valorización agroindustrial de pigmentos carotenoides

Valorización agroindustrial de pigmentos carotenoides extraídos de residuos

de papaya (Carica papaya l.) y guayaba (Psidium guajava) como colorante

natural en salchichas Frankfurt

Viviana Andrea Velasco Arango

Universidad Nacional de Colombia

Facultad de Ingeniería y Administración

Maestría en Ingeniería Agroindustrial

Palmira – Colombia

2020

Valorización agroindustrial de pigmentos carotenoides extraídos de residuos

de papaya (Carica papaya l.) y guayaba (Psidium guajava) como colorante

natural en salchichas Frankfurt

Viviana Andrea Velasco Arango

Tesis presentada como requisito para optar al título de:

Magister en Ingeniería Agroindustrial

Director:

Ph.D., Doctor, Ingeniero Pesquero, José Igor Hleap Zapata

Codirector:

Ph.D., Doctor, Ingeniero Agroindustrial Luis Eduardo Ordoñez Santos

Línea de Investigación:

Agroindustria de productos alimentarios

Universidad Nacional de Colombia

Facultad de Ingeniería y Administración

Palmira, Colombia

2020

A Dios por permitir,

mi existencia, darme sabiduría y fe,

en todo lo que emprendo de la mano de Él.

A mi esposo Alexander Urquiza Saldarriaga,

por su apoyo incondicional, amor y confianza.

A mi hijo Alejandro Urquiza Velasco,

por su comprensión y fuerza de aliento para no desfallecer.

Viviana Andrea Velasco Arango.

Agradecimientos

A la Universidad Nacional de Colombia sede Palmira, mi alma máter por darme la

oportunidad de adelantar mi preparación en la Maestría en Ingeniería Agroindustrial.

Al profesor-investigador, José Igor Hleap Zapata Ph.D., Director, por su apoyo

incondicional, consejos recibidos, por su orientación, motivación y guía durante todo el

tiempo de la realización de la investigación.

Al profesor-investigador, Luis Eduardo Ordoñez Santos Ph.D., Codirector, por su apoyo

incondicional, por compartir su conocimiento, por su orientación y guía durante todo el

tiempo de la realización de la investigación.

Al programa, DIEPAL-Hermes de la Universidad Nacional de Colombia - Sede Palmira, por

el financiamiento brindado, el cual permitió la compra de reactivos, materiales y equipos

requeridos en la investigación.

Al estudiante de ingeniería agroindustrial John Edwin Sotelo Barbosa, por su

acompañamiento en la caracterización fisicoquímica y determinación del contenido de

carotenoides en el epicarpio de papaya y en la elaboración de las formulaciones de

Salchichas Frankfurt con extracto de epicarpio de papaya.

A la estudiante de ingeniería agroindustrial Alicia Alejandra Bernal Martínez, por su

acompañamiento en la caracterización fisicoquímica y determinación del contenido de

carotenoides en el epicarpio de guayaba y en la elaboración de las formulaciones de

Salchichas Frankfurt con extracto de epicarpio de guayaba.

Al laboratorista Marco Tulio Álvarez García, del laboratorio de Tecnología de Frutas y

Hortalizas de la Universidad Nacional de Colombia - Sede Palmira, por brindar el espacio y

su acompañamiento en la realización de las pruebas para llevar a cabo esta investigación.

Al laboratorista Omar Vladimir Pabón Rodríguez, del laboratorio de Bioconversiones de la

Universidad Nacional de Colombia - Sede Palmira, por brindar el espacio y equipos para la

realización de las pruebas para llevar a cabo esta investigación.

Al laboratorista Jairo Mosquera Escobar, del laboratorio de Tecnología de Carnes de la

Universidad Nacional de Colombia - Sede Palmira, por brindar el espacio y equipos para la

realización de las pruebas para llevar a cabo esta investigación.

A mis compañeros que conocí en este camino Julián, Rudy, Leo, Jessica y Amanda por

brindarme su apoyo, amistad y colaboración.

Resumen

Los epicarpios de la papaya (Carica papaya L.) y la guayaba (Psidium guajava) obtenidos

en la transformación agroindustrial de estas frutas, hasta el momento no han sido valorados

como fuente de pigmentos carotenoides y hoy en día su disposición final consiste en servir

de fuente de materia prima para la alimentación animal o simplemente son desechados

como un desperdicio generando contaminación ambiental. Pensando en esto, el objetivo

de esta investigación consistió en valorar el posible aprovechamiento agroindustrial de

estos residuos, para lo cual se realizó la identificación fisicoquímica, la extracción y

optimización de los pigmentos carotenoides con el fin de obtener un colorante natural para

ser aplicado como sustituto parcial de los nitritos en salchichas Frankfurt y finalmente

evaluar la estabilidad en el tiempo de almacenamiento de los productos finales.

Para llevar a cabo lo anterior, se realizó un proceso de liofilización y molturación de cada

uno de los epicarpios hasta obtener una harina, la cual fue analizada fisicoquímicamente

mediante los métodos estipulados de la AOAC y sometida al proceso de extracción e

identificación de los pigmentos carotenoides mediante espectrofotometría UV-Vis. El

proceso de extracción se realizó por ultrasonido, usando aceite de girasol neutro, hasta

encontrar las condiciones óptimas de extracción de los pigmentos carotenoides. Se

determinó la actividad antioxidante, el contenido de compuestos fenólicos y las

coordenadas de color CIEL*a*b*. Posteriormente, para continuar con la experimentación y

definir la formulación más indicada, se elaboraron tres formulaciones diferentes de

salchichas Frankfurt con cada uno de los extractos obtenidos, en las cuales se disminuyó

la concentración de nitritos reemplazándola por los extractos en diferentes concentraciones,

más una formulación control sin adición de ninguno de los dos extractos analizados. A partir

de un análisis de las características fisicoquímicas, de las coordenadas de color CIEL*a*b*,

de una evaluación sensorial y de un análisis microbiológico se determinaron las dos

salchichas óptimas (una por cada extracto), las cuales se utilizaron para hacer la evaluación

de la estabilidad durante 30 días de observación, de los pigmentos carotenoides incluidos

en los extractos presentes en las salchichas.

El diseño experimental aplicado fue un diseño aleatorio simple de un factor con dos

tratamientos, equivalentes a cada una de las harinas utilizadas (harina de epicarpio de

papaya - HEP y harina de epicarpio de guayaba – HEG). Se realizó un análisis de T-Student

para identificar las diferencias entre los tratamientos. Se utilizó la metodología de superficie

de respuesta y siguiendo el diseño experimental Plackett-Burman, se determinaron los

factores que afectan la extracción de los pigmentos carotenoides de las HEP y HEG por

ultrasonido. Para la optimización del proceso de extracción, se aplicó un diseño Box-

Behnken de tres niveles y tres factores consistentes en quince ejecuciones experimentales,

incluidas tres repeticiones en el punto central. Las variables fueron la intensidad ultrasónica

(X1, W/m2), la temperatura (X2, °C) y el tiempo de extracción (X3, min). Para las

formulaciones de las salchichas Frankfurt se utilizó un diseño experimental aleatorizado

simple, con un factor correspondiente al tiempo de almacenamiento: el análisis proximal y

valor energético se realizó a los 0, 10, 20 y 30 días; Los análisis de coordenadas de color

CIEL*a*b* y nitrito residual se realizó a los 0, 10, 20, 30 días; el análisis de oxidación de

lípidos se realizó a los 0, 15 y 30 días y el análisis microbiológico se realizó a los 0, 8, 15,

22 y 30 días. Las medias obtenidas se evaluaron por medio de un análisis de varianza –

ANOVA, con un nivel de significancia del 5%, y cuando se presentaron diferencias

significativas entre ellas, se aplicó la prueba de comparación de medias de Tukey. Para

realizar los análisis estadísticos se utilizó el software SPSS Statics 19, para Windows, 2010.

Las medias obtenidas se evaluaron por medio de un análisis de varianza – ANOVA, con un

nivel de significancia del 5% y cuando se detectaron diferencias significativas entre ellas,

se aplicó la prueba de comparación de medias de Tukey. Para realizar los análisis

estadísticos se utilizó el software SPSS Statics 19, para Windows, 2010 y Design-Expert

Software versión 12.

Los resultados obtenidos mostraron que los epicarpios de papaya (HEP) y de guayaba

(HEG) son una excelente fuente de pigmentos carotenoides como β-caroteno ( 5,63 – 10,07

) mg/100g de harina , α-caroteno (5,15 – 9,41 ) mg/100g de harina, β-criptoxantina (5,86 –

10,89) mg/100g de harina, Zeaxantina ( 5,81 – 10,81) mg/100g de harina, Licopeno (4,07 –

10,58) mg/100g de harina para HEP y HEG respectivamente. las condiciones óptimas de

extracción de los pigmentos carotenoides presentes en la harina de epicarpio de papaya

fueron un t: 60 minutos, T: 30 °C y relación harina/aceite 0,0256 g/4 ml, donde se obtuvo

una concentración de carotenoides máxima de 66,03 ± 0,60 mg/100g de HEP. Para la

harina de epicarpio de guayaba las condiciones óptimas de extracción de los pigmentos

carotenoides fueron un t: 40 minutos, T: 60°C y relación harina/aceite 0,0256 g/ 4ml,

obteniendo un resultado una concentración de carotenoides de 47,38 ± 1,03 mg/100g de

HEG. Al aplicar el extracto de HEP y HEG en salchichas Frankfurt y evaluar en el tiempo

de almacenamiento no presentó cambios significativos (p < 0,05) para el análisis proximal,

las coordenadas de luminosidad (L*), y rojo-verde (a*) no presentaron diferencias

estadísticamente significativas (p<0,05) durante los 30 días de almacenamiento. Los

valores de nitrito residual se mantuvieron entre 21,66 mg/kg y 41,35 mg/kg para la muestra

de salchicha adicionada con extracto de pigmentos carotenoides obtenidos a partir de la

harina de epicarpio de papaya y entre 23,65 mg/kg y 42,15 mg/kg para la muestra de

salchicha adicionada con extracto de pigmentos carotenoides obtenidos a partir de la harina

de epicarpio de guayaba. Las salchichas formuladas con el extracto lipídico de carotenoides

del epicarpio de papaya y guayaba presentaron excelentes características fisicoquímicas,

sensoriales y microbiológicas, además de una muy buena estabilidad en el tiempo, lo cual

permite establecer un potencial uso de estos extractos en aplicaciones agroalimentarias en

la industria cárnica, como alternativa para reducir el 25% de nitritos, y también como

colorantes naturales en salchichas.

Palabras Claves: Colorantes naturales, Extracción, Optimización, Productos cárnicos,

Residuos agroindustriales.

Abstract

The epicarp of papaya (Carica papaya L.) and guava (Psidium guajava) obtained in the

agro-industrial transformation of these fruits, have not been valued as a source of carotenoid

pigments up to now and today its final disposition is to serve as source of raw material for

animal feed or simply discarded as a waste generating environmental pollution. Thinking

about this, the objective of this research was to assess the possible agro-industrial use of

these residues, for which the physicochemical identification, extraction and optimization of

carotenoid pigments was carried out in order to obtain a natural dye to be applied as a

substitute partial of the nitrites in Frankfurt sausages and finally evaluate the stability in the

storage time of the final products.

To carry out the aforementioned, a freeze-drying and milling process of each of the

epicarpies was carried out until a flour was obtained, which was analyzed physically and

chemically by means of the stipulated methods of the AOAC and subjected to the process

of extraction and identification of carotenoid pigments. using UV-Vis spectrophotometry. The

extraction process was carried out by ultrasound, using neutral sunflower oil, until the

optimal conditions for extraction of the carotenoid pigments were found. Antioxidant activity,

content of phenolic compounds and CIEL * a * b * color coordinates were determined.

Subsequently, to continue with the experimentation and define the most suitable formulation,

three different formulations of Frankfurt sausages were made with each of the extracts

obtained, in which the concentration of nitrites was decreased, replacing it with the extracts

in different concentrations, plus a formulation control without addition of either of the two

extracts analyzed. From an analysis of the physicochemical characteristics, the CIEL * a * b

* color coordinates, a sensory evaluation and a microbiological analysis, the two optimal

sausages (one for each extract) were determined, which were used to make the evaluation

of the stability during 30 days of observation, of the carotenoid pigments included in the

extracts present in the sausages.

The experimental design applied was a simple randomized one-factor design with two

treatments, equivalent to each of the flours used (papaya epicarp flour - HEP and guava

epicarp flour - HEG). A Student's T analysis was performed to identify the differences

between the treatments. The response surface methodology was used and following the

Plackett-Burman experimental design, the factors affecting the extraction of carotenoid

pigments from HEP and HEG by ultrasound were determined. For the optimization of the

extraction process, a three-level, three-factor Box-Behnken design consisting of fifteen

experimental runs, including three replications at the center point, was applied. The

variables were the ultrasonic intensity (X1, W / m2), the temperature (X2, ° C) and the

extraction time (X3, min). For the formulations of the frankfurters, a simple randomized

experimental design was used, with a factor corresponding to the storage time: the proximal

analysis and energy value were carried out at 0, 10, 20 and 30 days; The analysis of CIEL

* a * b * color coordinates and residual nitrite was performed at 0, 10, 20, 30 days; the lipid

oxidation analysis was performed at 0, 15 and 30 days and the microbiological analysis was

performed at 0, 8, 15, 22 and 30 days. The means obtained were evaluated by means of an

analysis of variance - ANOVA, with a significance level of 5%, and when there were

significant differences between them, the Tukey test of comparison of means was applied.

To perform the statistical analyzes, the SPSS Statics 19 software for Windows, 2010. The

means obtained were evaluated by means of an analysis of variance - ANOVA, with a

significance level of 5% and when significant differences were detected between them,

Tukey's mean comparison test was applied. SPSS Statics 19 software for Windows, 2010

and Design-Expert Software version 12 were used to perform the statistical analyzes.

The results obtained showed that papaya and guava epicarp are an excellent source of

carotenoid pigments and their application as a natural dye in Frankfurt sausages may be a

viable option as a partial substitute for nitrites in these meat products.

The results obtained showed that papaya (HEP) and guava (HEG) epicarps are an excellent

source of carotenoid pigments such as β-carotene (5.63 - 10.07) mg / 100g of flour, α-

carotene (5, 15 - 9.41) mg / 100g of flour, β-cryptoxanthin (5.86 - 10.89) mg / 100g of flour,

Zeaxanthin (5.81 - 10.81) mg / 100g of flour, Lycopene (4, 07 - 10.58) mg / 100g of flour for

HEP and HEG respectively. the optimal extraction conditions of the carotenoid pigments

present in the papaya epicarp flour were t: 60 minutes, T: 30 ° C and flour / oil ratio 0.0256

g / 4 ml, where a maximum carotenoid concentration was obtained of 66.45 mg / 100g of

HEP. For the guava epicarp flour, the optimal conditions for the extraction of the carotenoid

pigments were t: 40 minutes, T: 60 ° C and flour / oil ratio 0.0256 g / 4ml, obtaining a result

a carotenoid concentration of 47, 40 mg / 100g of HEG. When applying the extract of HEP

and HEG in frankfurters and evaluating the storage time did not show significant changes (p

<0.05) for the proximal analysis, the coordinates of luminosity (L *), and red-green (a * ) did

not present statistically significant differences (p <0.05) during the 30 days of storage. The

residual nitrite values were kept between 21.66 mg / kg and 41.35 mg / kg for the sausage

sample added with extract of carotenoid pigments obtained from papaya epicarp flour and

between 23.65 mg / kg and 42.15 mg / kg for the sausage sample added with extract of

carotenoid pigments obtained from guava epicarp flour. The sausages formulated with the

lipid extract of carotenoids from the epicarp of papaya and guava presented excellent

physicochemical, sensory and microbiological characteristics, as well as a very good

stability over time, which allows establishing a potential use of these extracts in food and

agriculture applications in the industry. meat, as an alternative to reduce nitrites by 25%,

and also as natural colorants in sausages.

Key words: Natural dyes, Extraction, Optimization, Meat products, Agro-industrial waste,

Contenido

Resumen ................................................................................................................................ I.

Palabras Claves ................................................................................................................... II.

Abstract ............................................................................................................................... III.

Key words: ..........................................................................................................................IV.

Lista de figuras ....................................................................................................................V.

Lista de tablas .....................................................................................................................VI.

Introducción .......................................................................................................................... 1

1. Planteamiento del problema ........................................................................................... 3

1.1 Definición del problema ................................................................................................ 3

1.2 Pregunta problema ....................................................................................................... 4

1.3 Hipótesis ....................................................................................................................... 4

1.4 Justificación .................................................................................................................. 4

1.5 Objetivos ....................................................................................................................... 6

1.5.1 Objetivo General .................................................................................................... 6

1.5.2 Objetivos Específicos ............................................................................................. 6

2. Estado del arte .................................................................................................................. 7

3. Fundamentos Teóricos .................................................................................................. 13

3.1. Pigmentos naturales presentes en frutas tropicales ................................................. 13

3.2. Generalidades de los pigmentos carotenoides ......................................................... 15

3.3. Caracterización de la papaya (Carica papaya L.) ..................................................... 17

3.3.1. Clasificación taxonómica de la papaya (Carica papaya L.) ............................... 18

3.3.2. Morfológicas de la Papaya ................................................................................. 19

3.4. Caracterización de la guayaba (Psidium guajava L.) ............................................... 19

3.4.1. Clasificación taxonómica de la guayaba (Psidium guajava L.) .......................... 21

3.4.2. Morfología de la Guayaba .................................................................................. 21

3.5. Caracterización de las salchichas tipo Frankfurt ...................................................... 22

3.6. Aditivos en la industria cárnica .................................................................................. 23

3.7. Nitratos y nitritos ........................................................................................................ 24

3.8. Alternativas de nitritos en productos cárnicos. ......................................................... 28

4. Materiales y métodos ..................................................................................................... 30

4.1. Lugar de desarrollo de la investigación ..................................................................... 30

4.2. Material de estudio .................................................................................................... 30

4.3. Metodología para la determinación de la concentración de los pigmentos

carotenoides en los residuos de papaya y guayaba ........................................................ 31

4.3.1. Obtención de las harinas de epicarpio de papaya (HEP) y epicarpio de guayaba

(HEG) ............................................................................................................................ 31

4.3.3. Diseño experimental ........................................................................................... 36

4.4. Optimización de la extracción de los pigmentos presentes en las HEP y HEG ...... 36

4.4.1. Determinación de los factores que afectan la extracción asistida por ultrasonido

....................................................................................................................................... 36


4.5. Efecto de la aplicación de los pigmentos carotenoides obtenidos a partir de las HEP

y HEG en salchichas Frankfurt ......................................................................................... 39

4.5.1. Determinación del nivel óptimo de concentración de los pigmentos

carotenoides .................................................................................................................. 40

4.5.2. Evaluación de la estabilidad de las salchichas adicionadas con la concentración

definida de pigmentos ................................................................................................... 49


5. Resultados y discusión ................................................................................................. 53

5.1. Parámetros fisicoquímicos de las harinas de epicarpio de papaya y de guayaba .. 53

5.1.1. pH de las harinas de epicarpio de papaya y de guayaba .................................. 53

5.1.2. Contenido de sólidos solubles de las harinas de epicarpio de papaya y de

guayaba (°Brix).............................................................................................................. 54

5.1.3. Acidez titulable de las harinas de epicarpio de papaya y de guayaba (%) ....... 55

5.1.4. Contenido de humedad (%) y actividad de agua (Aw) de las harinas de

epicarpio de papaya y de guayaba ............................................................................... 55

5.1.5. Parámetros de color (CIEL*a*b*) de las harinas de epicarpio de papaya y de

guayaba ......................................................................................................................... 56

5.1.6. Contenido de carotenoides en las harinas de epicarpio de papaya y de

guayaba ......................................................................................................................... 57

5.1.7. Actividad antioxidante – DPPH y determinación de los compuestos fenólicos de

las harinas de epicarpio de papaya y de guayaba ....................................................... 58

5.2. Optimización de la extracción asistida por ultrasonido de los pigmentos

carotenoides presentes en las harinas de epicarpio de papaya y de guayaba .............. 60

5.2.1. Factores que afectan la extracción asistida por ultrasonido de los pigmentos

carotenoides presentes en las harinas de epicarpio de papaya y de guayaba .............. 61

5.2.2. Cinética de extracción asistida por ultrasonido de los pigmentos carotenoides

totales en las harinas de epicarpio de papaya y de guayaba ...................................... 66

5.2.3. Optimización para la extracción asistida por ultrasonido de los pigmentos

carotenoides totales en las harinas de epicarpio de papaya y guayaba ..................... 69

5.3. Efecto de la aplicación de los pigmentos carotenoides obtenidos a partir de las HEP

y HEG en salchichas Frankfurt ......................................................................................... 81

5.3.1. Nivel óptimo de concentración de los extractos de pigmentos carotenoides de

epicarpio de papaya y de guayaba en salchichas Frankfurt............................................ 82

5.3.2. Análisis de la estabilidad en el tiempo de las salchichas Frankfurt adicionadas

con los extractos de HEP y HEG .................................................................................. 94

Conclusiones .................................................................................................................... 109

Bibliografía ........................................................................................................................ 111

Anexos ............................................................................................................................... 144

Lista de figuras

Pag.

Figura 3-1: Estructura química de algunos carotenoides (Rodríguez-Amaya, 2018) .. 17 Figura 3-2: Fruto de la papaya (Exotic Fruit Box, 2020) ………………………………... 18 Figura 3-3: Fruto de la guayaba (Alimentos saludables, 2017) ………………………… 21 Figura 4-1: Proceso tecnológico para la elaboración de las salchichas ………………. 42 Figura 5-1: Efecto de los factores en la extracción de pigmentos carotenoides totales en la HEP ……………………………………………………………………………... 64 Figura 5-2: Efecto de los factores en la extracción de pigmentos carotenoides Totales en la HEG ……………………………………………………………………………. 65 Figura 5-3: Cinética de los factores: a) Temperatura, b) Tiempo, c) Relación harina/aceite, d) Tamaño de partícula para la extracción de pigmentos carotenoides a partir de HEP ………………………………………………………………………………… 67 Figura 5-4: Cinética de los factores: a) Temperatura, b) Tiempo, c) Relación harina/aceite, d) tamaño de partícula para la extracción de pigmentos carotenoides a partir de HEG ………………………………………………………………………………… 68 Figura 5-5: 3-D superficie de respuesta (tiempo – temperatura) para la HEP ………… 73 Figura 5-6: Gráfica de contorno para la optimización (tiempo – temperatura) en la HEP ………………………………………………………………………………………….. 73 Figura 5-7: 3-D superficie de respuesta (relación harina/aceite – temperatura) para la HEP ………………………………………………………………………………………….. 74 Figura 5-8: Gráfica de contorno para la optimización (relación harina/aceite – temperatura) en la HEP ………………………………………………………………………. 74 Figura 5-9: 3-D superficie de respuesta (relación harina/aceite – tiempo) para la HEP. 75 Figura 5-10: Gráfica de contorno para la optimización (relación harina/aceite – tiempo) en la HEP ……………………………………………………………………………... 75 Figura 5-11: 3-D superficie de respuesta (tiempo-temperatura) para la HEG …………. 76 Figura 5-12: Gráfica de contorno para la optimización (tiempo – temperatura) en la HEG …………………………………………………………………………………………... 76 Figura 5-13: 3-D superficie de respuesta (relación harina/aceite – temperatura) para la HEG …………………………………………………………………………………………… 77 Figura 5-14: Gráfica de contorno para la optimización (relación harina/aceite – temperatura) en la HEG ……………………………………………………………………….. 77 Figura 5-15: 3-D superficie de respuesta (relación harina/aceite – tiempo) para la HEG 78 Figura 5-16: Gráfica de contorno para la optimización (relación harina/aceite – tiempo) en la HEG ……………………………………………………………………………… 78 Figura 5-17: Condiciones óptimas de extracción de pigmentos carotenoides en la HEP …………………………………………………………………………………………… 80 Figura 5-18: Condiciones óptimas de extracción de pigmentos carotenoides en la HEG …………………………………………………………………………………………… 80 Figura 5-19: Atributos sensoriales de las salchichas adicionadas con extracto de HEP …………………………………………………………………………………………… 91 Figura 5-20: Atributos sensoriales de las salchichas adicionadas con extracto de HEG …………………………………………………………………………………………... 91

Lista de tablas

Pag.

Tabla 2-1: Potencial uso de alternativas para la sustitución de nitritos en productos cárnicos a partir de plantas (Alahakoon et al., 2015) ………………………… 12 Tabla 3-1: Composición química de la papaya (Tripathi et al., 2011) ………………….. 20 Tabla 3-2: Composición química de la guayaba (Herrera y Bello, 2015) ……………… 22 Tabla 3-3: Aditivos más utilizados en la industria cárnica (Diferentes autores) ………. 24 Tabla 4-1: Porcentaje de nitritos y carotenoides en cada lote de experimentación …… 31 Tabla 4-2: Parámetros de operación de extracción asistida por ultrasonido …………… 37 Tabla 4-3: Parámetros referentes a los puntos centrales para la optimización del proceso de extracción ………………………………………………………………………… 37 Tabla 4-4: Optimización del proceso de extracción de pigmentos carotenoides para la HEP ……………………………………………………………………………………. 38 Tabla 4-5: Optimización del proceso de extracción de pigmentos carotenoides para la HEG ……………………………………………………………………………………. 38 Tabla 4-6: Formulación base de las salchichas elaboradas ……………………………... 41 Tabla 4-7: Insumos y aditivos utilizados en la elaboración de las salchichas (salchicha control) ……………………………………………………………………………... 41 Tabla 4-8: Cantidad de nitritos y de extracto de HEP y HEG adicionados a cada lote de salchichas ……………………………………………………………………………… 43 Tabla 5-1: Parámetros físicoquímicos de las harinas de epicarpio de papaya y de guayaba ……………………………………………………………………………………... 54 Tabla 5-2: Parámetros de color de las harinas de epicarpio de papaya (HEP y de guayaba (HEG) …………………………………………………………………………….. 56 Tabla 5-3: Contenido de carotenoides en las harinas de epicarpio de papaya (HEP) y de guayaba (HEG) (mg/100g de muestra) ………………………………………… 57 Tabla 5-4: Actividad antioxidante – DPPH y contenido de compuestos fenólicos en las harinas de epicarpio de papaya (HEP) y de guayaba (HEG) ……………………… 59 Tabla 5-5: Diseño de Plackett-Burman aplicado a la extracción asistida por ultrasonido para los pigmentos carotenoides totales para la HEP ……………………….. 61 Tabla 5-6: Diseño de Plackett-Burman aplicado a la extracción asistida por ultrasonido para los pigmentos carotenoides totales para la HEG ……………………….. 62 Tabla 5-7: Efecto de los factores y análisis estadístico de varianza ANOVA del diseño Plackett-Burman para la HEP ……………………………………………………. 63 Tabla 5-8: Efecto de los factores y análisis estadístico de varianza ANOVA del diseño Plackett-Burman para la HEG ……………………………………………………. 63 Tabla 5-9: Diseño Box-Behnken aplicando la metodología de superficie de respuesta (RSM), para la extracción asistida por ultrasonido de pigmentos carotenoides totales de la HEP ……………………………………………………………….. 69 Tabla 5-10: Diseño Box-Behnken aplicando la metodología de superficie de respuesta (RSM), para la extracción asistida por ultrasonido de pigmentos carotenoides totales de la HEG ……………………………………………………………….. 70 Tabla 5-11: Análisis estadístico de varianza ANOVA del diseño Box-Behnken aplicado a la HEP ……………………………………………………………………………….. 71

Tabla 5-12: Análisis estadístico de varianza ANOVA de diseño Box-Behnken Aplicado a la HEG ……………………………………………………………………………….. 72 Tabla 5-13: Análisis proximal y valor energético realizado a las diferentes formulaciones de las salchichas elaboradas ………………………………………………… 82 Tabla 5-14. Propiedades fisicoquímicas de las diferentes formulaciones de las salchichas elaboradas ……………………………………………………………………… 83 Tabla 5-15. Análisis del perfil de textura de las diferentes formulaciones de las salchichas elaboradas ……………………………………………………………………… 85 Tabla 5-16. Coordenadas de color de las diferentes formulaciones de las Salchichas elaboradas …………………………………………………………………………. 86 Tabla 5-17. Resultados de los análisis microbiológicos de las diferentes formulaciones de las salchichas elaboradas ………………………………………………… 93 Tabla 5-18. Análisis proximal y valor energético de las salchichas Frankfurt Seleccionadas ………………………………………………………………………………….. 95 Tabla 5-19. Parámetros de color CIEL*a*b* para la salchicha Frankfurt adicionada con extracto de pigmentos carotenoides obtenidos de la HEP ……………………………. 97 Tabla 5-20. Parámetros de color CIEL*a*b* para la salchicha Frankfurt adicionada con extracto de pigmentos carotenoides obtenidos de la HEG ……………………………. 97 Tabla 5-21. Resultados del análisis del nitrito residual en las salchichas Seleccionada …………………………………………………………………………………... 100 Tabla 5-22. Resultados del análisis de la oxidación de los lípidos en las salchichas seleccionadas …………………………………………………………………….. 104 Tabla 5-23. Resultados del análisis microbiológico para la salchicha Frankfurt adicionada con extracto de pigmentos carotenoides obtenidos de la HEP …………….. 106 Tabla 5-24. Resultados del análisis microbiológico para la salchicha Frankfurt adicionada con extracto de pigmentos carotenoides obtenidos de la HEG …………..... 107

Introducción

En los últimos años, en el mundo en general y en Colombia en particular, se ha

incrementado considerablemente la producción de frutas tropicales, tales como la papaya

y la guayaba, lo cual en su transformación agroindustrial genera una gran cantidad de

residuos que terminan convirtiéndose en un problema ambiental. Con base en lo anterior,

es importante buscar alternativas para el aprovechamiento de ellos. Diferentes estudios

han mostrado que los residuos de papaya y guayaba son excelentes fuentes de

compuestos antioxidantes, en especial carotenoides, con concentraciones de 5,88 mg/100g

en papaya y 4,20 mg/100g en guayaba, siendo mayores a los reportados para epicarpio de

naranja (0,70 mg/100g) y piña (1,29 mg/100g) (Ordoñez-Santos et al. 2014).

En el ser humano, el consumo de alimentos con alta concentración de antioxidantes

naturales ayuda a proteger las células contra el daño oxidativo causado por los radicales

libres, reduciendo así el riesgo de enfermedades degenerativas como son las

enfermedades cardiovasculares, varios tipos de cánceres y enfermedades neurológicas

(Ahmad et al. 2015). La preferencia hacia el consumo de alimentos naturales y sanos ha

obligado a la industria alimentaria a incluir antioxidantes en varios productos, situación que

no es ajena a los productos cárnicos.

En la fabricación de la mayoría de dichos productos es común la utilización de nitratos (NO3)

y nitritos (NO2), usados con el fin de proporcionarles un mejor color y cumplir con la función

de protección ante la acción microbiana. Sin embargo, éstos compuestos son tóxicos para

la salud, cuando las proporciones de inclusión superan las normas establecidas. En la

actualidad, la tendencia es buscar alternativas a partir de sustancias naturales que puedan

cumplir estas mismas funciones en los productos cárnicos y así reducir las enfermedades

o complicaciones de salud que se presentan en niños y adultos que los consumen

frecuentemente.

De acuerdo con lo anterior, hasta el momento los residuos obtenidos en el procesamiento

agroindustrial de la papaya y la guayaba, y en especial el epicarpio; no han sido

Pigmentos carotenoides extraídos de residuos de papaya y guayaba 2

investigados como fuente alternativa de pigmentos carotenoides y no se registran estudios

sobre la aplicación de ellos en la fabricación de productos cárnicos. Surge, por lo tanto, la

posibilidad de generar un nuevo campo de investigación encaminado a establecer la

valoración agroindustrial y los beneficios técnicos y económicos del potencial uso de los

subproductos de las mencionadas frutas, como fuente de colorantes naturales en la

industria cárnica.

Atendiendo lo anteriormente mencionado, el objetivo de esta investigación fue evaluar el

potencial agroindustrial de los residuos de la papaya y la guayaba como material rico en

colorantes naturales y aplicarlos como sustituto parcial de nitratos y nitritos en un producto

cárnico de amplio consumo como son las salchichas Frankfurt. Además, evaluar su

estabilidad en el tiempo para garantizar la no afectación de sus propiedades fisicoquímicas,

nutricionales (contenido de proteína, extracto etéreo y valor energético) y sensoriales.


