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Introducción
La mora de castilla (Rubus glaucus Benth) es una fruta no climatérica, es una fruta rica en minerales y vitaminas por lo que presenta un gran futuro como producto de exportación en forma congelada o fresca para su diversificación industrial. Esta fruta debe tener un manejo poscosecha apropiado debido a su fragilidad y corta vida útil (3 a 5 días), de lo contrario las pérdidas son cercanas al 70%. Para preservar su calidad y frescura, la conservación se hace por refrigeración o congelación. Por otro lado, por su gran contenido de humedad (91%) se convierte en un fruto vulnerable al ataque fúngico lo que disminuye la calidad del fruto y a su vez la vida útil 1-6. Para la industria alimentaria es primordial garantizar la calidad y seguridad de frutas y verduras, lo cual se consigue aplicando tratamientos térmicos. Sin embargo, la aplicación de métodos térmicos inciden directamente en la calidad de frutas, y en mora, se pierde la capacidad antioxidante junto con algunas propiedades nutricionales y sensoriales. No obstante, se han estudiado tecnologías alternativas o no térmicas que disminuyen los altos consumos energéticos, sin generar impacto ambiental y asegurando la calidad de productos frescos 7-9.
Es así como la aplicación de recubrimientos comestibles resulta conveniente para satisfacer la necesidad del consumidor, ya que la calidad del alimento obtenido tras su procesamiento resultaría mínimamente alterada. Adicional a lo anterior, los recubrimientos comestibles actúan como una barrera semipermeable eficaz para el control del intercambio de gases generados en los procesos fisiológicos de la fruta, creando una atmófera modificada que retrasa la senescencia del producto 10. Por otro lado, no solamente beneficia la calidad de las frutas sino que también es una tecnología benéfica para el medio ambiente ya que se utilizan materias primas con una naturaleza biodegradable 10-18. Algunos autores indican que el uso de materiales compuestos en la formulación de recubrimientos, ayudan a mejorar la funcionalidad del material, beneficiado a las características reológicas y físicas del material 4,13,16,19,20.
La hidroxipropil metilcelulosa (HPMC) produce películas que son flexibles, inodoras, insipidas, solubles en agua y resistentes a los aceites y grasas 21 presentando buenas propiedades de barrera a gases como el oxígeno y aromas 22. Sin embargo, su naturaleza hidrofílica hace que las películas formen barreras ineficientes a la humedad. La adición de bases lipídicas a la matriz de HPMC, forma películas y recubrimientos comestibles compuestos, los cuales ha mejorado sus propiedades de barrera a la humedad 23,24. Estudios han mostrado que el uso de recubrimientos comestibles compuestos de HPMC y cera de abejas aumenta la vida útil de ciruelas 25-28.
En mora se han utilizado métodos de conservación como la aplicación de frío y tecnologías de alta gama como atmosferas modificadas e irradiaciones; el uso de recubrimientos comestibles en mora no ha sido muy estudiado lo que conlleva al uso de esta nueva tecnologia con el fin de aumentar la vida útil de este producto. Por lo anterior, este trabajo tuvo como objeto aplicar un recubrimiento comestible a base de HPMC con inclusión de cera de abejas (CA) con el fin de disminuir los procesos fisicoquimicos y fisiologicos de mora de castilla (Rubus glaucus Benth).
Materiales y métodos
La investigación se llevó a cabo en el laboratorio de Investigación en Conservación y Calidad de Alimentos de la Universidad de Nariño.
Se trabajó con mora de castilla (Rubus glaucus Benth) provenientes del Encano vereda San José “Finca las Palmas”. Las moras fueron clasificadas en un tamaño uniforme, sin daños mecánicos y contaminación por microorganismos, en grado de madurez 5 tal como lo estipula la Norma Técnica Colombiana NTC 4106; las frutas se sometieron a un lavado, seguido de una desinfección con agua clorada a 50 ppm 29, posteriormente se realizó un segundo lavado para retirar el exceso de hipoclorito en la mora. Finalmente las frutas fueron recubiertas con las soluciones preparadas. Para la formulación de los recubrimientos comestibles se utilizó HPMC (Alfa aesar, Estados Unidos), CA (Laboratorios San Jorge, Colombia), glicerol (G) (CIMPA S.A.S., Colombia), ácido esteárico (AE) (Timur Network, Malasia) y Tween 80 (T) (CIMPA S.A.S., Colombia).
Se utilizó un diseño experimental multifactorial categórico, con los tratamientos T5 (sin recubrimiento-control), T1 (recubrimiento HPMC-0 g CA), T2 (recubrimiento HPMC-20 g CA), T3 (recubrimiento HPMC-40 g CA) y T4 (recubrimiento HPMC-60 g CA).
