Aprovechamiento de porciones hortícolas subutilizadas: desarrollo de nuevos productos estabilizados por métodos combinados

Título

Aprovechamiento de porciones hortícolas subutilizadas: desarrollo de nuevos productos estabilizados por métodos combinados

Colaborador

Jagus, Rosa Juana
Agüero, María Victoria

Editor

Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ingeniería

Fecha

2018-03-09

Extensión

xiii, 309 p.

Resumen

En la presente Tesis se planteó la revalorización de las hojas de remolacha, porción subutilizada de la planta de remolacha (Beta vulgaris L.), que en Argentina no se aprovecha y generalmente es descartada como un residuo, lo que conlleva grandes desventajas a nivel ambiental, económico y social.
Como primera etapa se realizó la caracterización de este subproducto, del que hasta el momento se contaba con escasa información, para determinar su potencial para el desarrollo de nuevos productos alimenticios u otras formas de revalorización. Desde el punto de vista nutricional se encontró que la hoja de remolacha es fuente de valiosos nutrientes, destacándose su contenido de proteínas, grasas y fibra. Asimismo, el estudio de su composición proximal reveló que son una buena fuente de calcio, zinc y que se destacan por su alto contenido de hierro. Adicionalmente, son ricas en compuestos bioactivos como polifenoles totales, carotenoides y betalaínas, cuyo consumo se ha asociado a numerosos beneficios para la salud. El estudio de su contenido de antinutrientes indicó que los niveles de taninos y fitatos presentes en las hojas son bajos, mientras que el contenido de oxalatos se encontró en el mismo nivel que aquel que presentan otras hortalizas de hoja de consumo común. Su calidad microbiológica inmediatamente después de la cosecha fue la típicamente encontrada en otros vegetales frescos. Desde un punto de vista sensorial, presentaron las características deseables comúnmente requeridas para un vegetal de hoja: signos de frescura como turgencia, hojas brillantes, libres de daños, sin decoloraciones ni quemaduras en los bordes, entre otros. Adicionalmente se demostró que esta porción de la planta representa aproximadamente un 50% del material cosechado. Estos resultados posicionan a las hojas de remolacha como una excelente materia prima para su utilización como vegetal fresco para el consumo humano.
Al proyectar la recuperación de un subproducto vegetal para el consumo humano, uno de los principales desafíos está relacionado con la aceptación del mismo por parte de los consumidores. Tomando esto en consideración, en una segunda etapa, a través de una encuesta online, se evaluaron los hábitos y actitudes de los consumidores argentinos hacia el consumo de hojas de remolacha, revelándose que un porcentaje muy alto de personas no las consume, lo que se relacionó con el mal estado en el que las hojas llegan a los mercados minoristas, y a la falta de conocimiento sobre las características nutricionales de este vegetal. Adicionalmente, se encontró que los encuestados fueron positivamente influenciados al recibir información sobre los aspectos nutricionales de estas hojas, mostrando un aumento significativo en la predisposición para el consumo.
Otro reto sumamente importante en la recuperación de un subproducto vegetal es la estabilización de la materia prima para conservar sus atributos de calidad y proporcionar tiempo suficiente para su procesamiento, distribución y comercialización. En esta investigación verificamos que las condiciones de manejo postcosecha a las que las hojas se exponen actualmente generan una rápida disminución de la calidad sensorial, microbiológica y nutricional. Sin embargo, se demostró que es posible mantener su buena calidad inicial mejorando las condiciones de temperatura y humedad relativa durante su almacenamiento. En este sentido, se comprobó que cuando las hojas se manejan bajo condiciones recomendadas, se logra extender su vida útil por lo menos 16 días.
En la siguiente etapa se comenzó a trabajar en el desarrollo de un producto con esta materia prima: hojas de remolacha frescas cortadas mínimamente procesadas. Las características intrínsecas de las hortalizas mínimamente procesadas, como su baja acidez y alta humedad, junto con el elevado número de superficies cortadas, aumentan su susceptibilidad al crecimiento microbiano, lo que reduce su vida útil y aumenta el riesgo en el caso de contaminaciones con microorganismos patógenos. Tomando esto en consideración se evaluó el potencial de los antimicrobianos naturales nisina, natamicina, extracto de té verde y sus combinaciones para controlar el crecimiento de la microbiota nativa de hojas de remolacha, así como para prevenir el desarrollo de Listeria innocua y Escherichia coli, subrogantes de Listeria monocytogenes y Escherichia coli O157:H7, respectivamente, cuando ocurre una contaminación. Se realizaron ensayos in vitro para seleccionar los