1. Planteamiento del problema

1.1 Definición del problema

Colombia es uno de los países con mayor producción de frutales en el mundo y por su

ubicación geográfica cuenta con climas y suelos ideales para la diversidad de frutas

tropicales. Debido a esto, la producción de frutas como la papaya y la guayaba en el 2019

fue de 105.149 toneladas y 102.877 toneladas respectivamente (DANE, 2020). El

departamento de Córdoba es el principal productor de papaya, seguido del Valle del Cauca

con una participación del 28,2%. En relación con la producción de guayaba, el

departamento de Santander ocupa el primer lugar, mientras que el Valle del Cauca se

encuentra en segundo lugar con una participación de 9,8 %. El aumento de la producción

de frutales que se viene presentando, necesariamente conlleva a un aumento en la

producción de sus residuos, que al no tener un manejo adecuado se pueden convertir en

serios problemas ambientales y además conllevar a la pérdida de beneficios económicos

adicionales.

Actualmente, se han llevado a cabo investigaciones para el aprovechamiento de los

residuos de frutas y se ha encontrado que el epicarpio de la papaya y la guayaba son

fuentes potenciales de pigmentos carotenoides, que pueden ser utilizados en las industrias

alimentaria, farmacéutica y cosmetológica (Ordoñez-Santos et al. 2014). Los pigmentos

carotenoides son compuestos solubles en lípidos y son los principales pigmentos naturales

vegetales que proporcionan el color amarillo, naranja y rojo natural de frutas, hortalizas y

plantas (Pinzón-Zárate et al. 2015).

Este tipo de pigmentos carotenoides pueden tener un impacto positivo en la fabricación de

alimentos y en especial en los productos cárnicos; ya que a estos se le añaden aditivos

como los nitratos y nitritos para su conservación, es decir, para mantener la calidad de los

mismos y demorar o detener el crecimiento de los microorganismos causantes de deterioro.

Sin embargo, la presencia de los nitratos y nitritos en los productos cárnicos ha llevado a


que las personas reduzcan su consumo, al asociarlos con sustancias nocivas para el

organismo humano. Los nitritos se combinan con aminas secundarias o terciarias para

formar derivados N-nitroso y se ha demostrado que ciertos compuestos, N-nitroso, pueden

acelerar el desarrollo de enfermedades como el cáncer, de acuerdo a estudios realizados

en laboratorio (Gassara et al. 2016). Por esta razón, la tendencia en investigación es buscar

otros compuestos de origen natural que puedan cumplir con la función conservadora para

los productos cárnicos, extendiendo la vida útil y manteniendo las propiedades sensoriales,

sin perjudicar la salud del consumidor.

1.2 Pregunta problema

¿Qué consecuencias tienen los pigmentos carotenoides extraídos de los residuos de

papaya en las propiedades sensoriales, fisicoquímicas y microbiológicas de las salchichas

Frankfurt?

¿Qué efectos tienen los pigmentos carotenoides extraídos de los residuos de guayaba en

las propiedades sensoriales, fisicoquímicas y microbiológicas de las salchichas Frankfurt?

1.3 Hipótesis

Los pigmentos carotenoides extraídos de los residuos de papaya y guayaba sirven como

colorantes naturales y antioxidantes en salchichas Frankfurt.

Las propiedades sensoriales de salchichas Frankfurt con adición de colorante natural tienen

aceptación por parte del consumidor.

Los pigmentos carotenoides pueden evitar la oxidación y deterioro de salchichas Frankfurt

durante el almacenamiento.

1.4 Justificación

En la actualidad se presenta una preocupación por el consumo de alimentos que puedan

afectar la salud de las personas, tales como los alimentos con alto contenido de aditivos

sintéticos, potenciadores de sabor y colorantes artificiales, entre otros, y que la industria


alimentaria ha venido introduciendo al mercado, motivada básicamente por un afán

mercantilista o por los subsecuentes beneficios económicos. Dentro de estos se encuentran

la mayoría de los productos cárnicos procesados, fuente importante de proteína en la

alimentación humana, situación que ha conllevado a replantear la utilización de nitratos y

nitritos incluidos en la formulación de dichos productos. Estos cumplen la función dar color

a la matriz cárnica y protegerla ante el ataque de agentes microbianos, que alteran su

inocuidad. Sin embargo, los nitritos tienen efectos negativos en la salud del consumidor,

reducen la capacidad de transportar el oxígeno a través de la hemoglobina en la sangre, lo

que conlleva a que dicha sustancia presente en los tejidos esté limitada y coloque en riesgo

la vida de la población infantil y en adultos conlleve a la aparición de enfermedades tales

como el cáncer, los tumores cerebrales y la leucemia (Gassara et al. 2016). Por lo

expuesto, últimamente se vienen desarrollando diferentes investigaciones en el área de los

productos cárnicos enfocadas a encontrar compuestos naturales que puedan cumplir la

función de los nitritos en este tipo de matrices alimentarias.

Las frutas son una excelente fuente de antioxidantes, contienen compuestos fenólicos,

vitaminas y compuestos volátiles, entre otros. A partir de éstas, se han aislado y estudiado

en diversas matrices cárnicas varios antioxidantes naturales, por ejemplo, extractos de

semillas de uva, salvia, tomillo, salvado de arroz, concentrados de ciruela, aloe vero, y

extracto de romero (Ahmad et al. 2015). En el caso de los residuos de la papaya y la

guayaba, se han encontrado concentraciones importantes de compuestos antioxidantes,

pero hasta el momento no se han estudiado lo suficiente como para ser introducidos como

alternativa de colorante natural en productos cárnicos (Ordoñez-Santos et al. 2014).

La utilización de residuos de frutas, tales como el epicarpio de papaya y guayaba, como

fuente de pigmentos carotenoides conlleva a un gran impacto ambiental y social pues se

convierten en materia prima para otras tecnologías de transformación y así permiten dar un

valor agregado y aprovechamiento de estos residuos contribuyendo, además, a disminuir

la contaminación ambiental que se genera en la transformación agroindustrial calculada en

(155 billones T/año) Cury, K. (2017) debido a la alta demanda alimentaria que exige el

crecimiento poblacional del planeta. De igual forma, el aprovechamiento de estos residuos,

contribuye a mejorar los ingresos de los productores y comercializadores generando mayor

competitividad en el sector agroindustrial. Situación que abre un importante campo para la

investigación, el cual se quiere abordar en el presente estudio para así dar un valor


agroindustrial al epicarpio de la papaya y la guayaba, extrayendo pigmentos carotenoides

a partir de estos residuos y evaluando su uso como colorantes naturales en salchichas

Frankfurt. De esta forma, se podría lograr sustituir parcialmente el uso de nitritos y al mismo

tiempo mitigar la problemática ambiental que genera el inadecuado manejo de este tipo de

residuos orgánicos.

1.5 Objetivos

Con el fin de aportar al conocimiento sobre el tema y buscar una solución a los aspectos

planteados relacionados con el aprovechamiento de los residuos obtenidos a partir de la

transformación industrial de la papaya y la guayaba se proponen los siguientes objetivos:

1.5.1 Objetivo General

• Evaluar los pigmentos carotenoides extraídos de residuos de papaya (Carica

papaya L.) y guayaba (Psidium guajava) como colorantes naturales en salchichas

Frankfurt.

1.5.2 Objetivos Específicos

• Determinar la concentración de los pigmentos carotenoides en los residuos de

papaya y guayaba.

• Optimizar la extracción de los pigmentos presentes en los residuos de papaya y

guayaba.

• Evaluar el efecto de los pigmentos carotenoides obtenidos a partir de los residuos

de papaya y guayaba en las propiedades sensoriales, fisicoquímicas y

microbiológicas de las salchichas Frankfurt.


2. Estado del arte

El estado del arte que se presenta a continuación pretende dar una visión general y

suficiente acerca del aprovechamiento de los residuos de materiales biológicos vegetales

aplicados a productos cárnicos, buscando la sustitución parcial de nitratos y nitritos en

dichas matrices cárnicas, sin afectar sus propiedades nutricionales, organolépticas y

funcionales. Es importante anotar que en la literatura revisada no se encontraron

investigaciones sobre el uso de sustancias naturales extraídas del epicarpio de la papaya

y la guayaba para ser usadas con este fin.

Deda et al. (2007) analizaron la sustitución de nitrito de sodio por diferentes niveles de pasta

de tomate en salchichas tipo Frankfurt. Inicialmente se determinó la concentración de pasta

de tomate adicionada, dando como mejor alternativa la inclusión de esta en una

concentración del 12% y posteriormente se estudió la inclusión de dicha pasta de tomate al

12% en las salchichas variando el contenido de nitrito de sodio (0, 50 y 100 mg/kg) y un

tratamiento control con sólo 150 mg/kg de nitrito. Los tratamientos con menores niveles de

nitrito de sodio (50 y 100 mg/kg) y 12% de pasta de tomate presentaron el mayor

enrojecimiento de las salchichas. En conclusión, los autores reportan, que el nitrito en las

salchichas puede reducirse de 150 mg/kg a 100 mg/kg en adición de pasta de tomate al

12% sin ningún efecto negativo sobre la calidad de los productos finales.

La investigación desarrollada por Eyiler y Oztan (2011) en la cual trabajaron con salchichas

de carne de res y adición de tomate en polvo como sustituto parcial de nitratos y nitritos

arrojó que la adición de dicho componente vegetal retardó la reacción de oxidación de las

grasas, además de que mejoró las características de calidad sensorial, ya que mejoró la

coloración roja de las salchichas. En conclusión, los autores afirmaron que el nivel de nitrito

se puede reducir y la vida útil de las salchichas se puede prolongar al utilizar una mezcla


de 50 mg/kg de nitrito de sodio y 4g/100g de tomate en polvo o 100 mg/kg de nitrito de sodio

y 2 g/100g de tomate en polvo.

El estudio realizado por Tsoukalas et al. (2011), quienes trabajaron con salchichas

fermentadas elaboradas con mezcla de carne de res y cerdo y adición de polvo de puerro

liofilizado como alternativa para la reducción de nitritos, mostró que adicionando 0,84% de

polvo liofilizado de puerro y 75 ppm de nitrito de sodio dio como resultado una disminución

del 50% en el nitrito agregado sin afectar las características microbiológicas, sensoriales y

nutricionales de las salchichas finales.

Coutinho de Oliveira et al. (2012), realizaron una investigación cuyo objetivo fue evaluar el

efecto del color y la oxidación de los lípidos en salchichas tipo mortadelas, al adicionarles

aceite esencial de tomillo real (Satureja montana L.) en concentraciones de 7,80, 15,60 y

31,25 μl/ g, y diferentes cantidades (0, 100 y 200 mg/kg) de nitrito de sodio (NaNO 2), y

almacenarlas a 25 °C durante 30 días. Los resultados mostraron que el uso de aceites

esenciales en concentraciones superiores a 15,60 μl / g afectó negativamente el color de

las mortadelas al reducir el enrojecimiento (a*) y al incrementar la amarillez (b*, h*).

La actividad antioxidante del aceite esencial se confirmó mediante el método de blanqueo

del β-caroteno y el ensayo de DPPH. Los resultados indicaron posibles beneficios del uso

combinado de aceite esencial de tomillo real y cantidades mínimas de nitrito de sodio en los

productos cárnicos.

En un estudio realizado sobre las repercusiones tecnológicas de la reducción de los niveles

de nitratos y nitritos, en el cual elaboraron salchichas con las cantidades permitidas por la

Unión Europea de dichas sustancias químicas y en donde se evaluaron reducciones del

25% y 50%, además de una muestra testigo sin adición de nitrato y nitrito, se midió la acción

microbiana (bacterias ácido lácticas, cocos Gram positivos y Enterobacteriaceae), el perfil

volátil de nitrato-nitrito y sus niveles residuales. Como resultado se obtuvo que la

concentración de nitratos y nitritos afectó significativamente a las bacterias Gram positivas,

cuyas cifras fueron 1 y 2 log UFC/g mayores en los lotes de reducción del 50% y control,

respectivamente. Se detectó una mayor cantidad de sustancias volátiles derivadas de la

degradación de los aminoácidos y la fermentación de los carbohidratos y un aumento de

las bacterias Enterobacteriaceae a concentraciones más bajas de nitratos y nitritos.

Finalmente, se encontró una relación entre nitrato entrante y residual de 3,5 veces mayor

http://www.sciencedirect.com/topics/agricultural-and-biological-sciences/winter-savory


cuando se usó la cantidad máxima, en comparación con la reducción del 50% (Hospital et

al. 2015).

La investigación realizada por Ruiz-Capillas et al. (2015), en la cual se trabajó con hot-dog

asiático libre de nitritos, sustituyéndolos por diferentes Ingredientes como el annato, la

cochinilla, la fibra dietética de naranja, las vitaminas E y C, el lactato y el apio, mostró que

la salchicha control (adicionada sólo con nitritos) contenía mayor nitrito residual (88,7

mg/kg) que las muestras sin nitrito agregado (23-24 mg/kg), sin embargo, el color rojo fue

más marcado en las salchichas con adición de nitritos. La oxidación lipídica fue similar en

todas las formulaciones, mientras que la salchicha de mayor aceptación fue la adicionada

con cochinilla.

Nowak et al. (2016), evaluaron extractos polifenólicos de hojas de cereza y hojas de grosella

negra como agentes antimicrobianos naturales en productos cárnicos. Para lograrlo,

determinaron la composición polifenólica de los extractos y su afectación sobre la calidad

microbiológica, la oxidación de los lípidos, el color y la evaluación sensorial de salchichas

elaboradas con carne de cerdo. El contenido polifenólico total en el extracto de hoja de

cereza fue de 1,5 veces mayor que el encontrado en el extracto de hoja de grosella negra

y los cambios de color, después de 28 días de almacenamiento de las salchichas, fueron

perceptibles. Los autores concluyeron que ambos extractos mejoraron la vida útil de los

productos finales y mejoraron la calidad microbiológica de los mismos.

El estudio llevado a cabo por Riazi et al. (2016) con salchichas de res, en las cuales

adicionaron orujo de uva roja seco y molido en concentraciones de 1% y 2 % (p/p) en

combinación de varios niveles de nitrito de sodio mostró que la adición de dicho componente

vegetal en concentración del 1% y a bajos contenidos de nitrito de sodio redujo la oxidación

de las grasas. Sin embargo, la luminosidad y la amarillez se vieron disminuidas, mientras

que la estabilidad oxidativa y la actividad de eliminación de radicales aumentó. Por otro

lado, la aceptabilidad de las salchichas no se vio afectada por la adición del orujo de uva.

Ferrufino-Peña (2017) en un estudio realizado en Honduras analizó la sustitución parcial de

nitratos y nitritos por achiote (Bixa orellana L.) en salchichas Frankfurt, basado en las

propiedades del achiote como colorante natural, antioxidante y agente antimicrobiano. Se

plantearon cuatro tratamientos: control - 0% de nitrito de sodio y 0% de achiote, 150 ppm


de nitrito de sodio y 0% de achiote, 75 ppm de nitrito de sodio y 0,5% de achiote y 0 ppm

de nitrito de sodio y 1% de achiote. Se midieron las propiedades fisicoquímicas,

microbiológicas y sensoriales, dando como resultado que las salchichas con 75 ppm de

nitrito de sodio y 0,5 de achiote no presentaron diferencias significativas con las de 150 ppm

de nitrito y 0% de achiote en cuanto a apariencia, color, jugosidad, textura y aceptación

general, pero las coordenadas (a* - color rojo) y (b* - amarillo) fueron más altas. No se

presentaron diferencias entre los tratamientos en los aspectos microbiológicos y

composición proximal.

La investigación desarrollada por Riel et al. (2017) trabajaron con embutidos tipo mortadela

adicionados con extracto de perejil en polvo como aditivo natural para sustituir en parte la

inclusión de nitritos, arrojó como resultado que, de cuatro tratamientos con diferentes

niveles de inclusión del extracto de perejil comparados con una salchicha control sin adición

de dicho extracto, el tratamiento con inclusión de 4,29 g de extracto de perejil por cada

kilogramo de carne de salchicha presentó menor desarrollo microbiano (Listeria

monocytogenes) durante el almacenamiento durante 28 días. Además, presentó el menor

contenido de nitrito residual (40% menor, en comparación con la salchicha control) y el

análisis sensorial no presentó diferencias significativas con relación a la salchicha

adicionada únicamente con nitrito de sodio.

En otra investigación realizada por Sucu y Turp (2018) en la cual trabajaron con salchicha

turca de res fermentada (sucuk) y sustitución de nitratos y nitritos por polvo de remolacha,

mostró que de los cuatro tratamientos analizados: 150 mg/kg de nitrito de sodio, 100 mg/kg

de nitrito de sodio y 0,12% de polvo de remolacha, 50 mg/kg de nitrito de sodio y 0,24% de

polvo de remolacha y 0,35 de polvo de remolacha, no se presentaron diferencias

significativas en cuanto al nitrito residual, el color rojo se intensificó durante el

almacenamiento y la evaluación sensorial fue similar en las salchichas con adición de polvo

de remolacha en relación a la salchicha control (sin adición de polvo de remolacha).

Jin et al. (2018) investigaron la adición de polvo de apio (0,8%), extracto de fruta en polvo

(0,6%), camote morado en polvo (0,45%), extracto en polvo de mezcla de frutas y verduras

(0,5%), gardenia roja (0,04%), pimentón y arándano en polvo (0,07%) y una muestra control

únicamente con adición de nitrito de sodio al 0,01% como sustitutos parciales de los nitritos

en salchichas elaboradas con carne de cerdo. Las salchichas con adición de apio en polvo


mostraron productos más claros, más rojos y amarillos que las salchichas control. El nitrito

residual fue más alto en las salchichas control. El pH, la oxidación de las grasas, el

contenido de nitrógeno básico volátil (VBN) y los recuentos totales de microbios fueron

similares para las salchichas control y para aquellas con adición de apio en polvo, al igual

que las características sensoriales. En conclusión, los autores afirman que el apio en polvo

protege eficazmente las salchichas de los procesos de alteración durante el

almacenamiento.

La investigación realizada por Hwang et al. (2018) en la cual se analizaron salchichas de

cerdo crudas y cocidas con adicción de nitritos preconvertidos a partir de fuentes naturales

tales como espinacas, lechuga, apio y remolacha roja registró como resultado que la adición

de estos extractos afectó levemente la coloración de las salchichas con relación a la

salchicha control (con adición de 150 ppm de nitrito de sodio) al presentar menor

luminosidad y amarillez. Las muestras con adición de 3,0% de extracto de espinacas

fermentadas y 3,0% de extracto de lechuga fermentada fueron más efectivas para reducir

la oxidación de los lípidos y el nitrógeno básico volátil comparadas con la salchicha control.

Los autores concluyeron que el nitrito preconvertido de la espinaca puede ser usado como

nitrito natural en la elaboración de productos cárnicos procesados.

El trabajo presentado por Carvajal-Macías et al. (2019) en el cual se sustituyeron los nitritos

sintéticos por una fuente natural como es el nabo (Brassica rapa) y que buscó analizar la

influencia de éste en el contenido final de nitritos y en el color de las salchichas elaboradas

con una mezcla de carne de res, cerdo, pollo, carne mecánicamente recuperada y tocino

de cerdo, mostró que las salchichas con adición de extracto de nabo y nabo deshidratado

presentaron un contenido final de nitritos inferior a la salchicha control sin adición de dicho

extracto. Igualmente, se presentaron diferencias significativas en el color de las salchichas

obtenidas a favor de aquellas con adición del extracto de nabo, lo que ratifica la relación

directa existente entre la adición de nitritos y el desarrollo del color en productos cárnicos.

Finalmente, Alahakoon et al. (2015) presentan un cuadro resumen sobre el uso potencial

de alternativas para la sustitución de nitritos en productos cárnicos a partir de plantas (Tabla

2-1), en este trabajo describen la concentración del extracto natural usado, el tipo de

producto cárnico o medio en el que se aplica y los efectos de reducción de oxidación lipídica,

estabilización del color e inhibición de crecimiento microbiano.


Tabla 2-1. Potencial uso de alternativas para la sustitución de nitritos en productos

cárnicos a partir de plantas. Tomado de Alahakoon et al., (2015)

Alternativa Potencial

Concentración usada

Tipo de producto cárnico o medio

Efectos Referencia

Extracto de té verde

1 – 2 % Carne de res

molida

Reducción de oxidación lipídica y estabilización del color de la carne

Mustäfa, (2013)

Catequina (antioxidante

polifenólico) de té con envase atmosférico modificado

200 mg /kg Empanadas de

carne

Mejora la estabilidad de los

lípidos y la estabilidad del

color

Tang et al. (2006)

Extracto de romero y orégano

0,02% de cada uno Apanados de

carne cruda de cerdo

Mayor actividad antioxidante y prevención del

deterioro del color

Hernández-Hernández et al.

(2009)

Extracto de semilla de uva

0,00015 – 0,125% Medios acuosos Impacto en el

crecimiento de L. monocytogenes

Bisha et al. (2010)

Orégano y arándano, con

lactato de sodio

Orégano y arándano (50:50) a 750 ppm con 2%

de lactato de sodio

Carne picada cocida

Impacto en el crecimiento de L. monocytogenes

Apostolidis et al. (2008)

Extracto acuoso de rizoma de

coptis con nitrito de sodio (NaNO2)

6 – 8 ppm de nitrito de sodio con

0,05% de extracto de coptis

Medios de caldo

Actividad antibiótica sinérgica,

reduciendo el nitrito de sodio de 6–8

ppm – 2 ppm con extracto de Coptis

al 0.05%

Cui et al. (2010)

Arroz Anka con nitrito

0,5% de arroz Anka con 25 ppm

de nitrito

Salchichas chinas bajas en nitrito

No hay diferencia con 100 ppm de nitrito agregado, estabilidad del

color

Liu et al.(2010)

Annatto (Bixa orellana L.) en

polvo

60% en salchichas y 0.08, 0.31 y

0.16% (v / v) en caldo

Salchichas

Mayor valor de enrojecimiento, sin crecimiento de C.

perfringens, control del crecimiento de

C. botulinum

Zarringhalami et al. (2009)

Extracto de semilla de uva, extracto

de corteza de pino y oleorresina

romero

1% de cada ingrediente

Carne de res cocida

Impacto en el crecimiento de L. monocytogenes

Ahn et al. (2007)


3. Fundamentos Teóricos

3.1. Pigmentos naturales presentes en frutas tropicales

La mayor producción, a nivel mundial, de árboles frutales y de frutas en general se presenta

en aquellos países ubicados en las zonas tropicales y subtropicales del planeta y según

datos aportados por la FAO, (FAO, 2019), se estima que el 99% de la producción de frutas

tropicales tiene origen en países en desarrollo. Colombia, por su diversidad geográfica,

climática y biológica, conforma diferentes ecosistemas, que le permite producir gran

variedad de especies vegetales durante todo el año (Rodríguez-Leyton, 2019). De acuerdo

con los datos aportados por la Asociación Hortofrutícola de Colombia - ASOHOFRUCOL se

aprecia un área de 1’074.168 de hectáreas dedicadas a la producción frutícola en el país,

lo que representa un crecimiento promedio anual de 3,9% de hectáreas en los últimos cinco

años, para una producción total de 10,8 millones de toneladas de frutas en 2018

(ASOHOFRUCOL, 2019). Dicha producción genera un alto grado de subproductos,

representados en cáscaras (epicarpio), piel, semillas y fibras que en promedio suman entre

el 20 y el 50% del peso total de la fruta (Zhang et al. 2017). Estos subproductos de las frutas

poseen un alto contenido de humedad y son ricos en ingredientes orgánicos biodegradables

que dan como resultado un hedor penetrante e insoportable durante su descomposición

(Wang et al. 2014). En la mayoría de los casos, estos residuos se disponen en sitios no

apropiados o son vertidos a fuentes hídricas, lo cual produce emisión de gases de efecto

invernadero, además de facilitar la proliferación de bacterias y plagas que generan altos

grados de contaminación (Bugge et al. 2019; Dhillon et al. 2013).

En los diferentes alimentos vegetales, frutas y hortalizas principalmente, de consumo

tradicional, y en los subproductos que de ellos se desprenden están presentes una gran

gama de componentes y sustancias químicas que aportan a la coloración de éstos:

carotenoides, flavonoides, antocianinas, clorofilas, betalainas, entre otros (Cheok et al.

2018; Prasad et al. 2014). Dichos pigmentos, desde su naturaleza química, se pueden

agrupar en compuestos hidrosolubles y compuestos liposolubles, siendo los carotenoides


y las clorofilas ejemplos de estos últimos (Zhoh et al. 2010). Por otro lado, los antioxidantes

se clasifican en compuestos fenólicos (flavonoides, carotenoides y vitaminas) y compuestos

volátiles que se encuentran en diferentes frutas, plantas, hierbas y especias (Ahmad et al.

2015). Específicamente, los carotenoides son pigmentos de color rojo, anaranjado y

amarillo que se encuentran en los tejidos fotosintéticos de las plantas, las algas y los

microorganismos, y son los responsables de la coloración de las frutas, las plumas y la

carne de algunas aves y peces (Boon et al. 2010). El β-caroteno, el licopeno y la luteína

son algunos de los carotenoides más conocidos que se consideran benéficos para la salud

y debido a esto, se ha despertado el interés por incorporarlos en los alimentos destinados

para el consumo humano (Delgado-Vargas et al. 2000).

La función que cumplen los pigmentos en la planta es de señalización, pues atraen

polinizadores e insectos dispersores de semillas y repelen a los herbívoros (Eldahshan and

Singab, 2013). Igualmente, son los responsables de transmitir el atributo de color a los

alimentos tales como las frutas, lo cual juega un papel importante en la aceptabilidad de

éstas por parte de los seres humanos (Meléndez-Martínez et al. 2007). Además del papel

de proporcionar color, los pigmentos naturales participan en una amplia variedad de

funciones metabólicas y biológicas, generando bienestar y salud para el individuo (Saini et

al. 2015; Benmeziane et al. 2018). Determinadas frutas, tales como la papaya, la guayaba,

el melón y el mango, entre otras, son ricas en carotenoides y son los contribuyentes más

importantes de estos compuestos en la dieta humana (Benmeziane et al. 2019; Benmeziane

et al. 2018; Pritwani and Mathur, 2017; Ellong et al. 2015; Oliveira et al. 2010; Veda et al.

2007).

Con el fin de minimizar el impacto sobre el medio ambiente de los mencionados

subproductos, y para recuperar los compuestos beneficiosos para la salud presentes en

ellos, en los últimos años se han desarrollado numerosas investigaciones conducentes a

obtener sustancias naturales para ser utilizadas en diferentes industrias, tales como la

alimentaria, la farmacéutica y la cosmetológica, entre otras. El aumento en la demanda

mundial de estos compuestos naturales ha conllevado a buscar alternativas para su

obtención, y es precisamente en el aprovechamiento de los subproductos resultantes de la

agroindustria procesadora de frutas y hortalizas en donde se han centrado la mayoría de

las investigaciones realizadas. Los estudios desarrollados por Cheok et al. (2018) dan

cuenta del análisis de compuestos bioactivos contenidos en diferentes partes de las frutas


y han servido como material de referencia de información para investigadores y

procesadores de alimentos interesados en el aprovechamiento de los subproductos de las

mismas.

En particular la papaya, fruta que se cultiva en numerosos países tropicales y subtropicales

tales como India, Brasil, Nigeria, Indonesia, México y Colombia, entre otros (Singh, 2011),

genera subproductos que se han cuantificado en un 10 – 20% para la piel (epicarpio) y 10-

20% para las semillas con relación a la fruta entera, se ha convertido en un material de

interés para los investigadores, gracias a la alta presencia en ella de múltiples compuestos

bioactivos de origen natural (Parni and Verma, 2014; Lee et al. 2011; Hammed, 2009)

El contenido total de compuestos fenólicos presente en las cáscaras de algunas frutas

tropicales como la papaya y la guayaba es de aproximadamente 1,2 veces mayor que en

la semilla, para el caso de la papaya (Gonçalves et al. 2019; Jamal et al. 2017; Ng et al.

2012) y de 2,0 veces mayor para el caso de la guayaba (Araújo et al. 2014). Además, estas

frutas presentan un alto contenido de vitaminas A, B y C y de enzimas proteolíticas, como

la papaína y la quimopapaína en el caso de la papaya, que tienen propiedades antivirales,

antifúngicas y antibacterianas (Ghalati et al. 2019: Wolf et al. 2018; De Oliveira et al. 2015;

Vij and Prashar, 2015; Elgadir et al., 2014; Aravind et al. 2013; Contreras-Calderón et al.

2011). Igualmente, el estudio realizado por Nayak et al. (2012) mostró que las semillas y la

piel de la papaya presentan actividad antimicrobiana contra Salmonella choleraesuis y

Staphylococcus aureus, lo cual tiene aplicaciones médicas importantes.

3.2. Generalidades de los pigmentos carotenoides

El color propio de los alimentos se debe a diferentes compuestos, principalmente orgánicos,

o a pigmentos naturales presentes en ellos (Jiménez et al. 2004). Son compuestos químicos

que absorben la luz en un rango de longitud de onda visible. El color producido se debe a

una molécula específica (cromóforo), la cual captura la energía y produce la excitación de

un electrón de un orbital externo a un orbital superior, en donde se refleja la energía no

absorbida y/o refractada para ser capturada por el ojo humano y transmitida al cerebro

donde es interpretada como un determinado color (Delgado-Vargas et al. 2000).


Los pigmentos carotenoides o también llamados tetraterpenoides son compuestos

orgánicos lipofílicos formados por ocho unidades de isoprenoides (2-metilbuta-1,3-dieno)

que es un hidrocarburo conformado por cinco átomos de carbono. En la literatura se han

reportado alrededor de 700 carotenoides diferentes, de los cuales aproximadamente 50 se

consideran precursores de la vitamina A (Haskell, 2013). Atendiendo su estructura química,

los carotenoides se clasifican en carotenos y xantofilas, siendo los primeros carotenoides

no oxigenados y los segundos derivados oxigenados de los carotenos (Shete and Quadro,

2013). En la figura 3-1 se muestra la estructura química de algunos de los carotenoides

más importantes (Rodrigues-Amaya, 2018). La presencia de enlaces doblemente

conjugados les da a los carotenoides la posibilidad de actuar como fotoprotectores (Li et

al., 2012; Tanaka et al., 2008). Además de su función ligada al color, los carotenoides

desempeñan un papel muy importante en la salud y nutrición humana. Son reconocidos

como fuertes antioxidantes debido a su capacidad para atrapar el oxígeno y eliminar el

radical peroxilo (Navarro-Cruz et al., 2016; Ingkasupart et al. 2015; Gutiérrez-Salinas et al.,

2014; Grune et al. 2010; Al-Duais et al. 2009; Urango et al. 2009). Varios estudios han

demostrado que los carotenoides previenen enfermedades cardiovasculares e impactan en

los procesos metabólicos (Stahl and Sies, 2005). Además, algunos de ellos tienen actividad

estimulante de la pro-vitamina A (β-caroteno, α-caroteno, γ-caroteno, β-criptoxantina) que

ayudan a reducir los riesgos de contraer cáncer y enfermedades de las venas coronarias,

así como también enfermedades degenerativas (Bohn, 2018; Basirnejad et al. 2017,

Linnewiel-Hermoni et al. 2015; Yahia and Ormelas-Paz, 2010).

Como ya se ha mencionado, una de las principales fuentes de carotenos son las frutas y

hortalizas y se ha encontrado que, en varias de ellas como la papaya y la guayaba, el

contenido de carotenoides aumenta con la maduración de las mismas (Rojas-Garbanzo et

al. 2017; Gayosso-García et al. 2010; Wall, 2006). El licopeno, la β-criptoxantina y el β-

caroteno, siendo los carotenos más importantes presentes en la papaya y la guayaba

desempeñan un papel importante en los procesos inmunológicos y metabólicos, tales como

el desarrollo de tejidos y la producción de hormonas y anticuerpos, además de ayudar a

reducir el estrés oxidativo (Puente et al. 2010; Du et al. 2009; Marelli de Souza et al. 2008).


3.3. Caracterización de la papaya (Carica papaya L.)

Figura 3-1. Estructura química de algunos carotenoides

Fuente: Rodrigues-Amaya, 2018.


La papaya (Carica papaya L.) de la familia caricaceae, es uno de los principales cultivos de

frutas de consumo mundial proveniente de las regiones tropicales y subtropicales del

mundo. Es una fruta que se produce todo el año y se consume por su pulpa que suele ser

de color rojo, anaranjado o amarillo y de sabor dulce y jugoso. Es una baya carnosa que

varía en tamaño de 15 a 50 cm de largo y de 10 a 20 cm de ancho, con un peso que varía

entre 500 g y 2500 g (Figura 3-2) (Anwar et al. 2018; Gonçalves and Vitória, 2011). En

diferentes países del mundo se conoce con nombres muy variados: fruta bomba (Cuba),

melón zapote y papaya (México), lechosa, chamburo y papaya (Colombia, República

Dominicana, Venezuela), mamão (Brasil), papaw, paw paw y papaya (EE.UU.) y papaye

(Francia) (FAO, 2000).

La papaya se produce comercialmente en más de 37 países, con cultivos principales en

India, Brasil. México, República Dominicana, Indonesia, Nigeria, Congo, Venezuela,

Colombia, Cuba, Tailandia y Perú (Factfish, 2018; Annegowda et al. 2014). La producción

mundial de papaya totaliza 15,5 millones de toneladas métricas, de los cuales México y

Brasil son los principales exportadores, mientras que Estados Unidos y Europa los

principales compradores (FAO, 2019).

