con flujo aire o gas caliente. Estas gotitas proporcionan una extensa área superficial para la transferencia de calor y masa. Por lo tanto el enfriamiento por evaporación, el tiempo de residencia corto mantiene una temperatura baja en el producto. Esto hace al secado por aspersión ideal para secar sustancias termolábiles como enzimas, plasma sanguíneo y proteínas de leche. Básicamente las pérdidas de calor sensible a partir del aire caliente proporciona el calor latente para evaporar el líquido del producto (Sherman et al, 2003).


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El secado por aspersión es un procedimiento por el cual muchas industrias encuentran productos secos cuyas especificaciones son deseables para subsecuentes procesos o para consumirlos directamente. La investigación intensiva y desarrollo de los últimos años ha dado como resultado que este tipo de secado sea un gran competitivo medio para el secado de gran variedad de productos (Masters, 1988.)

Un punto a controlar durante el proceso de secado es el acondicionamiento de la materia prima al incorporar el encapsulante adecuado. Estos encapsulantes deben tener la capacidad de proporcionar una emulsión estable durante el proceso de secado por aspersión y tener muy buenas propiedades de formación de película para proveer una capa que proteja al ingrediente activo de la oxidación. Una ventaja adicional es que un compuesto encapsulado se liberara gradualmente del compuesto que lo ha englobado o atrapado y se obtienen productos alimenticios con mejores características sensoriales y nutricionales (Dziezak, 1988). ALIMENTOS EN POLVO Un polvo es un material sólido y de forma compleja compuesto por un gran número de partículas individuales, cada una con características diferentes dependiendo el polvo. Las propiedades de los alimentos en polvo se clasifican como primarias, es decir, las propiedades individuales o inherentes (densidad de las partículas, la porosidad de las partículas de diámetro forma, propiedades de la superficie, dureza o rigidez), y propiedades secundaria o propiedades a granel (densidad aparente, porosidad, tamaño de partícula, contenido de humedad) ) (Onwulata, 2005). Por otra parte, las propiedades químicas de un producto alimenticio se relacionan con la composición de los alimentos y las sustancias con las que interaccionan como los solventes o con los componentes en la estructura de los alimentos. En particular, las propiedades de viscosidad están relacionados con la composición y caracterización de ciertos procesos como la disolución y la formación de grumos de polvo que están involucrados en las operaciones de diferentes tratamiento, tales como la aglomeración, secado, mezcla y almacenamiento (Onwulata, 2005). ALIMENTOS FUNCIONALES-NUTRACEUTICOS Las frutas y vegetales ayudan a reducir de manera considerable las enfermedades crónicas, como cáncer o enfermedades cardiovasculares. Este efecto de protección ha sido asociado con una variedad de constituyentes nutrientes y no nutrientes, siendo muchos de ellos caracterizados por sus propiedades antioxidantes (Hassimotto et al., 2008). El alimento funcional (Functional food) se define: Cualquier alimento en forma natural o procesada, que además de sus componentes nutritivos contiene componentes adicionales que favorecen a la salud, la capacidad física y el estado mental de una persona. El calificativo de funcional se relaciona con el concepto bromatológico de "propiedad funcional", o sea la característica de un alimento, en virtud de sus componentes químicos y de los sistemas fisicoquímicos de su entorno, sin referencia a su valor nutritivo (Alvídrez et al., 2002). Los polifenoles son micronutrientes abundantes en nuestra dieta y existen evidencias de su rol en la prevención de enfermedades


