Tesis / 0327 / I.A.

APROVECHAMIENTO DE LA CÁSCARA DE MANGO (Mangifera indica) EN LA ELABORACIÓN DE INFUSIONES, EMPLEANDO EL PROCESO DE DESHIDRATACIÓN CON AIRE CALIENTE

NORALDA DIAZ ESPINDOLA CAMILO RODRIGUEZ GARCIA

FUNDACIÓN UNIVERSITARIA AGRARIA DE COLOMBIA INGENIERÍA DE ALIMENTOS BOGOTÁ 2016

APROVECHAMIENTO DE LA CÁSCARA DE MANGO (Mangifera indica) EN LA ELABORACIÓN DE INFUSIONES, EMPLEANDO EL PROCESO DE DESHIDRATACIÓN CON AIRE CALIENTE

NORALDA DIAZ ESPINDOLA CAMILO RODRIGUEZ GARCIA

TRABAJO DE GRADO PARA OPTAR AL TÍTULO DE INGENIERO DE ALIMENTOS

DIRECTOR NIDIA CASAS FORERO MSc.

FUNDACIÓN UNIVERSITARIA AGRARIA DE COLOMBIA INGENIERÍA DE ALIMENTOS BOGOTÁ 2016

NOTA DE ACEPTACIÓN

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AGRADECIMIENTOS Agradecemos a nuestros familiares por su apoyo durante el proceso de formación como Ingenieros de Alimentos, ya que gracias a su esfuerzo y sacrificio hoy se ve reflejado este gran logro en nosotros como profesionales egresados de la Fundación Universitaria Agraria de Colombia.

A los profesores que hicieron parte de este camino, especialmente a los ingenieros: Pedro, Gloria y Jesús Antonio, quienes estuvieron en todo este proceso, pues gracias a su dedicación y cariño nos formaron como profesionales íntegros, con los valores de un Ingeniero Uniagrarista.

A la Ingeniera Nidia Casas, que con su paciencia, apoyo, comprensión y atención siempre nos guio y trasmitió sus enseñanzas con el mayor cariño y dedicación en la elaboración de nuestro trabajo de investigación.

También agradecemos a todas las personas que hacen parte de los laboratorios por su colaboración y buena disposición durante la etapa experimental, ya que siempre pusieron a nuestra disposición los equipos, maquinaria y reactivos necesarios para realizar los análisis y pruebas propuestos.

A Diana Caicedo Alfonso, Ingeniera Agroindustrial y egresada Uniagrarista, por sus aportes, colaboración y apoyo durante la fase de estudio de vida útil.

DEDICATORIAS En primer lugar quiero dedicar este trabajo a Dios, por darme el don de la sabiduría para salir adelante y cumplir este sueño de culminar mis estudios, con la seguridad de haber tenido los mejores guías y maestros, por poner en mi camino personas maravillosas con quienes compartir esta etapa de mi vida.

A mis padres Marco Aurelio Díaz y Nohora Alba Espíndola, quienes con mucho esfuerzo y sacrificio pusieron a mi disposición los recursos necesarios para cumplir esta meta y permitirme hoy ser profesional, gracias a sus valores y ejemplo los cuales me permitieron aprovechar y disfrutar de la mejor manera esta hermosa y maravillosa experiencia. A mis hermanos Fredy y Laura por ser un apoyo incondicional y alentarme cada día a trabajar con dedicación y esfuerzo en lo que me propongo. A mis demás familiares quienes han estado a mi lado y me han visto crecer como persona, por la colaboración y el cariño con el que me han formado para ser una persona exitosa, al ser mi fuente de inspiración y orgullo.

A Camilo Rodríguez, compañero no solo en el trabajo de investigación, sino de materias, carrera y pasantía, pues gracias a su comprensión y compañerismo siempre pudimos trabajar en equipo y de la mejor manera, quien a pesar de los disgustos siempre estuvo ahí para tenderme la mano y apoyarnos mutuamente en todas las actividades académicas, y quien más que un compañero de carrera se convirtió en un amigo en quien confiar y con quien compartir las alegrías y tristezas que se presentan a diario.

A todas las demás personas que estuvieron involucradas e hicieron parte de este proceso.

Noralda.

A la extraña mezcla de azar, destino y carácter llamada vida, por poner en mí camino a personas que suponen los cimientos de mi desarrollo, como profesional y ser humano.

A mi familia por ser pilar fundamental en mi formación, por brindarme la confianza, consejos, oportunidad y recursos para lograrlo.

A las personas con quien comparto vínculos fuertes de amistad, por ponerle color a los días, a quienes me han aportado un poco de su propio universo y me han hecho participe de él.

A Noralda Díaz por estar presente en la evolución y desarrollo de la investigación, por su paciencia, comprensión y especialmente por su valiosa amistad que ha estado presente en estas etapas tan trascendentales para mi formación, gracias por darme el gusto de culminar en su compañía esta tan anhelada meta.

A todas las personas que me brindaron sus buenos deseos motivación y respaldo.

Camilo.

TABLA DE CONTENIDO RESUMEN............................................................................................................ 14 ABSTRACT .......................................................................................................... 16 INTRODUCCIÓN .................................................................................................. 18 1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ............................................................... 19 2. PREGUNTA DE INVESTIGACIÓN ................................................................... 20 3. JUSTIFICACIÓN ............................................................................................... 21 4. OBJETIVOS ..................................................................................................... 23 4.1. Objetivo general ........................................................................................................ 23 4.2. Objetivos específicos ................................................................................................. 23 5. MARCO TEÓRICO ........................................................................................... 24 5.1. Mango (Mangifera indica) ......................................................................................... 24 5.1.2. Composición química y nutricional del mango variedad Tommy Atkins ........... 26 5.1.3. Comercialización en Colombia............................................................................ 28 5.1.4. Consumo en fresco y productos procesados ...................................................... 30 5.2. Disposición final subproductos ................................................................................. 31 5.2.1. Residuos agroindustriales en Colombia.............................................................. 31 5.3. Técnica de deshidratación por aire caliente ............................................................. 33 5.3.1. Secador de bandejas ........................................................................................... 34 5.4. Pruebas fisicoquímicas .............................................................................................. 35 5.5. Prueba de color ......................................................................................................... 36 5.6. Pruebas antioxidantes ............................................................................................... 37 5.6.1. Contenido de Polifenoles.................................................................................... 37 5.6.2. Capacidad antioxidante ...................................................................................... 38 5.6.3. Ensayo del DPPH (1,1-difenil-2-picril-hidrazilo).................................................. 39 5.7. Predicción de vida útil mediante isotermas de adsorción ........................................ 40 5.7.1. Isoterma de sorción ............................................................................................ 40 5.7.2. Determinación de datos de equilibrio para construir las isotermas .................. 41 5.7.3. Representación gráfica de las isotermas de sorción .......................................... 42 5.7.4. Modelo molecular de adsorción. Modelo de B.E.T. ........................................... 44

5.8. Antecedentes de la investigación .............................................................................. 45 6. METODOLOGÍA ............................................................................................... 50 6.1. Adecuación de la materia prima ........................................................................... 50 6.2. Fase 1. Deshidratación de cáscara de mango ........................................................... 51 6.3. Fase 2: Infusiones ...................................................................................................... 53 6.4. Fase 3: Estudio de vida útil ........................................................................................ 57 6.5. Pruebas ...................................................................................................................... 59 6.5.1. Pruebas fisicoquímicas........................................................................................ 59 6.5.2. Prueba de color ................................................................................................... 60 6.5.3. Pruebas antioxidantes ........................................................................................ 60 6.5.4. Prueba sensorial ................................................................................................. 62 6.6. Análisis estadístico..................................................................................................... 62 7.

RESULTADOS Y ANÁLISIS ........................................................................... 63 7.1. Fase 1. Deshidratación de cáscaras de mango ...................................................... 63 7.1.1. Pruebas fisicoquímicas........................................................................................ 63 7.1.2. Prueba de color ................................................................................................... 64 7.1.3. Pruebas antioxidantes ........................................................................................ 64 7.2.

Fase 2. Infusiones .................................................................................................. 66

7.2.1. Pruebas fisicoquímicas........................................................................................ 66 7.2.2. Prueba de color ................................................................................................... 66 7.2.3. Pruebas antioxidantes ........................................................................................ 68 7.2.4. Prueba sensorial ................................................................................................. 70 7.3.

Fase 3. Estudio de vida útil .................................................................................... 72

7.3.1. Isoterma de sorción ............................................................................................ 72 7.3.2. Polvo ................................................................................................................... 73 7.3.2.1. Pruebas fisicoquímicas .................................................................. 73 7.3.2.2. Prueba de color .............................................................................. 74 7.3.2.3. Pruebas antioxidantes .................................................................... 75 7.3.2. Infusiones ............................................................................................................ 77 7.3.2.1. Pruebas fisicoquímicas .................................................................. 77

7.3.2.2. Prueba de color .............................................................................. 77 7.3.2.3. Pruebas antioxidantes .................................................................... 78 7.3.3. Estimaci贸n de vida 煤til presuntiva ...................................................................... 80 CONCLUSIONES ................................................................................................. 84 RECOMENDACIONES ......................................................................................... 86 REFERENCIAS .................................................................................................... 87 ANEXOS .............................................................................................................. 95

LISTA DE TABLAS Tabla 1. Composición química de pulpa y cáscara de mango variedad Tommy Atkins ............................................................................................................................. 27 Tabla 2. Composición nutricional del mango variedad Tommy Atkins ................... 28 Tabla 3. Exportaciones e importaciones de mango en Colombia .......................... 31 Tabla 4: Modelos de ensayo in vitro, modo de reacción ET .................................. 38 Tabla 5. Estudios de secado de frutas mediante técnica de deshidratación por circulación de aire caliente .................................................................................... 45 Tabla 6. Estudios de aplicación de técnica de deshidratación por circulación de aire caliente para la elaboración de bebidas aromáticas.............................................. 46 Tabla 7: Estudios de determinación de capacidad antioxidante ............................ 47 Tabla 8. Solubilidad de NaCl, KCl y CaCl ............................................................. 57 Tabla 9. Especificaciones por tipo de presentación del polvo de cáscara de mango para infusiones ..................................................................................................... 58 Tabla 10. Pérdida de peso, Humedad y Actividad de Agua en los polvos ............. 63 Tabla 11. Luminosidad, coordenada a* y b* de las muestras, fresca y deshidratadas ............................................................................................................................. 64 Tabla 12. pH y % de acidez en las infusiones ....................................................... 66 Tabla 13. Luminosidad, coordenada a* y b* en las infusiones .............................. 67 Tabla 14. Calificación para la selección de la mejor condición de secado en el polvo ............................................................................................................................. 71 Tabla 15. Calificación para la selección de la mejor condición de secado en infusión ............................................................................................................................. 71 Tabla 16. Aw y Humedad (bh y bs) del polvo en isotermas de sorción ................. 72 Tabla 17. Humedad y Actividad de Agua del polvo en isotermas de sorción ........ 74 Tabla 18. Luminosidad, coordenada a* y b* del polvo en isotermas de sorción .... 74 Tabla 19. pH y Acidez de las infusiones del polvo en isotermas de sorción .......... 77 Tabla 20. Luminosidad, coordenada a* y b* de las infusiones del polvo en isotermas de sorción ............................................................................................................. 78 Tabla 21. Vida útil presuntiva en polvos de cáscara de mango ............................. 83

LISTA DE FIGURAS Figura 1. Variedades de Mango mejoradas .......................................................... 25 Figura 2. Producción de mango en Colombia, 2010-2013 .................................... 29 Figura 3. Participación departamental de la producción de mango en el 2013 ..... 29 Figura 4. Área establecida de mango por variedad ............................................... 30 Figura 5. Secador de bandejas ............................................................................. 34 Figura 6. Circulo Cromático: a) Tono, b) Saturación, c) Claridad .......................... 36 Figura 7. Mecanismo de reacción fenólica frente a radicales libres ...................... 37 Figura 8. Mecanismos de reacción por transferencia de electrones (ET) .............. 39 Figura 9. Estructura del DPPH antes y después de la reacción con el antioxidante ............................................................................................................................. 40 Figura 10. Técnica gravimétrica por método estático ............................................ 42 Figura 11. Isoterma típica de sorción de humedad ............................................... 42 Figura 12.Tipos de isotermas de acuerdo a la clasificación de S. Brunauer ......... 43 Figura 13. Diseño experimental fase 1.................................................................. 52 Figura 14. Tipos de empaque ............................................................................... 53 Figura 15. Métodos de infusión ............................................................................. 55 Figura 16. Diseño experimental fase 2.................................................................. 56 Figura 17. Diseño experimental fase 3.................................................................. 59 Figura 18. Curva de referencia para determinación de polifenoles ....................... 61 Figura 19. Contenido de polifenoles en las muestras, fresca y deshidratadas ...... 65 Figura 20. % de inhibición DPPH en las muestras, fresca y deshidratadas .......... 65 Figura 21. Mapa de color para las infusiones........................................................ 67 Figura 22. Contenido de polifenoles en las infusiones .......................................... 68 Figura 23. % de inhibición DPPH en las infusiones .............................................. 69 Figura 24. Análisis sensorial de las infusiones ...................................................... 70 Figura 25. Isoterma de sorción ............................................................................. 73 Figura 26. Contenido de polifenoles del polvo en isotermas de sorción ................ 75 Figura 27. % de inhibición DPPH del polvo en isotermas de sorción .................... 76 Figura 28. Contenido de polifenoles de las infusiones del polvo en isotermas de sorción .................................................................................................................. 79 Figura 29. Inhibición DPPH de las infusiones del polvo en isotermas de sorción .. 80 Figura 30. Ecuación de BET ................................................................................. 81

LISTA DE ILUSTRACIONES Ilustraciรณn 1. Adquisiciรณn de cรกscara de mango ................................................... 50 Ilustraciรณn 2. Desinfecciรณn en soluciรณn de Timsen ................................................ 51 Ilustraciรณn 3. Proceso de secado por aire caliente ................................................ 51 Ilustraciรณn 4. Molienda y obtenciรณn de polvo......................................................... 52 Ilustraciรณn 5. Empaque en bolsa filtrante .............................................................. 54 Ilustraciรณn 6. Empaque en bolsa laminada ........................................................... 54 Ilustraciรณn 7. Elaboraciรณn infusiรณn mediante el empleo de bolsa filtrante .............. 55 Ilustraciรณn 8. Elaboraciรณn infusiรณn mediante el empleo de tetera .......................... 56 Ilustraciรณn 9. Isotermas de sorciรณn ....................................................................... 57 Ilustraciรณn 10. Medidor de colorimetrรญa CR-400 .................................................... 60 Ilustraciรณn 11. Lectura por espectrofotometrรญa ...................................................... 61 Ilustraciรณn 12. Anรกlisis sensorial ........................................................................... 62

LISTA DE ANEXOS ANEXO 1. Factura de entrega de cáscaras de mango ......................................... 95 ANEXO 2. Evaluación sensorial de las infusiones ................................................ 96 ANEXO 3. FASE 1. Tablas de contenido de polifenoles y DPPH .......................... 97 ANEXO 4. FASE 2. Tablas de contenido de polifenoles y DPPH .......................... 97 ANEXO 5. Isotermas de sorción ........................................................................ 100 ANEXO 6. Ficha técnica papel filtro termosellable .............................................. 101 ANEXO 7. Ficha técnica Timsen ......................................................................... 103

RESUMEN El mango (Mangifera indica) es una fruta de alto consumo en los colombianos y por tanto una fuente importante de generación de subproductos, los cuales no representan ningún valor para la industria alimentaria, al ser considerados residuos de desecho. La cáscara es uno de estos, la cual se caracteriza por presentar una buena capacidad antioxidante debido a su alto contenido de compuestos bioactivos, propiedades que no son aprovechadas; es por esto que surge la necesidad de incentivar y buscar alternativas de aprovechamiento de las propiedades funcionales de las cáscaras generando así un valor para la industria y logrando ayudar de esta manera a minimizar los impactos negativos que genera la agroindustria procesadora de mango.

Por tal motivo el propósito de este trabajo es evaluar el efecto de la condición de secado (35ºC-20h, 50ºC-15h y 65ºC-10h) sobre las cáscaras de mango variedad Tommy Atkins para su posterior implementación en la elaboración de infusiones con propiedades funcionales, para lo cual este estudio se dividió en 3 fases, en la primera se evaluó el efecto de la condición de secado sobre parámetros fisicoquímicos (pérdida en peso, humedad y aw), de color (luminosidad y coordenadas a* y b*) y funcionales (contenido de polifenoles y capacidad antioxidante) en el polvo de cáscara de mango. En la segunda fase se evaluaron dos tipos de infusión, mediante bolsa filtrante y tetera, esto con el fin de evaluar el efecto de los dos métodos de preparación sobre los parámetros antes mencionados siendo parámetros fisicoquímicos pH y acidez titulable, se realizó además análisis sensorial a las infusiones obtenidas con un grupo de 25 panelistas por réplica evaluando atributos de color, olor, sabor, aroma y apariencia general a fin de seleccionar el tratamiento de mayor aceptación. Como resultado de los análisis realizados se seleccionó la condición de secado 3 que corresponde a temperatura de secado 65ºC por un tiempo de 10 horas, y se procedió a realizar estudio de la vida útil mediante la predicción a partir de isotermas de sorción, llevando las muestras por duplicado a condiciones de humedad relativa de 10%, 33%, 75%, 84% y 100% por 15 días, al cabo de transcurrido el tiempo se evaluaron los mismos parámetros fisicoquímicos, de color y funcionales para analizar el efecto del almacenamiento sobre el cambio y degradación de estos en el polvo e infusiones.