Figura 3-2. Fruto de la papaya.

Fuente: Exotic Fruit Box, 2020.

3.3.1. Clasificación taxonómica de la papaya (Carica papaya L.)

Según la United Departament of Agriculture USDA, desde el punto de vista de su

clasificación botánica, la papaya es una planta arborescente perennifolia clasificada de la

siguiente forma:

Reino: Plantae

Subreino: Magnoliophyta


Clase: Magnoliopsida

Subclase: Dillenidae

Orden: Violales

Familia: Caricaceae

Género: Carica

Especie: Papaya

3.3.2. Morfológicas de la Papaya

Según la FAO, la papaya (Carica papaya L,) es una fruta de forma ovoide que puede variar

de casi esférica a oblonga o periforme (FAO, 2019). Posee una cavidad cuyo tamaño puede

ser pequeño o mayor que la mitad del diámetro del fruto, en donde se encuentran las

semillas que son de color negro (Oliveira de Araújo, 2016). La fruta es muy apetecida por

su sabor dulce y agradable que permite su uso en múltiples aplicaciones culinarias. La fruta

posee un látex rico en una enzima, la papaína, de naturaleza proteolítica, utilizada para

ablandar carnes, para aclarar bebidas y con fines medicinales e industriales (Gil et al. 2012).

Según datos aportados por Tripathi et al. (2011) la composición química de la papaya

madura se puede apreciar en la Tabla 3-1.

3.4. Caracterización de la guayaba (Psidium guajava L.)

La guayaba pertenece a la familia myrtaceae, una de las más ricas en especies, géneros y

variedades, y a pesar de ser una fruta no cítrica, presenta elevados niveles de vitamina C

y ocupa un alto grado de importancia en la alimentación humana debido a la variedad,

cantidad y calidad de sus componentes que presentan grandes variaciones dependiendo

de las especies y sitios de cultivo (Rojas-Barquera and Narváez-Cuenca, 2009). La guayaba

se considera una fruta originaria de América y específicamente de la zona tórrida del

continente (Centro América, las islas del Caribe, Brasil, Venezuela y Colombia) de donde

se expandió prácticamente a todas las zonas tropicales y subtropicales del planeta, sin

embargo, se adapta mejor a las zonas secas de la franja paralela a la línea ecuatorial no

más allá del paralelo 30 en ambos hemisferios y en altitudes que varían desde el nivel del

mar hasta los 1500 metros de altura (Encolombia, 2014). Algunos nombres utilizados para

esta fruta en diferentes países, según lo planteado por Reyes y González (2002), son los

siguientes: guayaba o guyaba (en Latinoamérica), goyave o goyavier (en Francia), guyaba


o goeajaaba (en Holanda), guave o goejaba (en Surinam), goiaba o goaibeira (en Brasil y

Portugal), guava o kuawa (en Hawai), abas (en Guam), guava o jambu batu (en Malasia).

Tabla 3-1. Composición química de la papaya. USDA, N. (2019)

Componente Unidad Valor

Agua g/100 g 88,06

Proteína g/100 g 0,47

Lípidos totales (Grasas) g/100 g 0,26

Cenizas g/100 g 0,39

Carbohidratos g/100 g 10,82

Fibra dietética total g/100 g 1,70

Azúcares, total incluyendo NLEA g/100 g 7,82

Caroteno, Beta ug/100g 274,00

Caroteno alfa ug/100g 2,00

Criptoxantina beta ug/100g 589,00

Licopeno ug/100g 1828,00

Luteína + zeaxantina ug/100g 89,00

Vitamina A, UI UI./100g 950,00

Vitamina B1 o Tiamina mg/100 g 0,023

Vitamina B2 o Riboflavina mg/100 g 0,027

Vitamina B3 o Niacina mg/100 g 0.357

Vitamina B6 o Piridoxina mg/100 g 0,038

Vitamina C o Ácido ascórbico mg/100 g 60,9

Vitamina K ug/100 g 2,60

Calcio mg/100 g 20,00

Hierro mg/100 g 0,25

Cobre mg/100 g 0,045

Fósforo mg/100 g 11,00

Magnesio mg/100 g 0,04

Potasio mg/100 g 128,00

Sodio mg/100 g 8,00

Energía Kcal 43,00

Actualmente existen aproximadamente 150 variedades nativas de guayaba en el continente

americano, divididas en las de pulpa blanca y las de pulpa rosada o roja. Su forma, en

general, varía de redonda a ovoide y su peso se mueve entre 25 g y 500 g (Figura 3-3)

(Bejarano and Arenas, 2003). Es una fruta carnosa con semillas en la pulpa, generalmente

su diámetro varía entre 4 y 8 cm y posee un pH de 4,1 a 5,4 con una densidad promedio de

1,88 g/cm3 y el tiempo de producción, desde la floración hasta la cosecha, va de 100 a 150

días (Yam et al. 2010).

La producción mundial de guayaba es de alrededor de 1,2 millones de toneladas, la India y

Pakistán aportan el 50%, México produce el 25% y el resto lo aportan otros países como

Sudáfrica, Jamaica, Kenya, Cuba, República Dominicana, Colombia, Estados Unidos,

Egipto y Filipinas (Proexant, 2012; Yam et al. 2010). En Colombia en el año 2014 se

cosecharon 14162 ha de guayaba para una producción total de 140233 T con un


rendimiento de T/ha de 9,90, distribuidas en 12 departamentos, siendo los más importantes

productores: Santander, Tolima, Boyacá, Valle del Cauca, Antioquia y Caldas (Agronet,

2014). Las variedades más tradicionales producidas en el país son las conocidas como

“Regional Roja” (pulpa de color rojo o rosa o rosado) y “Regional blanca” (pulpa de color

blanco o crema) (Guavita-Vargas et al. 2018).

3.4.1. Clasificación taxonómica de la guayaba (Psidium guajava L.)

Según Castellano et al. (2004) desde el punto de vista de su clasificación botánica, la

guayaba es una planta de la familia Myrtaceae clasificada de la siguiente forma:

Reino: Plantae

División: Magnoliophyta

Clase: Magnoliopsida

Subclase: Rosidae

Orden: Myrtales

Familia: Myrtaceae

Subfamilia: Myrtoidae

Tribu: Myrteae

Género: Psidium

Figura 3-3. Fruto de la guayaba.

Fuente: Alimentos saludables, 2017

3.4.2. Morfología de la Guayaba

El fruto de la guayaba es de forma redonda, un poco achatado en el pedúnculo y ápice, su

epicarpio es liso, de color amarillento opaco y algo verdoso pálido, de consistencia jugosa

y crocante, con un agradable sabor dulce y aroma propio bien definido. El epicarpio es rico


en pectina y en minerales y vitaminas. Su peso varía de 500 g a 1500 g, con una alta

productividad a partir del segundo año de producción. Además de su consumo con fruta

fresca, se usa para la elaboración de múltiples dulces, jaleas, almíbares, jugos, néctares,

refrescos y múltiples preparaciones culinarias. Su composición química, presenta un alto

contenido de vitamina C, siendo considerada la fruta con mayor contenido de dicha

vitamina. En la tabla 3-3 se muestra la composición química de la guayaba, según los datos

presentados por Herrera and Bello (2015). De los datos anotados, se puede observar que

la guayaba es una fruta con alto contenido de vitaminas y minerales indispensables para el

buen funcionamiento del organismo humano (Almulaiky et al. 2018). Las sustancias

químicas presentes en la pulpa y en el epicarpio de la guayaba, tales como los aminoácidos

esenciales, las vitaminas y los minerales poseen un alto potencial antioxidante y diferentes

características farmacológicas (Vasconcelos et al. 2017).

Tabla 3-2. Composición química de la guayaba. USDA, N. (2019)

Componente Unidad Valor

Agua g/100 g 80,8

Proteína g/100 g 2,55

Lípidos totales (Grasas) g/100 g 0,95

Cenizas g/100 g 1,39

Carbohidratos g/100 g 14,32

Fibra dietética total g/100 g 5,40

Azúcares, total incluyendo NLEA g/100 g 8,92

Caroteno, Beta ug/100g 374,00

Licopeno ug/100g 5204,00

Luteína + zeaxantina ug/100g 0,10

Vitamina A, UI UI./100g 624,00

Vitamina B1 o Tiamina mg/100 g 0,067

Vitamina B2 o Riboflavina mg/100 g 0,04

Vitamina B3 o Niacina mg/100 g 1084,00

Vitamina B6 o Piridoxina mg/100 g 0,11

Vitamina C o Ácido ascórbico mg/100 g 228,3

Vitamina K ug/100 g 2,60

Calcio mg/100 g 20,00

Hierro mg/100 g 0,26

Cobre mg/100 g 0,23

Fósforo mg/100 g 40,00

Magnesio mg/100 g 22,00

Potasio mg/100 g 417,00

Sodio mg/100 g 8,00

Energía Kcal 68,00

3.5. Caracterización de las salchichas tipo Frankfurt

De acuerdo con la Norma Técnica Colombiana NTC 1325, un producto cárnico es aquel

producto elaborado a base de carne, grasa, vísceras u otros subproductos de origen animal


comestibles provenientes de animales de abasto, con adición o no de sustancias permitidas

o especias o ambas, sometido a procesos tecnológicos adecuados (ICONTEC, 2008).

Atendiendo el tipo de proceso aplicado, los productos cárnicos se pueden clasificar en

productos embutidos y productos no embutidos. Los primeros son aquellos que en su

proceso de elaboración se introducen en tripas o fundas naturales o artificiales y se

clasifican en productos crudos, escaldados y cocidos según el tratamiento térmico aplicado.

Las salchichas hacen parte de los productos embutidos escaldados, llamados también

productos emulsionados, elaborados a partir de una emulsión cárnica sobre la base de

carne fresca o congelada, con la adición de grasa comestible e ingredientes autorizados y

que pueden ser ahumadas o no e introducidos en una tripa de calibre inferior a 45 mm. Para

su fabricación, después de los procesos de embutido y amarrado, se someten a un proceso

térmico suave denominado escaldado, el cual se lleva a cabo en un tanque o marmita a

temperatura del agua de 80°C hasta alcanzar una temperatura interna, en las salchichas,

de 72°C durante un tiempo no superior a 10 minutos dependiendo del calibre de las

salchichas (Restrepo et al. 2018; Madrid, 2014). Generalmente se elaboran a base de carne

de cerdo, pero también se pueden usar otras carnes (res, pollo, etc.) o mezclas de estas

carnes adicionadas con grasas de procedencia animal, cortezas de cerdo, hielo, sal y

especias (Hleap y Molina, 2008).

Las salchichas constituyen un alimento de amplio consumo a nivel mundial debido a sus

características de “comida rápida”, lo cual se ha incrementado en los últimos años, más que

todo en las poblaciones infantil y juvenil, gracias a las campañas publicitarias, a sus

propiedades organolépticas, a la facilidad para su consumo y su costo no muy elevado

(Majul et al. 2004).

3.6. Aditivos en la industria cárnica

En la elaboración de los productos cárnicos es necesario la adición de ciertas sustancias

químicas que cumplen diferentes funciones concernientes, entre otras, con la facilidad para

la elaboración de los mismos, el aumento de la vida útil de los productos finales, lo que

tiene repercusiones en los procesos de mercadeo, el mejoramiento de las propiedades

nutricionales y organolépticas importante para la aceptación del producto por parte del

consumidor final y la disminución de costos de producción, igualmente importante para

cualquier empresa procesadora de productos cárnicos. El listado de estas sustancias es


muy variado y amplio, siendo algunas de origen natural y otras de producción sintética

industrial. En la tabla 3-4 se aprecian los aditivos más utilizados para la fabricación de los

diferentes productos cárnicos procesados.

3.7. Nitratos y nitritos

Dentro de estos aditivos, especial interés presentan los conservantes y dentro de ellos los

nitratos y nitritos, muy importantes en la investigación desarrollada, razón por la cual se le

dedica un aparte especial en esta investigación.

Los nitratos y nitritos están presentes en los diferentes componentes del medio ambiente:

el agua, el suelo, el aire, las plantas y los animales. Se utilizan como fertilizantes, como

explosivos, y como conservantes en los alimentos, especialmente contra la acción negativa

del Clostridium botulinum (Chan, 2011).

Tabla 3-3. Aditivos más utilizados en la industria cárnica. NTC 1325

Aditivo Función

Antioxidantes Prevenir la oxidación de las grasas y los procesos de rancidez y enranciamiento

Aromatizantes Mejorar o cambiar el aroma de los productos

Azúcares Suavizar el sabor salado de algunos productos Propiciar la maduración de algunos productos Actuar como elemento sinérgico

Colorantes Mejorar el color de los productos

Conservantes Aumentar la vida útil de los productos

Especias y condimentos

Propiciar determinados sabores y olores a los diferentes productos Mejorar las características organolépticas de los productos

Espesantes y gelificantes

Aumentar el volumen de ciertos productos Mejorar las propiedades reológicas de ciertos productos Propiciar la gelification de la proteína

Estabilizantes Proporcionar estabilidad a productos prensados Aumentar la viscosidad de ciertos productos

Fosfatos Capacidad de retención de humedad Favorecer la extracción de la proteína en productos emulsionados

Ligadores o extensores Mejorar la funcionalidad de las proteínas Mejorar las características de los productos Disminuir costos de producción

Potenciadores de sabor Exaltar la percepción olfato-gustativa de los productos

Proteínas vegetales Disminuir los costos de producción

Saborizantes Mejorar o cambiar el sabor de los productos


Los nitratos y los nitritos se utilizan en los alimentos procesados (carnes, aves de corral,

pescados, quesos) como conservantes y fijadores de color. El nitrito de sodio se ha utilizado

ampliamente en el curado de carne y productos cárnicos, particularmente en productos de

carne de cerdo, tales como jamón, tocino y salchichas Frankfurt. El nitrito es un agente

reductor relativamente fuerte que tiene propiedades antibacterianas; sin embargo, la

conservación de los productos alimenticios puede atribuirse, en gran medida, a la alta

concentración de sales (incluido el nitrato) que se emplean durante el proceso de curado

(Gassara et al. 2016). Una de las propiedades más importantes del nitrito es su capacidad

para retrasar eficazmente el desarrollo de la rancidez oxidativa. Esta prevención se produce

incluso en presencia de sal, que es un oxidante fuerte. La oxidación de los lípidos se

considera una de las razones principales del deterioro de la calidad de la carne.

Como ya se mencionó, los nitratos y nitritos, se utilizan básicamente para ayudar a

garantizar la conservabilidad de los productos evitando la acción de microorganismos

patógenos y principalmente el desarrollo y crecimiento del Clostridium botulinum, para

garantizar la estabilización del color rojo propio de los productos cárnicos, para mejorar

algunas de sus características sensoriales, tales como el olor y el sabor y para ayudar a

retardar el desarrollo de la rancidez oxidativa, ya que poseen efectos antioxidantes (Vindas

et al. 2017). Sin embargo, se ha demostrado que una adición superior a lo permitido por las

normas sanitarias puede conllevar al desarrollo de una methaemoglobinaemia (presencia

elevada de metahemoglobina en la sangre) y la aparición de nitrosaminas (reacción de una

amina secundaria con nitritos libres) (Sánchez, 2008; Rodas, 2005). Cuando se utilizan en

altas concentraciones se consideran precursores de agentes cancerígenos, precisamente

por la formación de dichas nitrosaminas. Al respecto, la Organización Mundial de la Salud

– OMS y otros autores han publicado diferentes investigaciones relacionadas con este tema

(Gata, 2017; Celada et al. 2016; FEN, 2016; Merino et al. 2016; OMS, 2015; Sebranek and

Bacus, 2007). Con relación a lo anterior, la Norma Técnica Colombiana NTC 1325 permite

la inclusión de hasta 200 mg/kg de nitratos y nitritos en los productos cárnicos procesados,

aunque el Codex Alimentarius propone que este valor no supere los 125 mg/kg. Según

USDA, un mínimo de 120 ppm de nitrito de sodio se requiere para este tipo de productos

alimenticios y su almacenamiento debe ser bajo refrigeración. Ni el nitrato ni el nitrito son

recomendables en los seres humanos ya que al reaccionar con el hierro presente en la

hemoglobina de los glóbulos rojos reducen su capacidad de transportar el oxígeno a través

de la hemoglobina de la sangre. Por lo tanto, hay formación de metamioglobinamia o el


llamado “síndrome del bebé azul" en los niños. Sin embargo, el consumo de dichos

alimentos cárnicos es seguro debido al procesamiento térmico de esterilización al que son

sometidos (Gassara et al. 2016).

Con relación a la función conservadora, los nitratos y nitritos juegan un papel

preponderante, ya que se aplican sobre un sustrato altamente perecedero como lo es el

tejido muscular cárnico (Restrepo et al. 2018; Vindas et al. 2017). En efecto se ha

demostrado que tanto el nitrito de sodio como el de potasio controlan eficazmente la

proliferación de Clostridium botulinum y la producción de su toxina, así como también el

desarrollo de sus esporas y el crecimiento de bacterias putrefactivas. Acción similar ejercen

sobre otros microorganismos patógenos tales como la Lysteria monocytogenes,

Escherichia coli y Staphylococcus aureus (Tofiño-Rivera et al. 2017; Morita et al. 2004;

González and Díaz, 2002). Según los datos aportados por Fang (1997) y Lundberg et al.

(2004), los diferentes óxidos de nitrógeno pueden reaccionar con las moléculas y los

enlaces propios de los microorganismos presentes en el tejido muscular tales como las

proteínas hierro-azufre, los enlaces proteína-proteína, los aminoácidos, las aminas, los

ácidos nucleicos y los propios lípidos a través de procesos de N y S-nitrosilación, nitración,

formación de puentes disulfuro y peroxidación lipídica, entre otros, lo que conlleva al

desencadenamiento de alteraciones y modificaciones en el metabolismo propio de los

microorganismos.

En cuanto al desarrollo del color en los productos cárnicos, se ha observado que los nitratos

añadidos, por acción de ciertas bacterias reductoras (nitrato-reductasas) presentes en

forma natural en el músculo o intencionalmente adicionadas como cultivos iniciadores o

starter, se transforman a nitritos, los cuales son realmente los responsables de la coloración

de los mismos. Estos nitritos, posteriormente se transforman en óxido nítrico, el cual

reacciona con los pigmentos de la carne, básicamente con la mioglobina y en menor

proporción sobre la hemoglobina y el citocromo C formando la nitrosilmoiglobina (MbFe II

NO) (Restrepo et al., 2018; Bazán, 2008; Ventanas et al., 2004). Las investigaciones al

respecto han mostrado que la mioglobina reacciona con el oxígeno en forma temporal y con

carácter reversible. El color rojo púrpura de los músculos en su estado natural es el

resultado de la unión de la mioglobina no oxigenada con el hierro en su estado (Fe2+).

Gracias a la acción del oxígeno del aire, cuando hay contacto directo de éste con la carne,

la mioglobina se oxigena dando origen a la oximioglobina de color rojo cereza brillante,


considerado el color ideal del músculo para su comercialización (Parthasarathy and Bryan,

2012). Sin embargo, con una prolongada exposición al oxígeno del aire, el hierro (Fe2+) se

transforma a hierro trivalente (Fe3+) lo que conduce a la formación de metamioglobina, la

cual es de color marrón no muy apetecido por el consumidor final (Bazán, 2008; Rodas,

2005). Además de lo expuesto, el pigmento y proteína mioglobina puede unirse igualmente

con el óxido nítrico, conllevando a la formación de la nitrosomioglobina (NOMb), ya que

dicho óxido nítrico es un compuesto altamente reactivo con el oxígeno y otros radicales

(Hammes, 2012). Sin embargo, la NOMb es un compuesto bastante inestable en presencia

de oxígeno, y al reaccionar con éste se transforma al pigmento nitrosometamioglobina de

color oscuro, lo cual es importante tenerlo en cuenta en los productos escaldados, ya que

la alta temperatura del agua de escaldado condiciona la transformación de la NOMb en

nitrsilhemocromo o nitrosoferrohemocromo, compuestos responsables del color rosado de

dichos productos cárnicos (Palavecino and Palacio, 2017; Sindelar y Milkowski, 2011;

Ventanas et al. 2004).

En lo referente al aroma y sabor de los productos cárnicos, la acción de los nitratos y nitritos

se condiciona a las reacciones que estos desarrollan sobre las proteínas y las grasas en

concordancia con los aditivos adicionados a determinado producto. Su efecto es mucho

más marcado en productos crudos madurados o fermentados, dando como resultado

productos cárnicos de excelentes propiedades organolépticas y de muy buena aceptación

por parte del consumidor final. Esta función está muy ligada a la acción antioxidante de los

propios nitratos y nitritos sobre los lípidos presentes en a la matriz cárnica en desarrollo

(Ventanas et al. 2004)

Finalmente, la acción antioxidante de los nitratos y nitritos sobre los productos cárnicos se

basa en la capacidad que tiene el nitrito de reducir la posibilidad de oxidación de los ácidos

grasos presentes en el tejido muscular, es decir la grasa entreverada o marmoreo, al

reaccionar con los dobles enlaces propios de dichas grasas. Por lo tanto, entre mayor

cantidad de grasas insaturadas haya en la matriz cárnica, mayor es la posibilidad de

oxidación de dichas grasas y mayor cantidad de nitritos podrán actuar para impedirlo.

También es conocido que cuando el nitrito reacciona con el hierro (Fe2+) presente en el

músculo, éste es retenido en su forma reducida (Fe3+), impidiendo que el nitrito pueda servir

de catalizador de las reacciones oxidativas (Palavecino and Palacio, 2017; Ventanas et al.,

2004).


3.8. Alternativas de nitritos en productos cárnicos.

Como es bien sabido, la carne y los productos cárnicos son alimentos altamente

perecederos debido a las características de su estructura, a su alto contenido de humedad

y proteínas y al alto valor de actividad de agua, lo cual propicia fácilmente el desarrollo y

propagación de microorganismos patógenos. Esta situación se manifiesta, además de lo

anotado, en reacciones de carácter autolítico causado por enzimas propias del músculo y

oxidación de lípidos al presentarse contacto con el oxígeno del aire. Todas estas

manifestaciones de alteración del recurso tienen un impacto importante económico y social,

ya que se considera que la carne y sus productos derivados son el alimento proteico por

excelencia para la humanidad (Jayasena and Jo, 2013). Es necesario entonces, desarrollar

alternativas de transformación y conservación de dicho recurso, que garanticen una mayor

vida de anaquel del mismo y que al mismo tiempo conserven o mejoren sus propiedades

nutricionales, organolépticas y funcionales. Estas alternativas existen desde tiempos muy

remotos, pero permanentemente siguen mejorando los procesos tecnológicos para su

aplicación, así como también siguen apareciendo nuevas técnicas de elaboración,

transformación y conservación, lo cual ha llevado a tener hoy en día una amplia gama de

productos cárnicos dispuestos para el consumo humano: carnes refrigeradas y congeladas,

productos salados, secos y ahumados, carnes en conserva y un sinnúmero de productos

de consumo directo con características muy variadas y en diferentes presentaciones

(Sindelar y Milkowski, 2011). Para la elaboración de estos productos de salsamentaria, se

usan muy diversas materias primas, insumos y aditivos, los cuales por normatividad deben

ser aprobados por los organismos de control de cada país, en el caso de Colombia por el

Instituto Nacional de Vigilancia de Medicamentos y Alimentos - INVIMA.

Dentro de los aditivos más utilizados están los nitratos y nitritos, cuyas funciones ya se han

descrito, y que se usan solos o en combinación con otros aditivos y en proporciones muy

variadas, buscando los efectos sensoriales y de conservación deseados según cada

producto. Sin embargo, como ya se ha anotado, estas sustancias añadidas, además de

propiciar los efectos positivos ya descritos, también plantean un reto importante y son sus

posibles aspectos negativos que atentan contra la salud del consumidor final, como son

algunos efectos cancerígenos, desarrollo de enfermedades cardiovasculares y

neurológicas y alteraciones funcionales de algunos órganos, entre otras (Gassara et al.


2016; Govari and Pexara, 2015). A mediados del siglo XX, se comenzaron a plantear estos

problemas relacionados con la salud humana y numerosos investigadores empezaron a

buscar alternativas para la sustitución de los nitratos y nitritos por alternativas de origen

natural, de tal forma que se produjeran los mismos efectos de conservación y coloración

deseados, sin que se plantearan efectos nocivos para la salud (Alahakoon et al. 2015).

Como producto de estas investigaciones, han surgido diversas alternativas, algunas con

mejores resultados que otras, en cuanto a características técnicas y sensoriales, así como

también en relación a los costos de producción. Algunas vitaminas como el α-tocoferol,

cumplen funciones antimicrobianas, pero su uso queda restringido ya que, gracias a su alto

costo, encarecen los productos cárnicos y pueden afectar el sabor de los mismos. Las

especias y condimentos tales como el romero, el orégano, la pimienta negra, el ajo, el

jengibre, la canela, entre otras, son otra alternativa importante a considerar ya que poseen

propiedades antibacterianas y antioxidantes, además de que algunas de ellas estimulan el

crecimiento de bacterias acido lácticas que ayudan a extender la vida útil del producto

cárnico final, pero que generalmente afectan el sabor y el olor de los mismos (Gassara et

al., 2016; Shahat et al. 2016). Otra alternativa probada han sido los extractos de las pulpas

de frutas o de sus subproductos, los cuales han sido incorporados a diferentes matrices

cárnicas en el desarrollo de productos tradicionales o innovadores como conservantes,

gracias a su alto contenido de compuestos fenólicos, los cuales poseen propiedades

antimicrobianas y antioxidantes (Ahmad et al. 2015).

Finalmente, se puede anotar que existen grandes alternativas para incrementar la

exploración de la acción de diversos productos naturales de origen vegetal sobre las

características funcionales de los productos cárnicos conducentes a mejorar la

conservabilidad de los mismos, sin que se alteren sus propiedades nutricionales y

sensoriales, lo cual, además, conllevaría a garantizar una mejor calidad de vida de los

consumidores al minimizar la posible fuente e ingesta de sustancias nocivas.


4. Materiales y métodos

4.1. Lugar de desarrollo de la investigación

El estudio se llevó a cabo en el municipio de Palmira del departamento del Valle del Cauca

(Colombia), en los laboratorios de Tecnología de Frutas y Hortalizas y Tecnología de

Carnes de la Universidad Nacional de Colombia – Sede Palmira. Municipio localizado en la

región sur del departamento del Valle del Cauca a 1.001 msnm y con una temperatura

media de 23°C. Su cabecera está situada a 3° 31’ 48’’ de latitud norte y 76° 81’ 13”” de

longitud oeste.

4.2. Material de estudio

Los residuos de las frutas utilizadas para la investigación en grado de madurez 5,

compuestos por el epicarpio y restos del mesocarpio de papaya y guayaba (10 kg) cada

una, fueron adquiridos en diferentes puntos de venta del mercado municipal de la ciudad

de Palmira, Valle del Cauca, Colombia. Las muestras fueron clasificadas excluyendo el

material con presencia de daños mecánicos, zonas oscuras o coloración anormal.

Inicialmente, las muestras seleccionadas se sumergieron en una solución de hipoclorito a

150 ppm durante 20 minutos, después se lavaron con abundante agua potable y se

colocaron en bolsas de polietileno para ser sometidas a congelación durante 24 horas

(Ordoñez-Santos, et al. 2014). Para la investigación se utilizaron los epicarpios de dichas

frutas por separado, los cuales se sometieron a un proceso de liofilización. Posteriormente,

se molieron, se les realizó un tamizaje obteniendo diferentes tamaños de partículas (0,074,

0,15, 0,18 y 0,25 mm), y se procedió a la extracción de los pigmentos carotenoides por

ultrasonido, obteniendo como resultado los extractos oleaginosos de ambos epicarpios.

Finalmente, dichos extractos se adicionaron a una matriz cárnica (salchichas Frankfurt) en

diferentes concentraciones (Tabla 4-1). Para cada grupo de salchichas Frankfurt (uno para

el análisis con extracto de papaya y el otro para el análisis con extracto de guayaba) se


tomaron diferentes concentraciones de nitritos y de extracto oleoso de carotenoides y se

procedió a hacer los muestreos por triplicado.

Tabla 4-1. Porcentaje de nitritos y carotenoides en cada lote de experimentación

Lote Nitritos, % Extracto oleoso,

(Carotenoides), %

Control 100 0 N/A

L1 75 25 Carotenoides extraídos del epicarpio de papaya

L2 50 50

L3 25 75

L4 75 25 Carotenoides extraídos del epicarpio de

guayaba L5 50 50

L6 25 75

4.3. Metodología para la determinación de la concentración de los pigmentos

carotenoides en los residuos de papaya y guayaba

Para dar cumplimiento al primer objetivo planteado en la presente investigación se

desarrolló la siguiente metodología.

4.3.1. Obtención de las harinas de epicarpio de papaya (HEP) y epicarpio de guayaba

(HEG)

Las muestras de epicarpio de papaya y guayaba congeladas se sometieron a un proceso

de deshidratación por liofilización utilizando un equipo liofilizador de bandejas marca

LABCONCO, USA, de 18 L de capacidad, a presión de vacío de 0,120 mbar y temperatura

del condensador de -80°C durante 24 horas. Una vez obtenidas las muestras liofilizadas se

procedió a molerlas, utilizando un molino IKA M-20s3, USA hasta obtener una harina, la

cual se tamizó para obtener los diferentes tamaños de partículas ya mencionados, se

empacaron en bolsas de polietileno al vacío y se mantuvieron a temperatura de

refrigeración (5 ± 1°C) hasta el momento de realizar los análisis correspondientes (Ordoñez-

Santos et al., 2015).

4.3.2. Determinación de los parámetros físico-químicos de la HEP y la HEG

Las harinas de papaya y guayaba se sometieron, por separado, a los siguientes análisis:

rendimiento en peso (%), pH, determinación de sólidos solubles (°Brix), determinación de

acidez titulable (%), determinación del contenido de humedad (%), determinación de la


actividad de agua (Aw) y determinación de los parámetros de color CIEL*a*b*. Además de

lo anterior, se determinó el contenido de carotenoides, la actividad antioxidante y el

contenido de compuestos fenólicos. Todas las pruebas se realizaron por triplicado.

4.3.2.1. Determinación del rendimiento de las HEP y HEG, %

Se midió el peso del epicarpio de ambas frutas tanto en fresco como después de los

procesos de liofilización y molienda según la metodología propuesta por Ayala-Aponte et

al. (2017), y se calculó el rendimiento mediante la siguiente ecuación (Ecuación 1):

𝑅 = 𝜔1

𝜔2 𝑥 100 (Ec. 1)

Donde:

R – rendimiento, (%)

ω1 – peso del epicarpio después de la liofilización y molienda, (g)

ω2 – peso del epicarpio antes de la liofilización y molienda, (g)

4.3.2.2. Determinación del pH en las HEP y HEG

De cada una de las muestras a analizar se pesó 1 g y se colocó en un vaso de precipitado

añadiéndole 10 ml de agua destilada con agitación permanente hasta obtener una solución

homogénea. Con la ayuda de un pH-metro (MP230, Metter Toledo, Suiza), calibrado con

soluciones tampón de pH 7 y pH 4 al 10% (p/p), se midió el pH de las harinas, según la

Norma Técnica Colombiana NTC – 4592 (ICONTEC, 1999b).

4.3.2.3. Determinación de los sólidos solubles en las HEP y HEG, (°Brix)

Para la determinación de los sólidos solubles presentes en cada una de las harinas a

analizar, se pesó en un beaker de 250 ml una muestra de 10 g, se le adicionó agua destilada

en relación de 1:10 y se sometió a agitación permanente hasta obtener una mezcla

homogénea. Sobre el prisma inferior de un refractómetro (POCKET ATAGO PAL – 1,

Japón) se colocó una alícuota de la mezcla y se realizó la respectiva medición. El resultado


se expresó en °Brix de acuerdo con la Norma Técnica Colombiana NTC – 4624 (ICONTEC,

1999a).

4.3.2.4. Determinación de la acidez titulable en las HEP y HEG, (%)

El procedimiento para la determinación de la acidez titulable se desarrolló de acuerdo con

la Norma Técnica Colombiana NTC – 4623 (ICONTEC, 1999c). Para esto, en un beaker de

250 ml se colocó 1 g de la muestra, se le adicionaron 10 ml de agua destilada y se agitó

permanentemente hasta obtener una mezcla homogénea. Se agregaron tres gotas de

fenolftaleína como indicador, y se tituló con una solución 0,1 N de NaOH hasta obtener un

pH 8,1 – 8,2. El porcentaje de acidez se calculó mediante la siguiente ecuación (Ecuación

2):

% 𝐴𝑐𝑖𝑑𝑒𝑧 = (𝑚𝑙 𝑁𝑎𝑂𝐻 𝑥 0,1 𝑥 𝐹.𝐸𝑞𝑣𝑡)

𝑚𝑙 𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎 𝑥 100 (Ec. 2)

4.3.2.5. Determinación del contenido de humedad en las HEP y HEG, (%)

Se pesaron 0,5 g de la muestra y se colocaron en un crisol a 105°C en un analizador

halógeno de humedad HB43-S Metter Toledo, Suiza de acuerdo con el método AOAC

925.09 (AOAC, 2005). El contenido de humedad se expresó en porcentaje de peso húmedo.