Preparación del recubrimiento
Se formuló un recubrimiento de HPMC en una solución de 5g/100g (p/p); esta solución se preparó con una dispersión de la HPMC en agua a 90 °C. Los aditivos como la CA, G, AE y T se adicionaron a la misma temperatura y agitación constante en una plancha de calentamiento y agitación IKA C-MAG HS7 digital. La inclusión de CA se hizo a 0, 20, 40, 60g/100g (base seca), G se agregó como plastificante a una relación de HPMC: G de 2: 1 (p/p), AE como emulsificante en una relación de CA: AE de 3: 1 (p/p), y por último T se adicionó para mejorar la humectación y la adherencia del recubrimiento al fruto a una concentración de 1,5 % (base húmeda). Los recubrimientos se homogeneizaron en un homogeneizador análogo D160 durante un minuto a 12.000 rpm seguido de otra homogeneización de 3 minutos 22.000 rpm 30,31.
Aplicación del recubrimiento
Las moras se sumergieron en las formulaciones durante 30 segundos y se secaron a 45-50°C durante tres minutos en una incubadora Gemma in-601 digital (convección forzada). Seguido de este proceso se procedió a almacenar los tratamientos en cajas termoformadas a temperatura de refrigeración (4 °C) en una nevera Panasonic modelo Np. NR-B521XZ 4,31.
Determinación pérdida de peso
La pérdida de peso se determinó por gravimetría mediante la diferencia entre pesos. Se tomó el peso inicial de las frutas de mora de los diferentes tratamientos, luego se tomaron los pesos durante los días de estudio en una balanza analítica Ohaus PA214. La pérdida de peso se expresó en porcentaje de pérdida de peso como se indica en la siguiente ecuación 29.
.Ecuación 1
Donde Pi es el peso tomado en el día 0 y Pf es el peso de los diferentes días de evaluación.
Índice de respiración
El índice de respiración se determinó con un respirómetro Lutron GC-2029 CO2. Las muestras se colocaron en un recipiente hermético durante una hora. Los datos se expresaron en mg de CO2*Kg-1*h-1.
Preparación del jugo de mora
Se licuó la fruta de los diferentes tratamientos hasta que estuvieran completamente homogeneizadas, se tamizó para separar las semillas del jugo. El filtrado se utilizó para la determinación de la acidez titulable (AT), sólidos solubles totales (SST) y pH.
Determinación propiedades fisicoquímicas
Se diluyó 5 g de jugo de mora en 50 mL de agua destila y se determinó AT por titulación potenciométrica con NaOH hasta alcanzar un pH de 8,2 (punto de viraje de la fenolftaleína), los resultados se expresaron cómo % de ácido málico como se indica en la ecuación 2 32. La concentración de SST se determinó con un refractómetro de meso Brixco 3030, los resultados se expresaron como porcentaje de sólidos solubles totales, y la lectura se corrigió utilizando el porcentaje de ácido tal como se estipula en la ecuación 3 33. El índice de maduración (IM) se calculó con la relación entre los SST y AT como se indica en la ecuación 4 32. El pH se determinó pesando 10 g de pulpa de mora homogeneizándose en 100 mL de agua destila a 20°C, para la medición se utilizó un pH-metro TEcpel 870 previamente calibrado 5.
.Ecuación 2
Donde V1 es el volumen de NaOH consumido (mL), V2 es el volumen de la muestra (mL), K es el peso equivalente del ácido málico (0,067 g/meq), N es la normalidad del NaOH.
. Ecuación 3
Donde A es el % de ácido málico y SST son los grados Brix determinados en el refractómetro.
.Ecuación 4
Análisis estadístico
Para evaluar el efecto de los recubrimientos comestibles, se empleó un análisis de varianza (ANOVA) y el método LSD (mínimas diferencias significativas) de comparaciones múltiples, con un nivel de confianza del 95 %. Para estos análisis estadísticos se utilizó el paquete estadístico STATGRAPHICS Centurion XVI, las gráficas fueron diseñadas en el programa Sigma Plot 10.0.
Resultados
Pérdida de peso
En Figura 1, se muestra el incremento de la pérdida de peso en mora de castilla con recubrimiento y un tratamiento testigo almacenados a 4 °C. Se presentaron diferencias significativas (p<0,05) entre los tratamientos evaluados a partir del día 3 de almacenamiento. En el día 8 se encontró diferencias entre los T1 y T2, por otro lado, el aumento de 40 % a 60 % de CA no evidenció un efecto significativo, sin embargo, entre estas concentraciones de CA en los recubrimientos solo se presentaron diferencias con un valor de p<0,05 en el día 10 de almacenamiento
Índice de respiración
La mora de castilla tratada con recubrimientos comestible y el tratamiento control presentaron un incremento en el índice de respiración a medida que el período de almacenamiento a 4 °C aumentó tal como se evidencia en la Figura 2.