antimicrobianos y las combinaciones más prometedoras, se seleccionaron las concentraciones a utilizar en cada caso y finalmente se estudió su desempeño in vivo. Los tratamientos conteniendo té verde al 5% fueron muy efectivos para el control de bacterias aerobias mesófilas (BAM) y Enterobacterias (EB). Sin embargo, no se observó efectividad de los tratamientos individuales con nisina o natamicina. La combinación de té verde al 5% con nisina fue el tratamiento más eficaz para el control de las BAM, pero no introdujo ninguna mejora para el control de EB. Los tratamientos combinados de natamicina y extracto de té verde no produjeron ningún efecto adicional al obtenido con té verde solo sobre las BAM y EB. Por otro lado, para el control de mohos y levaduras, se observó un marcado comportamiento sinérgico con la combinación de té verde y natamicina. En cuanto al control de los microorganismos subrogantes de patógenos, tanto la nisina como el extracto de té verde fueron muy eficaces frente a Listeria. Aunque la nisina obtuvo mejores resultados iniciales, los resultados a largo plazo fueron similares. La combinación de estos antimicrobianos dio como resultado un efecto mejorado, logrando las mayores reducciones durante el almacenamiento. Entre los antimicrobianos probados, el único eficaz para el control de E. coli resultó ser el extracto de té verde, que demostró poseer una actividad notable frente a este microorganismo y un comportamiento dependiente de la concentración. De acuerdo con estos resultados, el extracto de té verde es una opción muy prometedora, ya sea sola o en combinación con otros antimicrobianos (dependiendo del objetivo del tratamiento) para la preservación de las hojas de remolacha y/o para el control de contaminaciones con Listeria monocytogenes y E. coli O157: H7.
Teniendo en cuenta que el envasado en atmósfera modificada (AM) es considerado, después de la conservación refrigerada, el método más efectivo para extender la vida útil de productos mínimamente procesados, en una siguiente etapa se estudió la aplicación de esta tecnología en el producto en desarrollo. Se comenzó seleccionando el material de empaque más promisorio entre los disponibles comercialmente en Argentina, uno de baja tasa de transmisión de oxígeno (TTO), dos de media TTO y uno de alta TTO. La mezcla de gases seleccionada para este trabajo fue la usualmente recomendada para vegetales de hoja (AM: 5% O2- 10% CO2- 85 % N2). El material de alta TTO utilizado para el envasado con modificación de la atmósfera inicial se destacó por ser el tratamiento más eficaz, fundamentalmente en lo referido a la preservación de compuestos bioactivos tales como las betalaínas, carotenos, clorofilas y polifenoles totales. El envasado en atmósferas modificadas, sin embargo, no resultó efectivo para el control microbiológico de los productos.
Es bien sabido que mediante la combinación de tratamientos se pueden lograr mejoras globales respecto de los resultados obtenidos mediante la aplicación de los tratamientos en forma individual. Es por ello que continuando con este proceso se trabajó con el material de empaque y los antimicrobianos seleccionados previamente. En este sentido, la combinación de los antimicrobianos naturales extracto de té verde 2,5% y nisina 500 UI/g con la tecnología de envasado en AM demostró tener gran potencial para controlar la microbiota nativa de la hoja de remolacha y adicionalmente resultó efectiva para el control de contaminaciones con subrogantes de los microorganismos patógenos Listeria monocytogenes y E. coli O157:H7. A su vez, el agregado de estos antimicrobianos tuvo el valor adicional de generar una “fortificación” del producto, aumentando enormemente su contenido de polifenoles totales y su capacidad antioxidante, con las enormes ventajas que esto conlleva para el consumidor dados los numerosos beneficios para la salud asociados a los polifenoles del té verde. Adicionalmente, la tecnología seleccionada logró preservar los sensibles atributos organolépticos del producto, prolongando su aceptabilidad hasta el día 14 de almacenamiento inclusive. De esta manera, teniendo en cuenta los datos de aceptabilidad microbiológica y sensorial y, considerando que los compuestos nutricionales fueron altamente estables durante el almacenamiento, el tratamiento combinado (té verde 2,5% + nisina 500 UI/g + AM) logró prolongar la vida útil del producto por al menos 7 días.