4.3.2.6. Determinación de la actividad de agua en las HEP y HEG

Para la determinación de la actividad de agua (Aw) de las muestras de la referencia, se

utilizó un equipo AquaLab, 4te., USA y se procedió de acuerdo con la AOAC 978,19B

(AOAC, 1998).

4.3.2.7. Determinación de los parámetros de color en las HEP y HEG

Para la determinación de los parámetros de color CIEL*a*b* (Commission Internationale de

L’Eclairage) L*, a* y b* se utilizó un colorímetro modelo Konica Minolta Meter CR-100,

Osaka, Japón. Para esto, se usó un iluminante D65, con un área de medición de 8 mm de

diámetro y un observador a 2° como referencia. El colorímetro fue calibrado con una placa


de cerámica blanca con valores de referencia Y = 89,5, x = 0,3176, y = 03347 (Fiorda et al.,

2015). Con base en estos parámetros se calcularon la tonalidad o ángulo de tono (h°) y la

cromaticidad o índice de saturación (C) utilizando las siguientes ecuaciones (Ecuación 3 y

4):

ℎ° = arctan𝑏∗

𝑎∗ (Ec. 3)

𝐶° = (𝑎 ∗2+ 𝑏 ∗2)1/2 (Ec. 4)

4.3.2.8. Determinación de los pigmentos carotenoides en las HEP y HEG

Para la determinación del contenido de carotenoides totales en las muestras de harina se

procedió de acuerdo con lo planteado por Ordoñez et al., (2014). Para esto, se pesaron 0,1

g de cada una de las muestras y se colocaron en tubos de ensayo previamente recubiertos

con papel aluminio y a cada uno se le agregaron 7 ml de una mezcla de etanol/hexano (4:3

v/v). Bajo agitación permanente durante una hora, utilizando una mesa agitadora Orbital

marca mrc Modelo TOS-4030F USA, los tubos se colocaron a una temperatura de 16°C y

se les adicionó 1 mL de agua destilada, agitándolos por cinco minutos más. Transcurrido

este tiempo, se centrifugó a 4500 rpm durante diez minutos utilizando una centrífuga marca

HETTICH Ref. 1401-01, Bonn, Alemania. Finalmente, se tomaron tres mililitros de la fase

orgánica utilizando una pipeta Pasteur y con la ayuda de un espectrofotómetro (Jenway,

6320D, Inglaterra) se realizaron lecturas de absorbancia a longitudes de onda 444, 450,

451 y 472 nm utilizando hexano como blanco. Para los cálculos de la concentración (mg/100

g de muestra) se utilizaron los siguientes coeficientes de extinción (E%) en hexano 2560,

2800, 2460 y 3450 respectivamente para β-caroteno, α-caroteno, β-criptoxantina,

zeaxantina y licopeno, a través de la ecuación de Lambe-Beer (Ecuación 5):

𝐶. 𝑇. = 𝐴∗𝑉∗ 103

𝐸1%∗𝑊 (Ec. 5)

Donde:

A – absorbancia a determinada longitud de onda (450 nm para β-caroteno, 444 nm para α-

caroteno, 451 nm para β-criptoxantina, 451 nm para zeaxantina y 472 nm para licopeno.

V – volumen del extracto en ml.


W – peso de la muestra en gramos.

E (1%) – coeficiente de extinción para una solución al 1% en hexano.

4.3.2.9. Determinación de la actividad antioxidante – DPPH en las HEP y HEG

La actividad antioxidante se expresó como el porcentaje de inhibición del radical DPPH

(2,2,-diphenyl-1-picrylhydrazyl radicales, marca Sigma-Aldrich Chemical) y el procedimiento

se realizó de acuerdo con la metodología propuesta por Martínez-Girón et al. (2017).

Inicialmente, se pesaron en una balanza analítica 0,25 g de cada una de las muestras (HEP

y HEG) y se introdujeron en un Erlenmeyer cubierto con papel aluminio. A cada Erlenmeyer

se le adicionaron 25 ml de metanol y se sometieron a agitación durante un minuto.

Posteriormente, las soluciones se filtraron hasta obtener los respectivos extractos. Se tomó

un mililitro de cada extracto y dos mililitros de DPPH 0,1 mM recién preparado. Estas

muestras y una muestra control (sin adición de DPPH) se dejaron reposar en un sitio oscuro

durante una hora a temperatura ambiente. Finalmente, haciendo uso de un

espectrofotómetro (Jenway, 6320D, Inglaterra), se obtuvieron las absorbancias, para las

muestras y para el control, a una longitud de onda de 517 nm. Por medio de la siguiente

ecuación (Ecuación 6), se calculó el porcentaje de actividad antioxidante (AA%), para cada

una de las muestras analizadas.

% 𝐴𝐴 = 𝐴517 𝐶𝑜𝑛𝑡𝑟𝑜𝑙 − 𝐴517 𝑀𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎

𝐴517 𝐶𝑜𝑛𝑡𝑟𝑜𝑙 𝑥 100 (Ec. 6)

Donde:

A517 – lectura de absorbancia a 517 nm

4.3.2.10. Determinación de los compuestos fenólicos en las HEP y HEG

La cuantificación de los compuestos fenólicos se desarrolló de acuerdo con el método de

Folin-Ciocalteu propuesto por Singleton et al. (1999). Se tomaron 0,5 g de cada una de las

muestras (HEP y HEG) y se colocaron en respectivos Erlenmeyer de 50 ml cubiertos con

papel aluminio. A cada uno de los Erlenmeyer se les adicionaron 10 ml de una mezcla de

etanol-agua en relación 80:20 (v/v). Las mezclas obtenidas se mantuvieron en constante

agitación por tres minutos y a temperatura ambiente. Seguidamente, las mezclas se


sometieron, durante 20 minutos a 25°C, al proceso de extracción por ultrasonido, en un

equipo Ultrasonic Cleaner-DC PowerFull-Hagavish, Israel. Acto seguido, las mezclas se

filtraron y 0,5 g del filtrado se diluyeron en agua destilada y se adicionaron con 0,5 ml del

reactivo de Folin-Ciocalteu. Transcurridos tres minutos de reacción, bajo condiciones de

temperatura ambiente, se les adicionó un mililitro de carbonato de sodio anhídrido al 20%

y se colocaron en un baño térmico programado a 45°C por 15 minutos. Las muestras se

dejaron enfriar y se procedió a hacer lecturas de absorbancia en un equipo

Spectrophotometer Jenway 6320D, Inglaterra, a una longitud de onda de 765 nm. Usando

ácido gálico como patrón se construyó una curva de calibración y los resultados se

expresaron en mg de ácido gálico equivalentes por gramo de extracto de HEP o de extracto

de HEG, respectivamente.

4.3.3. Diseño experimental

El diseño experimental correspondió a un diseño aleatorio simple de un factor con dos

tratamientos, equivalente a cada una de las harinas de epicarpio de papaya y guayaba

(HEP y HEG). Cada tratamiento se llevó a cabo por triplicado. Se realizó un análisis de T-

Student para identificar las diferencias entre los tratamientos, a un nivel de significancia de

p<0,05. Todos los análisis se realizaron usando el software SPSS para Windows v. 24.

4.4. Optimización de la extracción de los pigmentos presentes en las HEP y HEG

Para dar cumplimiento al segundo objetivo planteado en la presente investigación se

desarrolló la siguiente metodología.

4.4.1. Determinación de los factores que afectan la extracción asistida por ultrasonido

La optimización de la extracción de los pigmentos carotenoides presentes en las HEP y

HEG, se realizó de acuerdo con el método propuesto por Ordoñez-Santos et al. (2015),

utilizando aceite de girasol como reactivo extractor. Inicialmente, se realizó una revisión de

literatura con el fin de determinar los rangos de las variables a trabajar en el proceso de

extracción asistida por ultrasonido. Las variables consideradas fueron: potencia del equipo

de ultrasonido, temperatura del proceso, tiempo de extracción, relación harina-aceite y

tamaño de la partícula de la harina (Boukroufa et al. 2017; Goula et al. 2017; Li et al. 2013;


Xu and Pan, 2013). Utilizando el diseño experimental Plackett – Burman, se determinaron

los factores que afectan la extracción por ultrasonido, de los pigmentos carotenoides de las

HEP y HEG. En la Tabla 4-2 se muestran los parámetros de operación de extracción

asistida por ultrasonido.

Tabla 4-2. Parámetros de operación de extracción asistida por ultrasonido

Parámetro - 1 + 1

Potencia (W) 80 240

Temperatura (°C) 30 60

Tiempo (min) 30 60

Relación muestra/solvente (g/ml) 0,0064 g / 4 ml 0,032 g / 4 ml

Tamaño de partícula (mm) 0,074 0,250

4.4.1.1. Determinación de los puntos centrales para el proceso de optimización de

extracción asistida por ultrasonido

Para la determinación de los puntos centrales a aplicar en el proceso de optimización se

usaron los parámetros de potencia fijos, previamente definidos en 240 watt gracias al diseño

Plackett – Burman utilizado previamente en esta investigación, ya que se encontró que este

parámetro no es un factor influyente en el proceso de extracción. Por el contrario, para los

demás factores de operación (temperatura, tiempo, relación muestra/solvente y tamaño de

la partícula) si se halló afectación sobre el proceso de extracción (Tabla 4-3).

Tabla 4-3. Parámetros referentes a los puntos centrales para la optimización del proceso

de extracción

Parámetro Niveles de operación Valor fijo Autor

Temperatura (°C) 20, 30, 40, 50, 60 40 Li et al. (2013)

Tiempo (min) 20, 30, 40, 50, 60 30 Goula et al. (2017); Xu and Pan (2013)

Relación muestra/solvente (g/ml)

1/10, 2/10, 4/10, 5/10 2/10 Li et al. (2013);

Goula et al. (2017)

Tamaño de partícula (mm)

0,074, 0,15, 0,18, 0,25 0,074 Chemat et al. (2011)

4.4.1.2. Proceso de optimización de la extracción asistida por ultrasonido, de

pigmentos carotenoides de HEP y HEG

En las tablas 4-4 y 4-5 se muestran los parámetros definidos para la optimización del

proceso de extracción de pigmentos carotenoides asistida por ultrasonido, tanto para la

HEP como para la HEG. Debido a que las condiciones del laboratorio eran más propicias


para mantener constantes los siguientes factores: potencia del equipo de ultrasonido (240

W) y tamaño de partícula (0,074 mm), se trabajó con esto valores.

Tabla 4-4. Optimización del proceso de extracción de pigmentos carotenoides para la

HEP

-1 0 +1

Temperatura (°C) 30 40 50

Tiempo (min) 60 70 80

Relación muestra /solvente (g/4ml)

0,0128 0,0192 0,0256

Tabla 4-5. Optimización del proceso de extracción de pigmentos carotenoides para la

HEG

-1 0 +1

Temperatura (°C) 40 50 60

Tiempo (min) 20 30 40

Relación muestra /solvente (g/4ml)

0,0128 0,0192 0,0256

4.4.1.3. Extracción total de carotenoides en el proceso de optimización asistida por

ultrasonido

El contenido total de carotenoides (mg β-caroteno / 100 g) se determinó en cuatro mililitros

del extracto oleoso por espectrofotometría frente a aceite de girasol como blanco, según la

metodología propuesta por Ordoñez-Santos et al. (2015). El rendimiento de carotenoides

se calculó de acuerdo con la siguiente ecuación (Ecuación 7):

𝐶𝑎𝑟𝑜𝑡𝑒𝑛𝑜𝑖𝑑𝑒𝑠 𝑐𝑜𝑚𝑜 𝛽 − 𝑐𝑎𝑟𝑜𝑡𝑒𝑛𝑜𝑖𝑑𝑒 (𝑚𝑔 100 𝑔⁄ ) 𝑑𝑒 ℎ𝑎𝑟𝑖𝑛𝑎 𝑑𝑒 𝑒𝑝𝑖𝑐𝑎𝑟𝑝𝑖𝑜 = 𝐴∗𝑉∗𝑃

𝐸∗𝑊 𝑥 100 (Ec. 7)

Donde:

A – absorbancia a ʎ464

V – volumen de aceite pigmentado recuperado

P – peso molecular en g/mol

E – coeficiente de extinción molar (7,1 * 10 4 M-1 cm-1)

W – peso de harina de epicarpio (gr)



La optimización del proceso de extracción de los carotenoides se llevó a cabo utilizando la

metodología de superficie de respuesta (RSM). Se aplicó un diseño Box-Behnken de tres

niveles y tres factores consistentes en quince ejecuciones experimentales, incluidas tres

repeticiones en el punto central. Las variables fueron la temperatura (X1, °C), el tiempo de

extracción (X2, min) y la relación harina/Aceite (X3, gr/ml) aplicadas en la ecuación

polinómica de segundo orden, que incluye todos los términos de interacción, para calcular

la respuesta buscada (Ecuación 8).

Y = βo + ∑ 𝛽𝑖𝑋𝑖 + ∑ 𝛽𝑖𝑖𝑋𝑖2 3

𝑖=33𝑖=3 + ∑ 𝛽𝑖𝑗𝑋𝑖𝑋𝑖𝑗3

𝑖<𝑗=1 (Ec. 8)

Donde:

Y – variable de respuesta

βo – es una constante

βi, βii, βij – coeficientes de los términos lineales, cuadráticos e interactivos respectivamente

Xi, Xij – variables independientes (i ≠ j)

En consecuencia, βi, βii y βij representan las respectivas variables independientes

codificadas. Se utilizo FIT, R2, y CV% como parámetros de ajustes para seleccionar el

mejor modelo. El nivel de significancia se determinó mediante una ANOVA. La diferencia

entre las medias de los tratamientos se determinó utilizando la prueba de Tukey, con una

probabilidad para diferencias significativas de p<0,05.

4.5. Efecto de la aplicación de los pigmentos carotenoides obtenidos a partir de las

HEP y HEG en salchichas Frankfurt

Para dar cumplimiento al tercer objetivo planteado en la presente investigación se desarrolló

la siguiente metodología.

La evaluación del efecto de los pigmentos carotenoides en salchichas Frankfurt se

desarrolló en dos fases: la primera consistió en determinar el nivel óptimo de concentración

de pigmentos carotenoides adicionados a las salchichas y la segunda se centró en evaluar


la estabilidad en el tiempo de las salchichas adicionadas con la concentración de pigmentos

definida en la primera fase.

4.5.1. Determinación del nivel óptimo de concentración de los pigmentos

carotenoides

En la primera fase se evaluaron tres concentraciones de adición de extracto lipídico de

carotenoides obtenidos en el objetivo uno (25%, 50% y 75%) para cada una de las harinas

de epicarpio objeto de estudio (papaya y guayaba). Para esto, se elaboraron siete lotes de

salchichas Frankfurt, tres para el análisis de la adición de los carotenoides obtenidos a partir

de la HEP y tres para el análisis de la adición de los carotenoides obtenidos a partir de la

HEG y un séptimo lote como control sin adición de carotenoides, como se aprecia en la

tabla 4-1.

4.5.1.1. Elaboración de las salchichas Frankfurt

La elaboración de las salchichas se llevó a cabo en el Laboratorio de Tecnología de Carnes

de la Universidad Nacional de Colombia – Sede Palmira. Para la fabricación de las

salchichas se utilizó carne de cerdo (pH 6,3) y rebanado (tocino sin piel) de calidad

comercial, adquiridos en un supermercado de la ciudad de Palmira, Valle del Cauca,

Colombia. El extracto oleoso de los carotenoides fue elaborado a partir de los residuos de

papaya y guayaba, conformados por el epicarpio y restos del mesocarpio, los cuales se

obtuvieron previamente en el Laboratorio de Frutas y Hortalizas de la Universidad Nacional

de Colombia – Sede Palmira. Los demás insumos y aditivos utilizados en la formulación de

las salchichas fueron adquiridos en supermercados de la misma ciudad y en una casa

comercializadora de insumos para la industria alimenticia de la ciudad de Cali, Valle del

Cauca, Colombia. Para su adquisición se tuvo en cuenta que correspondieran a los aditivos

tradicionalmente utilizados para la elaboración de productos cárnicos embutidos y que

estuvieran avalados por la legislación colombiana a través del registro otorgado por el

Instituto Nacional de Vigilancia de Medicamentos y Alimentos – INVIMA. La formulación

utilizada para la elaboración de los diferentes lotes de salchichas se ajustó a lo estipulado

en la Norma Técnica Colombiana NTC 1325 (ICONTEC, 2008), y se tomó de Pinzón et al.,

(2015) con algunas modificaciones como se aprecia en las tablas 4-6 y 4-7.


El esquema tecnológico para la elaboración de las salchichas se muestra en la Figura 4-1.

1. Recepción de materias primas. La carne de cerdo y el rebanado (tocino sin piel) que se

utilizaron para la elaboración de las salchichas de los diferentes lotes correspondieron a

materias primas de alta calidad, con ausencia total de olores extraños y permanecieron bajo

condiciones de congelación desde el momento de su adquisición hasta su uso para el

desarrollo de la investigación. Se trabajó con carne magra libre de tejido conectivo.

Tabla 4-6. Formulación base de las salchichas elaboradas

Ingredientes Porcentaje de inclusión en la formulación, %

Carne: pulpa de cerdo (pH 6,7) 65

Grasa: rebanado de cerdo 16

Harina de trigo 5

Hielo 10

Demás insumos y aditivos* 4

Total 100

*Se encuentran descritos en la tabla 4-7

Tabla 4-7. Insumos y aditivos utilizados en la elaboración de las salchichas (salchicha

control)

Insumos y aditivos % Peso con relación a la

masa cárnica (g/kg)

Sal 0,846 7,0

Azúcar 0,242 2,0

Ajo 0,459 3,8

Cebolla en polvo 0,060 0,5

Pimienta 0,060 0,5

Fosfatos 0,484 4,0

Condimento salchicha 1,208 10,0

Glutamato monosódico 0,121 1,0

Ácido ascórbico 0,121 1,0

Nitritos 0,398 3,3

Total 4,000 33,1

2. Descongelación de la carne. Debido a que la carne permaneció 24 horas bajo

condiciones de congelación, fue necesario someterla a descongelación para el desarrollo

de la experimentación. Este proceso se realizó al aire a temperatura ambiente (26°C)

durante cuatro horas, hasta obtener una temperatura de 3°C en la parte interna del músculo.

3. Pesaje de las materias primas e insumos. El pesaje de los diferentes ingredientes se

realizó de acuerdo con la fórmula establecida para salchichas Frankfurt. Para la carne y el

rebanado se utilizó una báscula marca Javar JAV-700, Bogotá, Colombia, con capacidad

de hasta 300 kilogramos. Para los insumos y aditivos, el pesaje se realizó en una balanza


marca OHAUS Model AV8101, Ohaus Corporation, USA, con capacidad de hasta 500

gramos, utilizando para ello vasos plásticos debidamente rotulados. Una vez pesados todos

los ingredientes, se colocaron en un sitio limpio y libre de cualquier tipo de contaminación.

Figura 4-1. Proceso tecnológico para la elaboración de las salchichas

Recepción de materias primas

Descongelación de la carne

Pesaje de materias primas e insumos

Troceado de la carne y la grasa

Cuteado – Elaboración de la emulsión cárnica

Embutido

Amarrado de las salchichas

Escaldado de las salchichas

Enfriado de las salchichas

Colgado y secado de las salchichas

Empacado de las salchichas en bolsas de polietileno

Sellado al vacío y almacenamiento de las salchichas

Materia prima no conforme

Tendones y huesos

Ingredientes y aditivos

Tripa artificial

Bolsas de Polietileno


4. Troceado de la carne y la grasa. La carne y la grasa se trocearon en fragmentos de

aproximadamente 3 cm de lado, utilizando para ello cuchillos en acero inoxidable

debidamente afilados. Durante este proceso se retiraron fragmentos de tejido conectivo

presentes en la carne, así como también restos de grasa superficial. La operación se realizó

sobre tablas de acrílico lavadas y desinfectadas, procurando hacerlo lo más rápido posible

para evitar un aumento en la temperatura de la carne y la grasa.

5. Cuteado – Elaboración de la emulsión cárnica. Para el desarrollo de esta operación, se

utilizó un cutter marca Cutter CM-21 Mainca, Barcelona, España. La carne y la grasa,

previamente troceadas, se colocaron en la artesa del cutter, añadiéndoles en primera

instancia la sal y los polifosfatos con el fin de lograr una mejor extracción de la proteína

miofibrilar. Posteriormente, se le adicionaron los demás insumos y aditivos, dejando las

harinas para lo último, hasta que se obtuvo una emulsión homogénea y controlando

permanentemente la temperatura para que no superara los 12°C. Para cada lote de

salchichas, la cantidad de nitritos y de extracto oleoso (carotenoides) obtenidos a partir de

la HEP y la HEG se adicionó de acuerdo con lo estipulado en la tabla 4-8.

Tabla 4-8. Cantidad de nitritos y de extracto de HEP y HEG adicionados a cada lote de

salchichas

Lote Nitritos, % Extracto oleoso (Carotenoides)

% g/kg % g/kg

Control 100 3,300 0 0

L1 75 2,475 25 0,825 Carotenoides extraídos del

epicarpio de papaya L2 50 1,650 50 1,650

L3 25 0,825 75 2,475

L4 75 2,475 25 0,825 Carotenoides extraídos del

epicarpio de guayaba L5 50 1,650 50 1,650

L6 25 0,825 75 2,475

6. Embutido. La emulsión cárnica se vació en el depósito de la embutidora procurando no

dejar pasar burbujas de aire. Para el proceso de embutido se utilizó una embutidora

hidráulica marca Javar EM-30, Bogotá, Colombia y se embutió en tripa artificial (Amicel®)

calibre 22.

7. Amarrado de las salchichas. Con la ayuda de un cordel estéril, las salchichas se

amarraron manualmente a una distancia de 12 cm, lo cual correspondió a un peso

aproximado de 60 g, considerado el peso comercial de una salchicha.


8. Escaldado de las salchichas. Las salchichas amarradas se llevaron al tanque de

escaldado, construido en acero inoxidable y accionado a gas. Previamente el tanque se

llenó con agua y se calentó hasta alcanzar una temperatura de 80°C. Las salchichas se

introdujeron al tanque y permanecieron en él hasta que alcanzaron una temperatura interna

de 72°C, medida con la ayuda de un termómetro de aguja marca Chektemp HI 9850,

England. Durante este proceso se dio la coagulación de la proteína, lo cual se percibe en

la mejor consistencia de las salchichas.

9. Enfriado de las salchichas. Para cada uno de los lotes elaborados, las salchichas se

sacaron del tanque de escaldado y se colocaron en un recipiente con agua fría y hielo, con

el fin de crear un choque térmico necesario para garantizar una destrucción total de

bacterias, para enfriarlas y para facilitar los procesos de empaque.

10. Colgado y secado de las salchichas. Las salchichas enfriadas se colgaron en las

perchas del cuarto de secado, en donde permanecieron de tres a cuatro horas, hasta que

desapareció la humedad superficial, paso importante para evitar el exudado dentro del

empaque a que van a ser sometidas posteriormente.

11. Empacado de las salchichas en bolsas de polietileno. Se usaron bolsas de polietileno

de alta densidad, especialmente diseñadas para empaque al vacío. Se introdujeron seis

salchichas por bolsa, cuidando de llevar el registro de cada uno de los lotes diseñados para

la experimentación. Para esto se utilizaron rótulos autoadhesivos con códigos de referencia

por cada uno de los lotes experimentales de las salchichas.

12. Sellado al vacío y almacenamiento de las salchichas. Para el sellado al vacío de las

bolsas se utilizó una máquina de sellado al vacío de una sola cámara marca Egarvac S.C.P.

Basic B Vacarises, Barcelona, España. Las bolsas selladas y debidamente identificadas por

lote experimental se colocaron en un refrigerador convencional a temperatura de 6 ± 2°C,

en donde permanecieron hasta el momento de su manipulación para el desarrollo de la

investigación.


4.5.1.2. Análisis realizados a los diferentes lotes de salchichas elaboradas

Para el desarrollo de la primera fase del tercer objetivo, las salchichas elaboradas, por cada

lote, fueron sometidas a diferentes análisis: análisis proximal, determinación del pH,

capacidad de retención de humedad (CRA), determinación de la estabilidad de la emulsión,

determinación de la actividad de agua (Aw), determinación del perfil de textura (APT),

determinación de las coordenadas de color CIEL*a*b*, evaluación sensorial y análisis

microbiológico.

4.5.1.2.1. Análisis proximal

La determinación del análisis proximal de las salchichas de cada uno de los lotes planteados

en la investigación se realizó en el Laboratorio de Nutrición Animal de la Universidad

Nacional de Colombia – Sede Palmira y se determinó de acuerdo a los métodos

establecidos por la Association of Official Analytical Chemists – AOAC (AOAC, 1990):

materia sea, método AOAC 934.01, proteína medida como N x 6,25, método Kjeldahl AOAC

940.25, lípidos, método AOAC 920.39, cenizas, método AOAC 942,05 en mufla marca

Fisher Scientific 550-58, USA y carbohidratos por diferencia del análisis proximal.

Adicionalmente, se determinó el valor calórico de las salchichas según el método de la

bomba calorimétrica de Berthelot – Malher.

4.5.1.2.2. Determinación del pH

Para la medición del pH en las salchichas, se utilizó un medidor de pH digital marca Metter

Toledo MP 230 Suiza, según la metodología propuesta por Dzudie et al. (2002). El pH-metro

se calibró con una solución tampón al 10% (p/v) de agua destilada y se homogenizó en un

mezclador a 1900 rpm durante un minuto usando un homogenizador polytron marca T25-

B, IKA, Malasia.

4.5.1.2.3. Capacidad de retención de humedad (CRA)

Siguiendo la metodología propuesta por Dzudie et al. (2002), con algunas modificaciones,

se determinó la capacidad de retención de humedad de las salchichas elaboradas. Para

esto, se tomó una muestra de 0,5 g de cada una de las salchichas por lote de investigación


y se colocó en un papel de filtro grado 1, sometiéndola a la presión de un kilogramo ejercida

por dos placas de plexiglás durante 20 minutos. El área de la salchicha prensada y el líquido

extraído de la misma se determinaron usando el software ImageJ (Image J® 1,40 g, Wayne

Rasband, National Institutes of Health, (USA). La capacidad de retención de humedad

(CRA) se definió usando las siguientes ecuaciones (Ecuación 9 y 10)

𝐴𝑔𝑢𝑎 𝑙𝑖𝑏𝑒𝑟𝑎𝑑𝑎 = (á𝑟𝑒𝑎 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑠𝑢𝑝𝑒𝑟𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒−á𝑟𝑒𝑎 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑠𝑎𝑙𝑐ℎ𝑖𝑐ℎ𝑎 𝑝𝑟𝑒𝑛𝑠𝑎𝑑𝑎) 𝑥 61.1 𝑥 100

ℎ𝑢𝑚𝑒𝑑𝑎𝑑 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎 𝑑𝑒 𝑠𝑎𝑙𝑐ℎ𝑖𝑐ℎ𝑎 (Ec. 9)

𝐶𝑅𝐴 (%) = 100 − (%)𝑎𝑔𝑢𝑎 𝑙𝑖𝑏𝑒𝑟𝑎𝑑𝑎 (Ec.10)

4.5.1.2.4. Determinación de la estabilidad de la emulsión

Para la determinación de la estabilidad de la emulsión cárnica, se tomaron 30 g de la

emulsión de cada uno de los lotes directamente del cúter y se colocaron en cajas Petri para

su posterior análisis. Para cada caso se preparó una suspensión que se colocó en tubos

Falcon de 15 ml previamente pesados y adicionados con 6 g de emulsión cárnica, los cuales

seguidamente se colocaron en los respectivos soportes en la centrífuga. Previamente, los

tubos Falcon se calentaron a 75 ± 1°C durante 30 minutos y se dejaron reposar. La

centrifugación se llevó a cabo a 3600 rpm durante cinco minutos a 25°C, siguiendo la

metodología propuesta por Choe et al. (2013) y por Yasumatsu et al. (1972). Finalmente, la

estabilidad de la emulsión se calculó por medio de la siguiente ecuación (Ecuación 11):

%𝐸𝑒 = 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑚𝑎𝑠𝑎 𝑑𝑒 𝑒𝑚𝑢𝑙𝑠𝑖ó𝑛 𝑐á𝑟𝑛𝑖𝑐𝑎 𝑒𝑛 𝑒𝑙 𝑡𝑢𝑏𝑜 𝑑𝑒𝑠𝑝𝑢é𝑠 𝑑𝑒𝑙 𝑑𝑟𝑒𝑛𝑎𝑗𝑒 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑐𝑎𝑝𝑎 𝑙𝑖𝑝í𝑑𝑖𝑐𝑎

𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑑 𝑒𝑙𝑎 𝑚𝑎𝑠𝑎 𝑑𝑒 𝑒𝑚𝑢𝑙𝑠𝑖ó𝑛 𝑐á𝑟𝑛𝑖𝑐𝑎 𝑒𝑛 𝑒𝑙 𝑡𝑢𝑏𝑜 𝑎𝑛𝑡𝑒𝑠 𝑑𝑒𝑙 𝑐𝑎𝑙𝑒𝑛𝑡𝑎𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑥 100 (Ec. 11)

4.5.1.2.5. Determinación de la actividad de agua (Aw)

La determinación de la actividad de agua (Aw) se desarrolló de acuerdo con el standard

AOAC 978.19 (AOAC, 2000) utilizando un higrómetro previamente calibrado marca

AquaLab 4te. USA. Para esto se tomó una muestra de cada una de las salchichas a evaluar

y se colocó en la cámara del medidor sin sobrepasar la altura mínima, lo que permitió

obtener mediciones exactas. Este parámetro se determinó para cada lote de salchichas a

evaluar.


4.5.1.2.6. Determinación del perfil de textura (APT)

El perfil de textura (APT) de las diferentes salchichas elaboradas se determinó de acuerdo

a la metodología propuesta por Savadkoohi et al. (2014) utilizando un texturómetro

universal marca Shimadzu, Tester EZTest EZ-S, Japón. Para la medición se tomó una

rodaja de salchicha de cada uno de los lotes de investigación de 15 mm de espesor y se

dejó reposar durante una hora a temperatura ambiente dentro de una bolsa de polietileno

para evitar la pérdida de humedad. Posteriormente, se colocó en medio de dos placas

paralelas axiales, las cuales se comprimieron al 50% de su altura original (deformación del

50%) a una velocidad establecida de 60 mm/min con una sonda de compresión plana

cilíndrica de aluminio sin intervalo de espera entre las dos compresiones. Con base en los

resultados se analizaron: el esfuerzo de dureza (Newton), medido como la fuerza máxima

necesaria para llevar a cabo la primera compresión, la cohesividad (adimensional), medida

como la relación entre el área positiva debajo de la curva durante la segunda compresión y

el área debajo de la curva de la primera compresión, la elasticidad (mm) distancia recorrida

desde la muestra inicial después de la primera compresión, masticabilidad (N mm) es el

producto de multiplicar la dureza por la cohesividad y por la elasticidad, la adhesividad (N

mm) es el área de la fuerza negativa y representa el trabajo necesario para despegar el

pistón compresor de la muestra y la gomosidad (N) que se representa por el producto de la

dureza multiplicada por la cohesividad.

4.5.1.2.7. Determinación de las coordenadas de color CIEL*a*b*

Las salchichas de cada lote se sometieron al análisis de las coordenadas de color CIE

(Commission Internationale de L’Eclairage) L*, a* y b* en cinco puntos diferentes siguiendo

la metodología propuesta por Ordoñez-Santos et al. (2015). Se hizo uso de un colorímetro

modelo Konica Minolta Meter CR-100, Osaka, Japón. Como referencia se utilizó un

iluminante D65 con un área de medición de 8 mm de diámetro y un observador a 2°. El

colorímetro fue calibrado con una placa de cerámica blanca con valores de referencia Y =

89,5, x = 0,3176, y = 0,3347 (Fiorda et al., 2015). Para cada lote de salchichas, se tomaron

tres muestras cilíndricas de 5 cm de longitud, haciéndoles un corte longitudinal para analizar

el color interno de las mismas. Las mediciones de color se expresaron en términos de

luminosidad L* (L* = 0 para el negro y L* = 100 para el blanco) y los parámetros de

cromaticidad a* (verde [-] y rojo [+]) y b* (azul [-] y amarillo [+]). Con base en estos


parámetros se calcularon la tonalidad o ángulo de tono (h°) y la cromaticidad o índice de

saturación (C) utilizando las siguientes ecuaciones (Ecuación 12 y 13):

ℎ° = arctan𝑏∗

𝑎∗ (Ec. 12)

𝐶° = (𝑎 ∗2+ 𝑏 ∗2)1/2 (Ec. 13)

La diferencia total del color (∆E) se calculó mediante la siguiente ecuación (Ecuación 14):

∆𝐸 = [(∆𝐿)2 + (∆𝑎)2 + (∆𝑏)2]1/2 (Ec. 14)

4.5.2.1.8. Evaluación sensorial de las salchichas elaboradas

Con el fin de conocer la aceptabilidad de las diferentes salchichas elaboradas, se evaluaron

las características sensoriales de las mismas. Se tuvo en cuenta los siguientes parámetros

cualitativos: olor, color, sabor, textura y aceptabilidad. La evaluación se realizó en el día

cero de almacenamiento de las salchichas. Las salchichas, de cada uno de los lotes

evaluados, se cortaron en trozos de 1,5 cm de largo y se sofrieron en aceite vegetal neutro.