De acuerdo con los resultados obtenidos en la fase 1, se puede establecer que las condiciones de secado permiten obtener un producto en polvo con características de calidad fisicoquímica similares que favorecen la estabilidad durante el 14

almacenamiento. La condición de secado 3 proporciona muestras con un color similar al que presenta la cáscara de mango en fresco, debido a la disminución en el tiempo de exposición al secado, además presenta mayor contenido de polifenoles y mayor porcentaje de inhibición del DPPH con respecto a las demás muestras. La fase 2 presenta la elaboración de las infusiones mediante dos métodos: bolsa filtrante y tetera, para lo cual las infusiones en bolsa filtrante presentaron mejores características de color, contenido de polifenoles e inhibición del DPPH, factores que están directamente relacionados con la humectabilidad, tamaño de partícula, penetración de agua en los polvos y acción de compuestos fenólicos más hidrofilicos, siendo la condición de secado 3 (65°C – 10 horas) la que permite mantener mejor las características de color de la bebida; en cuanto a la prueba sensorial se presentó una preferencia del 52% por infusiones en bolsa filtrante en condición de secado 3, y en tetera una preferencia del mismo valor pero en condición de secado 1, por lo que la condición de secado 3 al presentar mejores propiedades es seleccionada para continuar la fase 3 de estudio de vida útil. El estudio de vida útil se realizó mediante predicción a partir de isotermas de sorción utilizando 5 atmósferas de humedad 10% (H1), 33% (H2), 75% (H3), 84% (H4) y 100 %(H5) condicionadas por SG, CaCl2,NaCl, KCl y H2O respectivamente, luego de 15 días en exposición a estas humedades se realizan las mismas pruebas aplicadas en la fase 1 y 2 en el polvo e infusiones, a partir de los datos obtenidos de humedad y actividad se realiza la estimación de vida útil presuntiva para los polvos en dos tipos de presentaciones caja con bolsas filtrantes y polvo en bolsa por 250 g para tetera, presentante mayores tiempos de vida útil la presentación para tetera debido a la menor permeabilidad en el tipo de empaque utilizado.

Palabras clave: Mango, infusión, polifenoles, DPPH, isotermas de sorción.

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ABSTRACT Mango (Mangifera indica). It is a fruit that Colombian people consume a lot, and therefore it is an important source of derivatives which do not represent any value for the food processing industry because they have been considered as remains of waste. The skin is one of these, which is characterized for presenting an antioxidant capacity due to it has a high contained bioactive compounds, properties that they are not taken advantage by people. For this reason, it is necessary to stimulate and look for alternatives of taking advantage of the functional properties of the skins. In this way people can generate a great value for the industry and help to minimize the negative impacts that the food processor agroindustry generates.

For this reason the purpose of this study is to evaluate the effect of the condition of dried (35ºC-20h, 50ºC-15h and 65ºC-10h) of the skins that are called Tommy Atkins.

Its later implementation in the production of infusions with functional properties, for which this study is divided in third phases: In the first phase it was evaluated the effect of the dried condition on physicochemical parameters (lost in weight, dampness and aw), of color (luminosity and coordinates a* and b *) and functional (content of polyphenols and antioxidant capacity) in the powder of mango skin. In the second phase there are two types of infusion that were evaluated, by means of filtering bag and tea-pot. In order to evaluate the effect of both methods of preparation on the parameters mentioned before. These are being physicochemical parameters pH and tritatable acidity. In addition, it carried out sensory analysis, the infusions obtained with a group of 25 panelists by reply evaluating attributes of color, smell, flavor, aroma and general appearance in order to select the treatment of major approval. As a result of the analyses it was selected the condition of third dried that it corresponds to the temperature of dried 65ºC in ten (10) hours, and It was proceeded to realize a study of the useful life by means of the prediction. Based on isotherms of absorption, taking the samples for duplicate in conditions of relative dampness of 10 %, 33 %, 75 %, 84 % and 100 % for 15 days, after sufficient time the same physicochemical parameters of color, and functional were evaluated to analyze the effect of the storage about the change and degradation of these in the powder and infusions.

According to the obtained results in the first phase, It can be established that the conditions of dried allow to obtain a product in powder with similar characteristics of physicochemical quality. It favor the stability during the storage. The condition of third dried provides samples with a similar color to the fresh mango’skin, due to the decrease in the time of exposure to the dried. In addition, it presents major content 16

of polyphenols and major percentage of inhibition of the DPPH in relation to the others samples. The second phase presents the production of the infusions by means of two methods: filtering bag and tea-pot. The infusions in filtering bag presented better characteristics of color, The content of polyphenols and inhibition of the DPPH, factors that are directly related to the wettability, size of particle, water penetration in the powders and action of phenolic compounds more hydrophilic, it is being the condition of third dried (65掳C - 10 hours) that allows to keep better color characteristics of the beverage. Regarding the sensory test, it presented a preference of 52 % for the infusions in filtering bag in condition of third dried than in tea-pot , it showed a preference of the same value, but in condition of first dried, it presented better properties. It is selected to continue the third phase of study of useful life by means of isotherms of sorci贸n. The study of useful life was realized by means of prediction based on isotherms of sorci贸n using five atmospheres of dampness 10 % (H1), 33 % (H2), 75 % (H3), 84 % (H4) and 100 % (H5) determined

by SG, CaCl2, NaCl, KCl and H2O respectively, after 15 days exposed to this dampness. It is realized the same tests that are applied in the first and second phase of the powder and infusions based on obtained data of dampness and activity, it is carried out the estimation of presumptive useful life for the powders in two types of the presentation: box with the filtering bags and powder in bag that contains 250 gram for the tea-pot that presents more time of useful life due to the less permeability in the type of used packing.

Key words: mango, infusion, polyphenols, DPPH, isotherms of sorci贸n.

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INTRODUCCIÓN El comercio del mango colombiano presenta tres nichos principalmente: exportación de producto procesado, comercialización interna de producto fresco y procesado, y consumo de mango verde fresco, de los cuales el consumo interno abarca más del 95% de la producción nacional (Garcia, 2009).

El mango presenta gran variedad de compuestos, en los que se encuentran los polifenoles siendo uno fundamental y mayoritario, donde se incluyen xantonas, flavonoides y taninos, y compuestos como triterpenos, vitamina A y C (Rivera D. , 2006); sin embargo las cáscaras son consideradas como fuente importante y potencial de compuestos bioactivos, como antioxidantes (Vitamina C), polifenoles, pectina y fibra dietética, siendo un subproducto con alto potencial en la agroindustria gracias a su capacidad antioxidante frente a radicales libres (Mejia et al., 2013).

En Colombia se procesan anualmente 218.000 toneladas de frutas tropicales, de las cuales 65.000 toneladas están representadas por mango en un porcentaje de 29,8%, las cuales generan entre 50 a 55% de subproductos, presentándose para el año 2007 un volumen de estos de 32.500 toneladas (Pulgarin, 2009), la mayoría de estos residuos no son aprovechados como compuestos bioactivos en la industria alimentaria, sino que se les da una disposición final en actividades como compostaje, lombricultura, extracción de aceites esenciales, etc.

Los alimentos deshidratados y su uso en la industria alimentaria ha ido aumentando día a día, ya que es una alternativa de preservación en cuanto a características de vida útil y de conservación y aprovechamiento en propiedades sensoriales, para lo cual los productos más apetecidos son productos instantáneos, de fácil acceso y preparación como bebidas aromáticas, bebidas instantáneas, snack, etc.

Es por esto que el proyecto de investigación busca el aprovechamiento de compuestos bioactivos mediante su uso en productos alimentarios antioxidantes, donde se permita además de mitigar el impacto ambiental generado por la agroindustria, crear productos de fácil consumo con valor agregado. Evaluando el efecto de las condiciones de secado y el método de infusión sobre las propiedades fisicoquímicas, de color, antioxidantes y sensoriales de la cáscara de mango utilizada en la elaboración de infusiones aromáticas, así como el comportamiento del polvo a 5 condiciones de humedad relativa para la predicción del tiempo de vida útil mediante isotermas de sorción, en dos tipos de empaque y diferentes condiciones de almacenamiento.

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1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA La generación de residuos sólidos en la industria procesadora de frutas provenientes de las operaciones de selección, acondicionamiento, troceado y despulpado presenta una alta repercusión ambiental y de salubridad, debido a esto constantemente se buscan alternativas de uso y aprovechamiento de los subproductos, como los son las cáscaras de las frutas para la obtención de productos con valor agregado.

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2. PREGUNTA DE INVESTIGACIÓN ¿Qué efecto tiene las condiciones de secado sobre las propiedades sensoriales, fisicoquímicas y antioxidantes de la cáscara de mango utilizada en la elaboración de infusiones?

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3. JUSTIFICACIÓN El mango presenta compuestos en proporciones variables, los polifenoles constituyen uno fundamental y mayoritario, en los que se incluyen xantonas como mangiferina, isomangiferina y homomangiderina, flavonoides como quercetina, isoquercetina y catequina, taninos como ácido gálico, metilgalato y galotanino; presenta además compuestos como triterpenos, Vitamina A y C. La mangiferina, es uno de los compuestos mayoritarios de extractos obtenidos de M. indica, posee actividad inmunomoduladora, antitumoral, antiviral, hipoglucemiante y antioxidante (Rivera D. , 2006).

La mayoría de los compuestos polifenólicos que actúan en la actividad antioxidante de las frutas se caracterizan por ser hidrosolubles (Hernández et al., 2012). Las cáscaras del mango son fuente potencial de antioxidantes (Vitamina C), polifenoles, pectina, fibra dietética, con un alto potencial en la agroindustria, constituyendo así una fuente importante de compuestos bioactivos (Mejia et al., 2013).

Las cáscaras de mango poseen un alto contenido de vitaminas como la provitamina A (que se transforma en vitamina A conforme el cuerpo lo necesita) y la vitamina C, que cumplen importantes funciones en nuestro organismo. Las funciones que tiene la vitamina A son múltiples, pero las más representativas es mantener una adecuada elasticidad y buen estado de la piel, visión y sistema inmune y las de la vitamina C ayudar en la formación de huesos, dientes, favorecer la absorción de hierro y mejorar la resistencia a infecciones. Además, ambas vitaminas funcionan como antioxidantes, contribuyendo a la eliminación de radicales libres (Jibaja, 2014).

Las cáscaras de mango presentan una buena capacidad antioxidante frente a radicales libres tales como radicales hidroxilo y peroxilo, debido a su contenido de polifenoles, antocianinas y carotenoides. El potencial antioxidante varía de acuerdo a las diferentes etapas de madurez en las que se encuentre el fruto (Ajila et al., 2007).

Con el constante progreso industrial y la importancia de la mitigación y reducción de los impactos ambientales generados, a diario se buscan nuevas y mejores alternativas que ayuden en la minimización de impactos negativos por parte de las industrias hacia el medio ambiente; las industrias procesadoras de frutas y verduras son una de las fuentes más grandes en generación de subproductos que son considerados como residuos y muchas veces, se les desechan sin ningún tipo de 21

tratamiento. Con el fin de aprovechar las propiedades fisicoquímicas y técnicofuncionales que contienen, se han desarrollado investigaciones sobre el aprovechamiento de subproductos obtenidos del proceso de transformación de diferentes variedades de mango (Rojas & Burbano, 2011).

En un estudio realizado por Serna & Torres (2014) en la Universidad Nacional de Colombia se evaluó el potencial agroindustrial de las cáscaras de mango de las variedades Keitt y Tommy Atkins por sus altos contenidos en compuestos fenólicos totales para el desarrollo de productos de valor agregado. Reportando que las cáscaras de mango de estas variedades tienen potencial como ingrediente alimentario, suplemento alimentario, y en alimentos funcionales prebióticos, esto debido a que son excelente fuente de compuestos fenólicos.

El mercado actual presenta tendencia fuerte y marcada de aumentar los consumos de frutas y hortalizas procesados, siendo más notorio el incremento en los productos deshidratados y concentrados, lo que demuestra que día a día es más apetecido el mercado de alimentos rápidos instantáneos que sustituyan en buena parte los alimentos perecederos y estacionales (Lagoeyte, 2001).

Considerando el impacto ambiental generado por las industrias de alimentos, este proyecto de investigación busca evaluar el aprovechamiento de la cáscara de mango (Mangifera Indica) como una alternativa para la obtención infusiones con capacidad antioxidante, generando un valor agregado para la agroindustria, mitigando al mismo tiempo el impacto ambiental asociado con la disposición de dichos recursos.

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4. OBJETIVOS

4.1. Objetivo general Evaluar el efecto de la condición de secado (35ºC-20h, 50ºC-15h y 65ºC-10h) en cáscaras de mango variedad Tommy Atkins para ser utilizadas en la elaboración de infusiones con propiedades antioxidantes.

4.2. Objetivos específicos 

Establecer el efecto de la condición de secado (35ºC-20h, 50ºC-15h y 65ºC10h) sobre las propiedades fisicoquímicas de cáscaras de mango deshidratadas.



Evaluar la capacidad antioxidante y contenido de polifenoles en las infusiones elaboradas a partir de polvos de cáscara de mango deshidratada.

● Estimar la vida útil del producto en dos tipos de empaque mediante la construcción de isotermas sorción.

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5. MARCO TEÓRICO 5.1. Mango (Mangifera indica) El mango Colombiano, al igual que en la mayoría de los países productores, tiene una alta demanda interna y su consumo interno abarca más del 95% de la producción nacional. El comercio del mango Colombiano tiene tres nichos claramente definidos: exportación de producto procesado, comercialización interna de producto fresco y procesado, y un tercer mercado interno en crecimiento de mango verde fresco. Todas las posibilidades de comercialización giran en torno a calidad del producto, pero principalmente volúmenes de producción, periodicidad y épocas de cosecha (Garcia, 2009).

Las variedades de mango que presentan mayor procesamiento son variedad Hilacha 39%, variedad Tommy Atkins 20% y variedad Keitt 10 % (Palacio, 2012).

Tommy Atkins es una de las más importantes variedades a nivel nacional e internacional. El mango es producido en 13 departamentos de Colombia de los cuales Cundinamarca es el segundo departamento de mayor producción, y en él se concentra un 6% del total nacional (Bermudez et al., 2011). La variedad de mango hilacha se encuentra en todas las zonas productoras de mango de los departamentos de Tolima, Cundinamarca, Magdalena, Cesar, Córdoba, Bolívar, Huila y Antioquia. El mango recibe diversos nombres: hilacha, brechoso, bola de burro, puerco, hebra, hilaza, común y manga; y puede encontrarse desde 8 hasta 1.700 m.s.n.m. (Garcia, 2009).

Según NTC 5210 las variedades de mango mejoradas presentan las siguientes características:     

Irwin: fruto oblongo y comprimido lateralmente, con un peso promedio de 350g.

Kent: fruto ovalado, con un peso promedio de700 g. la pulpa es jugosa y con poca fibra.

Tommy Atkins: fruto oblongo, con un peso promedio de500 g. La pulpa es de textura firme y medianamente fibrosa.

Van Dyke: fruto ovoide, con un peso promedio de400g. La pulpa es firme y con poca fibra.

Keitt: fruto ovalado y alargado con un peso promedio de 750g. La pulpa es jugosa, muy firme y sin fibra.

A continuación se aprecian los planos frontales y cortes sagitales de las variedades mejoradas de mango, presentada por la NTC 5210.

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Figura 1. Variedades de Mango mejoradas Fuente: (NTC 5210, 2004)

Mangifera indica es la única especie del género que debido a la calidad de sus frutos ha sido considerada domesticada, aunque existen otras especies cuyos frutos son comestibles como M. selvática y M. zeylanica. La familia Anacardiácea está constituida por cerca de 73 géneros y 850 especies distribuidos a nivel mundial, los cuales incluyen árboles, arbustos y lianas. Las familias de estas plantas producen frutos comestibles, gomas, resinas, taninos, tintes y maderas de uso comercial; por lo que es considerada una familia de gran valor económico en las industrias.

(García, 2009)

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5.1.1. Fruto La fruta del mango se clasifica como una drupa, la cual puede variar en color, forma, sabor y textura según la variedad a la que corresponda. El peso aproximado del fruto se encuentra entre menos de 50g a más de 2 Kg, el cual presenta color verde oscuro de fondo durante el desarrollo del árbol y cuando madura su color cambia a naranja o amarillo, algunos pueden cambiar a color rojizo. El mesocarpio carnoso, que corresponde a la parte comestible del fruto presenta sabor dulce y un ligero sabor a trementina (Garcia, 2009).

5.1.2. Variedad Tommy Atkins Variedad originaria de Florida. Presenta forma oblonga, oval, resistente a daños mecánicos y con mayor periodo de conservación (Agrobanco, 2007). Su sabor es ligeramente dulce, de textura firme, la pulpa es jugosa y tiene un bajo contenido de fibra. El color que prevalece es rojo oscuro, cubre gran parte de la fruta y está acompañado de tonalidades verdes, naranjas y amarillas. El tamaño oscila entre 12 cm y 14.5 cm, con un ancho de 10 cm a 13 cm y un peso de 450 g a 700 g (Legiscomex, 2014). Esta variedad tiene un contenido de pulpa expresado en porcentaje de aproximadamente 74.6% del peso total (NTC 5210, 2004). La pulpa representa el 79 %, la cáscara el 10 % y la semilla el 11% del peso total de la fruta (Carreño et al., 2011).

5.1.2. Composición química y nutricional del mango variedad Tommy Atkins El mango compite en cuanto a su valor nutritivo ventajosamente con otras frutas de clima templado. La composición química tanto en cáscara, como en pulpa y semillas varía de acuerdo a la variedad, estado de maduración y condiciones del cultivo; la fruta fresca tiene una elevada proporción de sólidos solubles totales y un alto contenido de sacarosa, en comparación con otras frutas en estado de madurez para consumo, además de la presencia de aminoácidos, carbohidratos, ácidos grasos, minerales, ácidos orgánicos, proteínas y vitaminas. En la fase de maduración los frutos suelen ser ácidos, astringentes y ricos en ácido ascórbico (vitamina C), luego en la fase de maduración contienen niveles moderados de vitamina C con una elevada proporción en provitamina A y vitaminas B1 y B2 (Garcia, 2009). Su contenido de carotenoides aumenta durante su madurez; es buena fuente de provitamina A (Mejia et al., 2013).

Razo (2013) afirma que el mango está compuesto por 2 partes: que son la parte comestible y la no comestible del cual la parte más importante y más utilizada en la industria es la comestible, que corresponde entre 60 y 75%.

