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UNIVERSIDAD DE CHILE FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS Y FARMACÉUTICAS
DEPARTAMENTO DE CIENCIA DE LOS ALIMENTOS Y TECNOLOGÍA QUÍMICA
PROFESOR PATROCINANTE Q. Dr. Paz Robert Canales; Departamento de Ciencia de los
Alimentos y Tecnología Química;
Facultad de Ciencias Químicas y
Farmacéuticas;
Universidad de Chile.
DIRECTORES I.A. Mg. Vilma Quitral Robles;
Departamento de Nutrición;
Facultad de Medicina;
Universidad de Chile.
I.A.Dr.(c) J. Pablo Vivanco Lovazzano;
Departamento de Ingeniería Química
y Bioprocesos;
Escuela de Ingeniería;
Pontificia Universidad Católica de
Chile.
DESARROLLO DE SNACKS EN BASE A ZANAHORIA (Daucus carota L.)
VARIEDAD ÁBACO DESHIDRATADA OSMÓTICAMENTE PARA CONSUMIDORES INFANTILES
MEMORIA PARA OPTAR AL TÍTULO DE INGENIERO EN ALIMENTOS
JULIO SEBASTIÁN BARRA PÉREZ
Santiago, Chile 2009
i
LA PRESENTE MEMORIA DIO ORIGEN AL TRABAJO TITULADO “ACEPTABILIDAD POR PARTE DE CONSUMIDORES ESCOLARES DE UNA GOLOSINA DESARROLLADA EN BASE A ZANAHORIAS (Daucus carota L.)
VARIEDAD ÁBACO DESHIDRATADAS OSMÓTICAMENTE”, OCUPADA PARA EL SÉPTIMO CONGRESO IBEROAMERICANO DE INGENIERÍA DE ALIMENTOS
(CIBIA VII), SEPTIEMBRE DE 2009 BOGOTÁ, COLOMBIA.
ii
AGRADECIMIENTOS
A mis padres Isolina y Julio por entregarme todo su cariño, apoyo, valores, y
paciencia por la larga espera de este momento. También a mi familia en especial a
mi hermana Ximena, mi prima Nelly, y mis sobrinas Paloma, Paulina e Isidora.
A todos los profesores que a lo largo de los años de estudio participaron en mi
formación profesional en especial a las profesoras Paz Robert y Vilma Quitral,
quienes me apoyaron en esta última etapa. A Juan Pablo Vivanco por toda la
disposición, los conocimientos, sabios consejos, y herramientas aportadas para el
desarrollo de esta memoria.
A los Departamentos de Ingeniería Química y Bioprocesos de la Pontificia
Universidad Católica de Chile, de Nutrición de la Universidad de Chile, de Ciencia
de los Alimentos y Tecnología Química de la Universidad de Chile, y al Colegio
Bernadette College de La Florida por facilitarme sus instalaciones para la
realización de análisis y evaluaciones correspondientes a la presente memoria.
A Verónica, Jaime, Enrique, Gerald, y Yuyo por compartir momentos
inolvidables de la vida.
A mis compañeros de la universidad por el apoyo y los momentos compartidos.
En especial a Alejandra por disfrutar de las cosas simples de la vida, su cariño y
por soñar juntos desde el primer día.
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ÍNDICE GENERAL AGRADECIMIENTOS ..................................................................................................... II
ÍNDICE GENERAL ......................................................................................................... III
ÍNDICE DE TABLAS ....................................................................................................... V
ÍNDICE DE FIGURAS .................................................................................................... VI
RESUMEN .................................................................................................................... VII
ABSTRACT .................................................................................................................. VIII
1. INTRODUCCIÓN ........................................................................................................ 1
1.1 MARCO TEÓRICO .................................................................................................... 2
1.1.1 ANTECEDENTES GENERALES DE LA ZANAHORIA .......................................... 2
1.1.2 COMPUESTOS CAROTENOIDES ........................................................................ 4
1.1.3 DESHIDRATACIÓN OSMÓTICA ........................................................................... 7
1.1.4 EVALUACIÓN SENSORIAL ADAPTADA A NIÑOS ............................................... 9
2. HIPÓTESIS DE TRABAJO Y OBJETIVOS ............................................................... 11
2.1 HIPÓTESIS ............................................................................................................. 11
2.2 OBJETIVO GENERAL ............................................................................................ 11
2.3 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ................................................................................... 11
3. MATERIALES Y METODOLOGÍA............................................................................. 12
3.1 MATERIA PRIMA PARA LA ELABORACIÓN DEL SNACK DE ZANAHORIA ........ 12
3.2 METODOLOGÍA ...................................................................................................... 12
3.2.1 ELABORACIÓN DE SNACK DE ZANAHORIA .................................................... 12
3.2.2 DISEÑO EXPERIMENTAL ................................................................................... 14
3.2.2.1 CÁLCULOS ....................................................................................................... 16
3.2.3 EXTRACCIÓN DE LOS CAROTENOIDES DESDE LA ZANAHORIA Y EL
SNACK DE ZANAHORIA .............................................................................................. 17
3.3 ANÁLISIS ................................................................................................................ 17
3.3.1 CONTENIDO DE COMPUESTOS CAROTENOIDES TOTALES ........................ 18
3.3.2 IDENTIFICACIÓN DE α Y β-CAROTENOS ......................................................... 18
3.3.3 ENSAYO DE COLOR SUPERFICIAL ................................................................. 19
3.3.4 MEDICIÓN DE GRADOS BRIX ............................................................................ 21
3.3.5 ACTIVIDAD DE AGUA ......................................................................................... 21
iv
3.3.6 FIBRA DIETARIA ................................................................................................. 21
3.3.7 CAPACIDAD ANTIOXIDANTE ............................................................................. 21
3.3.8 PORCENTAJE DE HUMEDAD ............................................................................ 22
3.4 EVALUACIÓN SENSORIAL .................................................................................... 22
3.4.1 TIPO DE TEST ..................................................................................................... 22
3.4.2 LUGAR DE TRABAJO ......................................................................................... 22
3.4.3 METODOLOGÍA ................................................................................................... 22
3.4.4 SEGMENTACIÓN DE ACUERDO A EDAD Y GÉNERO ..................................... 23
3.4.5 ANÁLISIS ESTADÍSTICO DE LAS EVALUACIONES .......................................... 23
4. RESULTADOS Y DISCUSIONES ............................................................................. 24
4.1 ANÁLISIS EFECTUADOS A LA ZANAHORIA EMPLEADA COMO MATERIA
PRIMA ........................................................................................................................... 24
4.2 DISEÑO DE TAMIZADO FACTORIAL COMPLETO 23 .......................................... 25
4.3 DISEÑO DE SUPERFICIE DE RESPUESTA COMPUESTO CENTRAL
ROTACIONAL 22 MÁS ESTRELLA ............................................................................... 30
4.4 CARACTERIZACIÓN DEL PRODUCTO OBTENIDO BAJO CONDICIONES
ÓPTIMAS ...................................................................................................................... 34
4.4.1 DESHIDRATACIÓN OSMÓTICA ......................................................................... 34
4.4.2 CONTENIDO DE α- Y Β-CAROTENOS ............................................................... 36
4.4.3 ANÁLISIS ESPECÍFICOS PARA LOS SNACK DE ZANAHORIA OBENIDO
BAJO CONDIONES ÓPTIMAS ..................................................................................... 37
4.5 EVALUACIÓN SENSORIAL DE ACEPTABILIDAD ................................................ 40
5. CONCLUSIONES ...................................................................................................... 45
6. BIBLIOGRAFÍA ......................................................................................................... 47