Cada lote de salchichas fue identificado con números aleatorios de tres cifras, de tal forma

que no brindaran ninguna información a los evaluadores. Se aplicó una prueba de grado de

satisfacción a 50 panelistas no entrenados de ambos sexos y de edades comprendidas

entre 17 y 65 años. Se aplicó una encuesta con escala hedónica no estructurada de siete

puntos (1 = me disgusta muchísimo, 2 = me disgusta mucho, 3 = me disgusta poco, 4 = no

me gusta ni me disgusta, 5 = me gusta poco, 6 = me gusta mucho y 7 = me gusta

muchísimo) (Duizer and Walker, 2016; Baba et al., 2016).

4.5.2.1.9. Análisis microbiológico

Para las salchichas analizadas, se determinaron los siguientes análisis microbiológicos:

Salmonella en 25 g según norma NTC 4574 (2007), Escherichia coli UFC g-1 - ml según

norma NTC 4458 (2007), recuento de Estafilococo Coagulasa Positiva UFC g-1 - ml según

norma NTC 4779 (2007), recuento de esporas de Clostridium Sulfito Reductor UFC g-1 – ml

según norma INVIMA (1998), recuento de Aerobios Mesófilos Totales UFC g-1 – ml según

norma NTC 4519 (2009), recuento de Coliformes Totales UFC g-1 – ml según norma NTC


4458 (2007), detección de Listeria monocytogenes (ausencia) según BIO-PR-174 V2

(2015).

4.5.1.3. Diseño experimental

Se utilizó un diseño aleatorio simple, los resultados obtenidos en cada uno de los análisis

desarrollados se muestran como la media aritmética de las tres repeticiones llevadas a cabo

para cada uno de los lotes planteados en la investigación. El nivel de significancia para

todos los tratamientos se determinó mediante una ANOVA de una vía. La diferencia entre

las medias de los tratamientos se determinó utilizando la prueba de Tukey, con una

probabilidad para diferencias significativas de p<0,05. Para realizar los análisis estadísticos

se utilizó el software SPSS Statics 19, para Windows, 2010.

4.5.2. Evaluación de la estabilidad de las salchichas adicionadas con la

concentración definida de pigmentos

En la segunda fase del tercer objetivo se evaluó la estabilidad del color en el tiempo, de las

salchichas adicionadas con los pigmentos carotenoides extraídos tanto del extracto

oleaginoso de la harina de epicarpio de papaya, como del extracto oleaginoso de la harina

de epicarpio de guayaba que obtuvieron las mejores características fisicoquímicas y

sensoriales en la primera fase. Para esto, el análisis proximal, las coordenadas de color, el

análisis del contenido de nitrito residual y la oxidación de los lípidos se midieron en los días

0, 10, 20 y 30 de almacenamiento de las salchichas empacadas al vacío y conservadas

bajo condiciones de refrigeración (6 ± 2°C), mientras que el análisis microbiológico se

realizó a los días 0, 8, 15, 22 y 30 días de almacenamiento en las mismas condiciones de

empaque y refrigeración. Los análisis desarrollados fueron los siguientes: análisis proximal,

determinación de las coordenadas de color CIEL*a*b*, análisis del nitrito residual,

determinación de la oxidación de los lípidos y análisis microbiológico.

4.5.2.1. Análisis proximal

El análisis proximal para las salchichas, en los diferentes tiempos de evaluación, se realizó

en las mismas condiciones de lo expuesto en el numeral 4.5.1.2.1. Se realizaron tres


mediciones paralelas en cada caso y se expresó como el valor promedio ± desviación

standard.

4.5.2.2. Determinación de las coordenadas de color CIEL*a*b*

Las coordenadas de color CIEL*a*b* se determinaron en las mismas condiciones de lo

expuesto en el numeral 4.5.1.2.7.

4.5.2.3. Determinación del nitrito residual (mg/kg de NaNO2)

La determinación del nitrito residual en cada uno de los lotes de salchichas elaboradas se

llevó a cabo de acuerdo con la metodología propuesta por Zahran and Kassem (2011). Para

esto, cinco gramos (5g) de cada una de las muestras, se mezclaron con 40 ml de agua

destilada caliente (80°C) en un vaso de precipitados de 50 ml y después de una breve

agitación se llevaron a un matraz de 500 ml. El vaso de precipitado se lavó varias veces

con agua caliente (80°C) añadiendo el lavado al matraz, el cual se terminó de llenar con la

misma agua caliente hasta un volumen de 300 ml aproximadamente. El matraz se colocó

en un baño de vapor con agitación constante durante 2 horas y posteriormente se dejó

enfriar y se filtró. Al filtrado se le añadió una solución de sulfanilamida en un matraz de 50

ml y se dejó reposar por 5 minutos, posterior a lo cual se le adicionó clorhidrato de naftilo

etilendiamina N-1 (NED), se mezcló y se dejó reposar durante 15 minutos para el correcto

desarrollo del color. La absorbancia del color se midió por espectrofotometría a una longitud

de onda de 540 nm, frente a un blanco de 45 ml de agua y 2,5 ml de sulfanilamida y 2,5 ml

del reactivo NED. El nivel de nitrito residual se definió con base a una curva estándar

previamente preparada.

4.5.2.4. Determinación de la oxidación de los lípidos

Con el fin de establecer el efecto de los extractos de carotenoides obtenidos a partir de los

epicarpios de papaya y de guayaba sobre los lípidos y su oxidación, para cada tiempo de

evaluación se realizó el análisis de las sustancias reactivas al ácido 2 – tiobarbitúrico

(Tiobarbituric Acid Reactive Substancies – TBARS, por su sigla en inglés). Estas sustancias

se forman como un subproducto secundario de la peroxidación lipídica (productos de la

desagregación de las grasas), entre las cuales se tiene el malondialdehido (MDA). De la


misma forma, se cuantificó el valor de p-anisidina según el método AOCS Cd 18-90 (AOCS,

2017), el cual es la medida del aldehído contenido en las grasas, siendo, igualmente, un

producto secundario de la oxidación de los lípidos y mide el estado oxidativo de los lípidos,

en relación con la calidad de su sabor (Grompone, 1991). Además de lo anterior, también

se determinó el índice de peróxidos conforme al método AOCS Cd 8-53 (AOCS, 2003), el

cual se expresa como los miliequivalentes de oxígeno activo presentes en 1000 g de grasa

y mide el estado de oxidación inicial o formación de los productos primarios de la oxidación

lipídica de las muestras analizadas (Velasco et al., 2008).

Para la determinación de TBARS se hizo uso de la metodología propuesta por Ke y

Woyewoda (1979), para lo cual se pesaron 10 g de la muestra y se homogenizaron con 35

ml de agua por dos minutos en una licuadora convencional. En un matraz de fondo redondo

se agregaron 100 mg de propil galato y 100 mg de ácido etilendiaminotetraacético – EDTA

y algunas perlas de vidrio. La muestra homogenizada se transfirió al matraz y se le

agregaron 60 ml de agua destilada y 95 ml de HCl 4N, sometiéndose el sistema a destilación

hasta recolectar 50 ml de destilado. En un tubo de ensayo se tomaron 5 ml del destilado

recolectado junto con 5 ml del reactivo TBARS y se mezclaron en un vortex por 5 seg.

Posteriormente, el tubo de ensayo junto con su contenido se calentó por 45 minutos en un

baño de agua hirviendo y seguidamente se enfrió, usando agua fría corriente, hasta

temperatura ambiente. Con la ayuda de un espectrofotómetro se midió la absorbancia del

contenido del tubo a una longitud de onda de 538 nm, teniendo un blanco reactivo dentro

de la celda de referencia. La curva estándar se preparó utilizando 0,0, 0,4, 0,8, 1,0, 1,2, 1,6

y 2,0 ml de 1,1,3,3,-tetraetoxipropano (TEP) al 1 x 10-5 M, correspondiente a

concentraciones de 0,004, 0,008, 0,01, 0,012, 0,016 y 0,02 µ moles de TEP

respectivamente. El contenido de TBA se calculó de acuerdo con la siguiente ecuación

(Ecuación 15):

𝑇𝐵𝐴 = (𝑇 𝑥 𝑉1 𝑥 100) (𝑉2 𝑥 𝑊)⁄ (Ec. 15)

Donde:

TBA – TBARS en µmol/kg de muestra

T – µmol de malonaldehído (TEP) determinado a partir de la curva estándar

V1 – ml de destilado recolectado

V2 – ml de destilado retirado para el análisis


W – peso de la muestra

4.5.2.5. Análisis microbiológico

El análisis microbiológico se determinó con las mismas condiciones de lo expuesto en el

numeral 4.5.2.1.9


Para cada tipo de salchicha se utilizó un diseño aleatorizado simple, con un factor

correspondiente al tiempo de almacenamiento (0, 10, 20 y 30 días para el análisis proximal,

coordenadas de color CIEL*a*b* y determinación de la oxidación de los lípidos y 0, 8, 15,

22 y 30 días para el análisis microbiológico). Las medias obtenidas se evaluaron por medio

de un análisis de varianza – ANOVA, con un nivel de significancia del 5%, y cuando se

presentaron diferencias significativas entre ellas, se aplicó la prueba de comparación de

medias de Tukey. Para realizar los análisis estadísticos se utilizó el software SPSS Statics

19, para Windows, 2010.


5. Resultados y discusión

5.1. Parámetros fisicoquímicos de las harinas de epicarpio de papaya y de guayaba

Los resultados de los parámetros fisicoquímicos para las harinas de epicarpio de papaya

(HEP) y de guayaba (HEG) se muestran en la tabla 5-1. El proceso de liofilización propició

una disminución en peso del 86,88% y 88,50% respectivamente para el epicarpio de papaya

y guayaba.

5.1.1. pH de las harinas de epicarpio de papaya y de guayaba

Con relación al pH, se observaron valores ligeramente ácidos en ambas harinas

presentando diferencias significativas entre ellas. Los valores obtenidos garantizan la no

proliferación de microorganismos patógenos en estas harinas, lo cual es importante para la

seguridad microbiana e inocuidad de los productos finales. Estos datos concuerdan con los

presentados por Chaiwut et al. (2010) quienes trabajaron con epicarpio de papaya (pH =

5,6) para la obtención de proteasas, con los anotados por Hernández et al. (2007) quienes

desarrollaron su trabajo con papaya variedad Maradol y con los obtenidos por Rinaldi et al.

(2010) quienes mostraron una caracterización física y química de las cáscaras de papaya

y mostraron un pH de 5,5. De la misma forma, con relación a la guayaba, concuerdan con

los aportados por Ordoñez-Santos et al. (2016) quienes trabajando con pulpa de guayaba

encontraron un valor de pH = 4,06. Sin embargo, los valores de pH obtenidos fueron

superiores a los presentados por Rojas-Garbanzo et al. (2017) (pH = 2,72 – 2,77) en un

estudio de caracterización de los compuestos fitoquímicos de la guayaba, así como también

a los encontrados por Formiga et al. (2019) (pH = 3,69) quienes analizan las características

de la piel de guayaba de la variedad “Pedro Sato”. La no variación del pH presentada tanto

en los trabajos consultados como en los resultados de la presente investigación puede

deberse a que la disminución en el número de iones de hidrógeno, debido a la acción de

los ácidos orgánicos, no se vio afectada durante el proceso de elaboración de las HEP y


HEG. Mientras que la diferencia entre los trabajos desarrollados por Rojas- Garbanzo et al.

(2017) y Formiga et al. (2019) con relación a los obtenidos en este trabajo probablemente

se presenta debido a las variedades de frutas utilizadas y al grado de madurez de los

residuos de dichas frutas.

Tabla 5-1. Parámetros fisicoquímicos de las harinas de epicarpio de papaya (HEP) y de

guayaba (HEG).

Parámetro HEP HEG

Rendimiento en peso (%) 13,12 ± 0,98a 11,50 ± 0,76b

pH 5,80 ± 0,19a 4,23 ± 0,03b

Sólidos solubles (°Brix) 5,60 ± 0,12a 3,03 ± 0,28b

Acidez titulable (% ácido cítrico)

0,418 ± 0,16a 0,545 ± 0,17b

Contenido de humedad (%) 10,84 ± 0,27a 11,05 ± 0,04b

Actividad de agua (Aw) 0,42 ± 0,05a 0,41 ± 0,02b

a – b Los valores con letras diferentes en la misma fila son significativamente diferentes (p<0,5) Resultados reportados como media ± desviación estándar para n = 3

5.1.2. Contenido de sólidos solubles de las harinas de epicarpio de papaya y de

guayaba (°Brix)

Los resultados obtenidos relacionados con el contenido de sólidos solubles mostraron que

las dos harinas evaluadas presentaron diferencias significativas entre ellas, siendo

ligeramente mayor el valor de la harina de epicarpio de papaya. Este valor, para la HEP,

presentó un resultado similar al hallado por Albertini et al. (2016) en una investigación

realizada con papaya recién troceada, en donde reportaron la variación obtenida al

comparar la pulpa con el epicarpio de dicha fruta. Sin embargo, los datos reportados por

Rinaldi et al. (2010) para cáscaras de papaya variedad Formosa presentaron valores

superiores debido posiblemente a la variedad y al estado de madurez de la fruta utilizada

en la experimentación. Contrariamente, para la HEG el contenido de sólidos solubles fue

inferior a lo presentado por Martínez-Ortiz et al. (2011) (10,5 °Brix), quienes trabajaron con

guayabas recubiertas con una película a base de harina de chayote y ácido ascórbico, así

como también por lo mostrado Zambrano-Zaragoza et al. (2016) (9,01 °Brix) quienes

trabajaron adicionando nanopartículas lipídicas como recubrimiento en guayabas y por

Alamar et al. (2015) (7,0 °Brix) quienes trabajaron con guayabas congeladas. Estos

resultados trabajados por los autores analizados presentan valores de sólidos solubles

superiores, debido probablemente a que se obtuvieron a partir de la pulpa de fruta, mientras


que esta investigación se realizó con el epicarpio de las frutas, en donde evidentemente el

contenido de sólidos solubles es menor.

5.1.3. Acidez titulable de las harinas de epicarpio de papaya y de guayaba (%)

Los resultados mostraron que el valor obtenido para la acidez titulable, medida como

porcentaje de ácido cítrico, para la harina de epicarpio de papaya fue significativamente

inferior al valor obtenido para la harina de epicarpio de guayaba. Para este parámetro, los

resultados obtenidos, revelaron valores similares a los anotados por Mendy et al. (2019),

en papaya recubierta con aloe vera y Ali et al. (2019) quienes estudiaron el efecto del

recubrimiento de quitosano en papaya fresca almacenada bajo refrigeración. Igualmente,

el trabajo presentado por Ordoñez-Santos et al. (2014) mostró resultados acordes con los

obtenidos en esta investigación, trabajando con residuos de papaya. En el caso de la harina

de epicarpio de guayaba el resultado de la acidez titulable fue similar a lo reportado por

Moon et al. (2018) (0,50%), quienes trabajaron con diferentes variedades de guayaba en

diferentes estados de maduración, pero ligeramente inferior a lo obtenido por Silva et al.

(2019) (0,75%) quienes investigaron en guayabas recubiertas con quitosano.

5.1.4. Contenido de humedad (%) y actividad de agua (Aw) de las harinas de epicarpio

de papaya y de guayaba

Con relación al contenido de humedad de las harinas de epicarpio de papaya y de guayaba

se mostraron diferencias significativas entre ellas, siendo ligeramente mayor el contenido

de humedad en la de guayaba. Sin embargo, estos valores son similares a los presentados

para otras harinas de origen vegetal, como es el caso del trabajo desarrollado por Nasir et

al. (2003) quienes trabajaron con harina de trigo y obtuvieron valores de 8,4%, así como

también con el trabajo realizado por Kassegn (2018) (10,76%), quien también trabajo con

trigo morado abisinio. Según datos aportados por Adom et al. (2005), para efectos de

calidad durante la conservación, cualquier harina no debe sobrepasar un contenido de

humedad superior al 10%, valor similar a los datos obtenidos en la presente investigación.

La actividad de agua (Aw) para las dos muestras presentó diferencias estadísticamente

significativas. Los resultados obtenidos concuerdan con los presentados por Serna-Cock et

al. (2015), quienes desarrollaron un trabajo con tres variedades de polvos obtenidos a partir

de cáscaras de mango (0,410 para polvo de cáscara de mango Criollo, 0,387 para polvo de


cáscara de mango Keitt y 0,384 para polvo de cáscara de mango Tommy Atkins). Sin

embargo, comparados con los datos presentados por Gurak et al. (2014), quienes

trabajaron con polvo de cáscara de jaboticaba (0,317) y polvo de orujo de jaboticaba

(0,313), los datos obtenidos en esta investigación fueron superiores, lo cual puede deberse

a las características fisicoquímicas de las frutas utilizadas y al grado de maduración de las

mismas. Para la caracterización de la vida útil de los diferentes alimentos, en esta

investigación de las salchichas finales, los valores del contenido de humedad y la actividad

de agua juegan un papel fundamental, ya que garantizan una protección para el desarrollo

y crecimiento microbiano. En consecuencia, como lo afirma Lang et al. (2017), los valores

del contenido de humedad y de la actividad de agua obtenidos en este trabajo para un

producto seco y molido garantizan una buena conservación de ambas harinas ya que

ralentizan los procesos deteriorativos, los cuales pueden afectar el producto a valores

superiores de Aw > 0,60.

5.1.5. Parámetros de color (CIEL*a*b*) de las harinas de epicarpio de papaya y de

guayaba

En la tabla 5-2 se aprecian los valores obtenidos para las coordenadas del CIEL*a*b*

(Commission Internationale de l’Eclairage) tanto para la HEP como para la HEG.

Tabla 5-2. Parámetros de color de las harinas de epicarpio de papaya (HEP) y de

guayaba (HEG).

Parámetro HEP HEG

L* 67,31 ± 0,12a 81,78 ± 0,36b

a* 7,26 ± 0,05a 18,51 ± 0,13 b

b* 39,81 ± 0,15a 23,25 ± 0,64 b

C 40,47 ± 0,15a 29,78 ± 0,19 b

h° 79,66 ± 0,08 a 51,47 ± 0,06 b

a – b Los valores con letras diferentes en la misma fila son significativamente diferentes (p<0,5) L*: 0 = negro y 100 = blanco; a*: -60 = verde y +60 = rojo; b*: -60 = azul y +60 = amarillo; Ángulo de tono (h): 90° = amarillo, 180° = verde y 0° = rojo; Cromaticidad (C): distancia desde las coordenadas en el origen hasta el punto de color determinado. Resultados reportados como media ± desviación estándar para n = 3

Como es sabido, el color de cualquier materia prima alimenticia es un factor determinante

en la calidad, lo que repercute en la aceptación o rechazo de un determinado producto por

parte del consumidor final, ya que termina convirtiéndose en un atributo importante en la

apariencia del mismo. Los resultados mostraron que, las coordenadas de luminosidad (L*)

y rojo-verde (a*) fueron mayores en la harina de epicarpio de guayaba, mientras que la


harina de epicarpio de papaya mostró valores mayores en la coordenada azul-amarillo (b*),

en el índice de saturación o croma (C) y en el ángulo de tono (h°). Los valores obtenidos de

luminosidad (L*) en la HEP fueron similares a los reportados por Santamaría et al. (2009)

(L* = 70,0) para papaya de la variedad Maradol, pero superaron a los obtenidos por

Ordoñez-Santos et al. (2014) (L* = 33,31), quienes desarrollaron su trabajo con residuos de

diferentes frutas tropicales, incluidos los residuos de papaya. Estas diferencias se atribuyen

a que, en los residuos deshidratados y molidos, pueden haber sufrido procesos de

pardeamiento enzimático, que desencadenan mayor oscurecimiento de la materia prima,

como también el factor genético y el grado de maduración probablemente incidieron en

estas diferencias. En el caso de la harina de epicarpio de guayaba el alto valor obtenido

para la luminosidad, comparado con los datos aportados por Suares et al. (2009) (L* = 25,2)

y por Martínez-Ortiz et al. (2011) (L* = 56,0) se puede atribuir a que, debido al sistema de

deshidratación utilizado, el cual se hizo por liofilización, no registró procesos de

isomerización de los pigmentos propios del epicarpio de la guayaba, así como tampoco

procesos de oscurecimiento enzimático. Por otro lado, las coordenadas a* y b*, el índice de

saturación (C) y el ángulo de tono (h) presentaron valores ligeramente superiores a lo

presentado por Martínez-Ortiz et al. (2011), pero inferiores a lo obtenido por Formiga et al.

(2019) trabajando con guayaba roja de la variedad “Pedro Sato”. Estas variaciones en las

mencionadas coordenadas de color obtenidas por los diversos autores anotados se

atribuyen a las variedades de guayaba utilizadas en las respectivas experimentaciones.

5.1.6. Contenido de carotenoides en las harinas de epicarpio de papaya y de guayaba

En la tabla 5-3 se muestran los resultados obtenidos para el contenido de carotenoides de

las dos harinas analizadas: harina de epicarpio de papaya (HEP) y harina de epicarpio de

guayaba (HEG).

Tabla 5-3. Contenido de carotenoides en las harinas de epicarpio de papaya (HEP) y de

guayaba (HEG) (mg/100g de muestra)

Parámetro HEP HEG

β-caroteno 5,63 ± 0,1046 a 10,07 ± 0,37 b

α-caroteno 5,15 ± 0,0957 a 9,41 ± 0,86 b

β-criptoxantina 5,86 ± 0,1046 a 10,89 ± 0,89 b

Zeaxantina 5,81 ± 0,1080 a 10,81 ± 0,88 b

Licopeno 4,07 ± 0,0757 a 10,58 ± 0,07 b



El contenido de carotenoides en la harina de epicarpio de papaya y guayaba presentaron

diferencias significativas (p< 0,05), siendo mayores los valores obtenidos de β-caroteno, α-

caroteno, β-criptoxantina, zeaxantina y licopeno en la harina de epicarpio de guayaba. En

lo concerniente a ambas harinas, la mayor fracción de carotenoides se obtuvo para la β-

criptoxantina, mientras que la menor fracción se presentó para el licopeno en papaya y α-

caroteno para guayaba. Estos datos son inferiores a los obtenidos por Ordoñez-Santos et

al. (2020) (β- caroteno 116,52 mg carotenos/100 g, α- caroteno 112,15 mg carotenos/100

g, β-criptoxantina 119,06 mg carotenos/100 g, zeaxantina 118,10 mg carotenos/100 g,

licopeno 67,76 mg carotenos/100 g) quienes trabajaron con piel de mandarina.

Contrariamente, superan los resultados anotados por Molina et al. (2019), quienes

desarrollaron su investigación con epicarpio de maracuyá (Passiflora edulis) (3,86 mg β-

carotenos/100 g), por los mostrados por Repo de Carrasco y Encina (2008) quienes

analizaron los residuos de la fruta de aguaymanto (Physalis peruviana) (2,64 mg β-

carotenos/100 g) e igualmente por los aportados por Zanatta et al. (2005) (1,10 mg β-

carotenos/100 g) quienes adelantaron sus análisis con la fruta camu-camu (Myrciaria

dubia). Noronha et al. (2018) trabajando con los epicarpios de tucumã (Astrocaryum

vulgare) (en promedio 10,88 mg β-carotenos/100 g) y de la fruta de la palma de chontaduro

(Bactris gasipaes) (en promedio 9,967 mg β-carotenos/100 g), obtenidos utilizando diversos

procedimientos de extracción, aportaron valores superiores a los obtenidos en esta

investigación.

Las diferencias anotadas en los resultados de los diferentes investigadores y en los de la

presente investigación se pueden atribuir a muy variados factores, entre los cuales se

destacan los factores genéticos de las frutas utilizadas, los factores geográficos y

condiciones ambientales asociados a las zonas de producción, el grado de maduración de

las frutas analizadas y sus subproductos y a los métodos de pre y poscosecha.

5.1.7. Actividad antioxidante – DPPH y determinación de los compuestos fenólicos

de las harinas de epicarpio de papaya y de guayaba

Los resultados de la actividad antioxidante – DPPH y del contenido de compuestos fenólicos

tanto para la harina de epicarpio de papaya (HEP) como para la harina de epicarpio de

guayaba (HEG) se muestran en la tabla 5-4.


Tabla 5-4. Actividad antioxidante – DPPH y contenido de compuestos fenólicos en las

harinas de epicarpio de papaya (HEP) y de guayaba (HEG)

Parámetro HEP HEG

Actividad antioxidante – DPPH (IC50 mg/ml) 58,77 ± 3,038 a 62,28 ± 1,52 b

Compuestos fenólicos (mg EAG/g) 24,95 ± 0,728 a 75,17 ± 0,24 b


La actividad antioxidante de cada harina presentó diferencias significativas (p< 0,05),

siendo mayor el valor obtenido para la harina de epicarpio de guayaba. Sin embargo, la

actividad antioxidante en ambas harinas fue inferior a los resultados obtenidos por Aruwa

et al. (2019) (87,08 IC50 mg/ml) quienes usaron para su investigación un extracto de

epicarpio de nopal (Opuntia ficus-indica) sometido a deshidratación solar. Igualmente,

Faten y Rehab (2014) obtuvieron valores de actividad antioxidante (88,47 IC50 mg/ml)

superiores a los de esta investigación trabajando con un extracto de cáscara de nopal seco.

De la misma forma Aguilar-Méndez et al. (2019) obtuvieron resultados superiores (122,38

IC50 mg/ml y 64,60 IC50 mg/ml) trabajando respectivamente con cáscaras del fruto del cacao

y del coco. Contrariamente, los datos presentados por Calvache et al. (2016) (54,86 IC50

mg/ml) trabajando con cáscaras de papaya, mostraron valores inferiores a los resultados

encontrados en esta investigación, así como también los datos encontrados por Flores et

al. (2018), quienes obtuvieron un valor de 31,67 IC50 mg/ml trabajando igualmente con

cáscaras de papaya bioprocesadas, dieron un resultado inferior al hallado en este trabajo.

Finalmente, Reyes-Munguía et al. (2016) hallaron valores inferiores de actividad

antioxidante (39,00, 43,00 y 54,00 IC50 mg/ml) comparados con los resultados de esta

investigación al analizar extractos secos de epicarpio de papaya obtenidos a diferentes

tiempos de extracción (5, 8 y 12 minutos).

Con relación al valor hallado para el contenido de compuestos fenólicos, se notó presencia

de diferencias significativas entre las dos harinas comparadas, siendo mayor el valor

encontrado para la harina de epicarpio de guayaba. El contenido de compuestos fenólicos

para la HEP fue menor al hallado por Raja et al. (2019) (37,8 mg EAG/g) quienes trabajaron

con harina obtenida a partir de las hojas del arbusto de la papaya. Por el contrario, supera

los resultados hallados por Morais et al. (2015) (3,15 mg EAG/g) quienes investigaron a

partir de cáscaras de papaya secadas en horno convectivo convencional. Con relación a la

HEG, el valor de los componentes fenólicos obtenidos en esta investigación fue


considerablemente menor al valor presentado por Murmu y Mishra (2018) (122,23 mg

EAG/g), igual que a los resultados mostrados por Nair et al. (2018) (139,5 mg EAG/g) y a

los hallados por Formiga et al. (2019) (271,2 mg EAG/g), investigadores que trabajaron con

diferentes variedades de guayaba y en diferentes condiciones de obtención del extracto

para los respectivos análisis. Contrariamente, el valor obtenido en la presente investigación

es mayor a los datos relacionados por Souza et al. (2011) (24,63 mg EAG/g), quienes

trabajaron con residuos industriales del procesamiento de la fruta de guayaba, así como

también los presentados por Ademiluyi et al, (2016) (66,1 mg EAG/g) y por Li et al. (2014),

quienes trabajaron con cáscaras de diez variedades de pera (Pyrus spp.).

Al comparar los resultados hallados en la presente investigación con los presentados por

los diferentes autores anotados anteriormente, se puede concluir que independientemente

de la mayor o menor cantidad de compuestos fenólicos o de su grado de hidroxilación, se

pueden presentar procesos de captación de radicales del DPPH, lo que repercute en la

actividad antioxidante de las materias primas analizadas ya que se incrementa la

dependencia de las propiedades de reducción y oxidación, lo cual beneficia la absorción y

reducción de la actividad de los radicales libres. De otro lado, la variación en el contenido

de fenoles tanto en la HEP como en la HEG tiene relación directa con las características

morfológicas y genéticas, así como con las diferentes variedades de las frutas estudiadas,

en lo cual, además, influye el grado de maduración, las condiciones de cultivo y manejo

postcosecha (condiciones de almacenamiento) de las frutas materia prima utilizadas para

la obtención de dichas harinas objeto de estudio.

5.2. Optimización de la extracción asistida por ultrasonido de los pigmentos

carotenoides presentes en las harinas de epicarpio de papaya y de guayaba

Con el fin de dar cumplimiento al segundo objetivo de la investigación, se realizaron tres

experimentos: determinación de los parámetros que afectan la extracción asistida por

ultrasonido de los pigmentos carotenoides totales (mg/100g de materia seca), esta

determinación se realizó a través de un diseño experimental Plackett-Burman; evaluación

de la cinética de extracción de los pigmentos carotenoides con relación a cada uno de los

parámetros que intervienen en el proceso (temperatura, tiempo de extracción, relación

harina/aceite y tamaño de la partícula); y aplicación de un diseño experimental Box-


Behnken con metodología de superficie de respuesta para la determinación de las

condiciones óptimas de extracción.

5.2.1. Factores que afectan la extracción asistida por ultrasonido de los pigmentos

carotenoides presentes en las harinas de epicarpio de papaya y de guayaba

La determinación de los factores que afectan la extracción asistida por ultrasonido se realizó

a través de un diseño experimental Plackett-Burman con la metodología de superficie de

respuesta (RSM). De otro lado, los estudios adelantados por Abdelhafez et al. (2016),

Borges et al. (2016) y Celli et al. (2015) quienes trabajaron respectivamente en la extracción

de β-carotenos a partir de residuos agroindustriales de Serratia marcescens, en el

desarrollo de un protocolo para la obtención de fenoles a partir de las pulpas de açai, uva,

y la consecución de antocianinas a partir de bayas de haskap (Lonicera caerulea L.),

igualmente trabajaron con el diseño experimental de Plackett-Burman y la metodología de

superficie de respuesta. Los resultados, respectivamente para las harinas de epicarpio de

papaya y de guayaba, se aprecian en las tablas 5-5 y 5-6. Para la HEP se observó un mayor

contenido de pigmentos carotenoides (82,71 mg/100g) aplicando una potencia de 240 w, a

60°C, durante 60 minutos, a un tamaño de partícula de 0,074 mm y a una relación de

harina/aceite de 0,0064 g/4ml, mientras que el menor contenido de los mismos (16,86

mg/100g) se presentó igualmente a una potencia de 240 w, a 60°C, durante 30 minutos, a

un tamaño de partícula de 0,250 mm y a una relación de harina/aceite de 0,032 g/4ml.

Tabla 5-5. Diseño de Plackett-Burman aplicado a la extracción asistida por ultrasonido

para los pigmentos carotenoides totales para la HEP

Tratamiento Potencia

(w) Temperatura

(°C) Tiempo

(min)

Tamaño de partícula

(mm)

Relación harina/aceite

(g/ml)

Carotenoides (mg/100g de

muestra seca)

1 1 -1 1 1 1 16,86 ± 0,58

2 1 1 1 -1 -1 82,71 ± 0,64

3 1 -1 -1 1 -1 27,88 ± 0,95

4 -1 -1 -1 -1 -1 36,71 ± 0,96

5 -1 1 1 1 -1 48,84 ± 0,79

6 1 1 -1 -1 -1 60,34 ± 1,97

7 -1 -1 1 1 -1 44,11 ± 3,07

8 -1 -1 -1 -1 1 30,62 ± 0,95

9 -1 1 1 -1 1 41,68 ± 3,88

10 1 1 -1 1 1 15,75 ± 2,79

11 -1 1 -1 1 1 24,54 ± 1,04

12 1 -1 1 -1 1 30,81 ± 0,95


Con relación a la HEG, los resultados mostraron un mayor valor de pigmentos carotenoides

(94,68 mg/100g) bajo las siguientes condiciones: potencia 240 w, temperatura 60°C, tiempo

de extracción 60 min, tamaño de partícula 0,074 mm y relación harina/aceite 0,0064 gr/4ml.