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En el 2003 se analizó la composición química de 100 g de pulpa en su estado de madurez, resaltando su alto contenido en fibra, así como el mayor porcentaje en lignina encontrado al caracterizar la pared celular de esta variedad comestible (Carreño et al., 2011). Los datos extraídos de relevancia para el proyecto son presentados en la Tabla 1, en donde se observa que la composición del fruto y de la cáscara son muy similares entre si, viendo de esta forma a la cáscara como un subproducto potencia,mente aprovechable.

Tabla 1. Composición química de pulpa y cáscara de mango variedad Tommy Atkins

Componente

Cantidad en pulpa

Cantidad en cáscara

Agua (g) Cenizas (g) Acidez titulable (ácido cítrico) (mg) pH Taninos (mg) Sólidos solubles °Brix Azucares totales (g) Azucares reductores (g)

85.27 0.35 0.43 3.49 0.48 14.01 14.07 3.07

79.62 ± 0.5 0.72 ± 0.03 0.46 ± 0.01 4.63 ± 0.00 3.60 ± 0.03 8.00 ± 0.90 10.93 ± 0.17 4.58 ± 0.13

Fuente: Carreño et al. (2011) y Brito et al. (2003)

La variedad de mango Tommy Atkins es una fruta muy popular y en su mayoría es consumida en estado fresco, es considerada como una fruta con alta contenido nutricional por su contenido de vitaminas y minerales (Carreño et al.,2011). A continuación se presenta el contenido de nutrientes en promedio por 100 g de mango variedad Tommy Atkins en estado de madurez.

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Tabla 2. Composición nutricional del mango variedad Tommy Atkins

Componente Nitrógeno (mg) Fosforo (mg) Calcio (mg) Potasio (mg) Zinc (mg) Magnesio Cobre (mg) Hierro (mg) Manganeso (mg) Vitamina C (mg) Vitamina A (UI) Tiamina (mg) Rivoflavina (mg) Niacina (mg)

Cantidad 5.5 3.0 16.4 23.9 0.05 8.2 0.31 3.1 0.21 14-60 1100 0,04 0,07 0,04

Fuente: Medeiros et al. (2004) y Carreño et al. (2011)

5.1.3. Comercialización en Colombia En Colombia el mango se cultiva principalmente por el fruto, la madera es también utilizada en la elaboración de cajas para empaque de frutas. El mango es consumido como fruta fresca, pulpa, salsa, jalea, encurtidos, helados y jugos enlatados. El fruto del Mango es usado en sus diferentes estados de maduración, cuando se encuentra en estado verde, medio maduro, o completamente maduro. A partir de pulpa cocida y endulzada se preparan dulces, conservas, pastas y golosinas, y a partir de capas delgadas deshidratadas o productos secos con sabor natural es utilizado el mango como complemento en la industria de heladería. El producto cultivado a nivel nacional, presenta dos mercados, la exportación y el mercado interno. En cuanto a la exportación de mango, Colombia exporta solo del 0.25 % al 0.5 % de la producción total, debido a que los grandes centros de acopio y supermercados de cadena absorben la mayoría de la producción interna y como resultado se da una oferta exportable relativamente escasa (Garcia, 2009).

La India, es el primer productor mundial de mango con una producción en toneladas anuales de 16 millones y un porcentaje de participación de 42,3%, seguido por China con 4 millones de toneladas y porcentaje 11,3%, y Tailandia con 2.5 millones de toneladas y porcentaje 6,6%; Colombia ocupa el puesto número veinte con una

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producción de 220 mil toneladas y un porcentaje de participación del 0,6% (Palacio, 2012).

A continuación se presenta la figura 2 de Agronet (2015), en donde se evidencia la producción de mango en Colombia relacionando el área cosechada y la producción por año, para el periodo de 2010 al 2013, evidenciando una tendencia positiva de aumento a través del tiempo.

Figura 2. Producción de mango en Colombia, 2010-2013 Fuente: Agronet (2015)

La producción de Mango en Colombia para el año 2013 fue de 263.515 Toneladas, Cundinamarca presento una producción de 90.446 Toneladas, Tolima 76.304 Toneladas, y Magdalena 25.489 Toneladas, siendo estos tres departamentos los de mayor producción de Mango, con porcentajes de participación en el mercado nacional de 33,4% Cundinamarca, 28,2% Tolima y 9,4% Magdalena (Agronet, 2015).

Figura 3. Participación departamental de la producción de mango en el 2013 Fuente: Agronet (2015)

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La distribución de las variedades de mango se refleja en la figura 4; donde se observa las variedades y el porcentaje de área establecida de siembra para Colombia, encontrándose distribuidas a variedad Tommy Atkins con 20% del área total de siembra (Palacio, 2012).

Figura 4. Área establecida de mango por variedad Fuente: Palacio, (2012)

5.1.4. Consumo en fresco y productos procesados El uso de Mango como materia prima en Colombia representó un volumen de consumo de 51.250 toneladas en el año 2007, dentro de las empresas procesadoras de frutas y hortalizas que tienen una mayor participación dentro del sector es la fabricación de jugos, con un porcentaje de 40%, encurtidos y salsas 24%; conservas 16%; otros preparados como concentrados de frutas, pulpas de frutas y vegetales congelados 12%; mermeladas y jaleas 7%, frutas pasas 1%; la oferta bruta de mango en Colombia 2006 alcanzo 165.000 toneladas, de las cuales, el consumo urbano presentó el 44% del total de ellas, equivalente a 72.000 toneladas (Bonilla et al., 2010).

El mercado interno abarca aproximadamente el 97.5% de la producción nacional, de la cual se calcula el 67,1% es consumido en forma de fruta y 32,9% en jugos naturales (Garcia, 2009); el consumo interno de mango en Colombia en el año 2010 fue de 158.628 Toneladas equivalentes a 3,42 Kilogramos per cápita, y para el año 2011 tuvo un valor de 178.290 Toneladas correspondiente a 3,8 Kilogramos per cápita (Palacio, 2012).

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A continuación se presentan las cifras de exportaciones e importaciones de Colombia para Mango en fresco y procesado.

Tabla 3. Exportaciones e importaciones de mango en Colombia

Importancia del sector Agropecuario 2013-2014 Mangos frescos Mangos preparados o conservados de otra forma Jugo de Mango sin fermentar y sin adición de alcohol TOTAL

Toneladas por año Exportaciones Importaciones 2013 2014 2013 2014 209,58

106,09

11530,40

6594,10

4430,57

4344,71

10

21,6

13,3 4653,45

28,02 4478,82

164,1 11704,5

80,1 6695,8

Fuente: Agronet, (2015)

Teniendo en cuenta los valores de toneladas reportados como exportaciones de mangos frescos para los años 2013 y 2014, se estima que se obtiene como residuos en cáscara entre 50.5 a 56.8 toneladas y para importaciones entre 2.899 a 3.262 toneladas aproximadamente, considerado un subproducto del sector agropecuario al cual no se le da una disposición para el potencial aprovechamiento en la industria alimentaria.

5.2. Disposición final subproductos 5.2.1. Residuos agroindustriales en Colombia En el país los residuos agrícolas como cáscaras, huesos, bagazo, frutas y vegetales con problemas de madurez y calidad representan un problema ambiental ya que no se cuenta con políticas adecuadas para su disposición final, siendo dispuestos en los rellenos (Mejia et al., 2013).

En Colombia anualmente se procesa 218.000 toneladas de frutas tropicales, de las cuales el mango representa el 29.8% de la demanda industrial 65.000 toneladas, las cuales generan entre un 50 a 55% de residuos, por lo que el estimado de la producción de subproductos por la transformación industrial del mango durante el año 2007 fue 32.500 toneladas (Pulgarin, 2009).

Echeverri y Vergara (2013), afirman que dependiendo de la variedad de mango, la cáscara puede constituir aproximadamente un 16 a 18% del peso total del fruto y el hueso 23 a 29%, evidenciando así que hay una generación de grandes volúmenes

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de desechos en las plantas procesadoras de esta fruta. Estos residuos que notablemente son una problemática de manejo y disposición final, pueden ser aprovechados por la industria alimentaria y se les puede dar un valor.

5.5.2. Alternativas del destino de la industria de frutas La industria de procesamiento y transformación de frutas y vegetales genera una cifra elevada de residuos orgánicos, los cuales son utilizados como materias para la creación de nuevos productos agroindustriales, su principal destino es la alimentación animal o el desecho en vertederos, sin embargo estos subproductos contienen sustancias como azucares, ácidos orgánicos, sustancias colorantes, proteínas, aceites y vitaminas que pueden tener un mejor aprovechamiento y pueden ser de interés e la industria alimentaria, farmacéutica, química o cosmética (Nashielli, 2003).

Entre el aprovechamiento más común de subproductos de la industria de procesamiento de frutas y vegetales se encuentran, la utilización de cáscaras y semillas para compostaje, lombricultura, producción de biocombustibles, alimentación animal y usos en alimentos para humanos, por lo que estos residuos son una fuente prometedora de aprovechamiento (Hernandez et al., 2012).

Estos residuos pueden ser aprovechados, realizando tratamientos posteriores, en un cálculo cercano que el 20% podría ser utilizado como base de extracción de pectinas y el 80% para obtención de ácidos grasos (Rivera & Campos, 2014).

Una de las alternativas de disposición de los subproductos de la industria de frutas es la extracción de pectinas a partir de cáscaras de frutas como guayaba, maracuyá y cítricos en general. La extracción se hace en dos fases. Existen numerosos procesos patentados para obtener las pectinas y en cada uno de ellos se obtienen productos de diferente calidad. Extracciones con Aspergillus niger a partir de la cáscara de naranja ha permitido la obtención de pectinasa, enzima usada en la industria de alimentos para clarificar jugos y vinos. Actualmente una parte de los trabajos de investigación va encaminada hacia el aprovechamiento de los carotenoides como pigmentos naturales para mejorar la coloración de jugos y concentrados además de extracción de compuestos flavonoides como la hesperidina a partir de cáscaras de frutos cítricos (Montoya et al., 2008).

5.5.3. Alternativas del destino de la industria de Mango En los últimos años se han buscado alternativas de producción agrícola sustentable que permitan el aprovechamiento de los residuos de la agroindustria. Se han 32

encontrado trabajos de investigaciĂłn sobre el uso de cĂĄscaras para la producciĂłn de gas, como fuente de compuestos bioactivos como polifenoles, carotenoides, vitaminas y ademĂĄs se ha incorporado en alimentos como fuente de fibra (Echeverri & Vergara, 2013).

Ajila et al. (2009) estudiaron el uso de polvo de cĂĄscara de mango como una posible fuente de fibra dietĂŠtica antioxidante en preparaciĂłn de macarrones, obteniendo que mediante la incorporaciĂłn del polvo es posible mejorar la calidad nutricional de macarrones sin afectar su cocciĂłn, textura y propiedades sensoriales; otra incorporaciĂłn se realizĂł en galletas de masa blanda, adicionando el polvo en la harina de trigo, obteniendo una mejora considerable en sus propiedades nutricionales, sensoriales y antioxidantes.

Serna et al. (2014) evaluaron las variedades de mango Keitt y Tommy Atkins en su potencial agroindustrial por sus caracterĂ­sticas de rendimientos, contenidos en compuestos fenĂłlicos totales y composiciĂłn proximal; se encontrĂł que las dos variedades presentan cĂĄscara con alto contenido de compuestos fenĂłlicos y antioxidantes; por lo que pueden ser utilizadas para preparar concentrados funcionales y en formulaciones prebiĂłticas Serna et al. (2015) consideraron el aprovechamiento de cĂĄscara de mango (variedades criollo, Keitt, y Tommy Atkins) en polvos alimentarios como fuente de ingredientes funcionales, evaluando el tamaĂąo de partĂ­cula sobre humectabilidad, solubilidad, capacidad de retenciĂłn de agua, capacidad de retenciĂłn de aceite e hinchazĂłn, el efecto de la variedad de mango sobre el contenido de compuestos antioxidantes (carotenoides, antocianinas, licopeno y ĂĄcido ascĂłrbico), contenido de extracto etĂŠreo y actividad de agua. De acuerdo a los resultados, los polvos obtenidos reportaron para la variedad Tommy Atkins los siguientes valores expresados en peso seco: antocianinas 19.329Âą3.05 mg. 100g −1 , carotenoides.

17.397Âą0.75 đ?‘šđ?‘”. 100đ?‘”−1 , licopeno 1.828Âą0.05 mg. 100g −1 y acidĂł ascĂłrbico 332.967 Âą 28.73 mg. 100g −1 . Afirmando asĂ­ que las cĂĄscaras de mango tienen potencial en la industria alimentaria, en formulaciones de alimentos funcionales con efectos benĂŠficos en la salud, gracias a su potencial antioxidante.

5.3. TĂŠcnica de deshidrataciĂłn por aire caliente La deshidrataciĂłn es una operaciĂłn en la que se da el transporte simultĂĄneo de calor y masa. En esta operaciĂłn debe aportarse el calor sensible necesario para la evaporaciĂłn del vapor de agua que se encuentra en el interior del alimento hasta la superficie de evaporaciĂłn, donde el vapor de agua se transfiere desde el alimento 33

hasta la atmósfera circundante. Las variables que determinan el tiempo de secado de un material, son: aire: temperatura, velocidad másica, humedad, características del flujo (dirección), producto, tamaño, estructura, forma, etc. (Maupoey et al., 2001).

La deshidratación o secado es el proceso mediante el cual se elimina el agua relativa de un alimento. Por lo general el agua es eliminada en forma de vapor de agua, debido a la fuerza de arrastre de aire caliente en condiciones de temperatura controladas. En alimentos se usa principalmente como técnica de preservación de la vida útil, ya que al disminuir el contenido de agua se disminuye la proliferación de microorganismos causantes de la descomposición (Diaz, 2007). Esta técnica permite controlar y registrar las variables del proceso, tales como temperatura, velocidad de circulación de aire y humedad relativa.

5.3.1. Secador de bandejas En este secador el producto se coloca en bandejas que van incorporadas en un compartimiento aislado de exposición a aire caliente y seco. El calentador puede ser directo (serpentines a vapor e intercambiadores) o indirecto (resistencias eléctricas). Este secador trabaja con velocidades de circulación de aire entre 2 y 5 metros/ segundo. El alimento dispuesto a secar se coloca en capas delgadas o laminas (1 a 6 cm de espesor) en una bandeja; puede estar en forma sólida (continua o discreta), como puré o aún líquido. El aire se calienta y circula entre las bandejas perforadas (perpendicular al plano de ellas); parte del aire se recircula para un mejor aprovechamiento a costa de algo de la eficiencia de secado (Orrego, s.f.). A continuación se presentan los componentes y el funcionamiento descrito anteriormente para un secador de bandejas con circulación de aire homogénea.

Figura 5. Secador de bandejas Fuente: Procesamiento de alimentos. http://www.virtual.unal.edu.co/cursos/sedes/manizales/4070035/html/contenido.html

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5.4. Pruebas fisicoquímicas Actividad Acuosa En el análisis de alimentos es la herramienta más usada para relacionar el contenido de agua y las propiedades del alimento. Las propiedades de textura de los alimentos deshidratados están también relacionadas a la adsorción de vapor de agua. La aw se define como la razón de la presión parcial de vapor del agua (P) de un alimento sobre la presión de vapor del agua pura (Po) a una temperatura dada (Labuza, 1980). Se expresa a través de valores comprendidos entre 0 y 1, en donde un alimento con baja aw será más estable a la mayoría de los cambios que ocurren como consecuencia del almacenamiento (Ramírez, 2012).

Multon et al. (1980) afirma que la actividad acuosa es una propiedad intrínseca y se relaciona con el contenido de humedad por medio de las curvas o isotermas de adsorción y desorción (deshidratación del solido). Es importante entender de manera clara la diferencia entre los términos que son utilizados para describir el agua asociada a los alimentos o sus componentes. Ramírez, (2012) presenta las siguientes definiciones: Adsorción: Indica la capacidad de un material para adsorber en su superficie agua en forma espontánea, cuando se le expone a una atmósfera de humedad relativa constante. Si la extensión de la hidratación es muy importante, puede ocurrir absorción en el interior, hinchamiento y eventualmente la solubilización.

Absorción: Indica la capacidad de un material para embeber agua en su estructura cuando se le pone en contacto con agua a través de una superficie que se mantiene húmeda o por inmersión.

Retención: Indica la habilidad de un material hidratado para impedir la salida de agua frente a la acción de una fuerza externa de gravedad, centrifuga o de compresión.

Agua ligada: El agua está presente también en la porción principal del alimento, en donde se adhiere, por acción capilar, a las partículas del mismo. Se encuentra en los alimentos como agua de cristalización (en los hidratos) o enlazada a las proteínas.

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Agua libre: También llamada agua congelable y agua capilar, es la que se volatiliza fácilmente, se pierde en el calentamiento, se cógela primero y es la principal responsable de la actividad del agua (Badui Dergal, 2006).

5.5. Prueba de color Color Contreras (2006) resalta la importancia del color en la valoración física y de calidad de los alimentos. El color depende de la presencia de cuatro tipos fundamentales de pigmentos, carotenoides, responsables de los colores amarillos, anaranjados y rojos; antocianinas, responsables de los colores rojo, naranja, azul y purpura; clorofilas, pigmentos vegetales de mayor distribución en la naturaleza y responsables del color verde de las plantas y compuestos fenólicos los cuales pueden cambiar durante el procesado y almacenamiento.

En la figura 6 se ilustran los atributos psicológicos en el círculo cromático, tono, saturación y claridad.

Figura 6. Circulo Cromático: a) Tono, b) Saturación, c) Claridad Fuente: https://www.dspace.espol.edu.ec/retrieve/90012/D-79702.pdf

El espacio de color CIELa*b*, es un sistema coordenado cartesiano definido por tres coordenadas colorimétricas L, a*, b*, magnitudes que derivan matemáticamente de los valores de las coordenadas triestimulo (Contreras, 2006).

Contreras, (2006) presenta la especificación de los parámetros colorimétricos del espacio de color CIELa*b*.