ANEXOS ....................................................................................................................... 55
v
ÍNDICE DE TABLAS
TABLA Nº1.1: ESTIMACIÓN DE LA SUPERFICIE DE ZANAHORIA. TEMPORADA
AGRÍCOLA 1997/1998 A 2006/2007 (HÁ) 3
TABLA Nº1.2: ESTRUCTURAS Y CARACTERÍSTICAS DE LOS CAROTENOS
COMUNES EN LOS ALIMENTOS 5
TABLA Nº3.1: MATRIZ DEL DISEÑO EXPERIMENTAL 23 15
TABLA Nº3.2: VALORES REALES CORRESPONDIENTES A LAS VARIABLES
CODIFICADAS 15
TABLA Nº3.3: MATRIZ DEL DISEÑO EXPERIMENTAL COMPUESTO CENTRAL
ROTACIONAL 22 + ESTRELLA 16
TABLA Nº4.1: RESULTADOS DE LOS ANÁLISIS DE LA ZANAHORIA 24
TABLA Nº4.2: VARIABLES CODIFICADAS, SIN CODIFICAR Y RESPUESTA DEL
DISEÑO 25
TABLA Nº4.3: EFECTOS ESTIMADOS PARA CAROTENOS DISEÑO TAMIZADO
FACTORIAL COMPLETO 23 27
TABLA Nº4.4: VARIABLES CODIFICADAS, SIN CODIFICAR Y RESPUESTA DEL
DISEÑO DE SUPERFICIE DE RESPUESTA COMPUESTO CENTRAL
ROTACIONAL 22 + ESTRELLA 30
TABLA Nº4.5: EFECTOS ESTIMADOS DEL DISEÑO DE SUPERFICIE DE
RESPUESTA COMPUESTO CENTRAL ROTACIONAL 22 + ESTRELLA, CON 3
EJECUCIONES EN EL PUNTO CENTRAL DEL DISEÑO
3232
TABLA Nº4.6: CONTENIDO DE ΑLFA Y ΒETA-CAROTENOS EN LA ZANAHORIA
USADA COMO MATERIA PRIMA 36
TABLA Nº4.7: CONTENIDO DE ΑLFA Y ΒETA-CAROTENOS EN EL SNACK DE
ZANAHORIA 37
TABLA Nº4.8: RESULTADOS DE LOS ANALISIS AL PRODUCTO 38
vi
ÍNDICE DE FIGURAS FIGURA Nº1.1: ZANAHORIA (Daucus carota L.) VARIEDAD ÁBACO 3
FIGURA Nº1.2: ESQUEMA QUE MUESTRA LOS DISTINTOS FLUJOS EN LA
DESHIDRATACIÓN OSMÓTICA 8
FIGURA Nº3.1: DIAGRAMA DE BLOQUES DEL PROCESO DE ELABORACIÓN DE
SNACK DE ZANAHORIA. 12
FIGURA Nº4.1 GRÁFICO DE PARETO Y DE PROBABILIDAD NORMAL PARA LA
VARIABLE DE RESPUESTA CAROTENOS 26
FIGURA Nº4.2: GRÁFICO DE CONTORNOS Y DE SUPERFICIE DE LA RESPUESTA
ESTIMADA 28
FIGURA Nº4.3 GRÁFICO DE PARETO Y DE PROBABILIDAD NORMAL PARA LA
VARIABLE DE RESPUESTA CAROTENOS 31
FIGURANº 4.4: GRÁFICO DE CONTORNOS Y DE SUPERFICIE DE LA RESPUESTA
ESTIMADA 33
FIGURA Nº4.5: PÉRDIDA DE PESO Y GANÁNCIA DE SÓLIDOS DE LA ZANAHORIA EN
LA DESHIDRATACIÓN OSMÓTICA 34
FIGURA Nº4.6: GRÁFICO DE HUMEDAD VERSUS TIEMPO PARA EL SECADO
OSMÓTICO DEL SNACK DE ZANAHORIA 35
FIGURA Nº4.7: IMAGEN TIPO EMPLEADA PARA EFECTUAR EL ANÁLISIS DE COLOR
DEL PRODUCTO FINAL 37
FIGURA Nº4.8: ACEPTABILIDAD PROMEDIO GENERAL PARA LOS ATRIBUTOS
EVALUADOS (COLOR Y SABOR) EN EL PRODUCTO ELABORADO BAJO LAS
CONDICIONES ÓPTIMAS ENCONTRADAS 41
FIGURA Nº4.9:COMENTARIOS DE LOS CONSUMIDORES SOBRE LA EVALUACIÓN
SENSORIAL PARA LOS ATRIBUTOS COLOR Y SABOR 42
FIGURA Nº4.10: ACEPTABILIDAD PROMEDIO POR RANGOS DE EDADES PARA LOS
ATRIBUTOS EVALUADOS (COLOR Y SABOR) EN EL PRODUCTO ELABORADO BAJO
LAS CONDICIONES ÓPTIMAS ENCONTRADAS 43
FIGURA Nº4.11: ACEPTABILIDAD PROMEDIO POR GÉNERO PARA LOS ATRIBUTOS
EVALUADOS (COLOR Y SABOR) EN EL PRODUCTO ELABORADO BAJO LAS
CONDICIONES ÓPTIMAS ENCONTRADAS 44
vii
RESUMEN
Se diseñó un snack de zanahoria elaborado mediante un proceso de deshidratación osmótica
orientado a consumidores infantiles, cuyo propósito fue maximizar el contenido de carotenoides
totales, debido a sus comprobadas propiedades nutricionales. Para ello se comenzó realizando un
diseño estadístico de tamizado factorial completo 23, donde las variables independientes (o factores
del proceso) considerados fueron: la temperatura del medio osmótico, el tiempo del proceso de
deshidratación osmótica, y la concentración de sacarosa en la solución osmótica; mientras que la
variable de respuesta fue la concentración de carotenoides totales en el producto. Mediante análisis
del diseño estadístico se encontró que la variable concentración de sacarosa no presentó un efecto
estadístico, y que tanto la temperatura como el tiempo del proceso debían disminuirse para
maximizar el contenido de carotenoides, de acuerdo al análisis de la ruta de la pendiente
ascendente. Luego, se realizó un diseño estadístico compuesto central rotacional 22 más estrella,
para encontrar una combinación del binomio tiempo de proceso-temperatura del medio optimizada,
que favorezca la maximización del contenido de carotenoides totales, empleando la metodología de
superficie de respuesta (MSR). Los niveles recomendados para dicho binomio fueron: un tiempo de 3
horas y una temperatura del medio de 26 ºC, estimándose una respuesta óptima de 58 μg/g de
carotenoides en el snack. Finalmente, se caracterizó el producto obtenido bajo condiciones óptimas,
para lo cuál se realizaron algunos análisis obteniéndose mediante HPLC un contenido de α-caroteno
de 21,1 ± 0,51 μg/g de snack y β-caroteno de 52,4 ± 6,7 μg/g de snack; una capacidad antioxidante
mediante el método FRAP de 0,13 ± 0,03 mmoles Fe+2/100g de snack; una actividad de agua de
0,54 ± 0,02; un contenido de fibra dietética de 12,09 ± 0,02 g/100g de snack. El análisis de color
superficial arrojó los siguientes resultados: L* = 67,18 ± 0,63; a* = 42,18 ± 1,43; b* = 54,00 ± 0,82; h*
= 52,01 ± 0,59 y C* = 68,53 ± 1,48. Finalmente, los atributos “color” y “sabor” del producto fueron
sometidos a una evaluación sensorial de aceptabilidad, para lo cual se consideraron niños de nivel
socioeconómico C2 y C3, de ambos géneros cuyas edades fluctuaron entre los 8 y 14 años. Para
llevar a cabo este análisis se adaptó una escala hedónica facial, con el objeto de lograr una mejor
comprensión de esta prueba por parte de los niños. Los resultados muestran que el producto fue
altamente aceptado, tanto por su color como por su sabor, sin mayores diferencias entre edades, ni
tampoco entre géneros. Todas las mediciones realizadas indican que el producto optimizado
resultaría ser una buena alternativa para el consumo por parte del público objetivo, tanto por sus
características organolépticas, por su calidad nutricional, como por sus propiedades físicas y
químicas.
PALABRAS CLAVES: zanahorias, snack, deshidratación osmótica, carotenoides, consumidores
infantiles, metodología de superficie de respuesta (MSR).
viii
ABSTRACT A carrot snack was developed by a process of osmotic dehydration, oriented to child consumers,
whose purpose is to maximize the total carotenoid content, due to their known nutritional properties.
A full factorial screening 23 statistical design was carried out , where the temperature of the osmotic
environment, the total time of the osmotic dehydration process and the concentration of sucrose in
the osmotic solution were considered as the independent variables (or process related factors) and
the total carotenoid content as in the product as the response variable. The “concentration of
sucrose“ did not have any statistical effect, and both the temperature and time of the process should
be lowered to maximize the total carotenoid content, using the path of steepest ascent. Then, a
rotatable central composite statistical design 22 plus star was carried out, to find a combination of the
binomial process time- temperature, where the total carotenoids content was maximezed, using the
response surface method (RSM). The optimum conditions were a time of 3 hours and an average
environment temperature of 26 ºC, obtaining an optimal response estimated of 58 μg carotenoid/ g
snack. Finally, the product obtained under optimal conditions was characterized, according to
carotenoids content by HPLC (α-carotene content of 21.1 ± 0.5 μg / g of snack and a β-carotene
content of 52.4 ± 6.7 μg / g of snack), antioxidant capacity by FRAP method (0.13 ± 0.03 mmoles
Fe+2/100g); water activity (0.54 ± 0.02) and dietary fiber content (12,1±0,028 g/100g). Color
parameters of the snack were: L* =67.18 ± 0.63, a*= 42.18 ± 1.43 b* = 54.00 ± 0.82, h* = 52 01 ±
0.59 and C* = 68.53 ± 1.48. Finally, the "color" and "flavor" attributes of the product were subjected to
a sensory evaluation of children acceptability, which considered socioeconomic levels (C2 and C3),
genders (male and female) and age range (8 and 14 years). To perform this analysis, a facial hedonic
scale was adapted in order to achieve a better understanding of this test by the children. The results
showed that the product was highly accepted by its color as well as for its taste, showing no
differences between ages or between genders. All measurements indicate that the optimized product
would be a good alternative for the target consumers, for its characteristics, such as nutritional quality
and for its physical and chemical properties.
KEYWORDS: carrots, snack, osmotic dehydration, carotenoids, child consumers, response surface
methodology (RSM).