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degenerativas como el cáncer y enfermedades cardiovasculares y neurodegenerativas (Manach, et al. 2004). Miles de moléculas que contienen la estructura de los polifenoles (grupos hidroxilos en anillos aromáticos) han sido encontradas en plantas comestibles. Estas moléculas son metabolitos secundarios de plantas y generalmente están envueltos en defensas en contra de la radiación ultravioleta y de la agresión de patógenos (Middleton, et al. 2000). Algunas fuentes son los frijoles (isoflavonas), cítricos (flavonoides), cebolla (quercetina) y polifenoles (aceitunas). También se han encontrado algunos antioxidantes fenólicos en el café, vino tinto y té. Por esta razón, la forma de suplir los antioxidantes para proteger al organismo del efecto oxidativo producido por los radicales libres es el consumo de alimentos ricos en vitamina E, vitamina C, carotenoides y otras sustancias que tienen función antioxidante, tales como los compuestos fenólicos (Kinsella et al., 1993). METODOLOGÍA OBTENCIÓN DE LA MUESTRA La zarzamora (Rubus spp) variedad Brazos en un estado de maduración–comercial, fue obtenida del estado de Michoacán en cultivos del poblado de Ziracuaretiro. PREPARACIÓN DE LA MUESTRA Se obtuvo el jugo de zarzamora (Rubus spp) con un extractor marca Champions Juicer modelo W-1916 general electric. Después de obtener el jugo se separaron los sólidos más grandes para obtener el número de tamaño de partícula mediante tamices. De acuerdo al porcentaje de sólidos se determina mediante el cálculo de la cantidad de encapsulantes como maltodextrina y capsul® basada en el total de sólidos solubles. Los encapsulantes se añadieron lentamente al jugo y con una agitación continua. SECADO POR ASPERSIÓN El secado por aspersión se realizo en un secador a escala movible marca apex modelo SSE 68 con atomizador rotatorio (Tabla 2). La alimentación se realizo mediante una bomba peristáltica. Las variables independientes fueron temperatura (70 y 80°C), flujo de alimentación (2.5 y 3.5 mL/min.) y presión de aire (3.0 y 4.0 kp/cm2). Se realizo un diseño de experimentos De la misma forma el diseño de experimentos está basado en las propiedades nutrimentales de la zarzamora (Rubus spp) en fresco donde se establecen las variables del proceso tales como temperatura de entrada de aire, presión de aire, flujo de alimentación Tabla 2. Variables para las condiciones de secado por aspersión.

VARIABLE PARAMETROS Temperatura (˚C) 70 80

Flujo (mL /min ) 2.5 3.5


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Presión del Aire (kPa/cm2) 3.0 4.0

CARACTERIZACIÓN DEL POLVO DE ZARZAMORA (Rubus spp) Para la caracterización fisicoquímica del polvo de zarzamora (Rubus spp): Humedad El contenido de humedad fue determinado (Base seca) por secado en estufa a una temperatura de 105 °C durante 4 horas utilizando una estufa marca Felisa Modelo 243-AD y capsulas de porcelana a peso constante y la humedad es expresada en porcentaje de peso seco en 100 kg de agua / kg de peso seco. Higroscopicidad Se pesó1 g de polvo se extendió uniformemente sobre Cajas Petri para permitir una gran superficie de contacto entre el aire y polvo. Las muestras de polvo en cada uno de las cajas petri se colocaron en desecador en las condiciones siguientes: 23°C y 76% en relación humedad utilizando NaCl en solución (Cai Y Corke, 2000). Después de 1 semana se tomaron las muestras y se pesaron, el porcentaje de higroscopicidad se calculó mediante la siguiente ecuación 1 (Jaya Y Das, 2004): Higroscopicidad Donde: a=es igual la cantidad de muestra (g). b = cantidad de humedad del polvo antes de exponerse a H.R. (g) Wi = incremento de la cantidad de humedad del polvo (g). Color Para la medición del color se determinaron los parámetros L*, a *, b * Hue y Croma mediante colorímetro Konica Minolta modelo que tiene una escala de triple estimulo (L*a*b*), el eje L* mide claridad de 0-100 (0 = negro y 100 = blanco), a* (negativo = verde, positivo = rojo), y b* (negativo = azul, positivo = amarillo) . Cada lectura obtenida da un valor para cada eje, el cual puede detectar las diferencias de la muestra respecto a coloración, claridad y tono (CIELab, 2000). Además se determinó Matiz o tono (Hue (Ec. 2)) y Saturación (Croma (Ec.3)) y cambio de color total (∆E (Ec.4)) del polvo reconstitución con respecto al jugo natural donde se utilizaron las siguientes ecuaciones:

EC. 1

EC. 2

EC. 3


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Donde para la ecuación 3 *L0,*a0 y *b0 son valores de color para el jugo natural de zarzamora (Rubus spp) y *L,*a y *b representan los valores de color para el producto reconstituido. Estos parámetros se determinaron a cada uno de los polvos obtenidos en cada tratamiento, así como al fruto fresco y al jugo para el secado para obtener un punto de comparación entre estos. FITOQUÍMICOS–FUNCIONALES DEL POLVO DE ZARZAMORA (Rubus spp) Fenoles totales El método empleado es el de Folin Ciocalteu, descrito por Singleton y col. (1999), el cual, está basado en la reducción de ácido gálico por compuestos fenólicos en presencia de un álcali. Antocianinas La determinación de antocianinas se realizó en base al método empleado por Giusti y Wrolstad (2001). La muestra es tratada pH 1 y pH 4.5, en estas condiciones, las antocianinas sufren transformaciones estructurales y se manifiesta por la diferencia en los espectros de absorbancia. De esta forma, el método permite la determinación rápida y precisa de las antocianinas totales presentes, por medio de espectrofotometría UV-visible, aun en presencia de pigmentos poliméricos degradados y otros interferentes. Capacidad Antioxidante in vitro por el método TEAC (Captura del radical ABTS') El ensayo de la capacidad antioxidante expresada como equivalentes de trolox fue desarrollado inicialmente por Miller et al., (1993) y posteriormente mejorado por Van den Berg et al., (1999). El cual está basado en atrapar aniones de larga vida como el 2,2'-azinobis-(3-etilbenzotiazolin-6-sulfonato-HCl) (ABTS'). En este análisis el ABTS' es oxidado (por un oxidante como metamioglobina, peróxido de hidrógeno, dióxido de manganeso, persulfato de potasio y además de reacciones enzimáticas). La reacción presenta una coloración intensa y puede detectarse espectrofotométricamente a 734 nm. La actividad antioxidante es medida por la habilidad que tiene la muestra de disminuir el color, reaccionando directamente con el radical ABTS’. Almacenamiento De la misma forma se analizaron las propiedades fitoquímicas-funcionales el polvo de zarzamora para periodos de almacenamiento de 3 meses y 6 meses para observar la degradación de estos compuestos. Análisis Estadístico

EC. 4


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Se realizo un análisis de varianza (ANOVA) con paquete estadístico Minitab 15 con un nivel de probabilidad p≤0.05 y un análisis de regresión múltiple con una confiablidad del 95 %. RESULTADOS Y DISCUSIÓN EFECTOS DE LAS CONDICIONES DE SECADO SOBRE LAS PROPIEDADES FISICOQUIMICAS DEL POLVO DE ZARZAMORA (Rubus spp) Humedad En la Figura 2 se observa la grafica de superficie de respuesta para el contenido de humedad de los polvos evaluando los efectos que produce la temperatura de aire de entrada y la presión del aire. Los datos representa el promedio de los valores de cinco repeticiones.

Figura 2. Efecto de la temperatura del aire de entrada (TAE) y la presión de aire (PA) sobre el Humedad (%, HUM) en los polvos.

Así se muestran que para los valores más bajos obtenidos de humedad (%) se encuentran al manejar temperatura de aire de entrada y de presión de aire de 80°C y 4 kPa/m2 y 80°C y 3 kPa/m2, estos resultados son debido a los flujos de temperatura y presiones altos para el secado (Master, 1991) lo que representa un secado rápido pues la menor velocidad de secado, en relación con el tiempo más corto de exposición alcanzado se obtiene un aumento en el contenido de humedad