El menor valor de extracción (9,45 mg/100g), se observó a 240 w, 30°C, 60 min, o,250 mm

de tamaño de partícula y 0,032 g/4ml de relación harina/aceite.

Tabla 5-6. Diseño de Plackett-Burman aplicado a la extracción asistida por ultrasonido

para los pigmentos carotenoides totales para la HEG

Tratamiento Potencia

(w) Temperatura

(°C) Tiempo

(min)

Tamaño de partícula

(mm)

Relación harina/aceite

(g/ml)

Carotenoides (mg/100g de

muestra seca)

11 1 -1 1 1 1 9,45 ± 0,41

9 1 1 1 -1 -1 94,68 ± 1,95

7 1 -1 -1 1 -1 30,40 ± 1,99

12 -1 -1 -1 -1 -1 81,60 ± 0,68

2 -1 1 1 1 -1 45,10 ±0,14

8 1 1 -1 -1 -1 81,13 ± 0,35

5 -1 -1 1 1 -1 34,19 ± 2,23

6 -1 -1 -1 -1 1 46,50 ± 0,84

10 -1 1 1 -1 1 49,02 ± 0,38

1 1 1 -1 1 1 32,36 ± 0,28

4 -1 1 -1 1 1 10,77 ± 1,81

3 1 -1 1 -1 1 45,59 ± 0,76

De acuerdo con los resultados obtenidos en la extracción de pigmentos carotenoides para

la harina de epicarpio de papaya, se pudo inferir que los factores potencia y tiempo no

afectaron el proceso de extracción de dichos compuestos, mientras que la temperatura, la

relación harina/aceite y el tamaño de la partícula si tuvieron injerencia directa en la

extracción asistida por ultrasonido. Con relación a los datos relacionados con la harina de

epicarpio de guayaba se encontró que la potencia, el tiempo y la temperatura no afectaron

el proceso de extracción de los pigmentos carotenoides, mientras que la relación

harina/aceite y el tamaño de la partícula si afectaron dicha extracción. Los anteriores datos

fueron confirmados con los resultados obtenidos a partir del análisis de varianza ANOVA

aplicado al diseño Plackett-Burman, lo cual dio un modelo significativo, en donde la

temperatura, la relación harina/aceite y el tamaño de partícula fueron estadísticamente

significativos (p<0,05) para la HEP, mientras que para la HEG únicamente la relación


harina/aceite y el tamaño de partícula tuvieron un efecto significativo (p<0,05) (Tablas 5-7

y 5-8).

Las ecuaciones que permitieron predecir la concentración de los pigmentos carotenoides

en función de los factores potencia, temperatura, tiempo, relación harina/aceite y tamaño

de la partícula tanto para la harina de epicarpio de papaya como para la de epicarpio de

guayaba fueron respectivamente las siguientes (Ec. 16 y Ec. 17):

Tabla 5-7. Efecto de los factores y análisis estadístico de varianza ANOVA del diseño

Plackett-Burman para la HEP

Fuente Suma de

cuadrados df

Media de cuadrados

F-value p-value Significancia

Modelo 3589,52 5 717,90 10,58 0,0062 ***

Potencia (A) 5,13 1 5,13 0,0756 0,7926 NS

Temperatura (B) 628,78 1 628,78 9,26 0,0227 ***

Tiempo (C) 398,56 1 398,56 5,87 0,0517 NS

Relación h/a (D) 1640,32 1 1640,32 24,16 0,0027 ***

Tamaño de partícula (E) 916,75 1 916,75 13,50 0,0104 ***

Residual 407,32 6 67,89

Cor Total 3996,84 11

Los valores de p<0,05 indican que los términos del modelo son significativos. En este caso la temperatura, la relación h/a y

el tamaño de partícula. Los valores superiores a 0,1000 indican que los términos del modelo no son significativos (caso de

la potencia).

Tabla 5-8. Efecto de los factores y análisis estadístico de varianza ANOVA del diseño

Plackett-Burman para la HEG

Fuente Suma de

cuadrados df

Media de cuadrados

F-value p-value Significancia

Modelo 7568,53 5 1513,71 20,19 0,0011 ***

Potencia (A) 54,27 1 54,27 0,7240 0,4275 NS

Temperatura (B) 365,50 1 365,50 4,88 0,0693 NS

Tiempo (C) 1,23 1 1,23 0,0164 0,9022 NS

Relación h/a (D) 2531,55 1 2531,55 33,77 0,0011 ***

Tamaño de partícula (E) 4615,97 1 4615,97 61,58 0,0002 ***

Residual 449,78 6 74,96


Los valores de p<0,05 indican que los términos del modelo son significativos. En este caso la relación h/a y el tamaño de

partícula. Los valores superiores a 0,1000 indican que los términos del modelo no son significativos (caso de la potencia y

del tiempo).

𝑌 = 38,40 + 0,65 𝑥 𝐴 + 7,24 𝑥 𝐵 + 5,76 𝑥 𝐶 + 11,69 𝑥 𝐷 − 8,74 𝑥 𝐸 (Ec. 16)

𝑌 = 46,81 + 2,13 𝑥 𝐴 + 5,52 𝑥 𝐵 − 0,32 𝑥 𝐶 − 14,53 𝑥 𝐷 − 19,61 𝑥 𝐸 (Ec. 17)


Teniendo en cuenta los valores de R2 = 0,8981 y R2 ajustado = 0,8132 para la HEP y R2 =

0,9439 y R2 ajustado = 0,8972 para la HEG, las ecuaciones se usaron para hacer

predicciones de la respuesta para los diferentes niveles de cada factor. Por defecto, los

niveles altos de cada factor se codificaron como +1 y los niveles bajos se codificaron como

-1.

El efecto de los valores en la extracción de los pigmentos carotenoides de las harinas de

epicarpio de papaya y guayaba se muestran respectivamente en las figuras 5-1 y 5-2. De

las mismas, se aprecia que la para el caso de la harina de epicarpio de papaya, la

temperatura, la relación harina/aceite y el tamaño de la partícula tienen un mayor efecto en

la extracción de los pigmentos carotenoides, mientras que para el caso de la harina de

epicarpio de guayaba el mayor efecto se observa para los factores tamaño de la partícula

y relación harina/aceite.

Figura 5-1: Efecto de los factores en la extracción de pigmentos carotenoides totales en

la HEP

De acuerdo con los resultados obtenidos en el diseño Plackett-Burman para definir los

factores determinantes para la extracción asistida por ultrasonido de los pigmentos

carotenoides, se procedió a evaluar la cinética de extracción de dichos pigmentos con el fin


de identificar los puntos centrales, es decir los valores de mayor concentración de

carotenoides.

Aunque el análisis de varianza ANOVA mostró que los factores potencia y tiempo de

extracción no presentaron diferencias significativas en las muestras de harina de epicarpio

de papaya, de la figura 5-1 se pudo observar que el tiempo si tuvo influencia en la extracción

de los pigmentos carotenoides, razón por la cual se evaluó junto con los factores relación

harina/aceite y tamaño de la partícula en el estudio cinético realizado. De la misma forma,

para la muestra de harina de epicarpio de guayaba, los datos mostrados en la figura 5-2

dan cuenta que la potencia, el tiempo y la temperatura a pesar de que no presentaron efecto

en la extracción, debido a su importancia para el análisis cinético se tuvieron en cuenta en

la experimentación.

Figura 5-2: Efecto de los factores en la extracción de pigmentos carotenoides totales en

la HEG

De los datos obtenidos para las dos muestras, se presentó mayor extracción de

carotenoides a mayor temperatura y tiempo, resultados similares a los presentados por

Ordoñez-Santos et al. (2015) quienes trabajaron en la extracción de carotenoides a partir

de cáscaras de chontaduro, lo cual, los autores lo atribuyen a que un aumento de la


temperatura favorece la solubilidad del pigmento en el medio y, por ende, mayor

transferencia de masa durante la extracción. Igualmente, un mayor tiempo de extracción

propicia una mayor disponibilidad del pigmento gracias al fenómeno de cavitación que

afecta la pared celular, permitiendo la difusión del pigmento al solvente, tal como lo anota

Ordoñez-Santos et al. (2019a) en un estudio de extracción de antocianinas a partir de

residuos de mora. Contrariamente, en el trabajo presentado por Martínez-Girón et al.

(2019), la mayor concentración de carotenoides se obtuvo con una mínima relación

harina/aceite en la extracción de carotenoides a partir de piel de chontaduro, lo cual se

atribuye a un aumento en la solubilidad del pigmento como consecuencia de un incremento

en el coeficiente de difusión del solvente de la matriz sólida, lo que favorece la cinética de

desorción de los compuestos carotenoides.

5.2.2. Cinética de extracción asistida por ultrasonido de los pigmentos carotenoides

totales en las harinas de epicarpio de papaya y de guayaba

Los resultados de la cinética de extracción de los pigmentos carotenoides a partir de las

harinas de epicarpio de papaya y guayaba se muestran en las figuras 5-3 y 5-4. Para la

harina de epicarpio de papaya se observó que la mayor concentración de pigmentos

carotenoides se alcanzó a una temperatura de 40°C (51,46 mg/100 g de HEP), a un tiempo

de extracción de 70 minutos (57,97 mg/100 g de HEP), a una relación de harina/aceite de

0,0192 g/4ml de aceite (53,40 mg/100g de HEP) y a un tamaño de partícula de 0,074 mm

(54,03 mg/100 g de HEP). Con relación a la harina de epicarpio de guayaba, se notó que

las mayores concentraciones de pigmentos carotenoides se registraron a una temperatura

de 50°C (41,06 mg/100 g de HEG), a un tiempo de 30 min (42,90 mg/100 g de HEG), a una

relación de harina/aceite de 0,0192 g/4ml de aceite (47,94 mg/100 g de HEG) y un tamaño

de partícula de 0,074 mm (36.08 mg/100 g de HEG).


a b

c d

Figura 5-3. Cinética de los factores: a) Temperatura, b) Tiempo, c) Relación

harina/aceite, d) Tamaño de partícula para la extracción de pigmentos carotenoides a

partir de HEP

0

20

40

60

20 30 40 50 60

β-c

aro

ten

o (

mg

/10

0 g

r)

Temperatura (°C)

Concentración Carotenoides (mg/100 gr de HEP)

0

20

40

60

80

40 50 60 70 80

β-c

aro

ten

o (

mg

/10

0 g

r)

Tiempo (min)


0

20

40

60

0,00640,01280,01920,0256 0,032

β-c

aro

ten

o (

mg

/10

0 g

r)

Relación h/a gr/4ml)


0

20

40

60

0,074 0,15 0,18 0,25

β-c

aro

ten

o (

mg

/10

0 g

r)

Tamaño de particula (mm)



a b

c

Figura 5-4. Cinética de los factores: a) Temperatura, b) Tiempo, c) Relación

harina/aceite, d) Tamaño de partícula para la extracción de pigmentos carotenoides a

partir de HEG

En este orden de ideas, para las dos muestras se reitera que la mayor extracción de

carotenoides se obtuvo a temperaturas relativamente altas (40°C) para la harina de papaya

y (50°C) para la harina de guayaba, pero no superiores los 60°C ya que a temperaturas

más altas comienza la degradación de los pigmentos y el desarrollo de procesos de

pardeamiento y polimerización, tal como lo reportan Luna et al. (2018) y Ordoñez-Santos et

al. (2019a). Igualmente, se confirma que la mayor extracción de carotenoides se obtuvo al

utilizar un menor tamaño de partícula en ambas muestras (0,074 mm) y una relación

harina/aceite de 0,0192 g/4ml, resultados similares a los mostrados por Ordoñez-Santos et

al. (2019b) en donde se evaluó el efecto de diferentes factores en la extracción asistida por

ultrasonido de compuestos fenólicos obtenidos a partir de arveja, además estos resultados

son consistentes con los principios de transferencia de masa, en donde el gradiente de

concentración entre el material y el solvente se convierte en la fuerza impulsora de dicha

0

10

20

30

40

50

20 30 40 50 60

β-C

aro

ten

o (

mg

/10

0g

r)

Temperatura (°C)

Concentración carotenoides (mg/100 gr de HEG)

36

38

40

42

44

20 30 40 50 60β-C

aro

ten

o (

mg

/10

0g

r)

Tiempo (min)


0,000

20,000

40,000

60,000

β-C

aro

ten

o (

mg

/10

0g

r)

Relación h/a gr/4ml


0,000

10,000

20,000

30,000

40,000

0,074 0,15 0,18 0,25

β-C

aro

ten

o (

mg

/10

0g

r)

Tamaño de particula (mm)



transferencia másica (Tao y Sun, 2015). De la misma forma, como lo anota Murador et al.

(2019) trabajando con extracción asistida por ultrasonido de carotenoides a partir de la

cáscara de naranja, al aumentar el tamaño de la partícula y la relación harina/aceite, se

aumenta la viscosidad del solvente y por ende disminuye la solubilidad del pigmento.

5.2.3. Optimización para la extracción asistida por ultrasonido de los pigmentos

carotenoides totales en las harinas de epicarpio de papaya y guayaba

En las tablas 5-9 y 5-10 se muestran respectivamente los resultados obtenidos para los

pigmentos carotenoides extraídos, mediante el diseño experimental Box-Behnken y la

técnica de aplicación de ultrasonido, de las muestras de harina de epicarpio de papaya y

de guayaba. Para esto se aplicaron las condiciones de temperatura, tiempo y relación

harina/aceite reportados en las tablas 4-4 y 4-5 respectivamente para las HEP y HEG. En

el caso de la potencia de entrada se aplicó un valor de 240 watt y un tamaño de partícula

de las muestras de 0,074 mm, condiciones comunes para ambas harinas.

Tabla 5-9. Diseño Box-Behnken aplicando la metodología de superficie de respuesta

(RSM), para la extracción asistida por ultrasonido de pigmentos carotenoides totales de la

HEP

Tratamiento A:

Temperatura (°C) B:

Tiempo (min) C:

Relación (g/4ml) β-caroteno (mg/100g)

3 -1 0 1 34,66 ± 0,14

12 -1 -1 0 35,50 ± 0,24

6 0 0 0 44,27 ± 1,01

7 0 0 0 45,68 ± 0,98

10 0 0 0 46,16 ± 0,76

13 0 0 0 46,63 ± 0,45

17 0 0 0 48,68 ± 0,63

8 -1 1 0 48,89 ± 0,24

1 1 0 1 51,47 ± 0,18

4 1 1 0 52,83 ± 0,24

11 1 0 -1 54,35 ± 0,47

15 1 -1 0 54,51 ± 1,03

2 -1 0 1 54,90 ± 0,49

16 0 -1 -1 55,61 ± 0,36

14 0 1 -1 60,57 ± 0,27

5 0 -1 1 61,71 ± 0,45

9 0 1 1 66,00 ± 1,17

El diseño experimental de Box-Behnken mostró que las mejores condiciones de extracción

asistida por ultrasonido de los pigmentos carotenoides en la harina de epicarpio de papaya

fueron: temperatura - 40°C, tiempo - 80 min y relación harina/aceite 0,0256 g de harina en


4 ml de aceite (66,01 mg/100g de HEP). Para la harina de epicarpio de guayaba, el diseño

mostró un valor de extracción de 46,26 mg/100 g de HEG, bajo las siguientes condiciones

de extracción: temperatura – 60°C, tiempo – 40 min y relación harina/aceite – 0,0192 g de

harina en 4 ml de aceite.

Tabla 5-10. Diseño Box-Behnken aplicando la metodología de superficie de respuesta

(RSM), para la extracción asistida por ultrasonido de pigmentos carotenoides totales de la

HEG

Tratamiento A:

Temperatura (°C) B:

Tiempo (min) C:

Relación (g/4ml) β-caroteno (mg/100g)

11 0 -1 1 25,48 ± 0,36

1 1 -1 0 26,78 ± 0,59

3 -1 1 0 27,20 ± 0,71

7 -1 0 1 27,81 ± 0,18

5 -1 0 -1 31,83 ± 0,36

9 0 -1 -1 34,42 ± 0,49

15 0 0 0 34,50 ± 0,95

6 1 0 -1 36,08 ± 0,32

10 0 1 -1 36,31 ± 0,72

2 1 -1 0 36,55 ± 0,67

16 0 0 0 36,86 ± 0,72

17 0 0 0 37,34 ± 0,74

12 0 1 1 38,12 ± 0,29

14 0 0 0 39,07 ± 0,38

13 0 0 0 39,70 ± 0,89

8 1 0 1 40,72 ± 0,45

4 1 1 0 46,26 ± 0,24

En las tablas 5-11 y 5-12 se presentan, respectivamente, los resultados del análisis de

varianza ANOVA aplicado en la optimización de la extracción de los pigmentos carotenoides

de las muestras de harina de epicarpio de papaya y guayaba.

Para la harina de epicarpio de papaya (Tabla 5-11) el modelo es significativo, y los tres

factores de estudio inciden estadísticamente en la extracción, y la interacción de los factores

Temperatura- Tiempo y Temperatura- Relación harina- aceite afectan estadísticamente el

proceso de extracción. El efecto cuadrático de los factores también afecta la extracción de

los pigmentos carotenoides.


Tabla 5-11. Análisis estadístico de varianza ANOVA del diseño Box-Behnken aplicado a

la HEP

Fuente Suma de

cuadrados df

Media de cuadrados

F-value p-value Significanciaa

Modelo 1106,41 9 122,93 41,22 < 0,0001 **

A - Temperatura 192,20 1 192,20 64,45 < 0,0001 **

B - Tiempo 54,94 1 54,94 18,42 0,0036 **

C – Relación h/a 104,45 1 104,45 35,03 0,0006 **

AB 56,78 1 56,78 19,04 0,0033 **

AC 133,61 1 133,61 44,80 0,0003 **

BC 0,1121 1 0,1121 0,0376 0,8518 NS

A2 115,70 1 115,70 38,80 0,0004 **

B2 199,77 1 199,77 66,99 < 0,0001 **

C2 256,42 1 256,42 85,98 < 0,0001 **

Residual 20,88 7 2,98

Lack of Fit 10,58 3 3,53 1,37 0,3722 NS

Pure Error 10,29 4 2,57


r2 = 0,9815; r2 adj = 0,9577; a *Significativo (p < 0,05); ** Extremadamente significativo (p < 0,01), NS = No significativo.

Las ecuaciones cuadráticas que permitieron predecir el contenido de pigmentos

carotenoides en función de los factores temperatura, tiempo y relación harina/aceite tanto

para la harina de epicarpio de papaya como para la harina de epicarpio de guayaba se

muestran a continuación (Ec. 18 y Ec. 19):

𝑌 = 46,28 + 4,90(𝐴) + 2,62(𝐵) + 3,61(𝐶) − 3,77(𝐴)(𝐵) − 5,78(𝐴)(𝐶) − 0,17(𝐵)(𝐶) −

5,24(𝐴)2 + 6,89 (𝐵)2 + 7,80 (𝐶)2 (Ec. 18)

𝑌 = 37,49 + 5,75(𝐴) + 3,08(𝐵) − 0,81(𝐶) + 2,32(𝐴)(𝐵) + 2,17(𝐴)(𝐶) − 2,69(𝐵)(𝐶) −

1,39(𝐴)2 − 1,91(𝐵)2 − 2,00(𝐶)2 (Ec. 19)

Para la harina de epicarpio de guayaba (Tabla 5-12), el modelo es significativo, y los

factores que inciden estadísticamente en la extracción son temperatura y tiempo. La

interacción de los factores y el efecto cuadrático no afecta la extracción de los pigmentos

carotenoides.


Tabla 5-12. Análisis estadístico de varianza ANOVA del diseño Box-Behnken aplicado a

la HEG

Fuente Suma de

cuadrados df

Media de cuadrados

F-value p-value Significanciaa

Modelo 459,56 9 51,11 8,19 0,0056 *

A - Temperatura 264,50 1 264,50 42,41 0,0003 **

B - Tiempo 76,06 1 76,06 12,20 0,0101 *

C – Relación h/a 5,28 1 5,28 0,8464 0,3882 NS

AB 21,59 1 21,59 3,46 0,1051 NS

AC 18,77 1 18,77 3,01 0,1264 NS

BC 28,90 1 28,90 4,63 0,0683 NS

A2 8,09 1 8,09 1,30 0,2921 NS

B2 15,33 1 15,33 2,46 0,1609 NS

C2 16,85 1 16,85 2,70 0,1442 NS

Residual 43,66 7 6,24

Lack of Fit 26,93 3 8,98 2,15 0,2371 NS

Pure Error 16,73 4 4,18

Cor Total 503,61 16

r2 = 0,9133; r2 adj = 0,8019; a *Significativo (p < 0,05); ** Extremadamente significativo (p < 0,01), NS = No significativo.

De acuerdo con los valores obtenidos en la presente investigación relacionados con r2 =

0,9815 y r2 ajustado = 0,9577 para la harina de epicarpio de papaya y r2 = 0,9133 y r2

ajustado = 0,8019 para la harina de epicarpio de guayaba, y teniendo en cuenta que el valor

de la falta de ajuste (Lack of Fit) arrojó valores no significativos, se puede inferir que las dos

ecuaciones cuadráticas permiten predecir con alta precisión las condiciones óptimas de los

procesos de extracción asistida por ultrasonido para los pigmentos carotenoides presentes

en las harinas de epicarpio estudiadas.

En las figuras 5-5 y 5-6 se aprecian los resultados de la superficie de respuesta por efecto

del tiempo y la temperatura de extracción en la concentración de los pigmentos

carotenoides totales. Se pudo observar que, para la HEP al aumentar la temperatura

también aumentó significativamente la concentración de carotenoides y se evidenció un

efecto cuadrático de la temperatura.


Figura 5-5- 3-D superficie de respuesta (tiempo – temperatura) para la HEP

Figura 5-6. Gráfica de contorno para la optimización (tiempo – temperatura) en la HEP

En las figuras 5-7 y 5-8 se observan los resultados de la superficie de respuesta por efecto

de la relación harina/aceite en la extracción de los compuestos carotenoides totales en

función de la temperatura de extracción. De las gráficas se pudo apreciar un efecto

significativo de la relación harina/aceite – temperatura sobre la concentración de los

pigmentos carotenoides.


Figura 5-7: 3-D superficie de respuesta (relación harina/aceite–temperatura) para la HEP

Figura 5-8. Gráfica de contorno para la optimización (relación harina/aceite –

temperatura) en la HEP

En las figuras 5-9 y 5-10 se presentan los resultados de la superficie de respuesta por efecto

de la relación harina/aceite en función del tiempo. Se observó que la concentración de


carotenoides aumentó a medida que aumentó el tiempo y la relación harina aceite, lo que

indica una relación directamente proporcional de estos dos factores con relación a la

concentración de pigmentos carotenoides en la harina de epicarpio de papaya.

Figura 5-9. 3-D superficie de respuesta (relación harina/aceite – tiempo) para la HEP

Figura 5-10. Gráfica de contorno para la optimización (relación harina/aceite - tiempo) en

la HEP


En las figuras 5-11 y 5-12 se pueden observar los resultados de la superficie de respuesta

por efecto del tiempo y la temperatura de extracción en la concentración de los pigmentos

carotenoides totales. Se pudo observar que, para la HEG al aumentar la temperatura,

también aumentó significativamente la concentración de carotenoides y, además se pudo

evidenciar un efecto cuadrático de la temperatura.

Figura 5-11. 3-D superficie de respuesta (tiempo – temperatura) para la HEG

Figura 5-12. Gráfica de contorno para la optimización (tiempo - temperatura) en la HEG


Los resultados de la superficie de respuesta por efecto de la relación harina/aceite y la

temperatura de extracción se muestran en las figuras 5-13 y 5-14. Se observó un efecto

significativo del factor relación harina/aceite sobre la concentración de los pigmentos

carotenoides de la HEG en función de la temperatura de extracción.

Figura 5-13. 3-D superficie de respuesta (relación harina/aceite – temperatura) para la

HEG

Figura 5-14. Gráfica de contorno para la optimización (relación harina/aceite –

temperatura) en la HEG


Finalmente, en las figuras 5-15 y 5-16 se pueden ver los resultados de la superficie de

respuesta por efecto de la relación harina/aceite y el tiempo de extracción en la

concentración de los pigmentos carotenoides totales.

Figura 5-15. 3D superficie de respuesta (relación harina/aceite – tiempo) para la HEG

Figura 5-16. Gráfica de contorno para la optimización (relación harina/aceite – tiempo) en

la HEG


A partir del análisis de los resultados obtenidos en el ejercicio de las superficies de

respuesta, se pudo concluir que las condiciones óptimas de extracción de los pigmentos

carotenoides presentes en la harina de epicarpio de papaya correspondieron a los

siguientes valores: tiempo 60 minutos, temperatura de 30 °C y relación harina/aceite 0,0256

g/4 ml, condiciones a partir de las cuales se obtuvo una concentración máxima de 66,45

mg/100g de HEP. Con relación a la harina de epicarpio de guayaba las condiciones óptimas

de extracción de los pigmentos carotenoides fueron las siguientes: tiempo 40 minutos,

temperatura 60°C y relación harina/aceite 0,0256 g/ 4ml, obteniendo un resultado de 47,40

mg/100g de HEG. Por otro lado, la validación del punto óptimo de extracción presentó un

valor de concentración de 66,03 ± 0,60 mg/100g de HEP y 47,38 ± 1,03 mg/100g de HEG.

Dado lo anterior se pudo concluir que al comparar estos valores promedios de validación

con los valores de la optimización se observó que no se presentaron diferencias

significativas (p > 0,05).

Los resultados obtenidos se compararon con valores logrados con el método tradicional de

macerado considerado como el método convencional de extracción de metabolitos y que

dio como resultado una concentración de pigmentos carotenoides de 52,64 ± 1,57 mg/100

g de HEP y de 34,86 ± 1,35 mg/100 g de HEG, afirmando que el método de extracción

asistida por ultrasonido es eficiente para la extracción de los pigmentos carotenoides

presentes en la harina de epicarpio de papaya y en la harina de epicarpio de guayaba.

En la figura 5-17 se aprecian las condiciones óptimas de extracción de los pigmentos

carotenoides presentes en la harina de epicarpio de papaya. Igualmente, en la figura 5-18

se pueden apreciar dichas condiciones para la harina de epicarpio de guayaba.


Figura 5-17. Condiciones óptimas de extracción de pigmentos carotenoides en la HEP

Figura 5-18. Condiciones óptimas de extracción de pigmentos carotenoides en la HEG

Los valores de los parámetros obtenidos en la presente investigación difieren de los

aportados por Ordoñez-Santos et al. (2015) quienes trabajaron con el fruto de la palma de

chontaduro (Bactris gasipaes) bajo la metodología de extracción por ultrasonido,

obteniendo condiciones óptimas de extracción a una temperatura de 35°C y un tiempo de

30 minutos, para un total de pigmentos carotenoides extraídos de 163,47 mg/100 g de

cáscara seca de chontaduro. Por otra parte, Martínez et al. (2019) aplicaron una extracción


asistida por ultrasonido para la obtención de pigmentos carotenoides a partir de la piel de

chontaduro obteniendo, con las siguientes condiciones óptimas de extracción 48°C, 28

minutos y relación solido/solvente de 0,037 g/ml, un total de 151,50 mg/100 g de piel seca

de chontaduro de carotenoides. Los datos obtenidos por Dey and Rathod (2013) trabajando

con algas spirulina (Spirulina platensis) utilizando igualmente el método de extracción

asistido por ultrasonido, a una temperatura de 30°C y un tiempo de 8 minutos por ciclo,

obtuvieron un total de carotenoides de 47,10 mg/100 g, valor inferior al obtenido en esta

investigación. Igualmente, Goula et al. (2017) encontraron una concentración total de

carotenoides de 85,7 mg /100 g trabajando con cáscaras de granada, utilizando como

condiciones de extracción una temperatura de 51,5°C y una relación de sólido/solvente

(aceite de girasol) de 0,010 g/ml. Del mismo modo, Ordoñez-Santos et al. (2019a) en su

estudio de extracción asistida por ultrasonido de antocianinas obtenidas a partir de

subproductos de mora (Rubus glaucus) encontraron que las condiciones óptimas de

extracción se presentaron a un tiempo de 20 minutos y a una relación sólido-solvente de

0,016 g/ml, condiciones con las cuales obtuvieron una concentración de 259,66 mg/100g,

valor superior al hallado en el presente trabajo investigativo. Los diferentes valores

obtenidos en los trabajos presentados se atribuyen básicamente al tipo de material vegetal

con que se trabajó, a sus características químicas y fisiológicas, al grado de madurez de

las mismas y a las condiciones de extracción.

5.3. Efecto de la aplicación de los pigmentos carotenoides obtenidos a partir de las

HEP y HEG en salchichas Frankfurt

El desarrollo del tercer objetivo planteado en la presente investigación, se llevó a cabo en

dos fases: la primera consistió en elaborar tres formulaciones de salchichas Frankfurt con

diferentes concentraciones del extracto de pigmentos carotenoides obtenidos a partir de la

harina de epicarpio de papaya y tres formulaciones con diferentes concentraciones del

extracto de pigmentos carotenoides de epicarpio de guayaba y una formulación control sin

adición de ninguno de los dos extractos, con el fin de determinar la concentración óptima

de cada extracto analizado; la segunda fase se adelantó con el fin de evaluar, en el tiempo,

la estabilidad de las dos formulaciones definidas como las de mejores características en la

fase uno (una con extracto de HEP y la otra con extracto de HEG), y determinar una

formulación con extracto de pigmentos carotenoides de epicarpio de papaya y otra con


extracto de pigmentos carotenoides de epicarpio de guayaba que cumplan con las

condiciones de estabilidad, conservación y aceptación por parte del consumidor.

5.3.1. Nivel óptimo de concentración de los extractos de pigmentos carotenoides de

epicarpio de papaya y de guayaba en salchichas Frankfurt

Para determinar el nivel óptimo de extracto adicionado a las salchichas, se evaluaron,

además de los parámetros fisicoquímicos, los parámetros de color, se realizó una prueba

sensorial y se definieron los análisis microbiológicos con el fin de garantizar la inocuidad de

las salchichas.

5.3.1.1. Resultados del análisis proximal de las salchichas Frankfurt adicionadas con

los extractos de HEP y HEG

En la tabla 5-13 se muestran los resultados del análisis proximal y el valor energético

realizado a las diferentes formulaciones de salchichas Frankfurt elaboradas durante la

investigación.

Tabla 5-13. Análisis proximal y valor energético realizado a las diferentes formulaciones

de salchichas elaboradas

Análisis Proximal

Salchicha control

Salchichas con adición de extracto oleoso de HEP

L1 L2 L3 ANOVA

0% 25% 50% 75%

Materia seca total (%) 31,65 ± 0,30a 31,92 ± 0,15a 32,13 ± 1,24a 31,42 ± 0,28a NS

Proteína (%) 61,35 ± 0,08a 61,38 ± 0,16a 61,32 ± 0,62a 61,43 ± 0,69a NS

Extracto etéreo (%) 18,23 ± 0,11a 19,23 ± 0,78a 18,30 ± 0,47a 18,56 ± 0,51a NS

Cenizas (%) 7,80 ± 0,29a 7,27 ± 0,27a 8,00 ± 0,91a 7,50 ± 0,34a NS

Valor energético (Cal/g) 5415,34 ± 0,16a 5415,34 ± 0,25a 5415,34 ± 0,73a 5415,34 ± 0,48a NS

Salchichas con adición de extracto oleoso de HEG

L4 L5 L6 ANOVA

0% 25% 50% 75%

Materia seca total (%) 31,65 ± 0,30a 31,14 ± 0,14a 32,13 ± 1,24a 31,42 ± 0,28a NS

Proteína (%) 61,35 ± 0,08a 60,56 ± 0,16a 61,35 ± 0,08a 61,35 ± 0,08a NS

Extracto etéreo (%) 18,23 ± 0,11a 18,23 ± 0,12a 18,23 ± 0,11a 18,23 ± 0,11a NS

Cenizas (%) 7,80 ± 0,29a 8,34 ± 0,26a 7,80 ± 0,39a 7,80 ± 0,54a NS

Valor energético (Cal/g) 5415,34 ± 0,16a 5290,72 ± 0,19a 5415,34 ± 0,63a 5415,34 ± 0,12a NS

Nivel de significancia estadística: NS, no significativo; *p<0,05, **p<0,01, ***p<0,001 a – c Medias dentro de filas con diferentes letras son significativamente diferentes (p<0,05)

De acuerdo con los resultados presentados en la tabla 5-13, no se presentaron cambios

significativos (p< 0,05 ) en el contenido de materia seca total, proteína, y extracto etéreo

cenizas y valor energético para los lotes de salchichas Frankfurt elaboradas. En


consecuencia, de los datos obtenidos se puede concluir que la adición de los extractos

oleosos de pigmentos carotenoides extraídos tanto del epicarpio de papaya como del

epicarpio de guayaba no influyeron en las características químicas y nutricionales de los

diferentes tratamientos aplicados en las formulaciones utilizadas para la elaboración de las

salchichas Frankfurt. Esos resultados son similares a los reportados por Marchetti et al.