1
1. INTRODUCCIÓN
Poco a poco, el estado nutricional de los chilenos ha progresado desde la antigua
desnutrición calórica-proteica, pasando luego por la subnutrición de algunos
micronutrientes específicos, la desnutrición secundaria, para llegar a los problemas
nutricionales del mundo desarrollado. Los últimos años han mostrado una alarmante
tendencia de aumento en la prevalencia de enfermedades crónicas no transmisibles
(ECNT) del adulto. Es un hecho que la prevención de estas enfermedades, aún cuando
se padezcan en la segunda mitad de la vida, debe hacerse desde etapas tempranas
del desarrollo del ser humano para que se logren resultados efectivos. Esto lleva a
realizar políticas que permitan modificar los hábitos de alimentación de la población,
con productos alimenticios que realmente favorezcan una nutrición balanceada
(Ministerio de Salud, 2005).
Numerosos estudios han detectado que niños en edad escolar básica presentan
altos índices de obesidad y sobrepeso producto de un elevado consumo de productos
de alta densidad energética; acompañado de un insuficiente consumo de lácteos,
productos del mar, frutas, y verduras (Durán, 2008; Vío, 2008). Es por esto que se
deben recoger nuevas tendencias en la industria de alimentos, como son los alimentos
funcionales, e incentivar la práctica de deportes y actividad física (Ministerio de Salud,
2005; Vío, 2008).
La existencia de los alimentos funcionales es una realidad mundial de la cual Chile
no ha estado al margen, pese a que en nuestro país el mercado de estos alimentos
hace pocos años ha comenzado a crecer y a darse a conocer. Las propiedades de los
alimentos funcionales pueden provenir de sus constituyentes normales, como en el
caso de las fibras y antioxidantes (ej. vitamina E, β-caroteno) presentes en frutas,
verduras, legumbres y cereales; o la adición de ingredientes que modifiquen sus
propiedades originales. A este tipo de constituyentes se les atribuye diversos efectos
protectores como evitar enfermedades cardiovasculares, evitar desarrollo de cáncer de
distinto tipo, contribuir al fortalecimiento de piel y huesos, poseer propiedades
antimicrobianas y protectoras del sistema inmunológico; ayudando así a mejorar la
calidad de vida de los seres humanos (Anónimo, 2005).
2
1.1 Marco teórico
1.1.1 Antecedentes generales de la zanahoria La zanahoria (Daucus carota L.) es una hortaliza de raíz larga perteneciente a la
familia de las Umbelíferas (Figura Nº1.1). En términos prácticos, se considera a la raíz
como el órgano de consumo de zanahoria; sin embargo, debe aclararse que el
producto incluye una parte del hipocótilo, la cual se engruesa y tiene un desarrollo
similar a la raíz primaria, con la que forma una unidad orgánica. La raíz primaria se
elonga rápidamente posgerminación, alcanzando su largo máximo típico del cultivar
(variable entre 3 y 30 cm) antes de un mes. Posteriormente, se inicia una etapa de
engrosamiento que resulta del desarrollo, a partir de la zona cambial del córtex, de
floema secundario hacia el exterior, y de xilema secundario hacia el interior. En ambos
tejidos proliferan las células parenquimatosas, en las cuales se almacena sacarosa y
otros azúcares de reserva que se usan para reiniciar el crecimiento en la segunda
temporada. A su vez, estas células contienen pigmentos como clorofila, carotenoides
(α y β), antocianinas y licopeno, cuya presencia y concentración relativa determinan el
color de las raíces (Anexo Nº1) (Krarup y Moreira, 1998). Su propagación es por medio
de semillas, y la cosecha de la zanahoria se inicia 65 días después de la siembra, la
que se puede prolongar hasta los 120 días (duración total del ciclo es inferior de cuatro
meses) (FAO, 2006). Existen numerosas variedades, unas aptas para el
procesamiento y otras recomendadas para el consumo fresco, siendo en Chile el tipo
más dominante la variedad Chantenay. Aparte de los cultivares tradicionales, existe un
sinnúmero de cultivares híbridos (Krarup y Moreira, 1998); como por ejemplo la
variedad ábaco, la cual se ha mejorado el rendimiento comercial, el color por su alto
contenido de carotenoides, la uniformidad y la firmeza (Seminis, 2003).
3
Figura Nº1.1: Zanahoria (Daucus carota L.) variedad ábaco. Fuente: Seminis (2003). La zanahoria es una hortaliza que se cultiva todo el año en todas las regiones de
Chile. La superficie cultivada alcanza a casi 4.000 ha/año, lo que señala la alta
importancia y consumo del producto en el país. Las principales áreas productivas se
ubican en las regiones Metropolitana, de Valparaíso y del Bío-Bío (Krarup y Moreira,
1998).
Desde el año 1997 a la temporada 2002/2003, la superficie de siembra de cultivo de
zanahoria en el país ha ido incrementándose para luego mantenerse constante hasta
la temporada 2003/2004 (ODEPA, 2008), y aumentar en la temporada 2006/2007 a
casi 4.000 há. Según el VII Censo Agropecuario y Forestal (INE, 2008) tal como se
muestra en la Tabla Nº1.1
Tabla Nº1.1: Estimación de la superficie de zanahoria. Temporada agrícola 1997/1998 a 2006/2007 (há): Especie 1997/98 1998/99 1999/00 2002/03 2003/04 2006/07 Zanahoria 3.589 3.538 3.722 3.800 3.800 3.975 Fuentes: INE (2008), ODEPA (2008). La apreciación de la zanahoria como producto de gran valor nutricional se debe al
descubrimiento, en 1919, que los carotenoides son un aporte de provitamina A, la que
se degrada a retinol o vitamina A en el organismo humano. Es más, dicha apreciación
positiva se ha visto aumentada, especialmente a partir de la década de los ’70,
momento en que comenzaron a publicarse diversos estudios que han demostrado que
4
los alimentos ricos en pigmentos como antocianinas, carotenoides, clorofila, y
flavonoides, tienen la capacidad de prevenir ciertas enfermedades cardiovasculares,
algunos tipos de cáncer y el envejecimiento celular, debido a sus propiedades
antioxidantes (Krarup y Moreira, 1998), además de otras actividades no antioxidantes
como la implicación en los procesos de control de la diferenciación y proliferación
celular (Mínguez et al., 2006). También es una buena fuente de tiamina, hierro,
vitamina C y azúcares (Uddin et al., 2003). En el caso de zanahoria, los contenidos de
carotenoides son entre 10 hasta 1.000 veces más altos que en la mayoría de las
hortalizas, y esto aún puede ser superado con las líneas genéticas de mayor contenido
que ya se han incorporado a nuevos cultivares disponibles (Krarup y Moreira, 1998). El producto natural, no procesado, es utilizado cocido en ensaladas frías o en
guisos, y se reconoce una tendencia creciente a su uso en ensaladas crudas. En la
agroindustria se le usa como materia prima para congelados, deshidratados,
encurtidos, enlatados, y jugos (Krarup y Moreira, 1998; Uddin et al., 2003; FAO, 2006).
Además, se usa como fuente para extracción de carotenoides, los que se emplean
como colorantes de margarinas y componentes de raciones de ave, para intensificar el
color de la carne y de la yema de los huevos (Krarup y Moreira, 1998).
1.1.2 Compuestos carotenoides La estructura básica de los carotenoides corresponde a un tetraterpeno de 40
átomos de carbono, simétrico y lineal formado a partir de ocho unidades isoprenoides
de 5 carbonos unidas de manera tal que el orden se invierte al centro. Como se puede
ver en la Tabla Nº1.2, este esqueleto básico puede modificarse de varias maneras
como por ejemplo, por hidrogenación, deshidrogenación, ciclación, migración del doble
enlace, acortamiento o extensión de la cadena, reordenamiento, isomerización,
introducción de funciones oxigenadas, o por combinaciones de estos procesos; dando
como resultado una gran diversidad de estructuras. Se han aislado y caracterizado
más de 600 carotenoides a partir de fuentes naturales. El número de carotenoides
hasta ahora encontrados en los alimentos es mucho menor; sin embargo, la
composición de los carotenoides de un alimento determinado puede ser bastante
compleja (Rodríguez-Amaya, 2001).
5
Se requieren al menos siete enlaces dobles conjugados para que un carotenoide
presente color, a medida que se extiende el sistema conjugado, el color se acentúa:
así, el licopeno con once enlaces conjugados es de color rojo. La ciclación causa algún
grado de disminución en el color, por lo que el β-caroteno y el γ-caroteno son de color
naranja y rojo-naranja respectivamente, aunque tienen el mismo número de enlaces
dobles conjugados que el licopeno. La intensidad y matiz de los colores en los
alimentos que contienen carotenoides dependen de cuáles carotenoides están
presentes, sus concentraciones y estado físico (Rodríguez-Amaya, 1999).
Tabla Nº1.2: Estructuras y características de los carotenoides comunes en los alimentos:
Estructura Características
acíclico, incoloro
acíclico, amarillo suave
acíclico, rojo
monocíclico (1 anillo β), rojo-naranja
bicíclico (2 anillos β), naranja
bicíclico (1 anillo β, α-Caroteno 1 anillo γ),
amarillo
Fuente: Rodríguez-Amaya (1999).