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del polvo generando productos con alto contenido de humedad (Oakley y Bahu, 1991), además de que la presión del aire tiene una gran influencia sobre los tamaños y formas de las partículas ya que es inversamente proporcional a la presión de aire ejercida. Por tanto, el tamaño de la partícula establece la superficie de transferencia de calor disponible a la velocidad de secado. En las partículas con un tamaño más pequeño, el agua migra una distancia más corta desde el interior de hasta la superficie y así la gota se seque más rápido proporcionando una mayor superficie de las partículas por consiguiente mayor cantidad de humedad puede escapar. Sin embargo, durante la caída en el período de secado, este se ve limitado por mecanismos internos de transferencia de masa, como la difusión de líquido y vapor (Adamopoulos et al., 2006). Higroscopicidad En la Figura 3 se observa la grafica de superficie de respuesta para el contenido de humedad de los polvos. Los datos representa el promedio de los valores de cinco repeticiones. La higroscopicidad es definida como la capacidad de los alimentos para contener humedad ocluida y es una característica especialmente importante al ser considerada durante el almacenamiento de estos productos (Nadeau y Puiggali, 1995).

Figura 3. Efecto de la temperatura del aire de entrada (TAE) y la presión de aire (PA) sobre la Higroscopicidad (%) en los polvos.

Así mismo Nadeau y Puiggali asociaron la higroscopicidad de los alimentos con tamaño de poro en estos. A altas presiones, se obtienen polvos con una constitución más compacta, con lo que se manifiesta menos higroscopicidad. Por


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lo tanto es importante señalar que el análisis de los resultados de la interacción entre la temperatura de aire de entrada y la presión de aire mostró que los valores más bajos se obtuvieron 70°C y 4 kPa /m2 reafirmando la observación de Nadeau y Puiggali. El principal problema durante el secado por aspersión de los alimentos ricos en azúcar como los jugos de fruta es su comportamiento termoplástico y higroscópica (Truong et al., 2005; Adamopoulos et al., 2006). Todos los frutos contienen los azúcares de baja temperatura de transición (Tg) (sacarosa, glucosa y fructosa) y durante el secado, pueden permanecer como el jarabe o se adhieren a las paredes más secas de la cámara. COLOR EN FRUTO Y JUGO FRESCO Una de las variables más importantes para los productos en la industria alimenticia son los llamados parámetros de color. En la tabla 3 se muestra los valores para el fruto en fresco y para el Jugo de la zarzamora (Rubus spp). Donde se observa que el cambio que sufre en el daño mecánico no existe una diferencia en cada uno de los parámetros de color. Tabla 3. Parámetros de color para el Fruto y Jugo para el secado

Parámetros de Color

Muestra L* a* b* H* C* Fruto Fresco 43.66 ± 0.86 31.28 ± 0.64 14.94 ± 0.52 0.45 ± 0.05 34.67 ± 1.5 Jugo Fresco 42.93 ± 0.89 29.88 ± 0.01 12.65 ± 0.16 0.40 ± 0.85 32.45 ± 0.70 PARÁMETROS DE COLOR EN EL POLVO Parámetro L* En la Figura 4 se observan los valores de color obtenidos para los tratamientos del secado por aspersión que representan el promedio de los valores de cinco repeticiones. El parámetro L* representa la luminosidad en el polvo, para este grafico se muestra que los efectos que produce la temperatura del aire de entrada (°C), así como la presión del aire (kPa/m2). Los valores que se presenta indican que los valores más bajos se encuentran en una temperatura del aire de entrada de 70-80°C y una Presión de aire de 3 kPa/m2

para ambas temperaturas con valores de 18.79 ± 0.16 y 19.26 ± 0.30, esto se debe al tiempo de residencia de las partículas lo que afecta a la propiedad que es cuantificada por este parámetro que es la luminosidad descrita en la escala CIELab, sin embargo el secado oscurece el polvo, es decir, es afectado en el secado ya que los valores son comparados con el fruto fresco que da una valor de L* 43.66 ± 0.86 y en el jugo fresco L* es de 42.93 ± 0.89 Parámetro HUE (H*) Y CROMA (C*) En la Figura 5 se muestran los efectos que producen las condiciones o tratamientos que se realizaron , los valores de Hue (H*) (Figura 5a) aumenta cuando se tiene una temperatura de secado de 80°C y una presión de aire de 4