L: recibe el nombre de “luminosidad”, atributo según el cual una superficie parece emitir más o menos luz. Para superficies reflectoras o transmisoras se reserva el término de “claridad”, por la que un cuerpo parece reflejar (o transmitir) por difusión una fracción mayor o menor de la luz incidente. Puede tomar valores entre 0 (negro absoluto) y 100 (blanco absoluto). a*: define la desviación del punto acromático correspondiente a la claridad, hacia el rojo si a* > 0, hacia el verde si a* < 0.

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b*: define la desviación del punto acromático correspondiente a la claridad, hacia el amarillo si b* > 0, hacia el azul si b*< 0.

C*ab: identificado como “saturación” o “croma”, es el atributo que permite estimar la proporción de color cromático puro contenido en la sensación total. h*ab: corresponde al “tono”, atributo que ha suscitado nombres como azul, verde, amarillo, rojo, etc. Numéricamente, también en el plano cromático a*-b*, es una medida angular y corresponde al ángulo de matiz definido desde el eje positivo de la coordenada a*, que varía entre 0 y 360º.

5.6. Pruebas antioxidantes 5.6.1. Contenido de Polifenoles Los compuestos polifenólicos son los compuestos bioactivos antioxidantes más abundantes en la dieta. Arranz, (2010) los define como un amplio grupo de compuestos, que son producto del metabolismo secundario de las plantas. Poseen estructuras con anillos aromáticos y dobles enlaces conjugados a partir de los cuales ejercen su acción antioxidante.

Jiménez et al. (2012) Afirma que los polifenoles son un grupo especial de antioxidantes naturales muy importantes. Estas substancias como su nombre indica contienen dos o más radicales fenólicos y estos son atrapadores de radicales libres.

El mecanismo de reacción es el siguiente:

Figura 7. Mecanismo de reacción fenólica frente a radicales libres Fuente: https://alojamientos.uva.es/guia_docente/uploads/2012/470/45808/1/Documento17.pdf

En esta reacción el fenol se oxida a quinona y después a peróxido (- OOR). El peróxido más sencillo es el peróxido de hidrógeno de fórmula H2O2 (HO-OH). Los peróxidos superiores se forman sustituyendo un hidrógeno del HO-OH por un resto

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R (RO-OH). Cuando el peróxido se forma en una biomolécula, se pierde la función de dicha biomolécula y ello puede provocar daños serios en el funcionamiento de las células y los tejidos.

La medida del contenido de fenoles totales se realiza utilizando el método de FolinCiocalteau (Singleton et al. 1965), en la que se determina la capacidad que tienen los polifenoles para reducir el Mo (Vl) (amarillo) a Mo (V) (azul), como resultado de tal reacción, el reactivo de color amarillo adquiere un intenso color azul que se mide con el espectrofotómetro (Agudo, 2010).

5.6.2. Capacidad antioxidante Tovar del Rio, (2013) afirma que no es posible medir directamente la actividad antioxidante, pero puede determinarse por los efectos del compuesto antioxidante en un proceso de oxidación controlado. La medición de una muestra oxidante, pueden usarse intermediarios o productos finales para valorar la actividad antioxidante.

Existen diferentes modelos de test in vitro para evaluar la actividad antioxidante de una muestra de interés. Con base a las reacciones químicas, los ensayos para determinar la capacidad antioxidante pueden ser divididos en dos categorías:  

Ensayos basados en la reacción por transferencia de átomos de hidrogeno (HAT) Ensayos basados en la reacción por transferencia de electrones (ET) (Huang et al., 2005)

En la tabla 4 se presentan algunos modelos de test basados en transferencia de electrones (ET).

Tabla 4: Modelos de ensayo in vitro, modo de reacción ET

ENSAYO Ácido 2,2′-azino-bis-3-etilbenzotiazolin-6-sulfonico (ABTS) 1,1-difenil-2-picril-hidrazilo (DPPH) Poder de reducción antioxidante del hierro (FRAP) N,N- dimetil-p-fenilendiamina (DMPD) Capacidad de reducción antioxidante del cobre (CUPRAC) Fuente: Huang et al., (2005)

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CATEGORIA Ensayos basados en la transferencia de electrones (ET)

Los ensayos basados en la transferencia de electrones (ET) involucran una reacción redox con el oxidante como un indicador del punto final de reacción. Los ensayos basados en HAT y ET fueron desarrollados para medir la capacidad de atrapar radicales libres, en lugar de la capacidad preventiva antioxidante de una muestra (Huang, 2005).

En la figura 8 se presentan las reacciones específicas para los ensayos basados en ET.

Figura 8. Mecanismos de reacción por transferencia de electrones (ET) Fuente: Huang et al., (2005)

Se han adoptado un amplio rango de ensayos espectrofotométricos para medir la capacidad antioxidante de los alimentos. La mayoría de ensayos antioxidantes in vitro utilizan un captador de radicales libres. Entre los ensayos de captación de radicales libres, el método DPPH es los más rápidos y de menor costo en comparación con otros modelos (Alam et al., 2012).

5.6.3. Ensayo del DPPH (1,1-difenil-2-picril-hidrazilo) Blois en 1985 propuso y demostró por primera vez la capacidad del radical libre DPPH para aceptar un átomo de hidrógeno (H) proveniente de una molécula de cisteína (Tovar del Rio, 2013).

La molécula 1,1-difenil-2-picril-hidrazilo (DPPH) es conocida como un radical libre estable debido a la deslocalización de un electrón desapareado sobre la molécula completa, por lo cual la molécula no se dimeriza, como es el caso de la mayoría de los radicales libres. Debido a esta deslocalización del electrón se intensifica el color violeta intenso típico del radical, el cual absorbe en metanol a 517 nm. Cuando la solución de DPPH reacciona con el sustrato antioxidante que está en la capacidad de donar un átomo de hidrogeno como se muestra en la figura 9, el color violeta se desvanece. Este cambio de color es monitoreado espectrofotométricamente y es utilizado para determinar los parámetros para las propiedades antioxidantes (Tovar del Rio, 2013).

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Figura 9. Estructura del DPPH antes y después de la reacción con el antioxidante Fuente: Alam et al., (2012)

Una revisión detalla de la literatura revela que la mayoría de los estudios están basados en un tiempo de reacción de 20-30 minutos en vez de un tiempo de reacción total de 120 minutos requerido para alcanzar el estado estacionario y completar la reacción redox (Ojha et al., 2012).

5.7. Predicción de vida útil mediante isotermas de adsorción 5.7.1. Isoterma de sorción La isoterma de sorción se define como la relación entre la actividad de agua (o la humedad relativa de equilibrio de aire circundante) y el contenido de humedad de un material en equilibrio a temperatura constante, la cual se obtiene cuando el proceso de equilibrio parte de una húmeda o seca, y a esta se le permite equilibrarse con la humedad del aire circundante perdiendo o ganando humedad, reflejando así la forma como el agua se liga al sistema. La relación entre el contenido de agua y la actividad acuosa o la presión de vapor relativa es conocida como isoterma de sorción. (Ramírez, 2012) La isoterma de un producto relaciona gráficamente, a una temperatura constante, el contenido en humedad de equilibrio de un producto con la actividad termodinámica del agua del mismo, ya que en el equilibrio, este último parámetro es igual a la humedad relativa del aire que rodea el producto (Gálvez et al. 2006).

Zhang et al. (1996) afirma que las isotermas son importantes para el análisis y diseño de varios procesos de transformación de alimentos., tales como secado, mezcla y envasado de los mismos. Además resalta su importancia para predecir los cambios en la estabilidad de los alimentos y en la elección del material de empaque adecuado.

Ramírez, (2012) presenta las tres fases en que se pueden observar las isotermas de adsorción

40



 

Actividad de agua entre 0 y 0.2. Es el agua que se encuentra fuertemente ligada en el alimento, esta forma una capa monomolecular, es decir, una sola capa de moléculas de agua que cubre la totalidad de la superficie del alimento, también llamada “monocapa”.

Actividad de agua entre 0.2 y 0.8. Es agua débilmente ligada en forma de multicapa que esta interaccionando con la monocapa por puentes de hidrogeno.

Actividad de agua superior a 0.8. Es agua disponible y de gran movilidad. Esta se puede intercambiar con el agua multicapa. Se denomina agua de la fase masiva y existen dos tipos: agua desligada y agua atrapada.

Otra característica que trae a colación Ramírez, (2012) es la variación que presenta la isoterma respecto a la temperatura. En la generalidad de los casos, al aumento de la temperatura se presenta una disminución en el contenido de humedad cuando la aw permanece constante, la higroscopicidad del producto disminuye en la isoterma de adsorción, lo que se puede apreciar como un acercamiento de la isoterma hacia el eje de aw.

5.7.2. Determinación de datos de equilibrio para construir las isotermas Existen dos técnicas para determinar los datos de equilibrio: 



Técnicas manométricas o higrométricas: basadas en la determinación directa de la presión del vapor de agua o la humedad relativa de la interfase de un sólido de contenido de humedad conocido.

Técnicas gravimétricas: basadas en la determinación del contenido de humedad de la muestra después de que ésta ha alcanzado el equilibrio con un aire de humedad relativa conocida. Esta técnica puede desarrollarse por métodos estáticos dinámicos.

La técnica gravimétrica realizada por método estático consiste en colocar dentro de una cámara herméticamente cerrada una disolución saturada de una sal con una aw conocida, como se muestra en la figura 10. En el espacio libre que queda por encima de la disolución propicia un ambiente cuya humedad relativa en el equilibrio, a una temperatura determinada será exactamente la aw de la sal a esa misma temperatura. Al colocarse una muestra en el interior esta ira ganando o perdiendo agua hasta quedar en equilibrio con el ambiente (peso constante) (Ramírez, 2012).

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Figura 10. Técnica gravimétrica por método estático Fuente: Ramírez, M. (2012)

Para obtener la isoterma completa de un producto se debe realizar el mismo procedimiento con diferentes sales a diferentes aw.

5.7.3. Representación gráfica de las isotermas de sorción Las isotermas se representan gráficamente en base a los datos obtenidos de equilibrio de la siguiente manera:  

En el eje X se representa la actividad de agua del alimento En el eje Y se representa el contenido de humedad base seca del alimento

Figura 11. Isoterma típica de sorción de humedad Fuente: Ramírez M. (2012)

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S. Brunauer plantea que las isotermas experimentales pueden clasificarse con pocas excepciones en cinco tipos, como se puede observar en la figura 12.

Figura 12.Tipos de isotermas de acuerdo a la clasificación de S. Brunauer Fuente: Ramírez, M. (2012)

A continuación se explica de manera individual el tipo de Isoterma expuesto por S. Brunaeuer: Tipo I: denominado isoterma de Langmuir, corresponde a una adsorción en monocapa. La cantidad adsorbida aumenta con P hasta alcanzar un valor límite correspondiente al recubrimiento total de la superficie por una monocapa. Es la isoterma característica de un proceso únicamente de fisisorción.

Tipo II: es indicativo de una adsorción física en multicapa. El rápido ascenso inicial corresponde a la formación de la primera capa, que tiene en este caso una constante de formación mayor que para el resto de capas (la entalpía de formación de la primera capa es más negativa que para el resto de capas). Al seguir aumentando la presión se forma la segunda capa de moléculas adsorbidas, seguida de otras más.

Tipo III: corresponde también a una adsorción física en multicapas pero donde la constante de equilibrio de formación de la primera capa es igual que para las siguientes (no se observa diferencia entre el llenado de la primera capa y del resto).

Tipos IV y V: corresponde a adsorción en multicapas sobre materiales porosos.

Difieren del Tipo II y III por la presencia de una rama horizontal (saturación).

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5.7.4. Modelo molecular de adsorción. Modelo de B.E.T. La teoría de Brauner, Emmett y Teleer (B.E.T.) de 1938 constituye el modelo básico de la fisisorción, conocido como el modelo más popular en la caracterización de la sorción de agua en alimentos. Este modelo se desarrolló bajo la consideración de que la velocidad de condensación sobre la primera capa es igual a la velocidad de evaporación de la segunda capa. (B.E.T.) definieron una capa molecular como la cantidad de disolvente (agua) por gramo de sólido que puede cubrir una molécula del producto, la cual está unida fuertemente al sólido, su fugacidad es baja y por lo tanto su presión de vapor es reducida, generando una aw baja. Este concepto permite relacionar los aspectos físicos y químicos que deterioraran los alimentos (Ramírez, 2012). Para el cálculo de agua de monocapa se utiliza la ecuación de B.E.T., la cual se muestra a continuación: aw 1 (C − 1) = + . aw (1 − aw )xm xm . C xm . C

Xm = humedad del producto correspondiente a una capa monomolecular de agua absorbida (en las mismas unidades que W e).

C = constante característica del material relacionada con el calor desprendido en el proceso de sorción.

El modelo de B.E.T. permite la linealización de los datos experimentales al representar los valores del término aw / (1-aw) xm frente a la actividad de agua. Así pueden expresarse en forma linealizada los datos de la isoterma. De la pendiente (igual a (C-1)/ (xmC)) y la ordenada en el origen (igual a 1/(xmC)) de las rectas ajustadas puede calcularse el valor de la capacidad de la monocapa y del parámetro C. El modelo se desvía de la linealidad cuando aw es superior a 0.3-0.5, debido a que a partir de esos niveles de aw, los fenómenos que describen mayoritariamente las interacciones del agua empiezan a estar presente en el sistema movilizando los solutos en forma de fase liquida (Ramírez, 2012).

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5.8. Antecedentes de la investigación En las siguientes tablas se presentan estudios previos de secado de frutas, aplicación de estos en infusiones aromáticas y estudios de determinación de capacidad antioxidante en mango, esto con el fin de dar soporte a las condiciones de proceso en las cuales se va a desarrollar el presente estudio.

Tabla 5. Estudios de secado de frutas mediante técnica de deshidratación por circulación de aire caliente Autores

Año

Titulo

Producto

Hincapié, Gustavo; Barajas, Jaime; Arias Zuleyma

Evaluación del secado por convección de la guayaba 2011 (Psidium guajava L.) variedad manzana

GUAYABA (Psidium guajava L.)

Zuluaga, Juan; Cortes, Misael; Rodríguez, Eduardo

Evaluación de las características físicas de mango 2010 deshidratado aplicando secado por aire caliente y deshidratación osmótica

Mango (Mangifera indica)

Contreras Monzón, Carolina

García González, José Francisco

Influencia del método de secado en parámetros de calidad 2006 relacionados con la estructura y el color de manzana y fresa deshidratadas Determinación de los parámetros técnicos y 2005 evaluación sensorial en la deshidratación de mango (Mangifera indica) variedad

Manzana y fresa

Mango (Mangifera indica)

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Resultados Deshidratación a temperatura de 40, 50 y 60ᵒC, presentando mejores atributos la guayaba manzana deshidratada a temperatura de 50ᵒC con respecto a contenido de Vitamina C, mejor capacidad de rehidratación, de retención de agua y de adsorción de lípidos.

Estudiaron la influencia del proceso de secado con aire caliente y deshidratación osmótica más secado con aire caliente a temperaturas de 60 y 70°C sobre las características físicas del mango variedad Tommy Atkins. Confirmaron que el secado de mango sin pre tratamiento a 70 °C presenta una mayor velocidad de eliminación del agua desde el interior de la fruta, la menor humedad final (10.2%) y la menor actividad de agua (0.362).

En relación al efecto de la temperatura del aire de secado, se ha observado que las muestras sometidas a un tratamiento de secado por aire a 50ºC se deshidratan más rápidamente que a 30ºC, lo que a su vez conlleva un menor pardeamiento del producto Determinaron parámetros técnicos y evaluaron sensorialmente mango (Mangifera indica) variedad Haden deshidratado.

Evaluaron tres temperaturas (57.2, 62.7 y 68.3 °C), tres tipos de corte (6,8 y 10 mm) y dos pre-tratamientos (ósmosis y noósmosis). El mango deshidratado de mayor aceptación y

Haden y champiñón (Agaricus bisporus) en la Escuela Agrícola Panamericana

estabilidad en 6 semanas de estudio fue el resultante del tratamiento a 62.7°C con un grosor de 6mm

Tabla 6. Estudios de aplicación de técnica de deshidratación por circulación de aire caliente para la elaboración de bebidas aromáticas.

Autores

Año

Titulo

Deshidratación de granadilla (Passiflora ligularis Juss) por Márquez, Carlos; Peláez, Mirlet; 2009 convección forzada para Cortes, Misael elaboración de bebidas aromáticas

Producto

Resultados

Granadilla (Passiflora ligularis Juss)

Deshidratación a temperatura de 35, 50 y 65ᵒC de granadillas troceadas con cáscara, en pulpa con semillas y en pulpa, presentó preferencia estadísticamente significativa al 95% de confianza pulpa deshidratada a 35ᵒC

Lagoeyte Tamayo, Gloria María

Deshidratación de Piña para la 2001 elaboración de bebidas aromáticas

Piña variedad cayena lisa

Como resultado del proceso de deshidratación por convección forzada a temperatura de 35°C y humedad relativa (80%) para piña variedad cayena lisa, con dos métodos de troceado mecánica y manualmente, se obtuvo un porcentaje de pérdida de ácido ascórbico del 48% y una pérdida de la vitamina A del 75% con respecto a la piña en fresco para los dos tipos de troceado, sin embargo la fruta cortada manualmente conservo mejor las características sensoriales de olor y sabor.

Rojas Cristian, Tripaldi Piero y Dután Hugo

Desarrollo y optimización de una infusión aromática tipo 2010 tisana aplicando diseño de Plackett-Burman y optimización de máxima pendiente

22 hierbas aromáticas

Como resultado de una temperatura de secado a 50 °C, se obtuvo respuestas favorables y de aceptación por parte del equipo panelistas conformado por 30 personas.

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Tabla 7: Estudios de determinación de capacidad antioxidante Autores

Año

Titulo

Producto

Singh Dalbir , Muhammad Siddiq, Kirk D.