6
La importancia de los carotenoides en los alimentos va más allá de su rol como
pigmentos naturales. En forma creciente, se han atribuido a estos compuestos
funciones y acciones biológicas. De hecho, por mucho tiempo se ha sabido de la
actividad de provitamina A de los carotenoides. La dieta proporciona la vitamina A en
forma de vitamina A preformada (retinil ester, retinol, retinal, 3-dehidroretinol y ácido
retinoico) a partir de alimentos de origen animal como por ejemplo hígado, leche y
productos lácteos, pescado y carne, o como carotenoides que se pueden transformar
biológicamente a vitamina A (provitaminas A) generalmente a partir de alimentos de
origen vegetal. Sobre una base mundial, se estima que aproximadamente el 60% de la
vitamina A dietaria proviene de las provitaminas A. Debido al costo generalmente
prohibitivo de los alimentos animales, la contribución dietaria de la provitamina A
aumenta a un 82% en los países en desarrollo. También, la provitamina A tiene la
ventaja de convertirse a vitamina A sólo cuando el cuerpo lo requiere; evitando así, la
toxicidad potencial de una sobredosis de vitamina A. Por otra parte, muchos factores
influyen en la absorción y utilización de provitamina A, como por ejemplo la cantidad,
tipo, y forma física de los carotenoides en la dieta; la ingesta de grasa, vitamina E y
fibra; el estado nutricional en relación a las proteínas y zinc; la existencia de ciertas
enfermedades e infecciones por parásitos (Rodríguez-Amaya, 1999; Urra, 2008); o
condiciones ambientales como calor o humo (Hurst et al., 2003). Así, la
biodisponibilidad de carotenoides es variable y difícil de evaluar (Rodríguez-Amaya,
1999).
El requerimiento mínimo para que un compuesto carotenoide posea actividad de
vitamina A es poseer un anillo β no sustituido con una cadena poliénica de 11
carbonos (Rodríguez-Amaya, 1999). La provitamina A más importante es el β-caroteno
tanto en términos de bioactividad como de abundancia. Virtualmente todas las
muestras de alimentos carotenogénicos de plantas analizados hasta la fecha contienen
β-caroteno como constituyente principal o menor. Estructuralmente, la vitamina A es
esencialmente la mitad de la molécula de β-caroteno con una molécula adicional de
agua en el extremo de la cadena lateral. Así, el β-caroteno es una potente provitamina
A, a la cual se le asigna un 100% de actividad. El γ-caroteno y el α-caroteno también
7
tienen actividad de vitamina A, y poseen aproximadamente la mitad de la bioactividad
del β-caroteno (Rodríguez-Amaya, 2001; Urra, 2008).
Los efectos beneficiosos de los carotenoides se han relacionado con la
disminución del riesgo de enfermedades degenerativas tales como cáncer,
enfermedad cardiovascular, bajo riesgo de defectos al nacer y un aumento del sistema
inmune donde participan principalmente el licopeno, β-caroteno, luteina y α-caroteno.
Además la luteina y zeaxantina participan en la prevención de daño ocular, como la
formación de cataratas y degeneración macular relacionada a la edad; (Rodríguez-
Amaya, 1999; Basu et al., 2001; Sulaeman et al., 2001; Hurst et al., 2003; Krinsky y
Johnson, 2005; Urra, 2008).
Debido a que la deficiencia de vitamina A sigue siendo un problema serio de salud
pública en más de la mitad del mundo, sobretodo en niños y embarazadas, las fuentes
dietarias y adecuación de las provitaminas A continúan siendo la principal
preocupación, por lo que se ha convertido en una de las prioridades para contribuir al
bienestar global, y en particular al bienestar de los países en desarrollo. Por otra parte,
el enfoque en el mundo desarrollado ha girado a los otros efectos de promoción de la
salud de los carotenoides (Rodríguez-Amaya, 1999; Sulaeman et al., 2001; Urra,
2008).
1.1.3 Deshidratación osmótica El tratamiento osmótico de frutas y verduras es considerada una técnica de
ingeniería de alimentos, en la que ocurren efectos combinados de deshidratación e
impregnación. La deshidratación osmótica involucra la salida de agua, vitaminas y
pigmentos solubles desde los tejidos y simultáneamente una impregnación de solutos
en los mismos. Esto ocurre al sumergir la matriz biológica en una solución acuosa
hipertónica de sales, azúcares, alcoholes, o la mezcla de ellas (Carrillo et al, 1994;
Spiazzi y Mascheroni, 2001; Ferrando y Spiess, 2002; Chiralt y Fito, 2003; León, 2007).
8
Figura Nº1.2: Esquema que muestra los distintos flujos en la deshidratación osmótica. Fuente: Spiazzi y Mascheroni (2001). Se considera que la membrana celular es semipermeable, con lo que sólo es
posible transferencia de agua, de sales, y azúcares naturales (fructosa, glucosa) a
través de ella hacia el espacio extracelular (Transporte Transmembranario
Plasmalemático, TTP), o aún hacia una célula adyacente (Transporte
Transmembranario Simplástico, TTS), tal como se muestra en la Figura Nº1.2. Una vez
que el agua y los constituyentes naturales alcanzan los espacios extracelulares, se
transfieren hacia la solución osmótica. A su vez, los solutos de la solución osmótica se
transfieren hacia el producto mediante un mecanismo semejante pero de dirección
opuesta (Transporte Difusional-Convectivo, TDC). Como la pared celular es permeable
a la mayoría de los solutos utilizados en deshidratación osmótica (DO), el espacio
comprendido entre la membrana celular y la pared celular también se considera como
espacio intercelular para fines de modelamiento (Spiazzi y Mascheroni, 2001).
El deshidratado osmótico ofrece muchas ventajas en comparación al secado
convencional debido al mejoramiento de las características de calidad del producto
final, la eficiencia del proceso, y el ahorro de energía que se logra debido a que el
agua es removida sin cambio de fase. La incorporación de solutos en la solución
osmótica permite introducir la cantidad deseada de componentes activos, tales como
agentes de preservación, nutrientes, mejoradores del sabor y textura del producto.
(Real, 1997; Osorio, 2003).
9
Este tratamiento permite reducir tanto el contenido de humedad de las frutas o
verduras en un 50-60%, como su actividad de agua (Carrillo et al, 1994; Spiazzi y
Mascheroni, 2001; Uddin et al., 2003), manteniendo una muy buena textura, gran
concentración de aromas, y retención del color en un alimento (Carrillo et al., 1994). Si
bien el producto obtenido no es estable para su conservación, su composición química
permite obtener, después de un secado moderado con aire caliente, congelación,
liofilización, o secado al vacío, un producto final de buena calidad organoléptica
(Spiazzi y Mascheroni, 2001; Osorio, 2003; Derossi et al., 2008).
Las soluciones utilizadas deben tener baja actividad de agua y viscosidad, además,
el soluto debe ser inocuo, tener un buen sabor, y ser soluble en agua (Real, 1997;
Uddin et al., 2003). Debido a que dicho soluto difunde hacia el interior de la matriz
biológica, es necesario que sea compatible con las características organolépticas de
ella (Real, 1997). Es importante considerar que muchos factores afectan la
deshidratación osmótica, tales como el tipo de agente osmótico usado, concentración y
temperatura de la solución osmótica, la proporción alimento/sirope, y las propiedades
físico-químicas del alimento (Carrillo et al., 1994; Chiralt y Fito, 2003; Uddin et al., 2003).
Como subproductos de la deshidratación osmótica se obtienen soluciones
hipertónicas que pueden ser recicladas a través de un proceso posterior de
concentración y reconstitución para continuar deshidratando; también pueden
reutilizarse en jugos concentrados y en procesos de confitado, ya que llevarían
partículas en suspensión, y aromas de la fruta o verdura (Real, 1997).
1.1.4 Evaluación sensorial adaptada a niños El análisis sensorial es una disciplina que se dedica a estudiar formas de
sistematizar estas observaciones, teniendo en cuenta la subjetividad que determina
cuando un alimento es o no aceptado. Considerando que la opción de aceptar o
rechazar un alimento está muy influenciada por el placer que éste provoca en los
consumidores, el que, a su vez, está ligado fuertemente al grado de satisfacción
generado como respuesta a estímulos captados por los órganos de los sentidos; por
ello, el desarrollo de pruebas de evaluación sensorial adaptadas al perfil de cada
10
consumidor tiene gran importancia para identificar preferencias y/o niveles de
aceptabilidad relacionados a la creación de hábitos, prácticas alimentarias, y también,
para la optimización de los recursos destinados al diseño de alimentos (Álvares et al.,
2008).
Las pruebas sensoriales afectivas son aquellas en las cuales una persona expresa
su reacción subjetiva ante un producto, indicando si le gusta o le disgusta, si lo acepta
o lo rechaza, o si lo prefiere frente a otro(s), es decir son apreciaciones totalmente
personales (Anzaldúa-Morales, 1994; Meilgaard et al., 1999). Para llevar a cabo las
pruebas afectivas con consumidores es necesario contar con un mínimo de 40 jueces
no entrenados (Wittig de Penna, 1981), y estos deben ser consumidores habituales o
potenciales compradores del tipo de alimento evaluado. Cuando se desea obtener
información acerca de un producto, puede recurrirse a las pruebas de medición del
grado de satisfacción: estas pruebas son intentos para manejar objetivamente datos
subjetivos como son las respuestas de los consumidores acerca de cuanto les gusta o
les disgusta un alimento. Para estas pruebas se utilizan escalas hedónicas, que
pueden ser verbales o gráficas, y la elección del tipo de escala depende de la edad de
las personas y del número de muestras a evaluar. Cuando los consumidores tienen
limitaciones para comprender las diferencias entre los términos mencionados en una
escala hedónica (ej. cuando se utilizan niños como panelistas) pueden utilizarse
escalas gráficas, como es el caso de las escalas faciales (Anzaldúa-Morales, 1994;
Meilgaard et al., 1999; Torricella et al., 2007) (Anexo Nº3).