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kPa/m2 donde la temperatura tiene una gran influencia sobre este parámetro pues refiere la diferencia de matiz o tono pues los valores que se obtienen es de 0.46 ± 0.02 para la mayoría de los tratamientos con esta temperatura de secado hace que decrezcan los Hue (H*) y que con respecto al fruto y jugo para secado 0.45 ± 0.05 y 0.40 ± 0.85 por lo que en proceso de secado no afecta los valores de Hue (H) es decir el matiz de color en el producto. Para el parámetro Croma (C*) (Figura 5b) los valores obtenidos se observan en la Figura 35 que nos indica la saturación de color con un valor mínimo de 36.80±0.16 para una temperatura 80°C y una presión de aire de 3 kPa/m2 por lo que no se presenta una diferencia significativa entre los tratamientos y que para el fruto fresco se presenta valores de 34.67 ± 1.5 y el jugo de 32.45 ± 0.70.

Figura 4.Efecto de la temperatura del aire de entrada (TAE) y la presión de aire (PA) sobre el parámetros de color L* en los polvos.

Cambio Total De Color ∆E En la figura 6 se observa los valores obtenidos sobre el cambio de color del jugo reconstituido con respecto al jugo fresco este parámetro es de gran importancia ya que cuantifica una característica física de un polvo reconstituido, los alimentos secos en polvo son normalmente reconstituidos para su consumo. Los datos representa el promedio de los valores de cinco repeticiones, donde se evaluaron los efectos que proporcionan la temperatura del aire de entrada (°C), la presión del aire (kPa/m2) y flujo de alimentación (mL/min). El cambio de color total (∆E) en las muestras se encontró que varían entre 4.1 y 8.5 ∆a y ∆b de acuerdo a la ecuación se consideraron los parámetros que contribuyen al cambio de color en general esto para condiciones de secado en una temperatura de aire de entrada de 70°C y una presión de aire de 3 kPa/m2 para el valor más pequeño mientras que para el


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∆E de 8.5 se tiene en un aire de entrada de 80°C y una presión de aire de 4 kPa/m2 , por lo que las condiciones de secado no afecta la reconstitución del polvo.

a

b


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Figura 5. Efecto de la temperatura del aire de entrada (TAE) y la presión de aire (PA) sobre el parámetros de color (a) Hue (H*) y (b) Croma (C*) en los polvos.

El término reconstitución de alimentos en polvos es utilizado para poder describir la velocidad de los alimentos secos que recoger y absorber el agua recurriendo a una condición que se asemeja a un material que no ha pasado por un proceso de secado , una vez puesto en contacto con una cantidad excesiva de este líquido (Masters 1979).

Figura 6. Efecto de la temperatura del aire de entrada (TAE) y la presión de aire (PA) sobre cambio total de color ∆E en los polvos.

EFECTOS DE LAS CONDICIONES DE SECADO SOBRE LOS COMPUESTOS FITOQUÍMICOS-FUNCIONALES DEL POLVO DE ZARZAMORA (Rubus spp) Propiedades Fitoquimicos-Funcionales De Fruto Fresco Para un fin de propósito de comparación de resultados como control entre los valores fitoquímicos-funcionales en el fruto fresco y el polvo de zarzamora (Rubus spp) estos resultados fueron obtenidos mediante que se muestran en la tabla 4.


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Tabla 4. Valores obtenidos de los análisis fitoquimicos-funcionales para el fruto de Zarzamora (Rubus spp) en fresco.

Fitoquímicos - Funcionales

Muestra Antocianinas (mg cianidin

/100 g muestra)

Taninos Condensados (mg eq de (+)

catequina/100 g)

Polifenoles totales (mg eq

AG/100 g)

Vitamina C (mg eq AA

/100 g)

Capacidad antioxidante

(µ mol ET/100 g)