Total phenolics, carotenoids and antioxidant properties of 2015 Tommy Atkins mango cubes as affected by drying techniques

Mango Tommy Atkins

Jibaja Espinoza y Luis Miguel

Determinación de la capacidad antioxidante y análisis 2014 composicional de harina de cáscara de mango, (Mangifera indica), variedad “criollo”

Mango (Mangifera indica)

Andzi Barhé y Feuya Tchouya

Comparative study of the antioxidant activity of the total polyphenols extracted from Té Amarillo y 2016 Hibiscus Sabdariffa L., Glycine vino tinto max L. Merr., yellow tea and red comercial wine through reaction with DPPH free radicals

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Resultados El polvo de mango con mayor contenido de compuestos fenólicos que sufrió menor degradación, fue mediante la técnica de liofilización, reportando valores de (1725.2 GAE/100g bs ), por el contrario mediante el empleo de secado al vacío se observó una mayor degradación (93.2 mg GAE/ 100g bs ). Los valores de capacidad antioxidante por DPPH para el polvo de mango tuvo un cambio significativo por el método de secado al vacío, reportando valores de (34 u mol TE/ g). La menor degradación se observó por el empleo de liofilización (88 u mol TE/ g).

Deshidratación de cáscaras en un secador de bandejas horizontales de aire forzado a 55 °C, durante 4, molido hasta un diámetro final de 0.5 mm horas En tanto a la capacidad antioxidante medido por el método del DPPH (1,1-difenil-2picrilhidrazil), presentó un IC50 (Concentración del extracto al cual inhibe a la mitad el radical DPPH) de 230.81 μL obtenido de la harina de cáscara de mango (Mangifera indica), determinando así que los residuos del mango pueden ser aprovechables como subproducto con características funcionales valiosas para la nutrición.

Mediante el método de barrido de radicales libres DPPH las propiedades antioxidantes fueron medidas por la determinación de actividad anti-radical expresado en % inhibición. Los resultados concluyen una correlación entre el contenido de compuestos fenólicos y el poder antioxidante de los extractos ensayados, reportando valores de intensidad (IC50) que van desde 4.62 uM a 1.10 uM

Capacidad antioxidante de Arrazola cinco cultivares de mango Guillermo, (Mangifera indica L.) y 2013 Rojano Benjamin, evaluación de su Díaz Annelayke comportamiento en una matriz alimentaria

Mango (Mangifera indica)

Singh Dalbir, Muhammad Siddiq, Ibrahim Greiby, kirk D.

Total phenolics, antioxidant activity, and functional 2013 properties of “Tommy Atkins” mango peel and kernel as affected by drying methods

Mango Tommy Atkins (Cáscara y núcleo)

Calderón José, Jaimes Lilia, Hernández Eduardo, Villanova Belén

Antioxidant capacity, phenolic content and vitamin C in pulp, 2011 peel and seed from 24 exotic fruits from Colombia

24 frutas exóticas de Colombia

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Estudiaron el contenido de B-caroteno, fenoles, ácido ascórbico y la capacidad antioxidante de los cultivares en una matriz lipídica, en comparación con un antioxidante comercial (BHA). El IC50 de la capacidad captadora de radicales libres para variedad Jobo fue de 0.776, esta variedad presento mayor actividad antioxidante con concentración de extracto 70.35 mg ml -1 Los resultados mostraron que los polvos liofilizados tanto de cáscara como del núcleo presentan contenidos fenólicos más altos con valores de (3185 mg/100g bs ) para cáscara. Las cáscaras secadas por cabina, al vacío y por rayos infrarrojos presentan valores de 2320, 2032 y 3049 mg/100g bs respectivamente. La actividad antioxidante en la cáscara se vio mayormente afectada por el método de secado al vacío (176 u mol TE/g bs ), los métodos de liofilizado, cabina, y rayos infrarrojos presentaron valores de 219, 188 y 203 respectivamente.

Evaluaron la actividad antioxidante, fenoles solubles totales y vitamina C en la pulpa, cáscara y pepa de veinticuatro frutas exóticas colombianas, dentro de las cuales se encuentra el mango (Mangifera indica), encontrando una correlación positiva entre la actividad antioxidante (evaluada por ABTS y FRAP) y el ácido ascórbico. Las cáscaras de zapote costera algarrobo presentaron los valores más altos de actividad antioxidante y fenoles totales. Concluyeron que las cáscaras y semillas de las frutas tropicales de Colombia pueden ser utilizadas para el desarrollo de nuevos productos alimenticios funcionales.

Ajila C., Naidu K., Bhat S., Prasada Rao

Bioactive compounds and 2007 antioxidant potential of mango peel extract

Mango Raspuri y Badami

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Los resultados mostraron que las cáscaras maduras contienen mayor cantidad de antocianinas y carotenoides en comparación con las muestras control, mientras que las cáscaras de mango verde tienen un alto contenido en polifenoles. La actividad antioxidante de las cáscaras de mango maduro presento buena actividad antioxidante en diferentes sistemas, reportando valores de IC50 en un rango de 1.39 a 5.24 ug de Ácido gálico, concluyendo que puede utilizarse en alimentos nutracéuticos y funcionales

6. METODOLOGÍA A continuación se presenta la metodología empleada para el desarrollo de la presente investigación, donde para efectos de fácil identificación se nombrará a la cáscara en fresco con las siglas CF, y a las condiciones de secado 35ºC-20h, 50ºC15h y 65ºC-10, condición 1, 2 y 3 respectivamente.

6.1. Adecuación de la materia prima Adquisición de la materia prima: para el proyecto de investigación se utilizó cáscara de mango (Mangifera indica) variedad Tommy Atkins obtenida de la empresa Productos del Campo San Gregorio S.A.S., en la ciudad de Bogotá. Las cáscaras fueron almacenadas a temperatura de refrigeración (4°C) en bolsas herméticas hasta su utilización, con un tiempo máximo de almacenamiento de 48 horas. Las cáscaras usadas son producto del pelado de mango, el cual se comercializa en tiras de producto fresco por la empresa, por lo que se presentan en tiras con estado de maduración entre 3 y 4 de acuerdo con lo especificado en la NTC 5210, correspondientes a pulpas adyacentes en la cáscara de color amarillo intenso y anaranjado.

Ilustración 1. Adquisición de cáscara de mango Fuente: Autores.

Limpieza y desinfección de cáscaras de mango: la materia prima fue sometida a proceso de lavado y desinfección con solución de Timsen 200 ppm, esta concentración de acuerdo con la ficha técnica del producto Timsen de la marca Cimpa S.A.S. donde se especifica esta concentración para desinfección en frutas y verduras mediante inmersión con un tiempo de 3-5 minutos, pasado el tiempo se realiza un enjuague con abundante agua potable como se observa en la ilustración 2.

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Ilustración 2. Desinfección en solución de Timsen Fuente: Autores.

6.2. Fase 1. Deshidratación de cáscara de mango Secado por aire caliente: las cáscaras frescas y desinfectadas se sometieron a un proceso de secado por aire caliente, para lo cual se ubicaron aproximadamente 1000 gramos de cáscara que fueron distribuidas uniformemente en cuatro bandejas del equipo para ser sometidas a secado empleando un horno de convección forzada a gas (Javar®), modelo XBC6156AL a tres temperaturas de secado 35°C, 50°C y 65°C, durante 20, 15 y 10 horas respectivamente.

Ilustración 3. Proceso de secado por aire caliente

Fuente: Autores Molienda: una vez deshidratadas las cáscaras a las tres condiciones de secado se realizó la operación de molienda empleando un molino eléctrico de tornillo (Corona®) adaptado, para obtener el polvo.

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Ilustración 4. Molienda y obtención de polvo Fuente: Autores.

Después de finalizado el proceso de molienda se realizó una caracterización de las cáscaras deshidratadas obtenidas para lo cual se evalúo los parámetros de perdida en peso, humedad, actividad de agua, color, polifenoles y capacidad antioxidante. Así mismo estas variables se midieron antes del proceso de secado, para determinar el efecto que tienen las condiciones sobre estas variables.

Diseño experimental Diseño factorial de un factor: se realizaron 2 réplicas por cada condición de secado, evaluando parámetros fisicoquímicos (pérdida en peso, humedad, aw, pH y acidez), de color y funcionales (contenido de polifenoles y capacidad antioxidante), con el fin de analizar el efecto de la condición de secado sobre estas características, como se evidencia en la figura 13.

Figura 13. Diseño experimental fase 1 Fuente: Autores

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6.3. Fase 2: Infusiones Empaque del producto: en este proceso se emplearon dos tipos de empaques con el fin de evaluar el efecto de estos sobre los parámetros sensoriales, fisicoquímicos y antioxidantes de la bebida. Cada empaque involucra un método de preparación de la infusión, los empaques utilizados fueron: 



Empaque 1: Bolsa filtrante. El papel filtro termosellable empleado para el empaque del molido de mango, es obtenido a través de la empresa Américas Maquinaria LTDA. Empaque 2: Bolsas laminadas con recubrimiento metálico aislante.

Figura 14. Tipos de empaque Fuente: Autores

A continuación se presentan los procedimientos utilizados para el empaque de los polvos de cáscara de mango.

Empaque en bolsa filtrante: El papel filtro es cortado a unas dimensiones de 5x5 cm y es sellado por acción de la temperatura empleando una selladora de pedal (Javar®). En cada bolsa filtrante se almacenaron 3 gramos del polvo de cáscara de mango. Posteriormente se precede a realizar el sellado a una temperatura de 120°C.

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Ilustración 5. Empaque en bolsa filtrante Fuente: Autores

Empaque de bolsa laminada: aproximadamente 250 gramos de polvo de cáscara mango se empacaron en la bolsa laminada cerrada herméticamente.

Ilustración 6. Empaque en bolsa laminada Fuente: Autores

Obtención de las infusiones: a continuación se describen los métodos de obtención de las infusiones, mediante empleo de bolsa filtrante y filtro para tetera.

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Figura 15. Métodos de infusión Fuente: Autores

Empleo de bolsa filtrante: se realiza con agua a una temperatura de 100°C por 5 minutos de infusión, transcurrido este tiempo se retira la bolsa.

Ilustración 7. Elaboración infusión mediante el empleo de bolsa filtrante Fuente: Autores

Empleo de filtros para teteras: La relación utilizada de polvo de mango y agua fue de 3 gramos por cada 100 ml de agua, la tetera en su interior cuenta con un filtro de porcelana en el que los poros se ubican de manera vertical, esta fue llenada con 15 gramos de polvo de mango al que se le adicionaron 500 ml de agua, ya que la proporción de 3 gramos/100 ml agua usado en la bolsa filtrante no cumplía el nivel de agua requerido para alcanzar el filtro donde se encontraba el polvo, el agua fue adicionada a una temperatura de 100°C y se dejó en reposo por 5 minutos.

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Ilustración 8. Elaboración infusión mediante el empleo de tetera Fuente: Autores

Para la selección del tiempo de infusión, se tuvo en cuenta el tiempo recomendado para infusiones comerciales en bolsa filtrante, siendo este de 3-4 minutos y tiempo de 6 minutos para preparación de infusiones en tetera para uso en análisis sensorial según la NTC 3408. De acuerdo a estos valores se realizó un promedio entre los valores tomando el valor máximo de 4 minutos para infusión en bolsa filtrante, esto con el fin de realizar las infusiones con cáscara de mango a las mismas condiciones y analizar el efecto del método de infusión en las variables de calidad medidas.

Luego de elaboradas las infusiones con los dos métodos, se les realizó las pruebas fisicoquímicas (pH y acidez), de color, antioxidantes (polifenoles y capacidad antioxidante) y sensoriales (olor, color, sabor, aroma y apariencia general) a las bebidas para cada condición de secado a fin de seleccionar el mejor tratamiento.

Diseño experimental Diseño factorial de un factor: método de obtención de infusión: bolsa filtrante (M1) y tetera (M2) como lo muestra la figura 16.

Figura 16. Diseño experimental fase 2 Fuente: Autores

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6.4. Fase 3: Estudio de vida útil El estudio de vida útil se hizo mediante la predicción a partir de isotermas de sorción, para ello se utilizaron tres soluciones sobresaturadas de sales, cloruro de sodio, cloruro de potasio y cloruro de calcio, además de silica gel y agua.

La preparación de las soluciones sobresaturadas se realizó teniendo en cuenta la solubilidad de cada una de ellas, ver tabla 8.

Tabla 8. Solubilidad de NaCl, KCl y CaCl

Solubilidad (g / 100 cm 3) 36.0 34.4 74.5

Compuesto NaCl KCl CaCl2

Fuente: Autores

Se generaron cinco atmósferas con humedades relativas diferentes, depositando silica gel, las soluciones sobresaturadas (CaCl2, NaCl y KCl) y agua en los desecadores, condicionando humedades relativas de 10 %, 33%, 75%, 84% y 100 % respectivamente, al cabo de 24 horas en las que las atmósferas se estabilizaron se colocaron en cajas de Petri aproximadamente 20 gramos de polvo de cáscara de mango obtenido de la condición de secado 3 (65°C-10h) por cada replica, estas se mantuvieron en los desecadores por 15 días, ver ilustración 9.

Ilustración 9. Isotermas de sorción Fuente: Autores

Al transcurrir los 15 días se les realizó a los polvos e infusiones obtenidas estas pruebas fisicoquímicas (humedad, aw, pH y acidez), de color y antioxidantes

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(polifenoles y capacidad antioxidante), para determinar el efecto que tuvo el almacenamiento sobre los parĂĄmetros anteriormente indicados.

Para el estudio de vida Ăştil presuntiva se tuvieron en cuenta los datos presentados en la tabla 9 de acuerdo con el tipo de presentaciĂłn del producto.

Tabla 9. Especificaciones por tipo de presentaciĂłn del polvo de cĂĄscara de mango para infusiones

PresentaciĂłn

Material de Permeabilidad đ?&#x2018;&#x201D; â&#x2C6;&#x2014; đ?&#x2018;&#x161;đ?&#x2018;&#x161; empaque đ?&#x2018;&#x161;đ?&#x2018;&#x161;đ??ťđ?&#x2018;&#x201D; â&#x2C6;&#x2014; đ?&#x2018;&#x161;2 â&#x2C6;&#x2014; đ?&#x2018;&#x2018;đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;&#x17D;

Sobre donde se empaca la Papel Kraft bolsa filtrante Polvo en bolsa por 250g para tetera

Mylar

Ă rea

Contenido

(đ?&#x2018;&#x161;2 )

(g)

0,37

0,0025

3

1,15

0,0372

250

Imagen

Fuente: Autores

DiseĂąo experimental DiseĂąo factorial de dos factores: atmĂłsferas con humedades relativas diferentes y mĂŠtodo de infusiĂłn: los polvos de cĂĄscara de mango obtenidos de humedades relativas de 10% (H1), 33% (H2), 75% (H3), 84% (H4) y 100 %(H5) fueron preparados en infusiĂłn mediante el empleo de bolsa filtrante (M1) y tetera (M2), posteriormente se evaluaron mediante las pruebas antes mencionadas, como lo muestra la figura 17.

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Figura 17. DiseĂąo experimental fase 3 Fuente: Autores

6.5. Pruebas 6.5.1. Pruebas fisicoquĂ­micas DeterminaciĂłn de humedad: se determinĂł el porcentaje de humedad pesando 5 gramos de muestra en crisoles, los cuales fueron llevados a la estufa de secado por 1 hora a 105 °C y puestos en un desecador por 30 minutos para su enfriamiento y posterior pesaje. Se pesaron las muestras y se llevaron a 70 °C por 24 horas, el contenido de agua se calculĂł por diferencia de peso empleando la siguiente fĂłrmula: % đ??ťđ?&#x2018;˘đ?&#x2018;&#x161;đ?&#x2018;&#x2019;đ?&#x2018;&#x2018;đ?&#x2018;&#x17D;đ?&#x2018;&#x2018; =

đ?&#x2018;?đ?&#x2018;&#x2019;đ?&#x2018; đ?&#x2018;&#x153; đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;&#x203A;đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;?đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;&#x17D;đ?&#x2018;&#x2122; â&#x2C6;&#x2019; đ?&#x2018;?đ?&#x2018;&#x2019;đ?&#x2018; đ?&#x2018;&#x153; đ?&#x2018;&#x201C;đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;&#x203A;đ?&#x2018;&#x17D;đ?&#x2018;&#x2122; đ?&#x2018;Ľ 100% đ?&#x2018;?đ?&#x2018;&#x2019;đ?&#x2018; đ?&#x2018;&#x153; đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;&#x203A;đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;?đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;&#x17D;đ?&#x2018;&#x2122;

DeterminaciĂłn de Aw: mediante el empleo del equipo de laboratorio HygroPalmâ&#x20AC;&#x201C; HP23-AW-A se evaluaron muestras sĂłlidas y lĂ­quidas para polvos e infusiones respectivamente, las muestras se ubicaron en un porta muestras de 40 mm de diĂĄmetro y se tomaron las lecturas del equipo conforme se hacia la lectura.

DeterminaciĂłn de pH: se tomĂł una alĂ­cuota de 10 ml en un vaso de precipitado por cada una de las muestras a analizar, se midiĂł el valor del pH empleando un pHmetro de marca Schottgerate modelo CG 818 (Medidor de pH universal para laboratorios HI 422X-02), los datos fueron tomados de las lecturas presentadas en la pantalla digital.

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Determinación de acidez: se determinó por titulación, se tomaron 10 ml de cada una de las muestras a analizar, se agregaron 3 gotas de fenolftaleína, y se utilizó hidróxido de sodio al 0.1 N como agente titulador. El porcentaje de acidez se calculó empleando la siguiente formula: % 𝐴𝑐𝑖𝑑𝑒𝑧 =

𝑀𝑖𝑙𝑖𝑒𝑞𝑢𝑖𝑣𝑎𝑙𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑥 𝑚𝑙 𝑁𝑎𝑂𝐻 𝑥 0.1 𝑁 𝑥100 𝑣𝑜𝑙 𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎

6.5.2. Prueba de color Determinación de color: el color fue medido a través del colorímetro Konica MinoltaChroma Meter CR-400 tomando una muestra de polvo e infusión respectivamente, midiendo las coordenadas: L* (+negro, -blanco), a* (+rojo, -verde), b* (+amarillo, azul).