En el área de alimentos y bebidas, el público infantil constituye uno de los mayores
mercados a los cuales la industria busca apuntar, debido a la importante influencia que
ejercen los niños sobre el poder de decisión de compra en los adultos, es por ello que
en el desarrollo de alimentos para escolares es recomendable definir las características
del producto con grupos de niños representativos de la población a la cual estarán
destinados. Para asegurar el éxito de los alimentos infantiles, se deben investigar las
sensaciones que atraen al paladar de niños y adolescentes, y considerar tanto las
expectativas de calidad global como aquellas relacionadas con la satisfacción
hedónica, por ello, se hace necesario contar con un mayor número de estudios
sensoriales que consideren a este importante segmento de la población (Wittig de
Penna et al., 2000; Popper y Kroll, 2003; Popper y Kroll, 2005).
11
2. HIPÓTESIS DE TRABAJO Y OBJETIVOS
2.1 Hipótesis La temperatura, tiempo y concentración del medio osmótico (variables del proceso
de deshidratación osmótica), influyen en el contenido de carotenoides de un snack de
zanahoria, con características saludables, dirigido a la población infantil.
Es posible la elaboración de un snack de zanahoria en el cual se optimice el
contenido de carotenoides totales, mediante la búsqueda de la mejor combinación de
temperatura, tiempo y concentración del medio osmótico, variables claves en el
proceso de deshidratado osmótico, que constituya una alternativa de buena calidad
nutricional y sensorial para la ingesta por consumidores infantiles, y que además
presente características más saludables en comparación a los snacks convencionales
actualmente disponibles en el mercado chileno.
2.2 Objetivo general Diseñar un alimento tipo snack a base de zanahoria mediante deshidratación
osmótica y posterior secado convencional, orientado a consumidores infantiles.
2.3 Objetivos específicos • Optimizar el contenido de pigmentos carotenoides totales, mediante la búsqueda de
las mejores condiciones de tiempo, temperatura y concentración del medio osmótico
en el proceso de deshidratación osmótica, por medio de técnicas de diseño
estadístico.
• Caracterizar la materia prima y producto final (obtenido bajo condiciones óptimas)
mediante análisis para determinar el contenido de compuestos carotenoides, fibra
dietaria, actividad de agua, humedad, color superficial y capacidad antioxidante.
• Aplicar un test que evalúe sensorialmente el grado de satisfacción al producto
óptimo, en relación a los atributos color y sabor utilizando una escala hedónica de
cinco puntos, diseñada especialmente para que los niños señalen su nivel de
agrado, indiferencia o desagrado ante el producto.
12
3. MATERIALES Y METODOLOGÍA
3.1 Materia Prima para la elaboración del snack de zanahoria
Zanahorias (Daucus carota L.) variedad ábaco, adquiridas en supermercados
Jumbo (Anexo Nº2) Azúcar blanca granulada, marca Jumbo Agua potable Agua destilada
3.2 Metodología
3.2.1 Elaboración de snack de zanahoria
Figura Nº3.1: Diagrama de bloques del proceso de elaboración de snack de zanahoria.
Recepción y selección de
materia prima
Lavado por inmersión
Pelado Manual
Corte en cilindros Adición del agente osmótico
Preparación de los canastillos
Deshidratación Osmótica
Extracción del medio y enjuague
Control de peso por intervalos de tiempo
Secado Convencional
(50ºC)
Almacenamiento (20º C)
Control de peso por intervalos de tiempo
13
Recepción y selección de materias primas: La materia prima se seleccionó de
acuerdo a sus condiciones óptimas para el proceso (firmeza, color, sabor, olor)
(Estévez y Figuerola, 1973).
Lavado: El lavado para evitar contaminaciones fue realizado por inmersión en agua
potable a temperatura ambiente hasta eliminar la suciedad visible (Cheftel y Cheftel,
1980). Pelado: Se aplicó pelado manual con cuchillo doméstico para pelar zanahorias.
Corte: Se aplicó corte cilíndrico a las zanahorias, de 1 cm de diámetro (Ferrando y
Spiess, 2002), y 3 mm de espesor (Uddin et al., 2003).
Control de peso: Se pesaron 50 gramos de zanahorias previamente cortadas, para
obtener una relación zanahoria/solución osmótica igual a 1:10 (Uddin et al., 2003).
Preparación de la solución osmótica: Se elaboró un almíbar (sirope) con
sacarosa comercial en caliente (80 ºC aproximadamente), a distintas
concentraciones, dependiendo de lo definido en el diseño experimental. Para
cumplir con la relación zanahoria/sirope de 1:10, la masa final del almíbar de
sacarosa debe ser de, aproximadamente, 500 g (Uddin et al., 2003).
Deshidratación osmótica: Para este proceso se utilizó un equipo de
deshidratación osmótica provisto de un recipiente plástico para el agua que se usó
como medio de transmisión de calor, un recipiente metálico para la solución de
sacarosa que se usó como agente osmótico, canastillos plásticos para contener las
hojuelas de zanahoria, un sistema calefactor y control de temperatura Haake di type
001-3603 y un agitador Heidolf type RZR1 77118 W (Anexo Nº5). Además para
controlar el peso del producto se utilizó una balanza granataria Precisa 1620D. La
muestra se distribuyó en canastillos, se sumergió totalmente en el almíbar, y se
llevó a cabo el proceso de deshidratación osmótica con agitación constante (Spiazzi
y Mascheroni, 2001). Se pesó la fruta en intervalos de tiempo previamente definidos
de acuerdo al diseño experimental. Las temperaturas del sirope en la deshidratación
osmótica fueron las que previamente se eligieron para el diseño experimental
(Uddin et al., 2003).
14
Secado convencional: Debido a que el producto obtenido no es estable para su
conservación, ya que constituye un producto de humedad intermedia (Real, 1997;
Spiazzi y Mascheroni, 2001), se realizó un secado con aire caliente a 50 ºC hasta
conseguir peso constante. Para este proceso se utilizó una estufa de convección
forzada y flujo paralelo marca Heraeus TU 60/60, WC. Este equipo funciona a una
velocidad de aire constante e igual a 6 m/s, medida en el ducto de salida. Además
para controlar el peso del producto se utilizó una balanza granataria Precisa 1620D.
Almacenamiento: Las muestras se envasaron en bolsas de film de polipropileno
biorientado metalizado de baja temperatura de sello, el cual esta compuesto por una
cara metalizada, una capa central y una cara no tratada termosellable, lo que
asegura una barrera al vapor de agua, al oxígeno y a la luz (Anexo Nº4). Finalmente
se almacenaron a temperatura ambiente (18-25 ºC), y protegidas de la luz directa
(Singh et al., 2008).
3.2.2 Diseño experimental Para la optimización de la variable de respuesta, se llevó a cabo, en primer lugar, un
diseño de tamizado factorial completo 23, con 3 ejecuciones en el punto central del
diseño (11 ensayos experimentales totales) (Box et al., 1989), donde los factores o
variables independientes fueron: tiempo de deshidratado osmótico, temperatura del
medio, y concentración en masa de sacarosa en la solución (Uddin et al., 2003) y la
variable de respuesta fue la concentración de compuestos carotenoides totales
determinados por espectrofotometría; este diseño permite encontrar una aproximación
a la respuesta óptima. Las Tablas Nº3.1 y Nº3.2 muestran la matriz del diseño, y los
valores reales que corresponden a cada variable codificada:
15
Tabla Nº3.1: Matriz del diseño experimental 23: Variables independientes Variable dependiente
Concentración Tiempo Temperatura Carotenoides -1 -1 -1 ------- 1 -1 -1 ------- -1 1 -1 ------- 1 1 -1 ------- -1 -1 1 ------- 1 -1 1 ------- -1 1 1 ------- 1 1 1 ------- 0 0 0 ------- 0 0 0 ------- 0 0 0 -------
Tabla Nº3.2: Valores reales correspondientes a las variables codificadas empleadas en el diseño experimental factorial completo 23:
Código Concentración [%m/m] Tiempo [h] Temperatura [ºC] -1 40 4 30 0 50 5 40 1 60 6 50
Para encontrar la combinación de factores que conduzcan a una concentración
óptima de carotenoides en el producto diseñado, posteriormente se realizó un diseño
compuesto central rotacional 22 más estrella, con 3 ejecuciones en el punto central del
diseño (11 ensayos experimentales) para la optimización del producto final, empleando
la metodología estadística de superficie de respuesta (MSR) (Box et al., 1989), donde
los factores o variables independientes fueron tiempo de deshidratado osmótico y
temperatura del medio, la variable de respuesta también fue la concentración de
compuestos carotenoides en el producto. Para realizar el análisis de los resultados se
utilizó el software Statgraphics® Plus 5.1 edición profesional (Statistical Graphics
Corp., USA), a un nivel de confianza del 95%. La Tabla Nº 3.3 muestra la matriz del
diseño, y en la sección de resultados se presentan los valores reales con el código
respectivo.