Fruto Fresco 452.7±17.8 569.06 ± 42.06 2.46 ± 0.14 250.45± 0.03 5.87 ± 0.05

*Valores obtenidos de tesis Fenoles Totales Los compuestos polifenólicos son un grupo de metabolitos secundarios sintetizados por las plantas durante su desarrollo como parte de diversas condiciones adversas como infecciones, heridas, radicaciones etc., (Dixon y Paiva, 1995). Para la figura 7 se muestran los valores obtenidos de polifenoles totales cuantificados para cada uno de los tratamientos que se desarrollaron en el secado por aspersión para la obtención del polvo de zarzamora (Rubus spp) donde se encuentra diferencias significativas entre los tratamientos que va desde 0.82 ± 0.6 mg eq AG/100 g de muestra (Tratamiento D: Temperatura de entrada de aire de 80°C, Presión de aire de 4kPa/m2 y Flujo de alimentación de 3.5 mL/min) hasta 1.185 ±0.73 mg eq AG/100 g de muestra (Tratamiento H: Temperatura de entrada de aire de 80°C, Presión de aire de 3kPa/m2 y Flujo de alimentación de 3.5 mL/min), el tiempo de residencia que resulta de la presión del aire sobre la partículas del polvo influye sobre los valores obtenidos en la cuantificación de polifenoles totales, límite superior se acerca al valor reportado para el caso del fruto en fresco que es de 2.46 ± 0.14 mg eq AG/100 g de muestra sin embargo el producto de la marca comercial se encontró un valor de 2.8 ± 0.11 mg eq AG/100 g de muestra debido a la composición de variedades de frutas representativas de contenido polifenolico. El almacenamiento también afecta el contenido de polifenoles que son fáciles de oxidar. Las reacciones de oxidación resultan en la formación de sustancias que cambian la calidad de los alimentos, particularmente en color y características organolépticas. Antocianinas Las antocianinas son un grupo de compuestos fenólicos, responsables del color rojo-azul de frutas y verduras, y proporcionar efectos beneficiosos para la salud humana (García-Alonso et al., 2004). Los datos representa el promedio de los valores de tres repeticiones. La capacidad antioxidante de antocianina puede ser


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una de sus propiedades biológicas más importantes (Wang et al., 1996).Por lo tanto, es importante mantener los niveles más altos de estos compuestos durante el almacenamiento y el período de vida útil. La figura 8 se muestran los efectos de los tratamientos que se aplicaron en el secado por aspersión para la obtención de polvo de zarzamora (Rubus spp) donde se observa que el valor más bajo es de 263.42±7.9 miligramos equivalentes de Cianidin-3-Glucosido en 100 gramos de muestra de polvo de zarzamora (Rubus spp) (mg eq Cyd-3-Glu/100 g) para el tratamiento D (Temperatura de entrada de 80°C, Presión de aire de 4 kPa/m2, y un Flujo de alimentación de 3.5 mL/min) A altas temperaturas el equilibrio cambia hacia chalconas, El retorno de chalconas a flavilio es lenta (Timberlake, 1980). Existen dos posibles mecanismos para la degradación térmica de las antocianinas:

Hidrólisis del enlace 3-glicosidico que produce más alcalino disponible.

Ruptura hidrolitica del anillo pirilio, que degrada a un compuesto café insoluble por su

naturaleza polifenolica (Patjane, 2002).