Ilustración 10. Medidor de colorimetría CR-400 Fuente: Autores

6.5.3. Pruebas antioxidantes Contenido de polifenoles: se determinó según metodología de Singleton y Rossi (1965), para lo cual se tomaron 0,5 g de muestra de polvo deshidratado, se mezclaron con 15 ml de metanol al 80 % y se agitó por centrifugación 10.000 rpm durante 10 min, los sobrenadantes se recogieron y se trabajó en base a este extracto. Se mezclaron 3 ml de agua y 0.5 ml de reactivo Folin-ciocalteu (1:10) en tubos de ensayo, se agitaron por 15 segundos, y luego se agregaron 2 ml de carbonato sódico con 4.5 ml de agua, se dejó reaccionar por 1 hora en lugar oscuro para el desarrollo de color y pasada la hora se realizó lectura empleando el espectrofotómetro Spectronic 21 Milton Roy, midiendo a una absorbancia de 650 60

nm. El blanco en esta prueba fue metanol 80%, los datos fueron reportados como mg equivalentes ĂĄcido gĂĄlico (GAE)/g muestra. Se realizĂł una curva de referencia con ĂĄcido gĂĄlico (Figura 18), utilizando diferentes concentraciones de 100 â&#x20AC;&#x201C; 3000 mg/L, con el fin de hallar la pendiente y calcular la concentraciĂłn total de polifenoles solubles mediante el empleo de la ecuaciĂłn: đ??śđ?&#x2018;&#x153;đ?&#x2018;&#x203A;đ?&#x2018;?đ?&#x2018;&#x2019;đ?&#x2018;&#x203A;đ?&#x2018;Ąđ?&#x2018;&#x;đ?&#x2018;&#x17D;đ?&#x2018;?đ?&#x2018;&#x2013;Ăłđ?&#x2018;&#x203A; (đ?&#x2018;?đ?&#x2018;?đ?&#x2018;&#x161;) =

đ??´đ?&#x2018;?đ?&#x2018; đ?&#x2018;&#x153;đ?&#x2018;&#x;đ?&#x2018;?đ?&#x2018;&#x17D;đ?&#x2018;&#x203A;đ?&#x2018;?đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;&#x17D; đ?&#x2018;&#x2039; đ??šđ?&#x2018;&#x17D;đ?&#x2018;?đ?&#x2018;Ąđ?&#x2018;&#x153;đ?&#x2018;&#x; đ?&#x2018;&#x2018;đ?&#x2018;&#x2019; đ?&#x2018;&#x2018;đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;&#x2122;đ?&#x2018;˘đ?&#x2018;?đ?&#x2018;&#x2013;Ăłđ?&#x2018;&#x203A; đ?&#x2018;&#x192;đ?&#x2018;&#x2019;đ?&#x2018;&#x203A;đ?&#x2018;&#x2018;đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;&#x2019;đ?&#x2018;&#x203A;đ?&#x2018;Ąđ?&#x2018;&#x2019;

Figura 18. Curva de referencia para determinaciĂłn de polifenoles Fuente: Autores

IlustraciĂłn 11. Lectura por espectrofotometrĂ­a Fuente: Autores

Capacidad antioxidante DPPH: se determinĂł siguiendo metodologĂ­a de BrandWilliams, Cuvelier, y Berset (1995). La soluciĂłn DPPH se preparĂł con 12 mg de reactivo 2,2 difenil -1- picrilhidrazil, se aforo a 100 ml con metanol puro para obtener una soluciĂłn con absorbancia de 1,1 a 515 nm. Se tomaron 2850 microlitros de DPPH, con 150 microlitros de extracto, se agito empleando un Vortex Mixer â&#x20AC;&#x201C;Velp Scisentifica, se dio reposo por 16 minutos y posteriormente se realizĂł lectura a 515 nm. La muestra en blanco fue metanol puro.

61

6.5.4. Prueba sensorial En un panel con 25 jueces (no entrenados) por replica, se realizó evaluación sensorial de los atributos de calidad para los dos métodos de infusión y las tres condiciones de secado de obtención del polvo, para un total de 6 muestras a evaluar, esto con el fin de determinar la de mayor aceptación, como se muestra en la ilustración 12.

En esta prueba se tuvo en cuenta diferentes parámetros de evaluación, color, olor, sabor, aroma y apariencia general, en una escala de 1 a 5, siendo 1 me disgusta mucho, 2 me disgusta ligeramente, 3 ni me gusta ni me disgusta, 4 me gusta ligeramente y 5 me gusta mucho (Ver ANEXO 2), para lo cual el límite de calidad seleccionado fue 3.

Ilustración 12. Análisis sensorial Fuente: Autores

6.6. Análisis estadístico Los datos obtenidos se expresaran en términos de media ± desviación estándar.

Los datos se analizaron mediante un análisis de la varianza – ANOVA con un nivel de confianza del 95%, y una prueba de diferencia de medias Tukey’s empleando el software Statgraphics XVll - X64.

62

7. RESULTADOS Y ANÁLISIS A continuación se presentan los resultados obtenidos para cada una de las fases de la experimentación.

7.1. Fase 1. Deshidratación de cáscaras de mango A continuación se presentan los resultados de los análisis fisicoquímicos y antioxidantes de las cáscaras del mango después del proceso de secado a tres condiciones de proceso.

7.1.1. Pruebas fisicoquímicas En la tabla 10 se muestran los resultados de los parámetros fisicoquímicos obtenidos para la cáscara de mango después del proceso de secado. Para el parámetro de porcentaje de pérdida de peso, se observa que no hay una diferencia estadísticamente significativa (p<0.05) entre las condiciones de proceso, ya que los tres procesos presentan una pérdida promedio de 80%, lo cual se relaciona con el contenido de humedad y con la actividad de agua final de las cáscara de mango obtenidas, las cuales tienen valores promedios de 7% y 0,4 respectivamente, esto indica que las condiciones de proceso empleados permiten obtener un producto en polvo con características de calidad fisicoquímica similares, además los valores reportados son condiciones apropiadas para favorecer su estabilidad durante el almacenamiento.

El valor de actividad de agua del polvo de cáscara de mango coincide con el valor reportado por Serna et al. (2015) en su estudio para cáscaras de mango variedad Tommy Atkins, quien reporta un valor para actividad de agua de 0,410.

Tabla 10. Pérdida de peso, Humedad y Actividad de Agua en los polvos

Condición de secado CF 1 (35ᵒC-20h) 2 (50ᵒC-15h) 3 (65ᵒC-10h)

Pérdida de peso (%) Humedad (%) 0,00 79,96±0,43 81,08±0,25 80,28±0,74

80,99±0,69 7,16±0,16 7,15±0,39 6,44±0,73

Fuente: Autores

63

Actividad de Agua (Aw) 0,92±0,02 0,43±0,00 0,42±0,02 0,38±0,01

7.1.2. Prueba de color Los cambios de color presentados por efecto de la condición de secado para las muestras de cáscaras de mango se presentan en la tabla 11, donde se evidencia que al incrementar la temperatura y reducir el tiempo de secado se disminuye la coordenada a* y se aumenta los valores en las coordenadas L y b* frente a la cáscara de mango fresca, por lo que la condición de secado 3 (65ᵒC-10h) es la que mantiene mejor los colores rojo y amarillo característicos de la cáscara de mango.

El cambio de color observado en los polvos en la condición de secado 1 y 2 puede ser consecuencia de reacciones de pardeamiento enzimático. Se observa además que al incrementar la temperatura y disminuir el tiempo de secado de las cáscaras de mango, la luminosidad disminuye, este comportamiento puede estar relacionado con la pérdida y/o degradación de los carotenoides, lo cual se debe fundamentalmente a reacciones de oxidación, ya sean no enzimáticas o debidas a enzimas como las lipoxigenasas que se presentan durante el secado, al ser la temperatura quien actúa como acelerador de las reacciones de oxidación (Meléndez, 2004).

Tabla 11. Luminosidad, coordenada a* y b* de las muestras, fresca y deshidratadas

Condición de secado CF 1 (35ᵒC-20h) 2 (50ᵒC-15h) 3 (65ᵒC-10h)

L

a*

b*

44,85±4,57 56,80±1,37 54,10±2,57 47,98±2,52

23,74±1,71 5,35±0,62 4,17±0,83 5,70±1,89

21,93±4,64 42,72±1,12 33,07±0,90 29,43±1,69

Fuente: Autores

7.1.3. Pruebas antioxidantes Contenido de Polifenoles El comportamiento del contenido de polifenoles por efecto de los procesos de secado se muestra en la figura 19, donde los polvos obtenidos a diferentes condiciones de proceso presentan valores más elevados con respecto a la cáscara de mango en fresco, afirmación que coincide con lo reportado por Benites et al.

(2011) en su estudio para cáscaras de mango en fresco y liofilizadas, quienes reportan valores de 732,6 y 3968,2 mg ácido gálico/100g bs respectivamente e indican que este comportamiento se debe a que hay un aumento en la concentración de metabolitos secundarios al disminuir la cantidad de agua presente en las cáscaras y por tanto se aumentan su biodisponibilidad. La mayor 64

concentración de polifenoles se presenta en la condición de secado 3, la cual presenta diferencia estadísticamente significativa (p<0.05) con respecto a las otras muestras.

Figura 19. Contenido de polifenoles en las muestras, fresca y deshidratadas Fuente: Autores

Capacidad antioxidante La capacidad antioxidante de los polvos de cáscara de mango se muestra en la figura 20, donde se presenta un porcentaje de inhibición del DPPH promedio de 85%, valor similar al encontrado por Benites et al. (2011), quien indica que las cáscaras de mango tienen una potente capacidad antioxidante (valores cercanos al 80%), Calderón et al. (2011), indica que las capacidades antioxidantes de la frutas varían en función de su contenido en polifenoles, carotenoides, vitamina E y vitamina C, sin embargo, las contribuciones de compuestos fenólicos a actividades antioxidantes son mucho mayores. El resultado obtenido se atribuye a la presencia de polifenoles en las cáscaras presentes como medio de fotoprotección a la luz solar y a sus constituyentes como esteres de ácido gálico, ácido ascórbico y flavonoides como la Mangiferina, siendo mayor la capacidad antioxidante en las cáscaras de mango comparada con la de la misma pulpa (Jibaja, 2014).

Figura 20. % de inhibición DPPH en las muestras, fresca y deshidratadas

65

Fuente: Autores

7.2.

Fase 2. Infusiones

7.2.1. Pruebas fisicoquímicas En la tabla 12 se presentan los resultados de pH y acidez titulable para las infusiones según el método empleado, el pH para las infusiones a diferentes condiciones de secado se encuentra con valores promedios de 4, el cual favorece la inhibición de microorganismos patógenos en bebidas (Argüello, 2014). Para la acidez expresada como % de ácido cítrico, el análisis estadístico arrojo que hay diferencia estadísticamente significativa (p<0,05) para la condición de secado 1 (35°C–20horas), la cual presenta valores de acidez bajos con respecto a las otras bebidas obtenidas, esto se debe a su mayor permanencia en el proceso de secado y a su mayor exposición a la luz. Este resultado concuerda con lo reportado por Amores, (2011) quien indica que durante los procesos de deshidratación pigmentos y sustancias químicas que constituyen los frutos como la vitamina C y los polifenoles se degradan, provocando que se combinen y formen sales que se neutralizan, producto de la inestabilidad que presentan frente a la temperatura, oxidación y la luz, generando un descenso en la acidez. Además cabe resaltar que el arrastre de estos compuestos se facilita por procesos de lixiviación debido a su naturaleza hidrosoluble.

Tabla 12. pH y % de acidez en las infusiones

Método de infusión Bolsa filtrante

Tetera

Condición de secado (1) 35ᵒC-20h (2) 50ᵒC-15h (3) 65ᵒC-10h (1) 35ᵒC-20h (2) 50ᵒC-15h (3) 65ᵒC-10h

pH 5,17±0,02 4,10±0,78 4,41±0,24 4,82±0,09 4,49±0,16 4,42±0,23

Acidez titulable (%Ácido cítrico) 2,98±0,14 9,70±1,22 12,68±1,09 5,96±0,27 9,99±1,09 8,65±1,36

Fuente: Autores

7.2.2. Prueba de color Las coordenadas de color L, a* y b* medidas en las infusiones se reportan en la tabla 13, donde se puede evidenciar que el método de infusión influye en las variaciones de las coordenadas a* y b*, siendo este cambio, estadísticamente significativo (p<0,05). La luminosidad de las muestras no muestra cambios estadísticamente significativos (p<0,05) con respecto a la condición de secado ni al método de infusión, sin embargo se presenta una pérdida mayor en la condición de 66

secado 1, la cual puede ser atribuida a tiempos más prolongados en el secado de las cáscaras, los cuales influyen en la reducción de los componentes carotenoides propios del mango. Nagel et al. (2014), reporta en su estudio de cáscaras de mango variedad Maha Chanok y Nam Dokma, en suspensiones de polvo agua en una concentración de (15% w/v), valores de medición de color de: L: 47.6, a*: 4.7y b*: 3.6, valores que son mayores a los encontrados en las infusiones de mango, esto puede ser debido a que la variedad de mango es condicional a los parámetros de color, además de su estado de madurez y la relación polvo agua utilizada.

Tabla 13. Luminosidad, coordenada a* y b* en las infusiones

Método de infusión

Condición de secado

(1) 35ᵒC-20h Bolsa filtrante (2) 50ᵒC-15h (3) 65ᵒC-10h (1) 35ᵒC-20h Tetera (2) 50ᵒC-15h (3) 65ᵒC-10h

L

a*

b*

18,29±0,53 18,57±1,08 18,31±0,51 17,46±0,78 22,60±0,96 18,35±0,13

1,79±0,002 1,62±0,36 2,11±0,17 1,44±0,36 1,09±0,38 1,26±0,69

6,83±0,14 6,99±0,71 6,42±0,79 4,59±0,88 4,72±1,14 5,57±1,30

Fuente: Autores

En la figura 21 se presenta el mapa de color, que correlaciona las coordenadas de color a* (rojos-verdes) y b* (amarillos-azules), donde se muestra una mejor conservación del color en las infusiones con método en bolsa filtrante, presentando mayor tendencia hacia el color amarillo y rojo característicos del fruto, y una pérdida de color en las infusiones con método en tetera lo que puede estar relacionado con la humectabilidad, tamaño de partícula y solubilidad de los polvos.

Figura 21. Mapa de color para las infusiones

67

Fuente: Autores

7.2.3. Pruebas antioxidantes Contenido de Polifenoles Como se muestra en la figura 22, la concentración de compuestos fenólicos es mayor en las infusiones elaboradas en tetera para las tres condiciones de secado, presentando diferencia estadísticamente significativa (p<0,05) entre los métodos de infusión, sin embargo se presenta una reducción en los compuestos fenólicos en las infusiones con respecto a el polvo en porcentajes de 68% y 58% para método en bolsa filtrante y tetera respectivamente, esto debido a la solubilidad en agua de los polifenoles lo que permite que una parte de estos compuestos permanecen en el polvo y otra se transfiera al agua en infusión (Arranz, 2010).

Figura 22. Contenido de polifenoles en las infusiones Fuente: Autores

Xiaoping et al, (2016) evaluaron el contenido de polifenoles en diferentes tipos de tés: verde, oolong y negro, reportando valores de 106.5, 75.92 y 32.2 mg Acido gálico/ g bs respectivamente, comparando estos resultados con el valor de polifenoles obtenido de la infusión obtenida por el método de tetera y la condición de secado 1 (35°C–20horas), el cuál es de 16.93 mg Acido gálico/ g bs se puede determinar que esta bebida puede aportar un 50% de los polifenoles que aporta el té negro, producto que ha sido catalogado como buena fuente de polifenoles.

Asimismo, con el fin de tener valores de comparación frente a las infusiones de mezclas de frutas comerciales se realizó la medición del contenido de polifenoles y capacidad antioxidante de dos infusiones herbales, una de la marca Jaibel en presentación de frutos amarillos (flor de Jamaica, piña, mango, naranja, maracuyá y lulo) y la otra, de la marca Twinings en su presentación de frutos rojos (hojas de té, fresa, frambuesa, cereza y grosella). La medición se realizó bajos las mismas 68

condiciones de temperatura y tiempo de infusión que las elaboradas con polvo de cáscara de mango. Las infusiones de frutos rojos y amarillos presentaron valores de 17,38 y 50,51 mg ácido gálico/g bs respectivamente, lo cual indica que las bebidas obtenidas con cáscaras de mango tienen un contenido de polifenoles considerable y similar al contenido que se encuentra en infusiones comerciales, principalmente a la de frutos rojos.

Capacidad antioxidante La figura 23 presenta el porcentaje de inhibición de DPPH de las muestras, donde se observa que el % de inhibición DPPH para las infusiones obtenidas por tetera presentan valores más altos de capacidad antioxidante, lo cual coincide con el contenido de polifenoles, donde se observó que las infusiones logradas con tetera presentan mayor contenidos de polifenoles. Estos resultados confirman los estudios realizados por Andzi et al. (2016) quien reporta un coeficiente de correlación altamente significativo (R2>0.95) entre el contenido de polifenoles y el efecto antioxidante en extractos de té amarillo y vino tinto comercial. Asimismo, Wong et al. (2006) reporta de igual forma una correlación positiva entre el contenido total de compuestos fenólicos y la actividad antioxidante.

Figura 23. % de inhibición DPPH en las infusiones Fuente: Autores

La condición de secado 2 y método de infusión en tetera presentó el mayor valor (90%), a pesar de no ser esta condición de secado la que presento mayor contenido de polifenoles (ver figura 24), este fenómeno de acuerdo con Olivera (2012) es un

69

indicativo de la acción de compuestos fenólicos más hidrofílicos al presentar mayor afinidad entre el agua y los compuestos.