16
Tabla Nº3.3: Matriz del diseño experimental compuesto central rotacional 22 + estrella:
Variables independientes Variable dependiente Tiempo Temperatura [Carotenoides]
-1 -1 ------- 1 -1 ------- -1 1 ------- 1 1 -------
- 2 0 ------- 2 0 -------
0 - 2 ------- 0 2 ------- 0 0 ------- 0 0 ------- 0 0 -------
3.2.2.1 Cálculos El modelo escogido fue un modelo fenomenológico, el cual no explica el mecanismo
de la transferencia de materia a través de un modelo fisicoquímico, sino que intenta
hacer relaciones simples de pérdida de agua (WL), ganancia de sólidos (GS), y pérdida
de masa (WR) con las condiciones operativas como tiempo, temperatura,
concentración, velocidad de agitación, etc. (Spiazzi y Mascheroni, 2001; León, 2007).
La pérdida de masa (WR) se determinó por diferencia entre la masa inicial de la
zanahoria, y la masa al momento de muestrear. Se expresó en porcentaje (García-
Redón et al., 1994; Real, 1997; Spiazzi y Mascheroni, 2001; León, 2007):
1000
0×⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ −
=W
WTWWR (1)
, donde:
WT = Masa al muestrear (g)
W0 = Masa inicial (g)
La ganancia de sólidos (GS) se determinó en el momento de muestrear de acuerdo
a la siguiente ecuación (Uddin et al., 2003):
17
1000
0×⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ −
=W
SSGS (2)
donde:
W0 = Peso inicial de zanahoria fresca (g)
S0 = Sólidos solubles iniciales de la zanahoria (%)
S = Sólidos solubles de la zanahoria al muestrear (%)
3.2.3 Extracción de los carotenoides desde la zanahoria y el snack de zanahoria
El producto terminado fue reconstituido con aproximadamente 2 ml de agua
destilada, y luego de esperar 30 minutos aproximadamente que la muestra estuviese
rehidratada, se molió en un mortero de porcelana y se homogenizó con 2,5 gramos de
celite para facilitar la desintegración y la filtración. Se agregó 3 ml de acetona pro
análisis, y se realizó una filtración sobre papel Whatman Nº1 a presión reducida,
empleando un embudo Büchner (Rodríguez-Amaya, 2001). Las extracciones se
realizaron hasta que desapareciera el color naranjo de la muestra. El extracto en
acetona se transferió a éter de petróleo pro análisis realizando una partición en un
embudo de decantación con el solvente y agua destilada. Finalmente la solución de
carotenoides se filtró con sulfato de sodio anhidro pro análisis y se recibió en un matraz
aforado de 100 ml aforando con éter de petróleo pro análisis. La extracción de los
carotenoides desde la zanahoria se realizó de la misma manera, sin hidratación previa
(Rodríguez-Amaya, 2001, Robert et al., 2003).
3.3 Análisis Se efectuaron los siguientes análisis, tanto para materia prima como para el
producto obtenido bajo condiciones óptimas, según correspondiera:
18
3.3.1 Contenido de compuestos carotenoides totales La determinación de pigmentos carotenoides totales, de acuerdo a la técnica
descrita por Rodríguez-Amaya (2001), se llevó a cabo utilizando un espectrofotómetro
ATI Unicam UV/Vis Spectrometer UV3-200 acoplado a un computador equipado con
software Vision 2.11. Se utilizó una longitud de onda de 450 nm. La concentración de
los carotenoides totales se calculó de acuerdo a las siguientes fórmulas:
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛×
××=
10010)()( %1
1
6
cmAmLYAgX μ (3)
( ) ( )( )⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛=
g muestra pesogXggX μμ (4)
, donde:
X = peso o concentración de carotenoides
Y = volumen de la solución para medir la absorbancia
A = absorbancia %1
1cmA = coeficiente de absorción del caroteno en el solvente usado (2592 para β-
caroteno en éter de petróleo). Rodríguez-Amaya (2001)
3.3.2 Identificación de α y β-carotenos La determinación de α y β-carotenos en el producto optimizado se realizó
simultáneamiente, mediante cromatografía líquida de alta resolución (HPLC) de
acuerdo a una adaptación de las técnicas descritas por Rodríguez-Amaya (2001) y
Robert et al. (2003). Se utilizó una bomba Merck-Hitachi L-6200A con un detector de
arreglo de diodos Waters y un computador con software Millenium 32. Se empleó una
columna C18 (5 μm tamaño de partícula, 4,6 mm i.d x 25 cm; Waters, Milford, MA), la
fase móvil isocrática estaba compuesta por metanol 20%, acetonitrilo 65% y acetato de
etilo 15% grado HPLC a un flujo de 1ml/min. Los cromatogramas se extrajeron a una
longitud de onda de 450 nm.
19
Preparación de los estándares
Los estándar de α y β-carotenos se obtuvieron a partir de la misma variedad de
zanahoria utilizada como materia prima para el snack, siguiendo el procedimiento
descrito por Rodriguez-Amaya, que consistió en extracción con acetona, partición a
eter de petróleo y columna abierta (MgO: Hyflosupercel, 1:1) para la separación de los
carotenos. La concentración de cada estándar se determinó por espectrofotometría.
Se realizó una curva de calibración tanto para α como para β-caroteno (Anexo 13). La
identificación de los carotenoides de la zanahoria por HPLC, se realizó por
comparación de los tiempos de retencion con los estándares. Se calculó la actividad de
Vitamina A como equivalentes actividad de retinol (EAR) usando 6 μg por EAR para β-
carotenos y 12 μg por EAR para α-carotenos (Latham, 2002).
3.3.3 Ensayo de color superficial El modelo L*, a*, b* es un estándar internacional para la medición de color
desarrollado por la Comisión Internacional de Iluminación (CIE, por su sigla en
francés), donde L* representa la luminosidad (medidas de L* varian entre 0 a 100), y a*
y b* son dos componentes cromáticos (cuyos valores están comprendidos entre -120 y
120): el componente a*, que incluye las tonalidades verdes (valores negativos) y rojas
(valores positivos); y el componente b*, que considera las tonalidades azules (valores
negativos) y amarillas (valores positivos) (Yam y Papadakis, 2004). Se determinaron
los parámetros L*, a*, b* de color superficial del producto por medio de un sistema de
captura digital y análisis de imágenes (SCAI), el cual está compuesto por un sistema
de 4 luces fluorescentes estandarizadas por CIE (D65) que estan diseñadas para que
las variaciones con la luz del día sean mínimas: el ángulo entre el lente de la cámara y
la fuente de luz debe ser alrededor de 45º, porque la reflexión difusa responsable del
color ocurre a 45º desde la luz incidente, además, la intensidad de la luz sobre la
muestra debe ser uniforme; una cámara digital Canon Powershot A70 3,2 MP 3X zoom
óptico, 3,3X zoom digital acoplada a un computador con software de captura remota de
fotografías Canon Utilities Remote Capture versión 2.7.0.10, software de cámara
Canon Utilities EX4.1 versión 4.1.0.46. Las componentes cromáticas y de luminosidad
se determinan empleando el software Adobe Photoshop® 7.0 (Anexo Nº6) (Yam y
Papadakis, 2004).
20
El método usado utiliza la ventana histograma para determinar la distribución del
color a través del eje “x” y el eje “y”. Esta ventana muestra estadígrafos (media,
desviación estándar, mediana, etc.) del valor de la luminosidad (“L”) y los dos
componentes cromáticos (“a” y “b”). Estos valores del histograma no se encuentran
estandarizados, por lo tanto se convierten a los valores estandarizados (L*, a*, b*)
usando las fórmulas siguientes (Yam y Papadakis, 2004):
100255
×⎟⎠⎞
⎜⎝⎛=∗ LL (5)
120255
·240−⎟
⎠⎞
⎜⎝⎛=∗ aa (6)
120255
·240−⎟
⎠⎞
⎜⎝⎛=∗ bb (7)
A partir de los valores de L*, a*, b* se procedió a calcular el valor de C* (chroma)
correspondiente a cromaticidad usando la siguiente fórmula (Artigas et al., 1985):
22 ∗∗∗ += baC (8)
La intensidad del color será mayor cuanto más elevado sea el valor de C*. Este
valor tiene un rango de 0 a 100, donde 100 es la máxima intensidad. Finalmente se
calculó el valor h* (hue) que representa el valor del tono o matiz de la siguiente forma
(Artigas et al., 1985):
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛= −∗
*
*1tan
abh (9)
El rango del valor de h* va desde h*=0º, que representa el enrojecimiento total hasta
h*=90º, correspondiente a amarillez total (Skjervold et al., 2001). Este análisis fue
realizado en el Departamento de Ingeniería Química y Bioprocesos de la Escuela de
Ingeniería de la Pontificia Universidad Católica de Chile, para el producto obtenido bajo
condiciones optimizadas.
21
3.3.4 Medición de grados Brix Las mediciones de grados Brix se realizaron con un refractómetro Atago, Cole
Palmer Instrument Co., 02940-32 EA, 0º-90º Brix según método oficial AOAC 932.12
(1998).