Mientras que el valor más alto se da en el tratamiento F con 440.34±9.21 miligramos equivalentes de Cianidin-3-Glucosido en 100 gramos de muestra de polvo de zarzamora (Rubus spp) (mg eq Cyd-3-Glu/100 g) para una Temperatura de 70°C, presión de aire de 3 kPa/m2 y un flujo de alimentación de 2.5 mL/min. Este resultado fue comparado con respecto al fruto fresco que se reporto un valor de 452.7±17.8 en donde el resultado obtenido en el tratamiento F se encuentra por debajo de el fruto en un 5 %.También se cuantificó la cantidad de antocianinas para polvo de marca comercial pero este reporto valores bajos (85.47±3.3 de Cianidin-3-Glucosido en 100 gramos de muestra) a pesar de que el producto menciona que tienen una variedad frutas rojas. Capacidad Antioxidante En la figura 9 se observa los valores obtenidos para los diferentes tratamientos planteados para la obtención del polvo de zarzamora (Rubus spp) mediante el secado por aspersión. La capacidad antioxidante de los alimentos proporciona a estos un valor agregado excepcional pues son considerados como funcionales pues otorgan beneficios a la salud del consumidor. Para el tratamiento F (Temperatura de aire de entrada de 70°C, presión de aire de 3 kPa/m2 y un flujo de alimentación de 2.5 mL/min) se tiene un valor de 0.15 ± 0.57 µmol ET/100 g de muestra, de los cuales es el más alto, para el caso contrario el tratamiento B (Temperatura de entrada de aire 80°C, Presión de aire 4 kPa/m2, Flujo de alimentación 2.5 mL/min) que representa un valor de 0.08 ± 0.08 µmol ET/100 g de muestra y con la muestra comercial se obtiene un valor de 0.09 µmol ET/100 g de muestra esto comparado con el valor de 5.87 ± 0.05 que se obtuvo a partir del fruto en fresco, lo cual la diferencia es grande por lo que se tienen que toman diversos aspectos para que la capacidad antioxidante de este tipo de alimentos no decrezcan rápidamente. Sin embargo, el procesamiento mínimo (pelado y cortado) de los frutos puede afectar el contenido, composición, actividad y biodisponibilidad de los antioxidantes. La actividad antioxidante en los productos alimenticios, sugiriendo que la mezcla compleja de antioxidantes en las frutas proporciona beneficios sobre la salud, principalmente a través de la combinación de efectos aditivos y/o sinérgicos. Cao et al. (1996) y Wang et al. (1996) realizaron estudios en frutas y hortalizas, demostrando que la mayor parte de la actividad


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antioxidante proviene principalmente del contenido de flavonoides y otros compuestos fenolicos (Gil et al., 2006).

Figura 7. Contenido de antocianinas en los diferentes tratamientos para el secado

por aspersión. MC= Marca Comercial .Los datos son promedios ±SD(n=3).

DETERMINACION DE FITOQUIMICOS –FUNCIONALES DURANTE ALMACENAMIENTO Para un producto alimenticio es importante observar el comportamiento durante un periodo de almacenamiento y/o vida útil, ya que para la industria alimentaria es un factor importante que se puede traducir en factores económicos. En la figura 10 se muestra la tendencia de valores obtenidos durante el periodo de almacenamiento donde se observa que la retención de los polifenoles disminuye conforme a los tiempos marcados para un almacenamiento de 6 meses que se comienza a partir de mes cero continuando con el tercer mes y finalizando con el sexto mes, obteniendo un valor al mes cero ( t=0) de 1.185 ±0.73 mg eq AG/100 g de muestra (Tratamiento H: Temperatura de entrada de aire de 80°C, Presión de


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Figura 8. Contenido de antocianinas en los diferentes tratamientos para el secado por aspersión.

MC= Marca Comercial .Los datos son promedios ±SD(n=3).

Figura 9. Contenido de Capacidad antioxidante en los diferentes tratamientos para el secado por aspersión.

MC= Marca Comercial .Los datos son promedios ±SD(n=3).