(2015) donde trabajaron con Salchichas magras reducidas en sodio con aceite de pescado

optimizado por un enfoque de diseño de mezcla.

5.3.1.2. Resultados de las propiedades fisicoquímicas de las salchichas Frankfurt

adicionadas con los extractos de HEP y HEG

En la tabla 5-14 se pueden ver los resultados de las propiedades fisicoquímicas de los

diferentes lotes elaborados de salchichas Frankfurt adicionadas con extracto oleoso de

epicarpio de papaya y extracto oleoso de epicarpio de guayaba.

Tabla 5-14. Propiedades fisicoquímicas de las diferentes formulaciones de salchichas

elaboradas

Formulación pH CRA, (%) Aw Estabilidad

de la emulsión, (%)

Control 5,4 ± 0,26a 95,84 ± 0,56a 0,96 ± 1,38a 98,02 ± 0,29a

Extracto de harina de epicarpio de

papaya

L1 5,3 ± 0,38a 96,56 ± 0,31a 0,96 ± 0,16a 98,36 ± 0,68a

L2 5,3 ± 0,94a 96,87 ± 0,75a 0,96 ± 0,82a 98,56 ± 0,11a

L3 5,4 ± 0,27a 96,63 ± 0,48a 0,96 ± 0,64a 98,78 ± 0,43a

Extracto de harina de epicarpio de

guayaba

L4 5,5 ± 1,06a 95,98 ± 0,10a 0,96 ± 0,31a 99,16 ± 0,99a

L5 5,4 ± 0,83a 96,02 ± 0,35a 0,96 ± 0,59a 98,82 ± 0,32a

L6 5,4 ± 0,79a 96,10 ± 0,20a 0,96 ± 0,36a 98,91 ± 1,01a

ANOVA NS NS NS NS


Los resultados obtenidos mostraron que las propiedades fisicoquímicas en las salchichas

de las diferentes formulaciones no presentaron cambios significativos con respecto a las

mismas propiedades de la salchicha control (p<0,05). En promedio los lotes de salchichas

presentaron un pH de 5,4, un CRA de 95,86%, una Aw de 0,96 y estabilidad emulsificante

de 98,76 %. Estos datos presentaron valores menores en el pH que los obtenidos por

Chattopadhyay et al. (2019) (pH = 6,55 en promedio) quienes trabajaron con salchichas de

pescado adicionadas con diferentes concentraciones de un gel elaborado a partir de

quitosano, sin embargo, el valor de la CRA fue ligeramente superior a lo reportado por este

mismo autor (CRA = 91,41% en promedio). Igualmente, los datos aportados por Wang et


al. (2019) en salchichas elaboradas con carne de res y adicionadas con hongos (Lentinula

edodes) presentaron valores de pH superiores a los hallados en la presente investigación

(pH = 6,65). Sin embargo, el valor de la actividad de agua (Aw) fue similar al encontrado en

este trabajo (Aw = 0,98). Adicional a lo anterior, en la investigación presentada por Xiang et

al. (2019) trabajando con salchichas tipo cantonés adicionadas con extracto de morera

(Morus alba), se encontró un valor de pH (pH = 5,93) ligeramente superior al encontrado en

esta investigación. En otro trabajo desarrollado por Hleap et al. (2020), en el cual se

desarrollaron salchichas de tilapia roja con inclusión de una mezcla de piel de cerdo y fibra

de quinua, se encontró un valor de pH de 6,33 en promedio para las cuatro concentraciones

de la mezcla utilizada, valor superior al hallado en la presente investigación. Los datos

presentados por Savadkoohi et al. (2014), quienes adelantaron su investigación con

salchichas de res adicionadas con bagazo de piel de tomate, mostraron valores similares a

los obtenidos en esta investigación tanto para el pH como para la CRA (pH = 5,48, CRA =

88,22%). Finalmente, el trabajo desarrollado por Rosero-Chasoy et al. (2018) mostró un

valor de pH de 6,04 para salchichas adicionadas con harina de cáscaras de yacón,

ligeramente superior al encontrado en la presente investigación, y un valor de 96,8% para

la estabilidad de la emulsión, similar a l valor obtenido en el presente trabajo. Los diferentes

valores hallados para las propiedades fisicoquímicas presentadas en las investigaciones

citadas se atribuyen a las características de las sustancias vegetales adicionadas en cada

caso, cuya composición química es muy variada.

5.3.1.3. Resultados del perfil de textura (APT) de las salchichas Frankfurt adicionadas

con los extractos de HEP y HEG

Los resultados del análisis del perfil de textura (APT) de las salchichas elaboradas de

acuerdo con los diferentes tratamientos con adición tanto de HEP como de HEG se pueden

apreciar en la tabla 5-15. De acuerdo con los resultados obtenidos se evidenciaron

diferencias estadísticas en los valores de elasticidad y gomosidad, mientras que, para

dureza, cohesividad, masticabilidad y adhesividad no se percibió incidencia en la textura de

los lotes de salchichas con extracto oleaginoso de carotenoides de papaya y guayaba. En

promedio los lotes de salchichas presentan una dureza de 41,20 N, Cohesividad -0,01,

elasticidad 0,88 mm, masticabilidad 22,55 N/mm, adhesividad – 0,32 N/mm, y gomosidad

10,33 N.


Tabla 5-15. Análisis del perfil de textura de las diferentes formulaciones de salchichas

elaboradas

Formulación Dureza (N) Cohesividad

(adimensional) Elasticidad

(mm) Masticabilidad

(N/mm) Adhesividad

(N/mm) Gomosidad

(N)

Control 41,56 ± 0,21a - 0,01 ± 0,73a 0,99 ± 1,23a 22,31 ± 0,12a - 0,35 ± 0,57a 9,56 ± 0,34a

HEP

L1 41,31 ± 0,48a - 0,02 ± 0,26a 0,86 ± 0,02b 21,65 ± 0,99a - 0,31 ± 0,38a 10,12 ± 0,81b

L2 41,26 ± 0,19a - 0,02 ± 0,18a 0,97 ± 0,39a 23,07 ± 0,67a - 0,32 ± 0,62a 11,03 ± 0,74c

L3 41,95 ± 0,16a - 0,02 ± 0,67a 0,86 ± 0,24b 22,13 ± 0,26a - 0,31 ± 0,28a 10,84 ± 0,78b

HEG

L4 40,97 ± 0,21a - 0,01 ± 0,91a 0,84 ± 1,86b 23,17 ± 0,08a - 0,34 ± 0,12a 9,87 ± 0,45a

L5 41,78 ± 0,83a - 0,01 ± 0,86a 0,88 ± 0,51b 22,86 ± 0,40a - 0,33 ± 0,18a 10,16 ± 0,56b

L6 40,64 ± 0,14a - 0,01 ± 0,26a 0,91 ± 0,63a 22,45 ± 0,24a - 0,33 ± 0,46a 10,01 ± 0,63b

ANOVA NS NS *** NS NS ***


Al comparar estos datos con los hallados por Marti-Quijal et al. (2019) quienes trabajaron

con salchichas de cerdo adicionadas con diferentes vegetales (soya, arveja, lenteja, haba,

alga–clorela y alga–spirulina), como extensores cárnicos, se puede observar que los

valores obtenidos por dichos autores fueron inferiores a los hallados en esta investigación

en cuanto a dureza (31,4, 23,6, 24,9, 25,4, 21,1, 24,5 N, respectivamente para soya, arveja,

haba, alga–clorela y alga–spirulina) y a elasticidad (0,83, 0,81, 0,79, 0,77, 0,71 y 0,77 mm,

respetivamente para soya, arveja, lenteja, haba, alga–clorela y alga–spirulina), mientras

que la cohesividad (0,35, 0,33, 0,32, 0,33, 0,28 y 0,28, respectivamente para soya, arveja,

lenteja, haba, alga–clorela y alga–spirulina) mostró valores superiores. En el estudio

desarrollado por Ozaki et al. (2020) se muestran valores para dureza (52,11 y 58,48 N),

para elasticidad (0,76 y 0,74 mm), para cohesividad (0,69 y 0,65) y para masticabilidad

(27,40 y 29,02 N/mm) en salchichas preparadas con dos concentraciones (0,5% de polvo

de rábano + 0,25% de quitosano y 0,5% de polvo de rábano + 0,5% de quitosano), valores

superiores a los obtenidos en esta investigación, a excepción de la elasticidad que presentó

valores menores. Los datos mostrados por Savadkoohi et al. (2014) relacionados con el

perfil de textura para salchichas elaboradas con adición de bagazo de piel de tomate en

concentración del 5% mostraron valores inferiores para la dureza (27,95 N), mientras que

para la cohesividad (0,41 N), la elasticidad (3,49 mm), la masticabilidad (40,05 N/mm) y la

adhesividad (0,22 N/mm) mostraron valores superiores comparados con los obtenidos en

el APT para las diferentes salchichas analizadas en esta investigación. En otra investigación

desarrollada por Rosero-Chasoy et al. (2018) en la cual trabajaron con salchichas de carne

de cerdo adicionadas con harina de piel de yacón, encontraron valores inferiores a los de

esta investigación para la dureza (28,32 N), la elasticidad (0,41 mm), la masticabilidad (3,58

N/mm) y la adhesividad (- 0,52 N/mm), mientras que para la cohesividad (0,30) el valor


obtenido fue superior. La investigación desarrollada por Saldaña et al. (2015) quienes

trabajaron con salchichas tipo mortadela bajas en grasa encontraron valores inferiores a los

de la presente investigación para los siguientes parámetros: dureza (16,24 N), elasticidad

(0,86 mm), masticabilidad (11,49 N/mm). Finalmente, el trabajo desarrollado por Bolger et

al. (2018) mostró, para salchichas de pollo adicionadas con aceite de linaza, valores de

dureza (17,5 N), elasticidad (8,6 mm) y gomosidad (8,8 N) inferiores a los de esta

investigación, pero para la masticabilidad (76,0 N/mm) el valor fue superior. Los diversos

valores mostrados para los parámetros del APT en las investigaciones referenciadas,

incluida la presente investigación, pueden deberse a la composición de las diferentes

salchichas y en particular al tipo y contenido de grasas utilizadas en su elaboración, lo que

afecta la textura haciéndola más dura o más blanda, además de las posibles diferencias

que se presentan en la composición de las emulsiones elaboradas al presentarse diversidad

en el contenido de grasa, agua e hidrocoloides utilizados.

5.3.1.4. Resultados del análisis de las coordenadas de color CIEL*a*b* en las

salchichas Frankfurt adicionadas con los extractos de HEP y HEG

En la tabla 5-16, se presentan los resultados del análisis de las coordenadas de color según

la Commission Internationale de L’Eclairage CIEL*a*b*. Se determinaron las coordenadas

a* (rojo-verde), b* (azul-amarillo), L* (blanco-negro), C* (cromaticidad), h* (ángulo de tono)

y ∆E (diferencia de color) en los diferentes tratamientos de salchichas elaboradas según el

diseño experimental establecido para el desarrollo de la investigación. Al observar los datos

obtenidos se evidenció diferencias significativa (P< 0,05) en los parámetros L*, a*, C*, h°,

mientras que para el parámetro b* no se evidenció cambio alguno.

Tabla 5-16. Coordenadas de color de las diferentes formulaciones de las salchichas

Formulación Salchichas con adición de extracto oleoso de HEP

L* a* b* C* h° ∆E

Control 75,66 ± 0,60a 3,85 ± 0,18a 10,06 ± 0,25a 10,78 ± 0,22a 69,04 ± 1,20a E.C.

L1 76,01 ± 0,54b 4,32 ± 0,14b 10,72 ± 0,15a 11,52 ± 0,18b 68,05 ± 0,46b 0,98 ± 0,20

L2 78,06 ± 0,25c 4,40 ± 0,15b 10,30 ± 0,10a 11,21 ± 0,03b 66,86 ± 0,90c 2,48 ± 0,24

L3 76,42 ± 0,18a 4,71 ± 0,12b 10,56 ± 0,20a 11,56 ± 0,19b 65,97 ± 0,62c 1,26 ± 0,14

ANOVA ** ** NS ** ** **


L4 75,43 ± 0,45a 4,51 ± 0,20b 10,30 ± 0,09a 11,25 ± 0,03b 66,38 ± 1,09b 0,83 ± 0,18

L5 77,45 ± 0,39b 4,09 ± 0,07b 10,66 ± 0,29a 11,42 ± 0,25b 69,00 ± 0,84a 1,91 ± 0,42

L6 77,69 ± 0,47b 3,10 ± 0,16a 10,74 ± 0,26a 11,18 ± 0,28b 73,92 ± 0,59c 2,29 ± 0,43

ANOVA ** ** NS ** ** **

L*: 0 = negro y 100 = blanco; a*: -60 = verde y +60 = rojo; b*: -60 = azul y +60 = amarillo; h – ángulo de tono: 90° = amarillo, 180° = verde y 0° = rojo; C – índice de saturación, distancia desde las coordenadas en el origen hasta el punto de color determinado. a – c Medias dentro de filas con diferentes letras son significativamente diferentes (p<0,05)


Los resultados de la tabla 5-16 mostraron que la intensidad lumínica L* en el caso de las

salchichas con extracto de pigmentos carotenoides de epicarpio de papaya, fue mayor en

el lote dos (L2), el cual contenía 50% de extracto de HEP, seguido por el lote tres (L3) con

un 75% de extracto de HEP y por último el lote uno (L1) con un 25% de dicho extracto. Los

datos obtenidos para las salchichas con adición de extracto de epicarpio de guayaba

mostraron una proporcionalidad directa ya que a medida que aumentó la concentración del

extracto, igualmente aumentó la intensidad lumínica L*, siendo mayor para el lote seis (L6)

correspondiente a una adición de 75% de extracto de HEG. Estos datos difieren de los

aportados por Amensour et al. (2010) quienes trabajaron con salchichas de pollo

adicionadas con extracto acuoso de Myrtus communis, y encontraron un descenso en la

luminosidad con el aumento del extracto, lo que atribuyen a que la concentración de los

diferentes pigmentos no aporta en dicha luminosidad, sino que es la alta presencia de agua

ligada y las grasas las que predominan en los aspectos lumínicos disminuyendo la

capacidad de oxidación de la mioglobina. Igualmente, el trabajo presentado por Fernández-

López et al. (2020) mostró un descenso en la luminosidad L* en salchichas de carne de

cerdo adicionadas con dos diferentes concentraciones de subproductos de la molienda de

la quinua negra (salchicha control - 61,98, concentración 1 - 58,21 y concentración 2 - 57,58)

probablemente debida a la mayor presencia de fibra en la quinua adicionada. Similar a lo

anterior, Martín-Sánchez et al. (2014) mostraron, para el parámetro luminosidad L*,

resultados inferiores a los de la presente investigación (38,30 – 33,15 en 28 días de

almacenamiento) en salchichas tipo bologna adicionadas con 5% de subproductos de la

palmera del dátil. Contrario a las anteriores investigaciones, los datos presentados por

Afoakwah et al. (2015) mostraron valores similares a los hallados en esta investigación en

salchichas adicionadas con polvo liofilizado de alcachofa de Jerusalén (Helianthus

tuberosus L.).

En cuanto a la coordenada a* (rojo-verde), los datos mostraron, para las salchichas

adicionadas con extracto de harina de epicarpio de papaya, un aumento significativo

directamente proporcional al aumento de la concentración de dicho extracto. El valor más

alto fue de 4,71 (para una concentración del 75% de extracto añadido), lo que significa un

aumento del 22,33% de la coordenada a*. Por el contrario, para las salchichas añadidas

con extracto de epicarpio de guayaba, se notó una disminución de la coordenada a* al

alcanzar la mayor concentración de dicho extracto (75%), correspondiente a una

disminución del 19,48%. Esta diferencia entre las salchichas con extracto de carotenoides


de harina de papaya y guayaba puede deberse a que el extracto de epicarpio de guayaba

presenta mayor concentración de licopeno y este carotenoide es más sensible a los

procesos de transformación debido a sus dobles enlaces, el cual se degrada y se isomeriza,

pierde su estructura trans y el espectro de adsorción cambia. Por esta razón, posiblemente

la coordenada a* disminuye en las salchichas con extracto de harina de epicarpio de

guayaba. Este último caso presenta valores similares a los anotados por Pinzón et al. (2015)

en donde al adicionar del extracto oleoso de residuos de chontaduro (Bactris gasipaes)

conlleva a dicha disminución de la coordenada a*. Igualmente, y por la misma causa, los

valores presentados por Rosero-Chasoy et al. (2018) para la coordenada a* presentaron

una disminución al aumentar la concentración de harina de piel de yacón en salchichas

elaboradas con carne de cerdo. En otro trabajo desarrollado por Fernández-López et al.

(2020), también se notó una disminución significativa en la coordenada a* al adicionar

subproductos de la molienda de la quinua negra en dos concentraciones diferentes, siendo

mayor la disminución en las salchichas de mayor concentración de dichos subproductos.

De la misma forma en el trabajo desarrollado por Albarracín et al. (2010), se notó una

disminución en la coordenada a* en salchichas elaboradas con carne de cerdo y

adicionadas con diferentes concentraciones de harina de fríjol utilizada como agente

extensor. En términos generales, la adición de harinas de origen vegetal conlleva a una

disminución del color rojo propio de la carne, debido a las reacciones que se presentan con

la mioglobina afectando la formación de oximioglobina, lo que no permite el desarrollo de la

coloración ideal de los productos cárnicos. Contrariamente, el trabajo desarrollado por

Sayas-Barberá et al. (2012) mostró un aumento en la coordenada a* en salchichas crudas

tipo longaniza adicionadas con fibra cítrica y un cultivo probiótico. Este aumento, lo

atribuyen los autores a la formación de nitrosomioglobina, así como a la pérdida de

humedad, lo que conlleva a un aumento en la concentración del pigmento hemo.

En cuanto a la coordenada b* (azul-amarillo), se observó que los valores para todos los

lotes analizados se mantuvieron en un rango entre (10,06 – 10,74, incluida la salchicha

control) sin presentar diferencias estadísticamente significativas. Sin embargo, el mayor

valor de esta coordenada se obtuvo para el lote uno (L1) (10,72) para las salchichas con

adición de extracto de harina de epicarpio de papaya y para el lote seis (L6) (10,74) para

las salchichas adicionadas con extracto de harina de epicarpio de guayaba. Esto se explica,

probablemente por la posible presencia de pigmentos amarillos (β-caroteno, α-caroteno, β-

criptoxantina, zeaxantina) en las harinas de las cuales se extrajeron los extractos utilizados


en la elaboración de las salchichas. Situación similar se presentó en los trabajos, ya

mencionados, desarrollados por Fernández-López et al. (2020), Afoakwah et al. (2015) y

Sayas-Barberá et al. (2012),

El índice de saturación C*, calculado a partir de las coordenadas a* y b* según la ecuación

(Ec. 13), mostró un aumento significativo con relación a la salchicha control. Sin embargo,

entre los diferentes lotes analizados no se observaron diferencias significativas entre ellos.

El mayor valor se obtuvo para el lote tres (L3 – 75% de adición de extracto de HEP) para el

caso de las salchichas con adición de extracto de harina de epicarpio de papaya, y para el

lote cinco (L5 – 50% de adición de extracto de HEG) para el caso de las salchichas con

adición de extracto de harina de epicarpio de guayaba. Lo anterior muestra que estos dos

lotes son los que se encuentran más próximos del matiz puro. Situación similar se presentó

en el trabajo publicado por Rosero-Chasoy et al. (2018) en donde no se presentaron

diferencias significativas en el índice de saturación en salchichas adicionadas con harina

de piel de yacón. Igualmente, las investigaciones desarrolladas por Savadkoohi et al. (2014)

en salchichas de carne de cerdo adicionadas con bagazo de piel de tomate en diferentes

concentraciones y por De Souza et al. (2019) en salchichas tipo bologna adicionadas con

un gel preparado a partir de aceite de soya, no presentaron variación significativa en el

índice de saturación.

El parámetro h° o ángulo de tono presentó un valor estadísticamente significativo para los

diferentes lotes elaborados en comparación con la salchicha control, sin adición de

extractos de HEP o de HEG. Además, presentó una disminución al aumentar la

concentración del extracto oleoso de harina de epicarpio de papaya en los lotes de

salchichas analizados, sin embargo, en el caso de las salchichas adicionadas con extracto

de epicarpio de guayaba se observó una tendencia contraria ya que, al aumentar la

concentración del extracto, el valor del ángulo de tono (h*) también aumentó. Estos valores,

relacionados con las salchichas adicionadas con extracto de epicarpio de papaya, son

similares a los reportados por Hleap et al. (2017), en donde se observó una disminución en

salchichas adicionadas con harina de quinua (Chenopodium quinoa W.) atribuida al aporte

de los diferentes componentes de esta harina, principalmente al alto contenido de

carbohidratos y en menor proporción de fibra soluble. Contrariamente, los datos aportados

por Pinzón et al. (2015) difieren de los obtenidos en esta investigación relacionados con las

salchichas adicionadas con extracto de harina de epicarpio de papaya, pero concuerdan


con los relacionados con las salchichas adicionadas con extracto de harina de epicarpio de

guayaba, en donde al aumentar la concentración del extracto adicionado, aumentó el tono

(h*), lo cual se atribuye a la disminución de la coordenada a* (rojo-verde) y al aumento de

la coordenada b* (azul-amarillo), propiciando un mayor ángulo de tono.

Siguiendo los lineamientos del CIEL*a*b* en cuanto a la distancia máxima de tonalidad de

0 – 100, las diferencias de color ∆E presentadas en esta investigación fueron mínimas

teniendo en cuenta que el valor mínimo de ∆E reportado por la literatura que no permite

evidenciar diferencias significativas es 3,0. Los obtenidos en esta investigación no

superaron 2,48 para las salchichas adicionadas con extracto de HEP y 2,29 para las

salchichas adicionadas con extracto de HEG, como se aprecia en la tabla 5-16. Los

menores valores se obtuvieron para el lote uno (L1) (0,98) en el caso de las salchichas

adicionadas con extracto de HEP, y para el lote cuatro (L4) (0,83) en el caso de las

salchichas adicionadas con extracto de HEG, valores correspondientes a los lotes

adicionados con 25% de los respectivos extractos. Al presentar el menor valor de diferencia

(∆E) con relación al lote control, estos dos lotes (L1 y L4) se tomaron como referencia para

continuar con la investigación y determinar la estabilidad de las salchichas en el tiempo.

5.3.1.5. Resultados del análisis sensorial de las salchichas Frankfurt adicionadas con

los extractos de HEP y HEG

En las figuras 5-19 y 5-20 se muestran los resultados de las pruebas sensoriales realizadas

para los diferentes lotes de salchichas elaborados. Los resultados se obtuvieron en un panel

realizado con 50 jueces no entrenados escogidos aleatoriamente, apoyados en una

encuesta con una escala hedónica de siete puntos.


Figura 5-19. Atributos sensoriales de las salchichas adicionadas con extracto de HEP

Figura 5-20. Atributos sensoriales de las salchichas adicionadas con extracto de HEP

De acuerdo con lo expuesto en la figura 5-19, se puede concluir que los atributos textura,

sabor, aroma y aceptación no se vieron afectados por la adición del extracto de harina de

epicarpio de papaya para los lotes uno (L1), mientras que para los lotes dos (L2) y tres (L3)

si se presentan diferencias. El color presentó mejor perceptibilidad para los panelistas en

las formulaciones L1 (25% de extracto de HEP), L2 (50% de extracto de HEP) y L3 (75%

de extracto de HEP), considerando la de mayor interés para los panelistas la L1. Por el

contrario, en la figura 5-20, se observa que los atributos sensoriales color, sabor, aroma y

0

2

4

6

8Textura

Color

Sabor Aroma

Aceptación

Control L1 L2 L3

0

2

4

6

8Textura

Color

Sabor Aroma

Aceptación

Control L4 L5 L6


aceptación mejoraron la perceptibilidad de los jueces evaluadores al adicionar el extracto

de harina de epicarpio de guayaba en las tres concentraciones analizadas L4 (25% de

extracto de HEG), L5 (50% de extracto de HEG) y L6 (75% de extracto de HEG) y tan sólo

el atributo textura obtuvo un puntaje, en la evaluación, similar al obtenido por la salchicha

control. Sin embargo, la formulación con mayor aceptabilidad es la L4, pues se observa que

mayores concentraciones de extracto de harina de epicarpio de guayaba conllevan a una

disminución en la aceptación de las salchichas por parte de los panelistas.

5.3.1.6. Resultados del análisis microbiológico de las salchichas Frankfurt

adicionadas con los extractos de HEP y HEG

Los análisis microbiológicos desarrollados para las muestras de salchicha con extractos de

HEP y HEG correspondieron a las siguientes determinaciones: Salmonella, Escherichia coli,

recuento de estafilococo coagulasa positiva, esporas Clostridium sulfito reductor, aerobios

mesófilos totales, recuento de Coliformes totales y detección de Listeria monocytogenes.

Los procesos agroindustriales y en este caso la elaboración de salchichas se debe siempre

garantizar la asepsia en las materias primas utilizadas, la limpieza y desinfección de

equipos, utensilios, instalaciones y que el personal manipulador siga las normas de higiene,

como el lavado - desinfección de manos y uso de elementos de protección. Todo esto con

el fin de garantizar un producto inocuo, acompañado de métodos de conservación como

escaldado y empaque al vacío y temperatura de refrigeración (4°C).

Los resultados mostrados en la tabla 5-17 dan cuenta que tanto las salchichas elaboradas

con adición de extracto de HEP como las adicionadas con extracto de HEG cumplen con

los requisitos establecidos en las Normas Técnicas Colombianas NTC 1325 (2008) y NTC

4519 (2009), lo cual da garantía de una buena calidad e inocuidad de las salchichas

elaboradas. Estos resultados concuerdan con los presentados por Izquierdo et al. (2007) y

García et al. (2005) quienes sugieren que los bajos valores de microorganismos hallados,

en sus respectivos trabajos de investigación, se atribuyen al uso de materias primas,

ingredientes, insumos y aditivos frescos, al buen manejo sanitario de los mismos, a las

relativas altas temperaturas utilizadas para el tratamiento térmico, al correcto y rápido

choque térmico pos escaldado y al buen manejo durante los procesos de empaque y

almacenamiento.


Tabla 5-17. Resultados de los análisis microbiológicos de las diferentes formulaciones de las salchichas elaboradas

Control

Salchichas con adición de extracto oleoso de HEP


Parámetro analizado Método Valor normativo

L1 L2 L3 L4 L5 L6

Recuento total de aerobios mesófilos UFC/g-mL

NTC 4519 (2009-04-15)

< 100.000 230 50 160 80 140 60 70

* Recuento de Coliformes totales UFC/g-mL

NTC 4458 (2007-12-12)

500 Máx. < 10 < 10 < 10 < 10 < 10 < 10 < 10

* Recuento de Escherichia coli UFC/g-mL

NTC 4458 (2007-12-12)

< 10 < 10 < 10 < 10 < 10 < 10 < 10 < 10

Recuento de esporas Clostridium sulfito reductor

UFC/g-mL

INVIMA: 1998, Cap. 2, Núm. 10

100 Máx. < 10 < 10 < 10 < 10 < 10 < 10 < 10

Recuento de Estafilococo coagulasa positiva UFC/g-mL

NTC 4779 (2007-08-29)

< 100 < 100 < 100 < 100 < 100 < 100 < 100 < 100

* Detección de Salmonella en 25 g NTC 4574

(2007-03-21) Ausencia Ausencia Ausencia Ausencia Ausencia Ausencia Ausencia Ausencia

* Detección de Listeria monocytogenes INVIMA:

1998, Cap. 2, Núm. 20

Ausencia Ausencia Ausencia Ausencia Ausencia Ausencia Ausencia Ausencia

* Análisis acreditado ISO 17025


5.3.2. Análisis de la estabilidad en el tiempo de las salchichas Frankfurt adicionadas

con los extractos de HEP y HEG

A partir de los análisis realizados en la primera fase del objetivo tres del presente trabajo,

se determinó que las salchichas de mejores características y mayor aceptación por sus

propiedades fisicoquímicas, sensoriales y microbiológicas fueron las salchichas

correspondientes al lote L1 para aquellas adicionadas con 25% de extracto de pigmentos

carotenoides obtenidos a partir de la harina de epicarpio de papaya y al lote L4 para las

adicionadas igualmente con 25% de extracto de pigmentos carotenoides de harina de

epicarpio de guayaba. Por lo anterior, estas salchichas fueron las seleccionadas para

continuar con la segunda fase de este tercer objetivo, la cual consistió en la evaluación de

la estabilidad de las salchichas durante el tiempo de almacenamiento.

A las dos formulaciones de salchichas seleccionadas se le aplicaron los siguientes análisis:

análisis proximal, con el fin de validar la caracterización de las mismas, el cual se les realizó

a los días 0 y 30, análisis de las coordenadas de color (CIEL*a*b*) y determinación de nitrito

residual a los 0, 10, 20 y 30 días de almacenamiento a 4°C, determinación de la oxidación

de los lípidos a los 0, 15 y 30 días y análisis microbiológicos a los 0, 8, 15, 22 y 30 días de

almacenamiento a 4°C.

5.3.2.1. Resultados del análisis proximal y valor energético de las salchichas

seleccionadas

En la tabla 5-18 se aprecia el análisis proximal de las salchichas Frankfurt seleccionadas

para la evaluación de la estabilidad del extracto de pigmentos carotenoides, analizados al

día 0 y al día 30 de almacenamiento. Para dicho almacenamiento, las salchichas

previamente fueron empacadas al vacío y posteriormente se colocaron en un refrigerador

convencional a temperatura de 6 ± 2°C.

Los datos mostrados en la tabla 5-18, para el día 0 de almacenamiento, concuerdan con

los datos obtenidos en la primera fase de la presente investigación (Tabla 5-13), en donde

se valoró la composición proximal de las salchichas de las seis formulaciones establecidas,

y se comparó con la salchicha control, la cual se elaboró sin adición de ninguno de los dos

extractos de pigmentos carotenoides utilizados en los lotes analizados. Al comparar los


resultados del día 0 con el día 30 no se notaron diferencias estadísticamente significativas

para ninguno de los constituyentes de la composición química de las salchichas analizadas.

Sin embargo, para el valor energético si se observó una ligera disminución no significativa

de este parámetro, posiblemente debido a la disminución no significativa presentada en el

contenido de los lípidos.

Tabla 5-18. Análisis proximal y valor energético de las salchichas Frankfurt

seleccionadas.

Análisis proximal Salchicha con adición de extracto de pigmentos de HEP

Día 0 Día 30

Materia seca total (%) 31,92 ± 0,14a 31,25 ± 0,18a

Proteína (%) 61,35 ± 0,08a 61,30 ± 0,22 a

Extracto etéreo (%) 19,22 ± 0,11 a 18,02 ± 0,56a

Cenizas (%) 7,26 ± 0,18 a 7,26 ± 0,33 a

Valor energético (Cal/g) 5414,86 ± 0,24 a 5410,67 ± 0,32 a

Salchicha con adición de extracto de pigmentos de HEG

Día 0 Día 30

Materia seca total (%) 31,14 ± 0,14a 31,09 ± 0,21 a

Proteína (%) 60,56 ± 0,14 a 60,54 ± 0,32 a

Extracto etéreo (%) 18,21 ± 0,18a 17,98 ± 0,25 a

Cenizas (%) 8,34 ± 0,29 a 8,32 ± 0,27 a

Valor energético (Cal/g) 5291,96 ± 0,16 a 5290,35 ± 0,41 a

Los datos se expresan en base seca. Los resultados son el promedio de tres repeticiones y se muestran como media ± DS.

5.3.2.2. Resultados del análisis de las coordenadas de color CIEL*a*b* de las

salchichas seleccionadas

La determinación de los parámetros de color CIEL*a*b* para las salchichas seleccionadas,

adicionadas con los extractos de pigmentos carotenoides obtenidos a partir de las harinas

de epicarpio de papaya y de guayaba se midieron a los 0, 10, 20 y 30 días de

almacenamiento. Los resultados se muestran en las tablas 5-19 y 5-20, respectivamente

para las salchichas obtenidas a partir de la HEP y de la HEG. Se pudo evidenciar que no

hubo cambios significativos en los parámetros L* y a*, sin embargo, los otros atributos de

color (b*, C*, h° y ∆E) si cambian significativamente frente al control con el tiempo de

almacenamiento. Los valores promedios de los atributos para salchichas con HEP L*

(73,46), a* (8,34), b* (8,81), C* (12,13) y h° (46,53) y para salchichas con HEG L* (72,18),

a* (9,69), b* (8,90), C* (13,16) y h° (42,49).