Al igual que en la prueba de contenido de polifenoles, la capacidad antioxidante se valoró en infusiones herbales de frutas de la marca Jaibel en presentación de frutos amarillos y de la marca Twinings en su presentación de frutos rojos, encontrando que la capacidad antioxidante en las bebidas con polvo de cáscara de mango presentaran valores similares con respecto al reportado para las infusiones comerciales de frutos rojos (93%) y frutos amarillos (84%), siendo esta una característica de valor agregado al ser las cáscaras de mango un residuo que no es aprovechado en la industria alimentaria y tiene un contenido de compuestos bioactivos con alta capacidad antioxidante.

7.2.4. Prueba sensorial La figura 24 refleja los resultados con respecto a las pruebas sensoriales, donde las infusiones mediante bolsa filtrante presentan un porcentaje de preferencia del 52% en condición de secado 3, y las infusiones en tetera una preferencia del mismo valor pero en condición de secado 1. En relación al análisis estadístico, este indica que hay diferencia estadísticamente significativa (p<0,05) para la condición de secado 2 en atributos de color y olor de las bebidas. Las infusiones en bolsa filtrante y condición de secado 3 (65°C – 10 horas) presentaron en la medición de color valores de coordenadas a* y b* más cercanos a los obtenidos en la cáscara fresca, lo cual está relacionado con la preferencia sensorial por esta misma condición y método, siendo esta la de mayor aceptación en los panelistas.

Figura 24. Análisis sensorial de las infusiones Fuente: Autores

70

Selección del mejor proceso de secado y método de infusión Las tablas 14 y 15 resumen los resultados de la condición de secado que mejor resultado obtuvo frente a cada una de las variables medidas, para lo cual se marcó con una X. La tabla 14 presenta los resultados para el polvo de cáscara de mango y la tabla 15 los resultados para las infusiones elaboradas a partir de este.

Tabla 14. Calificación para la selección de la mejor condición de secado en el polvo 35ᵒC-20h

Variable %Perdida peso

50ᵒC-15h

65ᵒC-10h

X

Humedad

X

Aw

X

Color

X

Polifenoles

X

DPPH

X

SUMATORIA

1 Fuente. Autores

1

4

Tabla 15. Calificación para la selección de la mejor condición de secado en infusión Variable/Método de infusión Acidez Luminosidad Coordenada a* Coordenada b* Polifenoles DPPH Sensorial - Color Sensorial - Olor Sensorial - Sabor Sensorial - Aroma Sensorial Apariencia SUMATORIA

Bolsa filtrante

Tetera

35ᵒC-20h

50ᵒC-15h

65ᵒC-10h

35ᵒC-20h

50ᵒC-15h

65ᵒC-10h

X

X X

X X X X

X X

X X

X X

X X X

X X

X X X

5

4

5

X

X X X X X

2

2

9

Fuente: Autores

Teniendo en cuenta los resultados presentados en las tablas 14, se evidencia que la mejor condición de secado en el polvo es la 3: temperatura de secado a 65ᵒC por

71

10 horas, ya que este tratamiento permite obtener los mejores resultados en las variables de humedad, aw, y compuestos antioxidantes.

En la tabla 15 se presenta la calificación para las infusiones elaboradas con cáscara de mango, donde se marcan las variables con una X de acuerdo a las condiciones de secado y métodos de infusión que presentan mejores características, las variables marcadas con varias X están relacionadas con la similitud entre los valores de estas para cada condición y método, por lo que podría ser seleccionada cualquiera de las condiciones que se encuentren marcadas. Teniendo en cuenta las calificaciones se puede observar que la condición de secado 3 (65ᵒC-10h) para infusión en bolsa filtrante es la que presenta mejores características al tener el mayor número de variables marcadas y para el método de infusión en tetera se observa que puede ser seleccionada la condición de secado 1 (35ᵒC-20h) o la condición de secado 3 (65ᵒC-10h).

Por lo tanto para la siguiente fase - estudio de vida útil, se empleará el polvo de cáscaras de mango obtenida de la condición de secado 3 (65ᵒC-10h).

7.3. Fase 3. Estudio de vida útil A continuación se presentan los resultados para la estimación de la vida útil del polvo de cáscara de mango obtenido con la condición de secado 3 (65°C – 10 horas), realizado a través de la metodología de permeabilidad de empaque e isoterma de sorción. El estudio de vida útil se enfoca en la humedad, debido a que es el factor con mayor afectación sobre la vida útil de productos con un contenido de humedad inferior al 12% (Ramírez, 2012).

7.3.1. Isoterma de sorción En la tabla 16, muestran los resultados de % de humedad y actividad de agua de las muestras del polvo de cáscara de mango almacenadas a las 5 condiciones de humedad relativa: 10% (H1), 33% (H2), 75% (H3), 84% (H4) y 100 %(H5).

Tabla 16. Aw y Humedad (bh y bs) del polvo en isotermas de sorción

Humedad Relativa SG Polvo 65ᵒC CaCl2 NaCl KCl H2O

Aw 0,363 0,380 0,412 0,724 0,727 0,853

Humedad (bh) Humedad (bs) 4,792 0,050 6,440 0,069 7,291 0,079 19,168 0,237 19,689 0,245 32,121 0,473

Fuente: Autores

72

La figura 25 presenta la isoterma de sorción, la cual se clasifica como tipo II (sigmoideal o tipo S), indicando una adsorción física en multicapa de acuerdo con la clasificación de S. Brunauer para tipos de isotermas, donde la formación de la primera capa está dada por el ascenso inicial, presentando una constante de formación mayor con respecto a las demás capas, y donde al seguir aumentando la presión se forman las siguientes capas en forma ascendente por las moléculas adsorbidas (Ramírez, 2012).

Figura 25. Isoterma de sorción Fuente: Autores

7.3.2. Polvo 7.3.2.1. Pruebas fisicoquímicas De acuerdo con Razo (2013) los alimentos considerados de humedad intermedia tienen un rango de actividad de agua entre 0,60 – 0,90 y un contenido de humedad entre 10–50%, según lo anterior los polvos en atmósferas con humedad relativa de 75%, 84% y 100%, se encuentran dentro de esta categoría. Siendo el valor de humedad inicial del polvo de cáscara de mango en condiciones normales de 6,44%.

El parámetro de actividad acuosa presenta diferencia estadísticamente significativa (p<0.05) entre atmósferas de humedad, evidenciando un comportamiento de aumento conforme se aumenta el porcentaje humedad (Ver tabla 17). De acuerdo con Chirife, (2013), la actividad de agua es probablemente el parámetro más importante en el campo de la conservación de alimentos ya que es un indicador de crecimiento microbiano de los alimentos y por tanto de la velocidad de deterioro.

73

Según lo anterior los polvos sometidos a una atmósfera de humedad del 10% presentan menor deterioro y mayor estabilidad con respecto a la muestra de polvo inicial en condiciones normales y aw de 0.378.

Tabla 17. Humedad y Actividad de Agua del polvo en isotermas de sorción

Humedad Relativa

Humedad (%)

Silica Gel 10% Cloruro de Calcio 33% Cloruro de Sodio 75% Cloruro de Potasio 84% Agua 100%

4,79±0,23 7,29±0,36 19,17±0,26 19,69±0,24 32,12±0,03

Actividad de Agua (Aw) 0,36±0,02 0,41±0,01 0,72±0,004 0,73±0,004 0,85±0,002

Fuente: Autores

7.3.2.2. Prueba de color Los cambios de color presentados por efecto de la humedad para los polvos de cáscaras de mango se presentan en la tabla 18, donde se puede observar que las humedades relativas propiciadas en las diferentes atmósferas de almacenamiento presentan efecto sobre la coordenada L, presentando una disminución en la luminosidad de 10% en comparación con el polvo antes del almacenamiento. Sin embargo no hay diferencia estadísticamente significativa (p>0,05) para las coordenadas L y a* entre condiciones de humedad relativa.

Tabla 18. Luminosidad, coordenada a* y b* del polvo en isotermas de sorción

Humedad Relativa Silica Gel 10% Cloruro de Calcio 33% Cloruro de Sodio 75% Cloruro de Potasio 84% Agua 100%

L 43,43±2,73 42,16±2,13 41,73±2,20 43,06±2,91 42,08±2,71

a 5,74±1,20 6,72±0,88 6,50±0,90 6,23±1,60 6,79±1,05

b 25,47±0,37 25,76±1,03 29,85±0,59 30,11±1,18 31.14±1,31

Fuente: Autores

Cartuche, (2015) indica que las frutas deshidratadas con mayor aw en almacenamiento presentan un comportamiento de descenso en la claridad o luminosidad de las muestras. Casa et al. (2013) afirma que la luminosidad (L) se ve disminuida, conforme aumenta la actividad del agua, debido a la formación de los compuestos del pardeamiento no enzimático durante el almacenamiento, además de otras reacciones como la degradación oxidativa del ácido ascórbico y/o la conversión de polifenoles en policarbonilos que pueden contribuir igualmente al 74

oscurecimiento, sin embargo en esta fase no se evidencia esta tendencia entre las cinco atmósferas de humedades, pero sí frente al polvo antes del almacenamiento, con una disminución promedio del 13%. La condición de humedad tuvo efecto sobre la coordenada b*, presentando diferencia estadísticamente significativa (p<0,05), indicando que conforme aumenta la humedad aumentan los valores con una tendencia hacia el color amarillo.

7.3.2.3. Pruebas antioxidantes Contenido de polifenoles El efecto de las atmósferas de humedad sobre el contenido de polifenoles en los polvos se muestra en la figura 26, donde el polvo almacenado en humedad relativa 75% presenta mayor contenido de polifenoles, se observa además una tendencia de reducción de estos compuestos del 30, 75, 25, 62 y 50% para humedades de SG, CaCl2, NaCl, KCl y H2O respectivamente frente al polvo en condición inicial, el análisis de varianza refleja que existe diferencia estadísticamente significativa (p<0.05) entre las muestras de polvo almacenadas y el polvo inicial, confirmando que hay efecto por la humedad relativa a las que se expusieron sobre el contenido de polifenoles, lo que coincide con lo reportado por Cartuche, (2015) quien afirma que se presenta efecto por la humedad en el almacenamiento, en donde hay una mayor degradación de compuestos fenólicos al aumentar la humedad en muestras de frutas deshidratadas, esto debido a que las muestras con mayor humedad tienen mayor disponibilidad de agua para las reacciones químicas, favoreciendo la producción de reacciones de oxidación. Aznar, (2014) indica que dentro del grupo de los fenoles se encuentran moléculas de estructura simple, como los ácidos fenólicos (ácido hidroxibenzoico y ácido hidroxicinámico) y moléculas complejas como los taninos, ligninas y estilbeno, cuya degradación también puede verse afectada por la actividad enzimática.

Figura 26. Contenido de polifenoles del polvo en isotermas de sorción

75

Fuente: Autores Capacidad antioxidante Los resultados en cuanto a capacidad antioxidante en los polvos de cáscara de mango almacenados en atmósferas de humedad se presentan en la figura 27, reportándose como porcentaje de inhibición. Klopotek et al. (2005) afirma que la actividad antioxidante resulta ser un indicador primordial de la calidad en frutas, y parece depender del contenido de compuestos funcionales. Las muestras presentan disminución en el % de inhibición conforme aumenta la humedad relativa, reportándose reducción del 21, 0.5, 2.6 y 3.6% para las humedades relativas condicionadas por SG, CaCl2, KCl y H2O respectivamente, al comparar los valores de estas con los obtenidos antes del almacenamiento, en base a lo anterior se confirma que las diferentes atmósferas de almacenamiento condicionan humedades relativas que tienen efecto sobre el porcentaje de inhibición de DPPH. De acuerdo con Sulaiman et al. (2011) estas pérdidas están relacionadas con la disminución del contenido en compuestos fenólicos, carotenoides y vitamina C producidos en el almacenamiento. Este comportamiento parece estar relacionado con la disponibilidad de agua para participar en reacciones de degradación o para actuar como un vehículo que permite la movilidad de los diferentes sustratos implicados (Moraga et al., 2012). La atmósfera con NaCl presenta un dato atípico ya que presenta un aumento del 1.5% con respecto al polvo antes del almacenamiento. El análisis de varianza refleja una diferencia estadísticamente significativa (p<0.05) entre la humedad relativa SG y las demás.

Figura 27. % de inhibición DPPH del polvo en isotermas de sorción

Fuente: Autores

76

7.3.2. Infusiones 7.3.2.1. Pruebas fisicoquímicas En la tabla 19 se presentan los resultados de los parámetros de pH y acidez titulable obtenidos de las infusiones elaboradas a partir del polvo sometido a isotermas de sorción. Los valores obtenidos son similares a los reportados para la infusión con el polvo antes del almacenamiento, el cual presentaba un pH de 4,41 y 4,42 para infusión en bolsa filtrante y tetera respectivamente y un valor de acidez de 12,7 y 8,7, en base a lo anterior se puede afirmar que el pH y la Acidez titulable en las infusiones son factores que no se ven afectados por las humedades relativas que condicionaron las atmósferas durante el almacenamiento, manteniendo de tal forma un polvo con características fisicoquímicas estables.

Tabla 19. pH y Acidez de las infusiones del polvo en isotermas de sorción

Método de Infusión

Bolsa filtrante

Tetera

Humedad Relativa

pH

Silica Gel 10% Cloruro de Calcio 33%

4,48±0,71 4,51±0,71

Acidez titulable (%Ácido cítrico) 9,32±2,31 8,74±2,58

Cloruro de Sodio 75% Cloruro de Potasio 84% Agua 100% Silica Gel 10% Cloruro de Calcio 33%

4,42±0,71

10,47±2,31

4,49±0,71

8,26±2,17

4,43±0,71 4,38±0,11 4,36±0,26

10,18±1,09 11,24±2,31 10,18±3,26

Cloruro de Sodio 75% Cloruro de Potasio 84% Agua 100%

4,44±0,32

8,65±2,99

4,39±0,26

10,66±2,58

4,38±0,19

8,36±2,04

Fuente: Autores

7.3.2.2. Prueba de color Como se puede observar en la Tabla 20 los parámetros de color no se ven afectados por la atmósfera de almacenamiento ya que no se presenta diferencia estadísticamente significativa (p>0,05) entre estas. El método de obtención la infusión tiene efecto sobre los parámetros de color L, a* y b*, presentando diferencia estadísticamente significativa (p<0.05), siendo el empleo de bolsa filtrante el método que presenta valores más altos en los tres parámetros frente el empleo de tetera, esto debido a la relación existente entre la superficie de contacto del polvo con el agua y la transferencia de componentes del polvo al agua, que como se evidencia 77

es mayor por el empleo de bolsa filtrante, en base a lo anterior se puede inferir que las infusiones obtenidas por empleo de bolsa filtrante presentan mayor luminosidad y mejor coloración roja y amarilla características del fruto, con respecto a las infusiones obtenidas por el empleo de tetera.

Tabla 20. Luminosidad, coordenada a* y b* de las infusiones del polvo en isotermas de sorción

Método de Infusión

Humedad Relativa

L

a*

17,21±0,33

2,21±0,73

4,95±0,43

18,40±1,08

2,42±0,33

6,83±0,40

Bolsa filtrante

Silica Gel 10% Cloruro de Calcio 33% Cloruro de Sodio 75% Cloruro de Potasio 84% Agua 100%

19,10±1,71

2,27±0,49

7,49±0,58

18,63±1,02

2,26±0,37

7,42±0,28

19,13±0,93

19,13±0,23

7,42±0,34

Silica Gel 10% Cloruro de Calcio 33% Cloruro de Sodio 75% Cloruro de Potasio 84% Agua 100%

15,38±0,52

1,69±0,76

3,53±0,78

16,06±0,18

1,62±0,35

3,24±0,12

17,62±0,35

2,15±0,13

6,03±0,36

15,75±0,18

1,45±0,43

3,42±0,63

16,93±0,64

1,75±0,27

4,20±0,23

Tetera

Fuente: Autores

7.3.2.3. Pruebas antioxidantes Contenido de polifenoles En la figura 28 se presentan los resultados de contenido de polifenoles en las infusiones elaboradas a partir de los polvos almacenados a diferentes atmósferas de humedad, se observa una reducción del 42% para las infusiones obtenidas del polvo en humedad relativa del 10% (SG) frente a la infusión sin almacenamiento con un contenido de polifenoles de 12,8 y 14,2 mg ácido gálico/g para bolsa filtrante y tetera respectivamente. Teniendo en cuenta lo anterior se puede comparar el contenido de polifenoles obtenido en las infusiones antes y después del almacenamiento con el de infusiones comerciales de hierbabuena (Mentha piperita L.), limón (Cymbopogon citratos), manzanilla (Matricaria Chamomilla L.), árnica

78

(Heterotheca inuloides) y boldo (Peumus boldus Molina) reportados por Muñoz et al. (2012) con valores de 12.9, 14.3, 39.2, 34.6, 62.4 y 325.6 mg ácido gálico/g muestra respectivamente, con respecto a estos se puede inferir que las infusiones aromáticas obtenidas a partir de cáscaras de mango presentan un contenido de polifenoles similar al reportado para infusiones aromáticas comerciales de hierbabuena y limón.

Al realizar el análisis de varianza no se presentan diferencias estadísticamente significativas (p>0,05) entre atmósferas de almacenamiento o método de obtención de la infusión, en base a lo anterior se puede deducir que el aumento de la humedad relativa durante el almacenamiento tiene efecto a partir de una humedad relativa de 10%, a partir de esta humedad el aumento de la misma no tiene ningún efecto significativo sobre el contenido de polifenoles en la infusión obtenida, presentando un valor promedio de 7.3 mg ácido gálico/g muestra para los dos métodos de infusión.

Figura 28. Contenido de polifenoles de las infusiones del polvo en isotermas de sorción Fuente: Autores

Capacidad antioxidante Los resultados de porcentaje de inhibición DPPH de las infusiones elaboradas con polvo sometido a isotermas de sorción se presenta en la figura 29, donde se observa un porcentaje de inhibición mayor en las infusiones con polvo sometido a atmósfera de humedad silica gel y método bolsa filtrante, y polvo en humedades de cloruro de calcio y agua para tetera, se presenta además un valor más elevado en estas infusiones con respecto a la elaborada antes del proceso de isotermas de sorción.