Figura 2 Efecto del tiempo de almacenamiento a 4°C sobre el índice de respiración de mora de castilla en diferentes tratamientos.
Los resultados presentaron diferencias significativas (p<0,05) entre los tratamientos evaluados a partir del día 3 de almacenamiento, donde se observó un mayor incremento en T5 con un índice de respiración (IR) de 31,95 mgCO2*Kg-1*h-1 con respecto a las moras tratadas con los distintos recubrimientos donde el IR osciló entre 8,89 - 24,55 mgCO2*Kg-1*h-1. Por otro lado, a medida que la concentración de CA incrementa el IR en las frutas de mora se reduce, presentando diferencias significativas (p<0,05) con respecto al tratamiento testigo y al tratamiento sin la adición de CA, sin embargo, entre los tratamientos T3 y T4 no se encontró diferencias (p>0,05) excepto en los días 5 y 15 de almacenamiento.
Propiedades fisicoquímicas de la mora
En la Figura 3(a), se observa la reducción progresiva de AT a medida que incrementa el tiempo de almacenamiento a 4 °C en moras tratadas con recubrimientos y moras testigo.
Figura 3 Efecto del tiempo de almacenamiento a 4°C sobre la AT (a), el pH (b), los SST(c) y la relación de SST y AT (d) de mora de castilla en diferentes tratamientos.
T5 tuvo un descenso de la acidez muy prologando durante los días de evaluación presentando diferencias estadísticamente significativas (p<0,05) con respecto a las moras con recubrimiento. Por otro lado, la AT de la mora con recubrimientos tuvo una reducción mínima hasta el día 8 de almacenamiento, con valores medios que oscilaron entre 2,69-2,83 % de ácido málico. Sin embargo, las frutas del tratamiento T1 tuvieron un descenso significativo a partir de este día. El incremento de la concentración de CA en los recubrimientos no tuvo diferencias en el control de la AT sino hasta el día 15 entre el tratamiento T2 y T3 con valores finales de 2,62 y 2,68 % de ácido málico respectivamente; cabe resaltar que entre los tratamientos T3 y T4 no se evidenció diferencias durante el periodo de almacenamiento.
Los valores de pH tuvieron un incremento a medida que aumentó el tiempo de almacenamiento a 4 °C en mora de castilla recubierta y testigo como se muestra en la Figura 3(b). Se encontró diferencias significativas (p<0,05) a partir del día 5 entre T5 y los otros tratamientos evaluados. En el día 8 de almacenamiento se presentaron diferencias entre los recubrimientos con inclusión de CA y sin la inclusión de CA con valores entre 2,90-3,07. La adición de CA a diferentes concentraciones tuvo un efecto positivo con respecto a los otros tratamientos evaluados. Cabe resaltar que entre el tratamiento T2 y T3 se presentaron diferencias significativas a partir del día 10 de almacenamiento, sin embargo, entre el tratamiento T3 y T4 no se evidenció diferencias en el tiempo de almacenamiento presentando valores finales de 3,11 y 3,09 respectivamente.
El incremento de los SST durante el período de almacenamiento a 4 °C de moras tratadas con recubrimiento y las moras testigo se presenta en la Figura 3(c). En general, los tratamientos evaluados presentaron diferenticas significativas (p<0,05) a partir del día 3 de almacenamiento, cabe resaltar que cuando la concentración de CA aumenta en el recubrimiento el incremento de los sólidos es menor que en T5, además, entre los tratamientos con la inclusión de CA se presentaron diferencias significativas a partir del día 10 de almacenamiento con valores oscilantes entre 7,58-7,84 % de SST. Para el día 15 de almacenamiento se presentaron diferencias significativas tanto en frutas tratadas con los diferentes recubrimientos y las frutas testigo con valores finales de 9,43 % para el T5 y 9,11-8,31-8,12-7,83 % para T1, T2, T3 y T4 respectivamente.
En la Figura 3(d), se muestra el incremento de la relación entre los SST y la AT en moras recubiertas y moras control almacenadas durante 15 días a 4 °C. Se presentaron diferencias estadísticas (p<0,05) entre las moras testigo y las moras con recubrimiento a partir del día 3 de almacenamiento. La inclusión de CA tuvo un efecto positivo en el control de este parámetro, sin embargo, a partir del día 12 se presentaron diferencias en el tratamiento T2 con respecto a los tratamientos T3 y T4. Por otro lado, el incremento de 40 % a 60 % de CA sólo evidenció diferencias estadísticamente significativas (p>0,05) en el día 15 de almacenamiento.