3.3.5 Actividad de agua La determinación de actividad de agua del producto obtenido bajo condiciones
óptimas se realizó en forma directa empleando un higrómetro eléctrico Novasina
Thermoconstanter TH-2 modelo RTD-200 a 25 ºC (Silva et al., 2007). Este equipo mide
la actividad de agua del producto a partir de la variación en la conductividad de un
sensor de cloruro de litio (Gajardo, 2005).
3.3.6 Fibra dietaria Según método oficial AOAC 985.29 (1998), basado en la digestión enzimática con
proteasa y amiloglucosidasa para remover proteínas y almidón, precipitación y
posterior secado para determinar cenizas y proteínas para finalmente determinar la
fibra dietaria total por diferencia. Este análisis fue realizado en el Departamento de
Nutrición de la Facultad de Medicina de la Universidad de Chile, para el producto
obtenido bajo condiciones optimizadas.
3.3.7 Capacidad antioxidante La medición de la capacidad antioxidante del producto obtenido bajo condiciones
óptimas se realizó por el método del poder antioxidante para reducir al ión férrico
FRAP, (por su sigla en inglés) de acuerdo a la técnica descrita por Benzie y Strain
(1996), basado en la reducción del ión férrico, lo que se relaciona con el poder
antioxidante de la sustancia. Este análisis fue realizado en el Departamento de
Nutrición de la Facultad de Medicina de la Universidad de Chile.
22
3.3.8 Porcentaje de humedad Según método oficial AOAC 930.15 (1998). Se colocó la muestra a secar en una
estufa de convección forzada y flujo paralelo marca Heraeus TU 60/60, WC. La
temperatura usada fue 105 ºC y presión atmosférica, hasta peso constante.
3.4 Evaluación sensorial
3.4.1 Tipo de test Se utilizó un test de aceptabilidad que determina el grado de satisfacción originado
por un producto determinado, para evaluar el producto obtenido bajo las condiciones
óptimas de procesamiento, considerando para ello, una muestra de n=80
consumidores potenciales del producto (no entrenados) de clase media, pertenecientes
a los estratos C2 y C3, que representan la mayoría de la población de Santiago
(ICCOM, 2005), de ambos géneros, y cuyas edades fluctuaron entre los 8 y 14 años.
3.4.2 Lugar de trabajo Casino del establecimiento educacional Bernadette College, ubicado en José Miguel
Carrera 550, comuna de La Florida.
3.4.3 Metodología En el casino del colegio se adecuó un lugar especial para realizar la evaluación. En
cada puesto de evaluación se dispusieron entre cinco y seis hojuelas del producto en
platos, la ficha de evaluación (Anexo Nº3) y un lápiz para responder el test.
Para diseñar la ficha de evaluación se empleó una escala hedónica gráfica de cinco
puntos especial para consumidores infantiles, la cual se adaptó para que los niños
tuvieran menos dificultad en describir su grado de satisfacción frente a los atributos
consultados del producto, y familiarizarlos de mejor forma con un estudio de este tipo
(Anzaldúa-Morales, 1994; Meilgaard et al., 1999; Torricella et al., 2007).
23
3.4.4 Segmentación de acuerdo a edad y género Para lograr una mejor interpretación de la información obtenida en la evaluación
sensorial, los resultados emitidos por los 80 consumidores fueron segmentados por
edad, ya que así se tiene un mayor conocimiento de lo que les gusta y les disgusta a
distintos grupos de niños (Popper y Kroll, 2003), para ello se consideraron tres grupos
etáreos (8-9 años (30%), 10-12 años (46%), y 13-14 años (24%)). También se llevó a
cabo una segmentación de acuerdo a género (masculino y femenino) según lo
recomendado por Torrieri et al. (2008), puesto que la aceptabilidad y/o preferencia de
un determinado producto podrían ser distintas entre un grupo de consumidores
infantiles hombres, y otro de niñas.
3.4.5 Análisis estadístico de las evaluaciones Los valores recopilados de la evaluación sensorial de los atributos evaluados fueron
sometidos a análisis de la varianza (ANDEVA) de una vía respecto a los consumidores
(80); y a ANDEVA de dos vías por grupo etáreo y género: mujeres (54%) y hombres
(46%); y a análisis gráficos y de promedios, empleando métodos clásicos de
estadística univariante (Montgomery y Runger, 1996), para ver si existen diferencias
significativas en cuanto a aceptabilidad para los grupos considerados. Para dichos
análisis se emplearon los programas computacionales Statgraphics Plus® 5.1, a un
95% de confianza, y Microsoft® Office Excel 2003.
24
4. RESULTADOS Y DISCUSIONES
4.1 Análisis efectuados a la zanahoria empleada como materia prima En la Tabla Nº4.1 se presentan los resultados de los análisis efectuados para la
zanahoria variedad Ábaco utilizada como materia prima para la obtención del snack de
zanahoria.
Tabla Nº4.1: Resultados de los análisis de la zanahoria: Variedad Chantenay- Chantenay Chantenay Chantenay Royal Ábaco Chantanay
pH 6,53 ± 0,04 6,14 ------ ------ ------ ºBrix 9 ± 0,12 9 ------ ------ 6
aw 0,95 ± 0,02 0,968 ------ ------ ------
Humedad [%] 87,55 ±
0,09 87,22 88 89,96 92,89 Capacidad antioxidante 0,09 ± 0,02 ------ ------ ------ ------ [mmoles Fe+2/100g de
producto]
Real
(1997) Krarup y Moreira (1998)
Pak (2000)
León (2007)
Los resultados de la Tabla 4.1 muestran que los valores de pH, °Brix, aw y
humedad de la zanahoria variedad Ábaco son similares a los de variedad Chantenay,
descrito por Real (1997). Valores de °Brix menores, del orden de 6, se han descrito
para la variedad Royal Chantenay (León, 2007). La literatura señala que las
propiedades de la zanahoria varían de acuerdo al tipo de suelo y lugar geográfico
donde se cultive (Rodríguez-Amaya, 2001; Krarup y Moreira, 1998). El contenido de
humedad es similar al descrito por Real (1997), Krarup y Moreira (1998) y Pak (2000)
en variedad Chantenay. La inspección visual de la zanahoria, mostró un color
anaranjado intenso y sin desarrollo de corona ni corazón verde, lo que la haría apta
para ser deshidratada (Estévez y Figuerola, 1973).
25
4.2 Diseño de tamizado factorial completo 23
Tabla Nº4.2: Variables codificadas, reales, y respuesta del diseño de tamizado factorial completo 23:
Variables codificadas
Variables reales
Respuesta
Concentración [A]
Tiempo [t]
Temperatura [Tº]
Concentración [%m/m]
Tiempo [h]
Temperatura [ºC]
Carotenoides [C] [μg/g]
-1 -1 -1 40 4 30 52,9 1 -1 -1 60 4 30 52,4 -1 1 -1 40 6 30 33,7 1 1 -1 60 6 30 27,2 -1 -1 1 40 4 50 26,4 1 -1 1 60 4 50 22,7 -1 1 1 40 6 50 41,2 1 1 1 60 6 50 24,3 0 0 0 50 5 40 43,5 0 0 0 50 5 40 46,9 0 0 0 50 5 40 42,4
La Tabla Nº4.2 muestra que las concentraciones de carotenoides totales
determinadas para todas las corridas experimentales se encontraron entre 22,7 y 52,9
μg/g de producto. En el Anexo Nº7 se muestran los detalles del análisis al diseño
experimental de tamizado aplicado para encontrar una aproximación a una
concentración máxima de carotenoides en el snack de zanahoria desarrollado, y en el
Anexo Nº10 se muestran las curvas de deshidratación osmótica de todas las corridas
experimentales de dicho diseño experimental.
El análisis estadístico de la varianza (ANDEVA) realizado para el modelo lineal
obtenido mediante el diseño de tamizado factorial completo 23, que busca una
aproximación al máximo para la variable de respuesta (concentración de carotenoides
totales) dentro de la región experimental, arrojó que las variables independientes
(factores) temperatura del medio osmótico, concentración de sacarosa, tiempo de
proceso, y la interacción entre el tiempo de proceso y la temperatura del medio
osmótico son estadísticamente significativas sobre la respuesta a un 95% de confianza
(P≤0,05), por lo tanto, las interacciones dobles entre la concentración de sacarosa-
26
Gráfico de Pareto estandarizado para Carotenos
Efectos estandarizados
+-
0 2 4 6 8 10
ABCAC
AB
A:concentracion
B:Tiempo
C:TemperaturaBC
Gráfico de Probabilidad normal para Carotenos
Efectos estandarizados
porc
enta
je
C:TemperaturaB:TiempoA:concentracionABAC
ABCBC
-2,3 -1,3 -0,3 0,7 1,7 2,70,1
15
2050809599
99,9
tiempo de proceso, la concentración de sacarosa-temperatura del medio osmótico, y la
interacción triple entre concentración de sacarosa-tiempo de proceso-temperatura del
medio osmótico no resultaron ser estadísticamente significativas (P>0,05) sobre la
concentración de carotenoides del snack de zanahoria (Anexo Nº9).
Figura Nº4.1 Gráficos de Pareto y de probabilidad normal para determinar la significancia de los efectos para la variable de respuesta (concentración de carotenoides totales).