Como alternativa de revalorización de hoja de remolacha se trabajó en el desarrollo de otro producto: Batidos mixtos de frutas y verduras (F&V), también llamados batidos vegetales, donde la hoja de remolacha se utilizó como ingrediente. En los últimos años se ha observado un gran aumento en la demanda de este tipo de producto. Sus propiedades nutricionales, sensoriales y el hecho de que están listos para beber son factores decisivos para su éxito. Sin embargo, las bebidas a base de F&V tienen una corta vida útil que puede atribuirse principalmente al deterioro microbiano y enzimático. Para este producto se utilizaron las altas presiones hidrostáticas (APH) como tecnología de preservación. Se desarrolló la formulación del batido considerando aspectos sensoriales, nutricionales y tecnológicos. Se optimizaron los principales parámetros de procesamiento (nivel de presión y tiempo de retención) para minimizar los factores de deterioro y maximizar su calidad. Los resultados demostraron que el tratamiento con APH es una tecnología prometedora para la preservación de los batidos de F&V. Este tratamiento permitió reducir el número de microorganismos de deterioro y la actividad enzimática de los batidos desarrollados. Adicionalmente, las APH no afectaron el pH, los sólidos solubles totales, la textura ni el contenido de polifenoles totales, aumentaron en gran medida la capacidad antioxidante y mantuvieron o mejoraron ligeramente el color del batido. El análisis de optimización indicó que la aplicación de APH a 627,5 MPa durante 6,4 min permite la obtención de un producto con alta calidad y máxima reducción de los factores causantes de deterioro. Adicionalmente, a través de una prueba hedónica con consumidores se demostró que el tratamiento con APH no afecta las características organolépticas del batido, de manera que no se encontraron diferencias significativas respecto de la aceptabilidad sensorial de los consumidores.
Los siguientes estudios se enfocaron en la evaluación de la estabilidad de estos batidos durante el almacenamiento en refrigeración y a temperatura ambiente como así también frente a una contaminación con subrogantes de patógenos durante un almacenamiento en abuso de refrigeración. El tratamiento de los batidos de F&V con las condiciones optimizadas de APH logró controlar la microbiota nativa durante 28 días de almacenamiento refrigerado, eliminando de esta manera una de las principales causas de deterioro. Asimismo, se lograron reducciones significativas en las actividades enzimáticas de PME, POD y PPO inmediatamente después del tratamiento, destacándose su efecto sobre PME cuya actividad logró reducir en más del 70%. En el caso de PME y POD el nivel de actividad durante el almacenamiento se mantuvo en valores cercanos al alcanzado luego del tratamiento o incluso disminuyó. Por otro lado, la actividad de PPO aumentó durante el almacenamiento, sin embargo, las muestras tratadas siempre mantuvieron valores de actividad significativamente menores a los controles. Por otro lado, las muestras tratadas con APH con las condiciones optimizadas, luego del aumento inicial en el valor de los atributos nutricionales, mantuvieron niveles significativamente superiores a los controles en todos los casos durante el almacenamiento refrigerado, lo que indica una mayor estabilidad nutricional de las muestras tratadas. Es de destacar que las características fisicoquímicas evaluadas de los batidos no se modificaron con el tratamiento ni durante el almacenamiento. Con respecto al color, no se observaron modificaciones inmediatamente luego del tratamiento y durante el almacenamiento las muestras tratadas presentaron una mayor estabilidad. Respecto del almacenamiento de los batidos a temperatura ambiente, el tratamiento permitió obtener un producto microbiológicamente estable aún a esta temperatura. Sin embargo, la temperatura de almacenamiento afectó los compuestos nutricionales, especialmente los pigmentos betalámicos, y por lo tanto el color del batido limitando su aplicación. Adicionalmente se demostró que la tecnología de APH, en las condiciones estudiadas, permitió controlar una contaminación de 6 log UFC/g de E. coli y de L. innocua en los batidos de F&V, durante 12 días a 15ºC (abuso de refrigeración). Estos resultados indicaron que el tratamiento
permitiría asegurar la inocuidad del producto frente a posibles contaminaciones con estos microorganismos, de alta relevancia en este tipo de producto.
Los resultados encontrados en esta Tesis permiten posicionar a las hojas de remolacha, actualmente consideradas un subproducto de desecho, como una materia prima de excelente calidad para ser utilizada para el consumo humano, entre otras aplicaciones. Se desarrollaron dos propuestas de nuevos productos utilizando esta materia prima: “hojas de remolacha frescas cortadas mínimamente procesadas” y un “batido mixto de frutas y verduras”. En ambos desarrollos se utilizaron tecnologías de preservación no térmicas: envasado en atmósferas modificadas, antimicrobianos naturales o altas presiones hidrostáticas. Estas tecnologías se aplicaron de manera individual, combinadas entre ellas en algunos casos y/o con refrigeración, de manera que se propuso para cada producto un método de preservación adecuado no solo para lograr la estabilidad del producto y prolongar su vida útil, sino también efectivo frente a posibles contaminaciones con microrganismos de interés.