La determinación del color en los productos cárnicos no se considera únicamente un

parámetro sensorial que determina la aceptación o rechazo de determinado producto, sino

que muestra los cambios a los que está sujeto el tejido muscular durante el

almacenamiento, ya que el color depende de múltiples factores durante esta etapa (Bekhit

et al. (2019). De las tablas se puede observar que a medida que aumentó el tiempo de

almacenamiento, también aumentó la diferencia de color ∆E para ambas salchichas. Sin

embargo, en la salchicha adicionada con extracto de harina de epicarpio de guayaba, a los

20 días de almacenamiento se presentó una disminución, aunque esta fue no significativa.

El aumento en este parámetro o decoloración de las salchichas se atribuye a la

isomerización de los pigmentos carotenoides.


Tabla 5-19. Parámetros de color CIEL*a*b* para la salchicha Frankfurt adicionada con extracto de pigmentos carotenoides obtenidos

de la HEP

Días de almacenamiento

L* a* b* C* h* ∆E

0 73,37 ± 0,29a 8,46 ± 0,15a 8,26 ± 0,03a 11,82 ± 0,11a 44,33 ± 0,55a E.C.

10 73,38 ± 0,48a 8,32 ± 0,09a 8,75 ± 0,08a 12,07 ± 0,10b 46,44 ± 0,26b 0,64 ± 0,14a

20 73,98 ± 0,19a 8,18 ± 0,14a 8,61 ± 0,13a 11,87 ± 0,17a 46,47 ± 0,30b 0,78 ± 0,12b

30 73,09 ± 0,67a 8,40 ± 0,38a 9,62 ± 0,21b 12,77 ± 0,38b 48,89 ± 0,87c 1,51 ± 0,28c

ANOVA NS NS * ** ** *** Coordenadas CIEL*a*b*. E.C: Estándar de comparación. (*) significativo p < 0,05; (**) significativo p < 0,01; (***) significativo p < 0,001; (NS) No hay diferencias significativas (p<0,05) a – c Medias dentro de columnas con diferentes letras son significativamente diferentes (p<0,05)

Tabla 5-20. Parámetros de color CIEL*a*b* para la salchicha Frankfurt adicionada con extracto de pigmentos carotenoides obtenidos

de la HEG

Días de almacenamiento

L* a* b* C* h* ∆E

0 72,05 ± 0,80a 9,78 ± 0,01a 8,36 ± 0,07a 12,86 ± 0,05a 40,51 ± 0,22a E.C.

10 72,06 ± 0,63a 9,41 ± 0,07a 8,71 ± 0,17 a 12,82 ± 0,16a 42,76 ± 0,45b 0,73 ± 0,11a

20 72,11 ± 0,55a 9,81 ± 0,16a 8,67 ± 0,27a 13,10 ± 0,47b 41,47 ± 0,47c 0,61 ± 0,03a

30 72,50 ± 0,19a 9,76 ± 0,03a 9,84 ± 0,09b 13,86 ± 0,30b 45,22 ± 0,30d 1,56 ± 0,10b

ANOVA NS NS ** * * *** Coordenadas CIEL*a*b*. E.C: Estándar de comparación. (*) significativo p < 0,05; (**) significativo p < 0,01; (***) significativo p < 0,001; (NS) No hay diferencias significativas (p<0,05) a – d Medias dentro de columnas con diferentes letras son significativamente diferentes (p<0,05)


Con relación a las coordenadas de luminosidad (L*), y rojo-verde (a*) no se presentaron

diferencias estadísticamente significativas (p<0,05) durante los 30 días de almacenamiento.

Los investigadores Feng y Makino (2020) presentaron una situación similar trabajando con

salchichas elaboradas con carne de cerdo y a las cuales se les evaluó la variación del color

a los 68 días de almacenamiento presentando un incremento estadísticamente no

significativo en dichas coordenadas. Igual situación presentó el trabajo desarrollado por

Rubio et al. (2008), quienes trabajaron igualmente con salchichas fermentadas de cerdo y

en donde la variación de la luminosidad (L*) no se afectó significativamente a los 210 días

de almacenamiento. En otro trabajo desarrollado por Dong et al. (2020) quienes trabajaron

con salchichas rojas tipo Harbin empacadas al vacío, tampoco se presentaron diferencias

estadísticamente significativas en estas coordenadas durante el almacenamiento a

temperatura ambiente durante 12 días de observación. En el trabajo desarrollado por

Hamzaoui et al. (2020) se notó un leve decrecimiento de la luminosidad (L*), del

enrojecimiento (a*) y de la amarillez (b*) en salchichas de res enriquecidas con

polisacáridos obtenidos de algas verdes, lo cual los autores lo atribuyen a reacciones de

pardeamiento. Contrario a lo obtenido en esta investigación, Buriti et al. (2008) mostraron

un aumento en la luminosidad (L*) durante 21 días de almacenamiento, debido a la

coagulación de la proteína, lo que conlleva a la liberación de agua hacia la superficie y por

lo tanto se propicia una mayor dispersión de la luz. En la revisión de literatura efectuada, se

aprecia que algunos autores, con relación al empaque al vacío, sistema utilizado en la

presente investigación para las salchichas analizadas, plantean conceptos contrarios. Tal

es el caso de los trabajos presentados por Rubio et al. (2008) y Zanardi et al. (2002) quienes

afirman que el empaque al vacío produce menos intensidad de enrojecimiento que el

envasado en atmosferas modificadas, lo cual coincide con los resultados de esta

investigación. Sin embargo, Kim et al. (2012) en su trabajo afirman que se produjo un

aumento en la coordenada a* (coordenada rojo-verde) bajo el almacenamiento al vacío,

probablemente ocurrido por efectos relacionados con la acción de ciertas enzimas sobre la

mioglobina, propiciando la mayor formación de oximioglobina.

Con relación al atributo b*, el índice de saturación (C*) y al ángulo de tono (h*) se

presentaron diferencias significativas a los 30 días de almacenamiento de las salchichas,

mostrando valores más altos, lo que se atribuye posiblemente a reacciones enzimáticas y

liberación de humedad que favorecen la alteración en la tonalidad y la saturación de las

salchichas analizadas, como también puede deberse a la isomerización de los


carotenoides. Estos resultados concuerdan con los aportados por Jin et al. (2018), quienes

trabajaron con salchichas con adición de diferentes vegetales como sustitutos de los nitritos

utilizados en su elaboración y evaluaron los parámetros de color a las cuatro semanas de

almacenamiento bajo refrigeración. Similares resultados se observaron en las

investigaciones adelantadas por Šojić et al. (2017) y Armenteros et al. (2013), en donde,

como conclusión, atribuyen a que los compuestos bioactivos (terpenos, compuestos

fenólicos, carotenoides, etc.) de los extractos de vegetales utilizados en la elaboración de

las salchichas actúan como promotores de la reacción entre el nitrito presente y la

mioglobina del músculo propiciando la formación del pigmento rosado nitrosilhemocromo,

lo que modifica las coordenadas del color, el índice de saturación y el ángulo de tono.

5.3.2.3. Resultados del análisis del nitrito residual en las salchichas seleccionadas

En el desarrollo de productos cárnicos, juega un papel importante la presencia de los

nitritos, el cual consiste básicamente en dos acciones: prolongar la vida útil de los

productos, a través de la labor que ejercen sobre los microorganismos, y mejorar

determinadas características sensoriales como son el color, el aroma y el sabor, además

de contribuir a retardar la oxidación lipídica (Andújar et al. 2000). Para lograr una buena

formulación de un determinado producto cárnico es importante la adición de estos nitritos,

sin embargo, por razones de salud ampliamente conocidas y descritas en la literatura

científica, la tendencia mundial se encamina hacia la búsqueda de alternativas que puedan

sustituir la presencia de estos nitritos sin que se afecten las características del mismo,

relacionadas con la conservación y sin que se alteran sus propiedades organolépticas. En

atención a estas circunstancias, uno de los propósitos de este trabajo de investigación fue

el evaluar los extractos, compuestos básicamente por pigmentos carotenoides, obtenidos a

partir de los subproductos (del epicarpio) de la papaya y la guayaba como sustitutos

parciales alternativos para el desarrollo de productos cárnicos (en este caso salchichas tipo

Frankfurt).

En la tabla 5-21 se muestran los resultados obtenidos relacionados con el contenido de

nitrito residual en las salchichas objeto de estudio.


Tabla 5-21. Resultados del análisis del nitrito residual en las salchichas seleccionadas

Días de almacenamiento Salchicha con adición de extracto de pigmentos de HEP

0 41,35 ± 0,18a

10 32,18 ± 0,33b

20 27,94 ± 0,27b

30 21,66 ± 0,21c


0 42,15 ± 0,35a

10 33,46 ± 0,23b

20 29,12 ± 0,28b

30 23,65 ± 0,16c a – c Medias dentro de columnas con diferentes letras son significativamente diferentes (p<0,05)

Los datos registrados en la tabla 5-21 muestran que el nitrito residual se redujo

significativamente durante el tiempo de almacenamiento en las dos salchichas con extracto

de pigmentos carotenoides de epicarpio de papaya y de guayaba. Esta diminución puede

deberse a la interacción entre Mb y el nitrito transformado a NO, es decir, se presenta una

reacción de oxidación y un consumo del NO2- generando NO el cual se regula en el sitio

activo de la Mb dando lugar al color rosa en las salchichas formando NOMb. Estos

resultados concuerdan con los presentados por Jin et al. (2018) quienes trabajaron con

salchichas de cerdo adicionadas con diferentes tipos de vegetales en diferentes

concentraciones, y en donde reportaron una rebaja en el contenido de nitrito residual de

27,90 mg/kg a 17,22 mg/kg durante cuatro semanas de almacenamiento a temperatura de

refrigeración, así como también con el trabajo desarrollado por Šojić et al. (2019) en donde

se trabajó con salchichas de cerdo adicionadas con aceite esencial de cilantro y en donde

el nitrito final presentó un valor de 20,40 mg/kg después de quinde semanas de

almacenamiento bajo condiciones de refrigeración, siendo el contenido inicial de NO2 al día

0 de 45,00 mg/kg. Otro trabajo desarrollado por Choi et al. (2019) en salchichas adicionadas

con soya fermentada in vitro libre de nitritos obtuvieron resultados similares, logrando

disminuir el nitrito residual de 42,00 mg/kg a 23,00 mg/kg a las cuatro semanas de

almacenamiento, resultados que concuerdan con los obtenidos en la presente

investigación. De la misma forma, la investigación adelantada por Sucu y Turp (2018)

quienes trabajaron con salchicha de res fermentada, a la cual le adicionaron remolacha en

polvo como alternativa al nitrito añadido, mostró una reducción en el contenido de este de

20,12 mg/kg a 1,87 mg/kg durante 84 días de almacenamiento bajo refrigeración.

Igualmente, otro trabajo desarrollado por los investigadores Ghafouri-Oskuei et al. (2020)

en donde evaluaron los valores del nitrito residual en salchichas adicionadas con polvos de

linaza y de tomate, constataron que en 42 días de análisis los valores disminuyeron de

31,04 mg/kg a 16,20 mg/kg. Finalmente, el trabajo realizado por Deda et al. (2007) presentó


resultados similares, en donde utilizando pasta de tomate en diferentes concentraciones en

salchichas Frankfurt lograron bajar el contenido de nitratos residuales de 34,75 mg/kg a 8

mg/kg durante 33 días de almacenamiento bajo refrigeración.

Atendiendo los lineamientos de la OMS (2015), el trabajo desarrollado en esta

investigación, al igual que los citados y desarrollados por otros autores apuntan a la

búsqueda de alternativas, básicamente de origen vegetal, que puedan minimizar los efectos

negativos de la presencia de nitritos en los productos cárnicos. Sin embargo, una sustitución

total no es posible ya que los riesgos asociados al desarrollo microbiano, entre otros al

crecimiento de Clostridium botulinum, son muy altos y a pesar de que los nitritos pueden

conllevar a la formación de nitrosaminas, compuestos asociados a diversas enfermedades,

deben seguir siendo incluidos en la elaboración de los productos cárnicos. Los valores

obtenidos de nitrito residual para las dos salchichas analizadas a través del tiempo,

estipulado de 30 días de almacenamiento, cumplieron con lo registrado en la Norma

Técnica Colombiana NTC 1325 (2008), ya que ninguna de ellas excedió la concentración

máxima permitida de 200 mg/kg. Los valores de nitrito residual se mantuvieron entre 21,66

mg/kg y 41,35 mg/kg para la muestra de salchicha adicionada con extracto de pigmentos

carotenoides obtenidos a partir de la harina de epicarpio de papaya y entre 23,65 mg/kg y

42,15 mg/kg para la muestra de salchicha adicionada con extracto de pigmentos

carotenoides obtenidos a partir de la harina de epicarpio de guayaba.

5.3.2.4. Resultados del análisis de la oxidación de los lípidos en las salchichas

seleccionadas

En los productos cárnicos, la oxidación de las grasas es una de las principales causas de

deterioro de la calidad de los mismos, ya que conlleva al desarrollo de procesos de rancidez,

alteraciones en la textura, modificaciones en el aroma, sabor y color, además de propiciar

la formación de sustancias nocivas para la salud del consumidor (Pfalzgraf et al. 1995). En

consecuencia, en los atributos sensoriales de los productos cárnicos procesados, el aroma

y el sabor juegan un papel preponderante y en esto, la oxidación de los lípidos se convierte

en factor determinante ya que interviene en la formación de más del 80% de los compuestos

volátiles del sabor (Zhao et al. 2020). Una oxidación normal conduce a la formación de un

sabor aprobatorio, mientras que la sobreoxidación conlleva al desarrollo de sabores y

aromas desagradables, tales como la rancidez. Debido a esto, la regulación del nivel de


oxidación de los lípidos es fundamental en el desarrollo de productos cárnicos procesados,

y es en el almacenamiento donde se presentan los mayores cambios ligados a la

transformación de los fosfolípidos intramusculares, los cuales experimentan alteraciones

significativas (Gong et al. 2017). En estas alteraciones se forma una pequeña cantidad de

ácidos grasos poliinsaturados gracias a la acción de las lipasas (básicamente

lipoxigenasas) y de alguna actividad microbiana residual (Pateiro et al. 2015). La presencia

de dobles enlaces en las grasas favorece su oxidación conllevando a la formación de

aldehídos, cetonas y alcoholes, entre otras sustancias (Shahidi et al. 1986). Para la

detección de dichos cambios se aplican procedimientos que permiten detectar alteraciones

en los metabolitos primarios y secundarios de la oxidación de las grasas. Los productos

primarios por lo general se evalúan a través de la determinación del índice de peróxidos,

mientras que la reacción del ácido tiobarbitúrico (TBARS) y la cuantificación del valor de p-

anisidina se utilizan para evaluar el grado de oxidación secundaria, reflejada en la formación

de compuestos de malonaldehído y detección del aldehído contenido en las grasas razón

por la cual se utilizan para valorar la oxidación y alteración de los alimentos (Nikousaleh

and Prakash, 2016).

En la tabla 5-22 se muestran los resultados de los análisis relacionados con la oxidación de

los lípidos en las salchichas Frankfurt adicionadas con los extractos de pigmentos

carotenoides extraídos tanto del epicarpio de papaya como de guayaba, los cuales se

realizaron a los 0, 15 y 30 días de almacenamiento de estas bajo condiciones de

refrigeración (6 ± 2°C).

Los datos obtenidos de los análisis mostraron un comportamiento similar para las dos

salchichas analizadas. Los resultados de la tabla 5-22 dan cuenta de que a medida que

aumentó el tiempo de almacenamiento de las salchichas, todos los valores de medición

(índice de peróxidos, valor de p-anisidina, bases volátiles totales y TBARS) aumentaron

para las dos salchichas que fueron evaluadas, sin embargo, hasta los primeros 15 días de

almacenamiento se notó un crecimiento estadísticamente significativo. Lo que permite

inferir que los procesos de alteración de las grasas pueden ser consideradas determinantes

durante los primeros 15 días de almacenamiento de las salchichas. Estos resultados

concuerdan con los presentados por Wen et al. (2019) quienes trabajaron con salchichas

secas de cerdo tipo Harbin, en donde obtuvieron valores, en aumento para TBARS durante

12 días de almacenamiento. Igual situación se presentó en la investigación desarrollada por


Bian et al. (2019) en el trabajo realizado con salchichas estilo chino, en donde los valores

de las bases volátiles y TBARS, también presentaron un incremento al aumentar los días

de almacenamiento. Otro trabajo, ya mencionado anteriormente, realizado por Deda et al.

(2007) trabajando con salchichas Frankfurt adicionadas con pasta de tomate presentó un

aumento no significativo para los 33 días de almacenamiento en el valor de TBARS (de

0,16 mg MDA/kg a 0,33 mg MDA/kg). Finalmente, en un trabajo en el cual se fabricaron

salchichas de cerdo con adición de fibra de trigo coloreada con pigmento rojo de cártamo,

se presentó igualmente un aumento no significativo en el valor de TBARS durante siete días

de almacenamiento (de 0,099 mg MDA/kg a 0,183 mg MDA/kg) (Kim et al. 2015). El trabajo

presentado por Santos et al. (2020) mostró, en empanadas de pollo emulsionadas

almacenadas durante 30 días, que tanto los valores del índice de peróxidos que se

incrementó de 1,6 meq O2/kg a 3,5 meq O2/kg, como el valor de p-anisidina cuya variación

fue de 14,9 µmol/µg a 15,5 µmol/µg, no marcaron diferencias estadísticamente significativas

durante los días de observación.

De los resultados obtenidos en esta investigación, y los desarrollados por los otros autores

citados, se puede concluir que la adición de los extractos de pigmentos carotenoides

obtenidos a partir de las harinas de epicarpio de papaya y de guayaba a las salchichas tipo

Frankfurt mostraron una alta inhibición de la oxidación de lípidos hasta el final del

almacenamiento estipulado en 30 días, esto puede deberse a la capacidad antioxidante

que presentan los pigmentos carotenoides. Igualmente, el aumento no significativo de los

valores de p-anisidina y TBARS indican que la formación de productos secundarios de la

oxidación de grasas se inhibió con la adición de los extractos añadidos a las salchichas

objeto de investigación, lo cual se comprobó al correlacionar los valores del índice de

peróxidos (23,15 meq O2/Kg), con los valores de p-anisidina (24,32 µmol/µg) y se pudo

observar que se presentó una dependencia directamente proporcional (r – positivo), lo que

significó que la adición de los extractos de pigmentos carotenoides inhibieron el proceso de

transformación de los peróxidos en productos secundarios de oxidación en cantidades

significativas.


Tabla 5-22. Resultados del análisis de la oxidación de los lípidos en las salchichas seleccionadas

Salchicha con adición de extracto de pigmentos de HEP

Días de almacenamiento ANOVA

Análisis Unidad 0 15 30

Índice de peróxidos meq O2/Kg muestra 23,50 ± 0,97a 27,53 ± 0,56b 29,78 ± 0,38b *

Valor p-anisidina µmol/µg 25,18 ± 0,61a 27,09 ± 0,49b 28,57 ± 0,46b **

Extracción materia grasa en frío % Parte del proceso para determinación de las bases volátiles totales

Bases volátiles totales mg N2/100 g 12,14 ± 0,88a 16,70 ± 0,73b 19,93 ± 0,43b **

TBARS mg MDA/kg 0,41 ± 0,03a 0,49 ± 0,01b 0,51 ± 0,03b ***


Días de almacenamiento ANOVA

0 15 30

Índice de peróxidos meq O2/Kg muestra 16,33 ± 0,16a 23,25 ± 0,84b 27,04 ± 0,75b *

Valor p-anisidina µmol/µg 20,09 ± 0,32a 23,90 ± 0,41b 26,03 ± 0,12b **

Extracción materia grasa en frío % Parte del proceso para determinación de las bases volátiles totales

Bases volátiles totales mg N2/100 g 14,93 ± 0,71a 15,25 ± 0,37b 16,11 ± 0,40b **

TBARS mg MDA/kg 0,41 ± 0,04a 0,43 ± 0,09b 0,46 ± 0,07b ***

Nivel de significancia estadística: NS, no significativo; *p<0,05; **p<0,01; ***p<0,001 a – b Medias dentro de filas con diferentes letras son significativamente diferentes (p<0,05)


5.3.2.5. Resultados del análisis microbiológico de las salchichas seleccionadas

En los productos cárnicos, el recuento microbiano es un factor de suma importancia para

determinar la calidad y vida útil de dichos productos y aunque en muchos de ellos, en su

elaboración industrial, se incluye algún tratamiento térmico, lo que ayuda a inactivar gran

cantidad de microorganismos patógenos tales como Salmonella o Listeria monocytogenes,

es importante cuantificar durante el tiempo de almacenamiento el comportamiento y

desarrollo de estos microorganismos.

En las tablas 5-23 y 5-24 se presentan los resultados de los análisis microbiológicos

practicados a las dos salchichas Frankfurt evaluadas durante esta parte de la investigación.

Se pudo evidenciar la ausencia de Salmonella y Listeria monocytogenes en todos los lotes

de salchichas durante 30 días de almacenamiento a 4°C y empacadas al vacío. De igual

forma, se aseguró el no crecimiento de Recuento de Coliformes totales, Escherichia coli,

esporas Clostridium sulfito reductor, y Estafilococo coagulasa positiva durante los días de

almacenamiento mencionados. Sin embargo, se presentó un incremento en el recuento

total de aerobios mesófilos al día 15 para ambos lotes de salchichas con extracto oleaginoso

de pigmentos carotenoides de papaya y guayaba, seguido de una disminución de los

mismos para los siguientes días. Cabe aclarar que, aunque se presentó este incremento y

su posterior disminución, siempre se mantuvo por debajo del valor normativo permitido.


Tabla 5.23. Resultados del análisis microbiológico para la salchicha Frankfurt adicionadas con extracto de pigmentos carotenoides

obtenidos de la HEP

Salchicha con adición de extracto de pigmentos de HEP


Día 0 Día 8 Día 15 Día 22 Día 30


NTC 4519 (2009-04-15)

< 100.000 50 3.500 40.000 8.000 30


NTC 4458 (2007-12-12)

500 Máx. < 10 < 10 < 10 < 10 < 10


NTC 4458 (2007-12-12)

< 10 < 10 < 10 <10 < 10 < 10

Recuento de esporas Clostridium sulfito reductor UFC/g-mL

INVIMA: 1998, Cap. 2,

Núm. 10 100 Máx. < 10 < 10 <10 < 10 < 10


NTC 4779 (2007-08-29)

< 100 < 100 < 100 < 100 < 100 < 100


(2007-03-21) Ausencia Ausencia Ausencia Ausencia Ausencia Ausencia


1998, Cap. 2, Núm. 20

Ausencia Ausencia Ausencia Ausencia Ausencia Ausencia



Tabla 5.24. Resultados del análisis microbiológico para la salchicha Frankfurt adicionadas con extracto de pigmentos carotenoides

obtenidos de la HEG



Día 0 Día 8 Día 15 Día 22 Día 30


NTC 4519 (2009-04-15)

< 100.000 140 2.100 5.800 2.000 900


NTC 4458 (2007-12-12)

500 Máx. < 10 < 10 < 10 < 10 < 10


NTC 4458 (2007-12-12)

< 10 < 10 < 10 <10 < 10 < 10

Recuento de esporas Clostridium sulfito reductor UFC/g-mL

INVIMA: 1998, Cap. 2,

Núm. 10 100 Máx. < 10 < 10 <10 < 10 < 10


NTC 4779 (2007-08-29)

< 100 < 100 < 100 < 100 < 100 < 100


(2007-03-21) Ausencia Ausencia Ausencia Ausencia Ausencia Ausencia


1998, Cap. 2, Núm. 20

Ausencia Ausencia Ausencia Ausencia Ausencia Ausencia



De los datos obtenidos, se pudo ver que, durante los 30 días de almacenamiento, las dos

salchichas evaluadas cumplieron con los requisitos establecidos por las Normas Técnicas

Colombianas NTC 1325 (2008) y NTC 4519 (2009). Se observó que en el recuento total de

aerobios mesófilos se presentó un comportamiento de crecimiento hasta el día 15, y a partir

de ese momento, hasta el día 30, una disminución de dichos microorganismos. Además,

los valores más altos fueron para las salchichas adicionadas con el extracto de pigmentos

carotenoides obtenidos a partir del epicarpio de harina de papaya. Sin embargo, como ya

se anotó, ninguna de las dos muestras superó los límites presentados por la normatividad

colombiana. Igualmente, no se presentó desarrollo de microorganismos patógenos del tipo

Salmonella o Listeria monocytogenes, lo cual es garantía de inocuidad en los productos

obtenidos, ya que las salchichas se elaboraron de acuerdo con el decreto 3075 de 1997

conocido como buenas prácticas de manufactura (BPM), limpieza y desinfección del

personal de manipulación, instalaciones, equipos superficies y utensilios. Por lo tanto, se

avala su consumo sin ningún riesgo para la salud humana hasta un tiempo de

almacenamiento de 30 días, bajo condiciones de empaque al vacío y manutención a

temperaturas de refrigeración (6 ± 2°C).

Los datos obtenidos en la presente investigación, relacionados con el desarrollo microbiano

de las salchichas analizadas, concuerdan con los presentados por Souza et al. (2017)

quienes trabajaron con salchichas elaboradas con una mezcla de carne de res y carne de

cerdo adicionadas con colágeno hidrolizado como sustituto de grasas. Igualmente, el

trabajo desarrollado por Horita et al. (2016), en el cual elaboraron salchichas con una

mezcla de pollo y cerdo y adición de ajo mostró resultados similares a los de la presente

investigación en un período de almacenamiento de 60 días. Finalmente, la investigación

ejecutada por Izquierdo et al. (2009) encontraron valores similares en salchichas

elaboradas con carne de cachama. Estos datos obtenidos por diversos autores corroboran

la idea de que las salchichas elaboradas bajo condiciones de inocuidad y con

procedimientos adecuados, garantizan su calidad y permiten ser consumidas sin ningún

riesgo.


Conclusiones

Como conclusión básica del trabajo desarrollado, se puede afirmar que, entre los

subproductos de la transformación agroindustrial de la papaya y la guayaba, sus epicarpios

son una fuente importante de sustancias bioactivas, principalmente pigmentos

carotenoides, entre los cuales se encuentran, en concentraciones importantes, β-caroteno

( 5,63 – 10,07 ) mg/100g de harina , α-caroteno (5,15 – 9,41 ) mg/100g de harina, β-

criptoxantina (5,86 – 10,89) mg/100g de harina, Zeaxantina ( 5,81 – 10,81) mg/100g de

harina, Licopeno (4,07 – 10,58) mg/100g de harina para HEP y HEG respectivamente.

Se evidenció que la técnica utilizada para la extracción de los pigmentos, la extracción por

ultrasonido, permitió un rendimiento de extracción a partir de las respectivas harinas de

epicarpio de papaya del 25,44 % y de guayaba un 36,00% con respecto al método

convencional (macerado), obteniendo las mejores condiciones de extracción de pigmentos

carotenoides tanto para la harina de epicarpio de papaya (tiempo de 60 minutos,

temperatura de 30 °C y una relación harina/ aceite de 0,0256 g/4 ml) dando una

concentración máxima de carotenoides totales de 66,03 ± 0,60 mg/100g de HEP y de

guayaba (tiempo 40 minutos, temperatura de 60 °C y una relación de harina/aceite de

0,0256 g/4ml ) dando una concentración máxima de carotenoides totales de 47,38 ± 1,03

mg/100g de HEG, además de ser una técnica rápida y de fácil aplicación comparada con

las técnicas convencionales de maceración o de extracción por solventes orgánicos. Lo cual

permitirá, hacia el futuro, escalonar los resultados hacia una producción industrial, y de esta

forma obtener resultados con repercusiones en los aspectos sociales, económicos y

ambientales.

Las salchichas formuladas con el extracto lipídico de carotenoides del epicarpio de papaya

y guayaba presentaron excelentes características fisicoquímicas, sensoriales y

microbiológicas, además de una muy buena estabilidad en el tiempo, lo cual permite

establecer un potencial uso de estos extractos en aplicaciones agroalimentarias en la

industria cárnica, como alternativa para reducir el 25% de nitritos, y también como


colorantes naturales en salchichas. Finalmente, se propone una alternativa interesante para

minimizar el efecto negativo de la acción de los nitritos aportados por los productos cárnicos

sobre la salud del ser humano, al adicionar en estos los pigmentos carotenoides, los cuales

son de origen natural.


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https://doi.org/10.1016/j.fshw.2020.04.013


Anexos

ANEXO 1:

A continuación, se presentan los artículos desarrollados durante la Maestría:

Tipo: Artículo científico

Título: Characterization of functional components flour epicarp papaya (Carica papaya L.) as a source of natural pigments

Nombre de la revista:

Respuestas, Journal of Engineering Sciences. Revista de la Universidad Francisco de Paula Santander, Cúcuta, Norte de Santander, Colombia. ISSN 2422-5053

Categoría: B

Estado: Publicado. Vol. 24, n, 2, pp. 39-48, 2019 https://doi.org/10.22463/0122820X.1829

Idioma: Inglés

Autores: Velasco-Arango Viviana Andrea, Sotelo-Barbosa John Edwin, Ordoñez-Santos Luis Eduardo, Hleap-Zapata José Igor


Título: Caracterización del epicarpio de guayaba (Psidium guajava L.) como alternativa natural para uso en productos alimenticios procesados


Biotecnología en el Sector Agropecuario y Agroindustrial Revista de la Universidad del Cauca, Popayán, Cauca, Colombia. ISSN 1909-9959

Categoría: B

Estado: Publicado. Vol. 18, n, 2, 2020

Idioma: Español

Autores: Velasco-Arango Viviana Andrea, Bernal-Martínez Alicia Alejandra, Ordoñez-Santos Luis Eduardo, Hleap-Zapata José Igor



Título: Effect of Carotenoid Pigments Extracted from Papaya Epicarp ( Carica papaya) on the Characteristics of Frankfurt Sausages. Papaya Carotenoid Pigments on Frankfurt Sausages


Journal of Food Processing and Preservation. ISSN:1745-4549

Categoría: A2

Estado: Sometido

Idioma: Inglés

Autores: Velasco-Arango Viviana Andrea, Ordoñez-Santos Luis Eduardo, Hleap-Zapata José Igor


Título: Nitrite reduction in beef burger using papaya (Carica papaya L.) epicarp


Food Science and Technology International ISSN 1532-1738

Categoría: A2

Estado: Sometido

Idioma: Inglés

Autores: Velasco-Arango Viviana Andrea, Ordoñez-Santos Luis Eduardo, Hleap-Zapata José Igor


ANEXO 2:

A continuación, se presentan los certificados de los eventos internacionales en los cuales

se presentaron los resultados parciales de la investigación desarrollada durante la Maestría:

Tipo: Simposio Internacional

Título de la presentación:

Análisis de las características del epicarpio de guayaba (Psidium guajava L.) y su uso en productos cárnicos.

Nombre del evento: VI Simposio Internacional Agroalimentario

Sitio del evento: Montería, Córdoba, Colombia

Organizado por: Universidad de Córdoba

Fecha: 9 – 11 de octubre de 2019

Autores: Velasco-Arango Viviana Andrea, Bernal-Martínez Alicia Alejandra, Ordoñez-Santos Luis Eduardo, Hleap-Zapata José Igor


Tipo: Congreso Internacional

Título de la presentación:

Componentes carotenoides extraídos del epicarpio de papaya (Carica papaya L.) como fuente de pigmentos par la industria cárnica.

Nombre del evento: VI Congreso Internacional de Ciencia y Tecnología de Alimentos

Sitio del evento: San José, Costa Rica

Organizado por: Universidad de Costa Rica

Fecha: 17 – 19 de septiembre de 2019

Autores: Velasco-Arango Viviana Andrea, Hleap-Zapata José Igor, Ordoñez-Santos Luis Eduardo, Bernal-Martínez Alicia Alejandra


ANEXO 3:

A continuación, se presentan evidencias fotográficas del desarrollo de la investigación.

Foto 1: Epicarpio de papaya en fresco Foto 2: Epicarpio de guayaba en fresco

Foto 3: Liofilización del epicarpio de papaya y guayaba

Foto 4: Epicarpio de papaya Liofilizado Foto 5: Epicarpio de guayaba Liofilizado

Foto 6: Harina de epicarpio de papaya Foto 7: Harina de epicarpio de guayaba

Foto 7: Extracción de Carotenoides por Ultrasonido


Foto 8: Extracto lipídico de carotenoides Foto 9: Extracto lipídico de carotenoides

de epicarpio de papaya de epicarpio de guayaba

Foto 10: Elaboración de salchichas Frankfurt

Foto 11: Salchichas Frankfurt con extracto Foto 12: Salchichas Frankfurt con extracto

lipídico de epicarpio de papaya lipídico de epicarpio de guayaba.