Discusión
La pérdida de peso se presenta por la difusión del vapor de agua impulsado por un gradiente de presión de vapor aumentando los procesos fisiológicos que se llevan a cabo durante la maduración de la mora 32,34. La aplicación de los recubrimientos formulados a base de HPMC y CA acompañados de un almacenamiento a 4 °C, resultó eficiente para disminuir la pérdida de peso en mora de castilla, debido a que estos compuestos generan una barrera al vapor de agua disminuyendo la tasa de transferencia de masa 34. Además, esta reducción también puede presentarse por la barrera formada por la aplicación de los recubrimientos, ya que se reduce el proceso de respiración evitando la pérdida de un átomo de carbono 35,36. Los resultados obtenidos en la medición de este parámetro son similares a los presentados en moras recubiertas con mucílago de penca 4, otros autores indican una reducción de pérdida de peso en ciruelas, tomates y naranjas recubiertas con HPMC y bases lipídicas tales como CA y goma laca 30,31,37. En el caso del índice de respiración, la reducción se debe posiblemente a la inclusión de CA, que al ser una base lipídica reduce el intercambio gaseoso, formando una barrera estable al CO2 y al O2. Por otro lado, el uso de glicerol también ayuda a la disminución del intercambio gaseoso modificando la atmosfera interna entre la mora y el recubrimiento 22,29,38,39. La tendencia de reducir el IR en frutas también se reportó en mora y fresa recubiertas con mucílago de Aloe Vera 4,29.
La reducción de la acidez está asociada con la maduración de la fruta 10,32,34,40, además algunos autores indican que el proceso de respiración acelera la pérdida de la acidez titulable 4. En esta investigación los recubrimientos comestibles utilizados lograron reducir el índice de respiración, por ende y de acuerdo con otros autores se retrasó la oxidación de los ácidos orgánicos los cuales son sustratos del proceso de respiración 4,10,16,34. Los resultados obtenidos en esta investigación tienen un comportamiento similar a los reportados en mora de castilla tratada con un recubrimiento de Aloe Vera 4, al igual que en moras recubiertas con aceite esencial de canela 41 y en fresas recubiertas con mucílago de penca 29. Por otro lado, el incremento en los valores de pH puede atribuirse a la unión de fragmentos de pectina libres en la pared celular con los polifenoles durante los procesos de maduración de la mora 32, otros atribuyen este incremento a los procesos de senescencia de la fruta 41, algunos autores evidencian en sus investigaciones un control en el incremento del pH en frutas como mora de castilla recubierta con mucilago de penca 4, tomate recubierto con HPMC y CA 30. En esta investigación se observó una relación inversa entre la acidez y el pH de mora de castilla, es decir a medida que la acidez titulable disminuyó con el paso del tiempo de almacenamiento, el pH aumentó; esta relación puede generarse por la reducción de los ácidos orgánicos presentes en la fruta por los procesos fisiológicos 30. Debido a que la mora al ser un fruto blando no contiene cantidades de almidón considerables, el aumento de los sólidos solubles totales en mora de castilla puede atribuirse a la conversión de los ácidos orgánicos en azucares 6, otros autores indican que el aumento en la concentración de los sólidos solubles presentes en la mora se debe a las altas pérdidas de peso que esta fruta tiene 4; este comportamiento también fue reportado en mora de castilla almacenada en atmósferas modificadas 6, además, en frutas como aguacate, ciruelas y moras que fueron recubiertas con diferentes bases lipídicas, y fresas almacenadas en empaque de polipropileno donde los sólidos solubles totales aumentaron 4,15,31,42. Por otro lado, se reportó que los SST de dos variedades de zarzamora disminuyen a medida que el periodo de almacenamiento aumenta, lo que sucede por el alto perecimiento de las bayas 32. La relación entre los SST y la AT son reportados como el mejor indicador de la maduración de bayas 32. El aumento de la relación de los SST y la AT puede presentarse en gran medida por una disminución progresiva de la AT. Una relación alta entre SST y AT ha sido usada para algunas bayas como indicador de buena calidad, sin embargo, para arándanos una relación alta de SST y AT indica la senescencia de la fruta 32. El incremento en esta relación también se reportó en frutas como mora y zarzamoras que fueron almacenadas con atmósferas modificadas 6,32.
Conclusiones
La aplicación de un recubrimiento comestible a base de HPMC con la inclusión de CA fue un método efectivo en la conservación de las propiedades fisicoquímicas como la acidez titulable, los sólidos solubles totales, el índice de madurez, el pH y las propiedades fisiológicas como la pérdida de peso y el índice de respiración de la mora de castilla. Se presentaron diferencias significativas (p<0,05) entre los tratamientos evaluados debido a un control ejercido posiblemente por los recubrimientos sobre los parámetros anteriormente mencionados durante un periodo de almacenamiento de 15 días a 4 °C, dando como resultado un aumento en la vida útil de este fruto.