Se observan cambios en el % de inhibición DPPH producto del cambio de método de obtención de la infusión, presentándose valores más altos en las infusiones

79

obtenidas por empleo de tetera, esto debido a la influencia de la biodisponibilidad de los compuestos fenĂłlicos en las cĂĄscaras y su capacidad de afinidad con agua, lo cual se puede relacionar con la superficie de contacto entre el polvo y el agua y la transferencia de sus compuestos, es decir la disponibilidad de agua que permite la movilidad de los diferentes sustratos implicados como compuestos fenĂłlicos, carotenoides y vitamina C que permiten un aumento en la capacidad antioxidante (Moraga et al., 2012).

La capacidad antioxidante en las bebidas con polvo de cĂĄscara de mango fueron comparadas con infusiones comerciales de frutos rojos y frutos amarillos obtenidas en el mercado local y elaboradas por los autores a las mismas condiciones de temperatura y tiempo de infusiĂłn que las elaboradas con polvo de cĂĄscara de mango, para lo cual las infusiones comerciales presentaron valores de porcentaje de inhibiciĂłn de 93% y 84% y las infusiones con polvo de cĂĄscara de mango reportaron valores de 90% y 93% para infusiones en bolsa filtrante y tetera respectivamente, siendo estos mayores que el reportado en la infusiĂłn comercial de frutos amarillos y similares al de infusiĂłn de frutos rojos.

Figura 29. InhibiciĂłn DPPH de las infusiones del polvo en isotermas de sorciĂłn Fuente: Autores

7.3.3. EstimaciĂłn de vida Ăştil presuntiva La estimaciĂłn de vida Ăştil presuntiva se calcula en base a los datos de actividad de agua y humedad en base seca indicados en la tabla No. 9, para la isoterma de sorciĂłn.

Teniendo en cuenta el modelo de BET: đ??´đ?&#x2018;¤ 1 đ??śâ&#x2C6;&#x2019;1 = + â&#x2C6;&#x2014; đ??´đ?&#x2018;¤ (1 â&#x2C6;&#x2019; đ??´đ?&#x2018;¤)đ?&#x2018;&#x161; đ?&#x2018;&#x161;đ?&#x2018;&#x153; đ??ś đ?&#x2018;&#x161;đ?&#x2018;&#x153; đ??ś

80

Se realizĂł mediante regresiĂłn lineal trazando una grĂĄfica de aw/ (1-aw) m vs aw, para determinar el intercepto y la pendiente de la curva, a partir de los cuales se puede obtener la ecuaciĂłn de BET, la cual para el polvo de cĂĄscara de mango fue:

Figura 30. EcuaciĂłn de BET Fuente: Los Autores

De los datos de la grĂĄfica se obtiene la siguiente ecuaciĂłn: đ??´đ?&#x2018;¤ = 6,7952 + 6,1738 â&#x2C6;&#x2014; đ??´đ?&#x2018;¤ (1 â&#x2C6;&#x2019; đ??´đ?&#x2018;¤)đ?&#x2018;&#x161;

Al obtener estos datos se calcula la constante de energĂ­a superficial, la cual tuvo un valor de C=2,101 para el polvo de cĂĄscara de mango. Conociendo este valor, los valores de actividad de agua, humedad en base seca y el parĂĄmetro de multicapa el cual oscila entre 0,7 y 1, se puede implementar la ecuaciĂłn de GAB đ?&#x2018;&#x161;=

đ?&#x2018;&#x161;đ?&#x2018;&#x153; đ??ž đ??ś đ??´đ?&#x2018;¤ (1 â&#x2C6;&#x2019; đ??ž đ??´đ?&#x2018;¤)(1 â&#x2C6;&#x2019; đ??ž đ??´đ?&#x2018;¤ + đ??ś đ??ž đ??´đ?&#x2018;¤)

Donde: Aw: Actividad de agua m: Humedad en base seca mo: Agua de monocapa

C: Constante de energĂ­a superficial K: parĂĄmetro de multicapa

81

De allĂ­ se puede calcular el agua de monocapa el cual para el polvo de cĂĄscara de mango obtuvo un valor de Mo=0,076.

Para la determinaciĂłn del tiempo de la vida Ăştil presuntiva se debe graficar la parte lineal de la isoterma y calcular la pendiente, para la cual se obtuvo un valor de 38,521. Con los datos obtenidos y mediante el uso de la siguiente ecuaciĂłn se puede predecir el tiempo en dĂ­as y o meses. đ?&#x2018;&#x161;đ?&#x2018;&#x2019; â&#x2C6;&#x2019; đ?&#x2018;&#x161;đ?&#x2018;&#x2013; đ?&#x2018;&#x2DC; đ?&#x2018;Ą đ??żđ?&#x2018;&#x203A; [( )] = đ?&#x2018;&#x192;đ?&#x2018;&#x153; đ??´ đ?&#x2018;&#x161;đ?&#x2018;&#x2019; â&#x2C6;&#x2019; đ?&#x2018;&#x161; đ?&#x2018;Ľ đ?&#x2018;? đ?&#x2018;¤đ?&#x2018;

Donde: me: humedad en equilibrio con %RH externa mi: Humedad inicial en base seca m: humedad en la monocapa k/x: permeabilidad del film (g H2 O*mm/dĂ­a*m2 *mmHg) A: ĂĄrea (m2 ) ws: peso de sĂłlidos secos por unidad de empaque b: pendiente de la parte lineal del isoterma de sorciĂłn (g H2O/g sĂłlido) Po: presiĂłn de vapor del agua pura a temperatura externa (mmHg) Los resultados en tiempo (dĂ­as y meses) de vida Ăştil obtenidos para las dos presentaciones del polvo de cĂĄscara de mango para infusiones se presentan en la tabla 21, presentando valores de tiempo para diferentes ciudades de acuerdo a las condiciones de humedad, temperatura y presiĂłn de vapor de agua a las que estarĂ­an expuestos los polvos durante su comercializaciĂłn. Se puede observar un mayor tiempo de vida Ăştil del polvo en presentaciĂłn para tetera, esto gracias a la menor permeabilidad del empaque al vapor de agua, sin embargo este valor de tiempo es considerado antes de ser abierto el empaque. La variaciĂłn de los tiempos con respecto a la ciudad de almacenamiento estĂĄ relacionado directamente con las condiciones antes mencionadas.

82

Tabla 21. Vida útil presuntiva en polvos de cáscara de mango

Presentación

Ciudad de almacenamiento

Bogotá (15ᵒC - 67%HR) Medellín (22ᵒC - 42%HR) Sobre con bolsa C/gena (27ᵒC - 84%HR) filtrante en caja B/quilla (27ᵒC - 79%HR) Valledupar (31ᵒC - 40%HR) Bogotá (15ᵒC - 67%HR) Polvo en bolsa Medellín (22ᵒC - 42%HR) por 250g para C/gena (27ᵒC - 84%HR) tetera B/quilla (27ᵒC - 79%HR) Valledupar (31ᵒC - 40%HR)

Tiempo de vida útil Días Meses 135 4,5 149 5 50 1,7 53 1,8 92 3,1 244 8,1 268 8,9 143 4,8 96 3,2 167 5,6

Fuente: Autores

De acuerdo con el tiempo de vida útil estimado, los polvos de cáscara de mango son una alternativa de aprovechamiento en la industria alimentaria, al presentar propiedades antioxidantes y ser este un subproducto de la agroindustria al que no se le potencializan sus compuestos bioactivos, su uso en infusiones aromáticas es considerada una aplicación antioxidante, por lo que podrían implementarse los subproductos de otro tipo de frutas como naranja, mandarina, banano, etc., siempre y cuando presenten características sensoriales agradables y que permitan dar un aporte antioxidante al ser implementado, sin embargo estos polvos pueden tener una mejor aplicación en productos donde no solo se utilicen los compuestos hidrosolubles, ya que al utilizarlo en bebidas algunas de sus propiedades quedan atrapadas en el polvo y no pueden ser aprovechadas al 100%, por lo que una alternativa de uso son los productos de panadería como galletas, tortas, etc., al ser aprovechados en mayor medida.

83

CONCLUSIONES Como respuesta a los objetivos planteados y teniendo en cuenta los resultados obtenidos en el desarrollo de la investigación, se concluye: La condición de secado que relaciona temperatura y tiempo, presenta efectos en las características de color, contenido de polifenoles y capacidad antioxidante de la cáscara de mango, siendo la condición de secado 3 (65°C - 10h), la que permite mantener el color amarillo y rojo característico del mango fresco. Asimismo, con este proceso de secado se logra una mayor biodisponibilidad de los compuestos polifenoles con un alto nivel capacidad antioxidante.

El empleo de bolsa filtrante en la obtención de infusión, presenta un comportamiento favorable en cuanto a las características de color, sin embargo es el empleo de tetera, el método que favorece la disponibilidad de polifenoles en la bebida, debido a un mayor contacto del agua con el área del polvo, facilitando el transporte de estos compuestos, que se ve reflejado en el aumento de la capacidad antioxidante.

Las infusiones aromáticas a base de cáscaras de mango deshidratadas que presentan mayor aceptación por parte de los panelistas son las elaboradas con polvo en condición de secado 3 (65°C - 10h) por el método de bolsa filtrante, ya que es posible obtener una infusión con mejores propiedades sensoriales y de color, factores importantes en la aceptación de un producto por parte del consumidor.

Las condiciones de humedad propiciadas por las atmósferas de almacenamiento provocan cambios desfavorables sobre las características del color en los polvos de cáscara de mango, degradación de compuestos fenólicos y disminución del porcentaje de inhibición conforme hay mayor disponibilidad de agua. Su efecto sobre las características fisicoquímicas y de color en infusiones no es significativo, hay disminución de contenido de polifenoles, la capacidad antioxidante tiene un comportamiento favorable por el método de tetera.

La presentación de empaque en bolsa laminada para tetera presenta mayor tiempo de vida útil para el polvo, tiempo considerado antes de abrir el empaque. Siendo este empaque el que conserva las características sensoriales e impide la degradación del color del polvo almacenado por más tiempo en comparación con la presentación de empaque en sobre de papel con bolsa filtrante, presentando un tiempo de vida útil entre 3,2 y 8,9 meses para empaque en bolsa mylar por 250g, y

84

un tiempo de vida Ăştil entre 1,7 y 5 meses para empaque en sobre de papel con bolsa filtrante.

Los polvos de cĂĄscara de mango son una buena alternativa de aprovechamiento de subproductos en la industria alimentaria, con buenas propiedades antoxidantes y sensoriales

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RECOMENDACIONES Realizar un estudio de alternativas de aprovechamiento de las propiedades funcionales de las cáscaras de mango, como implementación en harinas (productos de panadería) y alimento balanceado para consumo humano con el fin de obtener un mayor aporte funcional al alimento.

Evaluar las infusiones de cáscaras de mango en cuanto al contenido de carotenoides y fibra soluble frente al contenido en infusiones comerciales elaboradas con otro tipo de frutos, con el fin de potenciar la bebida en temas funcionales, al presentar valor agregado la infusión de cáscara de mango al ser elaboradas con un subproducto de la industria alimentaria.

Realizar un estudio de escalamiento semi industrial y de factibilidad económico que sustente la viabilidad para que el producto entre al mercado de infusiones.

Evaluar el aprovechamiento de cáscaras de otro tipo de frutas como la naranja, uva y banano, con el fin de buscar alternativas que generen valor agregado y disminución en la generación de residuos agroindustriales.

86

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94

ANEXOS ANEXO 1. Factura de entrega de cรกscaras de mango

95

ANEXO 2. Evaluaci贸n sensorial de las infusiones

96

ANEXO 3. FASE 1. Tablas de contenido de polifenoles y DPPH

Contenido de polifenoles Condición de secado CF 35ᵒC 50ᵒC 65ᵒC

R1

R2

Promedio

Desviación

17,48 35,11 35,11 47,94

17,48 33,51 30,30 46,34

0,00 34,31 32,71 47,14

0,00 1,13 3,40 1,13

R1

R2

Promedio

Desviación

60,9091 76,3636 90,9091 85,4545

60,9091 86,3636 86,3636 94,5455

60,9091 81,3636 88,6364 90,0000

0,0000 7,0711 3,2141 6,4282

DPPH Condición de secado CF 35ᵒC 50ᵒC 65ᵒC

ANEXO 4. FASE 2. Tablas de contenido de polifenoles y DPPH

Contenido de polifenoles Método de Condición de infusión secado 35ᵒC Bolsa filtrante 50ᵒC 65ᵒC 35ᵒC 50ᵒC Tetera 65ᵒC DPPH Método de infusión Bolsa filtrante

Tetera

Condición de secado 35ᵒC 50ᵒC 65ᵒC 35ᵒC 50ᵒC 65ᵒC

R1

R2

Promedio

Desviación

9,091 12,297 12,654 13,722 15,860 12,297

10,160 12,654 13,010 20,135 13,722 16,216

9,626 12,476 12,832 16,929 14,791 14,257

0,756 0,252 0,252 4,534 1,511 2,771

R1

R2

Promedio

Desviación

36,36 37,27 66,36 60,00 82,73 61,82

45,45 44,55 72,73 66,36 84,55 77,27

40,91 40,91 69,55 63,18 83,64 69,55

6,43 5,14 4,50 4,50 1,29 10,93

97

Evaluación sensorial Promedio 50 panelistas encuestados Método de infusión Bolsa filtrante

Tetera

Condición de secado

Color

Olor

Sabor

Aroma

35ᵒC 50ᵒC 65ᵒC 35ᵒC 50ᵒC 65ᵒC

3,92 3,22 4,08 3,92 3,44 3,9

3,22 3,48 3,82 3,46 3,58 3,52

3,32 3,5 3,9 3,66 3,18 3,5

3,54 3,5 3,88 3,42 3,22 3,44

Apariencia Promedio 3,74 3,46 3,76 3,76 3,22 3,6

FASE 3. Tablas de contenido de polifenoles y DPPH Polvo Contenido de polifenoles Humedad Relativa SG CaCl2 NaCl KCl H2O

R1

R2

Promedio

Desviación

36,72 12,35 21,01 23,25 20,69

30,30 20,37 49,54 12,67 26,46

33,51 16,36 35,27 17,96 23,57

4,53 5,67 20,18 7,48 4,08

R1

R2

Promedio

Desviación

75,45 88,18 89,09 89,09 88,18

68,18 90,91 93,64 86,36 85,45

71,82 89,55 91,36 87,73 86,82

5,14 1,93 3,21 1,93 1,93

DPPH Humedad Relativa SG CaCl2 NaCl KCl H2O

98

3,548 3,432 3,888 3,644 3,328 3,592

Infusiones Contenido de polifenoles Método de Humedad infusión Relativa SG CaCl2 Bolsa filtrante NaCl KCl H2O SG CaCl2 Tetera NaCl KCl H2O

R1

R2

Promedio

Desviación

8,02 6,95 7,31 7,31 6,95 6,95 8,02 8,38 6,95 5,53

6,95 7,67 7,49 7,31 7,67 8,38 8,38 8,38 7,49 5,53

7,49 7,31 7,40 7,31 7,31 7,67 8,20 8,38 7,22 5,53

0,76 0,50 0,13 0,00 0,50 1,01 0,25 0,00 0,38 0,00

Humedad Relativa

R1

R2

Promedio

Desviación

SG CaCl2 NaCl KCl H2O SG CaCl2 NaCl KCl H2O

90,00 59,09 9,09 18,18 27,27 27,27 91,82 91,82 90,91 92,73

90,00 91,82 45,45 27,27 74,55 45,45 92,73 94,55 95,45 93,64

90,00 75,45 27,27 22,73 50,91 36,36 92,27 93,18 93,18 93,18

0,00 23,14 25,71 6,43 33,43 12,86 0,64 1,93 3,21 0,64

DPPH Método de infusión

Bolsa filtrante

Tetera

99

Infusiones comerciales y de cáscara de mango Contenido de polifenoles Tipo de infusión

Infusión comercial Infusión cáscara de mango (Condición de secado 3)

Descripción

R1

R2

17,91

16,84

17,38

0,76

50,51

50,51

50,51

0,00

12,654

13,010

12,832

0,252

Tetera

12,297

16,216

14,257

2,771

Descripción

R1

R2

92,73

93,64

93,18

0,64

84,55

83,64

84,09

0,64

66,36

72,73

69,55

4,50

61,82

77,27

69,55

10,93

Frutos Rojos Frutos Amarillos Bolsa filtrante

Promedio Desviación

DPPH Tipo de infusión

Infusión comercial Infusión cáscara de mango (Condición de secado 3)

Frutos Rojos Frutos Amarillos Bolsa filtrante Tetera

Promedio Desviación

ANEXO 5. Isotermas de sorción

Valores para cálculo de la ecuación de BET Aw Humedad (bs) 0,38 0,069 0,412 0,079 0,7235 0,237 0,7265 0,245 0,8525 0,473

100

Aw/(1-Aw)m 8,9042 8,9097 11,0343 10,8348 12,2139

Grafica de la parte lineal de la isoterma de sorción

Valores para cálculo de vida útil presuntiva Ciudad Temperatura Presión mmHg Bogotá 15 12,7886 Medellín 22 20,0234 C/gena 27 26,9832 B/quilla 27 26,9832 Valledupar 31 34,174

%HR 67 42 84 79 40

Fracción HR 0,67 0,42 0,84 0,79 0,4

ANEXO 6. Ficha técnica papel filtro termosellable

CARACTERISTICA Referencia Color Gramaje Resistencia a la tensión (húmedo) Resistencia a la tensión (seco) Brillo Tiempo de paso del agua Temperatura de Sellado Unidades de Venta

DATO AM-PF125/16 Blanco 18grms ± 1grm MD >/=0.1 KN/M MD>/=0.25KN/M >/= 75% 2.0s 120 °C a 160 °C Ancho de los Rollos 120mm Rollos de 4 -5 kilogramos de peso.

101

102

ANEXO 7. Ficha técnica Timsen

103