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aire de 3kPa/m2 y Flujo de alimentación de 3.5 mL/min) hasta 0.57± 0.17 es decir con una retención de 48 % para el último mes a pesar de que el tratamiento H fue el mayor valor obtenido de polifenoles en un inicio su porcentaje de retención es el más bajo que en caso contrario el tratamiento G que en el mes sexto presenta un valor de 1.08 ± 0.07 73 mg eq AG/100 g de muestra lo que representa un 97 4 % de retención. Las antocianinas que son los compuestos fotoquímicas-funcionales que se encuentran en mayor presencia dentro del polvo de zarzamora (Rubus spp) y su importancia como compuesto antioxidante, para este análisis de almacenamiento se observa en la figura 11 los resultados obtenidos para los tratamientos propuestos para el secado por aspersión para la evaluación de la cuantificación de antocianinas durante almacenamiento el valor más bajo es de 263.42±7.9 mg eq de Cianidin-3-Glucosido en 100 g de muestra de polvo de zarzamora (Rubus spp) para el tratamiento D lo que representa 88% de retención en un tiempo cero llegando a 199.74±5.01 mg eq de Cianidin-3-Glucosido en 100 gramos de muestra que refiere 75.82 % de retención. Mientras que el valor más alto se da en el tratamiento F con 440.34±9.21 mg eq de Cianidin-3-Glucosido en 100 g de muestra de polvo de zarzamora (Rubus spp) 95.34% de retención y para el sexto mes alcanzando un valor de 399.33± 1.81 mg eq de Cianidin-3-Glucosido en 100 g de muestra que representa el 90.7 % de retención de este compuesto. Para la capacidad antioxidante determinada en los polvos de zarzamora (Rubus spp) durante el periodo de almacenamiento se observa en la figura 12 con el tratamiento F (Temperatura de aire de entrada de 70°C, presión de aire de 3 kPa/m2 y un flujo de alimentación de 2.5 mL/min) se tiene un valor de 0.15 ± 0.57 µmol ET/100 g de muestra, después del tercer mes de almacenamiento el valor que se obtiene es de 0.14 ± 0.09 que representa un 90.7 % de retención de su capacidad antioxidante hasta llegar a 0.12 ±0.93 que se obtiene en el sexto mes el valor más alto, para el caso contrario el tratamiento B (Temperatura de entrada de aire 80°C, Presión de aire 4 kPa/m2, Flujo de alimentación 2.5 mL/min) ) que representa un valor de 0.08 ± 0.08 µmol ET/100 g de muestra llegando a decrecer en el sexto mes hasta 0.06 ± 0.86 µmol ET/100 g de muestra es decir 73 % de retención de su capacidad antioxidante. En general para todos los valores obtenidos de los análisis fitoquímicos-funcionales se prácticamente afectados durante el periodo de almacenamiento pues los constituyentes antioxidantes de los alimentos en polvo son muy susceptibles a degradación cuando se exponen a oxigeno, luz y altas temperaturas.


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Figura 10. Cantidad de fenoles totales durante el periodo de almacenamiento en los diferentes tratamientos para el secado por aspersión.

Los datos son promedios ±SD(n=3).

Figura 11. Cantidad de antocianinas durante el periodo de almacenamiento en los diferentes tratamientos para el secado por aspersión.


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Los datos son promedios ±SD(n=3).

Figura 12. Cantidad de antocianinas durante el periodo de almacenamiento en los diferentes tratamientos para el secado por aspersión.

Los datos son promedios ±SD(n=3). CONCLUSIONES Al evaluar las variables que intervienen en el proceso de secado por aspersión afectan las características fisicoquímicas en los diferentes muestras siendo más significativas la temperatura de aire de entrada (°C) y la presión de aire de entrada ya que estas afecta la humedad e higroscopicidad pues de estas depende la estructura geométrica y tamaño de las partículas.

De acuerdo a las condiciones de secado propuestas se tiene que el tratamiento D (TAE=80°C, PA=3kPa/m2 y FA=3.5mL/min) presento las mejores propiedades fisicoquímicas con una humedad de 6.40%, humedad recomendada para los alimentos en polvo, el parámetro de color L*=21.08±0.33 fue muy similar a los del fruto y jugo fresco, con una higroscopicidad de 28.27%, mientras que las mejores propiedades fitoquímicas-funcionales fueron las del tratamiento F (TAE=70°C, PA=3kPa/m2 y FA= 2.5mL/min) con un contenido de antocianinas de 440.34±9.21 (mg eq cianidin-3-glucosido/100g), fenoles totales de 1.134±0.73 (mg eq AG/100 g) y capacidad antioxidante de 2.49± 0.57 (µmol ET/100 g) mientras que al comparar con la marca comercial esta mantiene valores inferiores.

Para los análisis efectuados durante el periodo de almacenamiento se tiene porcentajes de retención del 70 % hasta 90 % específicamente en el tratamiento F que presenta los mayores porcentajes durante los tres periodos de almacenamiento por lo que los materiales de encapsulamiento como lo son la maltodextrina y capsul® contribuyendo con la formación de película para proveer


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una capa que proteja al ingrediente activo de la oxidación y liberación gradual de los propiedades fitoquímicas-funcionales. REFERENCIAS Adamopoulos K.G., Goula A.M., y Kazakis N.A., 2006 .Influence of Spray Drying

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