En la Figura Nº4.1 se observa que utilizando métodos gráficos para determinar la
significancia de los efectos, sólo algunos de los factores que presentan efectos
estadísticamente significativos sobre el contenido de carotenoides totales coinciden
con lo indicado mediante el método de ANDEVA expuesto anteriormente; esto ocurre
debido a que los valores-P para los efectos de los factores tiempo de proceso y
concentración de sacarosa se encuentran en el límite máximo (0,05) para un 95% de
27
confianza. El efecto de la interacción tiempo de proceso-temperatura del medio
osmótico es positivo (favorece la conservación de los carotenoides totales), mientras
que el resto de los factores significativos afecta negativamente sobre el contenido de
dichos pigmentos.
Tabla Nº4.3: Efectos estimados para el contenido de carotenoides totales de acuerdo al diseño de tamizado factorial completo 23:
Factor Efecto estimado [A] -6,9 ± 1,66 t -7,0 ± 1,66
Tº -12,9 ± 1,66 [A]·t -4,8 ± 1,66
[A]·Tº -3,4 ± 1,66 Tº·t 15,2 ± 1,66
[A]·t·Tº -1,8 ± 1,66
Donde:
t = Tiempo [h]
Tº = Temperatura [ºC]
[A] = Concentración de sacarosa en el medio osmótico [%mm]
La Tabla Nº4.3 muestra los efectos estimados para el diseño de tamizado, donde se
observa que sólo la interacción entre el tiempo de proceso y la temperatura del medio
osmótico tendría un efecto positivo, y favorecería la preservación de los compuestos
carotenoides totales en el snack de zanahoria. Los efectos estimados para todas las
otras variables independientes (y sus interacciones) perjudicarían la preservación de
los compuestos carotenoides en el producto.
La Figura Nº4.2 muestra el efecto simultáneo originado por un cambio en el tiempo
de proceso, y en la temperatura del medio osmótico (en variables codificadas) sobre la
concentración de carotenoides totales del snack de zanahoria. En esta figura se
observa que el contenido de carotenoides aumenta a medida que se disminuye la
temperatura y el tiempo de inmersión de las zanahorias en el sirope durante el proceso
de deshidratado osmótico. Mediante el análisis del diseño de tamizado factorial, se
estimó que una aproximación a la concentración de carotenoides máxima en el
28
producto se obtiene empleando los niveles mínimos estudiados para los factores
tiempo y temperatura, es decir, un tiempo de inmersión de 4 horas, y una temperatura
del medio osmótico de 30 ºC, mientras que la elección de la concentración de sacarosa
– al tener una baja incidencia sobre el modelo en comparación con los otros dos
factores – se puede determinar considerando otros motivos no estadísticos, como son
los costes de producción, o razones de factibilidad y/o eficiencia técnica. Cabe
destacar que este modelo, al considerar únicamente las interacciones lineales entre los
factores, es válido sólo dentro de la región experimental estudiada, empleando las
mismas condiciones de proceso. El test de falta de ajuste del modelo aplicado, arrojó
un valor-P>0,05, lo que significa que éste resulta ser adecuado para describir los datos
experimentales (y por tanto, al proceso estudiado), a un 95% de confianza. El Anexo
Nº9 muestra que el valor obtenido para el estadígrafo Durbin-Watson (DW) está justo
dentro del límite mínimo recomendado (1,4), sin embargo, como su valor-P asociado es
mayor a 0,05; los residuos del modelo matemático no estarían correlacionados entre sí
al nivel de confianza aplicado. Esto valida estadísticamente el modelo, debido a que no
existen dependencias entre las variables consideradas independientes (Ojeda y Hing,
2007).
Superficie de Respuesta estimadaconcentracion=0,0
32,0-36,036,0-40,040,0-44,044,0-48,048,0-52,052,0-56,0
Tiempo Temperatura
Car
oten
os
-1 -0,6 -0,2 0,20,6 1 -1
-0,6-0,2
0,20,6
127323742475257
Figura 4.2: Gráfico de contornos de la superficie de respuesta estimada para las variables relevantes del proceso.
29
La ecuación de regresión múltiple obtenida a partir del diseño experimental de
tamizado factorial completo 23, que permite estimar la concentración de carotenoides
totales para cualquier combinación del binomio tiempo de proceso-temperatura del
medio osmótico dentro de la región experimental estudiada es la siguiente:
[ ] [ ] 7,6tTº6,45Tº -3,5tA3,45 -37,6 +−=C
Donde:
[C] = Concentración de carotenoides [μg/g de producto]
t = Tiempo [h]
Tº = Temperatura [ºC]
[A] = Concentración de sacarosa en el medio osmótico [%mm]
El valor óptimo aproximado para la concentración de carotenoides totales dado por
el análisis estadístico dentro de la región experimental estudiada, es de 58,6 μg/g de
producto.
Luego de determinar que la temperatura y el tiempo en el deshidratado osmótico
afectan de manera estadísticamente significativa sobre la concentración de
compuestos carotenoides totales, y que la concentración de sacarosa no presenta un
efecto importante sobre dicha concentración en el producto, se realizó un diseño de
superficie de respuesta compuesto central rotacional 22 más estrella, con 3 ejecuciones
en el punto central, para encontrar la combinación de factores que conduzcan a una
concentración óptima de carotenoides en el producto diseñado, cuyos detalles se
expresan en el Anexo Nº8. La concentración de sacarosa en el medio osmótico se
estableció en 50% m/m debido a que a esta concentración se lograría una buena
pérdida de agua y una ganancia de sólidos considerable (Uddin et al., 2003; Singh et
al., 2008).
30
4.3 Diseño de superficie de respuesta compuesto central rotacional 22 más estrella
En la Tabla Nº 4.4 se presentan los niveles para los factores de tiempo de proceso y
la temperatura y para la variable de respuesta contenido de carotenoides. Los niveles
para los factores estudiados, se determinaron a partir de los resultados del diseño de
tamizado factorial completo 23, aplicando la ruta de pendiente ascendente para
maximizar el contenido de carotenoides del snack de zanahoria.
Tabla Nº4.4: Variables codificadas, sin codificar y respuesta del diseño de superficie de respuesta compuesto central rotacional 22 más estrella:
Variables codificadas Variables sin codificar Respuesta
Tiempo [t]
Temperatura [Tº]
Concentración [%m/m]
Tiempo [h]
Temperatura [ºC]
Carotenoides [C] [μg/g]
-1 -1 50 2 20 33,9 1 -1 50 4 20 39,8 -1 1 50 2 40 43,7 1 1 50 4 40 32,2
- 2 0 50 1,6 30 43,9 2 0 50 4,4 30 31,0
0 - 2 50 3 16 63,3 0 2 50 3 44 35,5 0 0 50 3 30 55,2 0 0 50 3 30 57,0 0 0 50 3 30 58,7
En la Tabla Nº4.4 se puede observar que el contenido de carotenoides totales
determinados para todas las corridas experimentales se encontraron entre 31,0 y 63,3
μg/g de producto, apreciándose un aumento en las concentraciones de carotenoides
para este diseño (lo que era esperable, puesto que se siguió el camino de la pendiente
ascendente para maximizar dicho contenido). En el Anexo Nº8 se informan los detalles
del análisis estadístico efectuado al diseño experimental, de superficie de respuesta
aplicado para encontrar una concentración máxima de carotenoides en el snack de
zanahoria desarrollado, y en el Anexo Nº10 se muestran las curvas de deshidratación
osmótica de todas las corridas experimentales de dicho diseño.
El ANDEVA efectuado para el modelo cuadrático obtenido mediante el diseño de
superficie de respuesta compuesto central rotacional 22 más estrella, que maximiza la
31
Gráfico de Probabilidad normal para [Carotenos]
Efectos estandarizados
porc
enta
je
-3,4 -3 -2,6 -2,2 -1,8 -1,4 -10,1
15
2050809599
99,9
AA B:Temperatura
BB AB
A:Tiempo
Gráfico de Pareto estandarizado para [Carotenos]
Efectos estandarizados
+-
0 4 8 12 16
A:Tiempo
AB
BB
B:Temperatura
AA
variable de respuesta (concentración de carotenoides) tanto dentro de la región
experimental estudiada como en sus alrededores, indicó que el factor temperatura del
medio osmótico, junto con el factor tiempo de proceso, la interacción cuadrática de la
variable tiempo de proceso, la interacción cuadrática de la variable temperatura del
medio osmótico y la temperatura del medio osmótico resultaron ser estadísticamente
significativas sobre la variable de respuesta (P≤0,05) a un nivel de confianza del 95%
(Anexo Nº9).
En la Figura Nº4.3 se observa que las variables independientes que presentan
efectos estadísticamente significativos sobre el contenido de carotenoides coinciden
con lo indicado mediante el método de ANDEVA expuesto anteriormente. Todos los
efectos considerados en el modelo son negativos, por lo que no existen efectos que
incidan positivamente sobre el aumento en el contenido de carotenoides totales.
Figura Nº4.3 Gráfico de Pareto y de probabilidad normal para la variable de respuesta carotenoides.
32
Tabla Nº4.5: Efectos estimados del diseño de superficie de respuesta compuesto central rotacional 22 más estrella, con 3 ejecuciones en el punto central del diseño:
Factor Efecto estimado t -6,0± 1,23761
Tº -9,3 ± 1,23761 t2 -22,5 ± 1,47305 t·T -8,7 ± 1,7 Tº2 -10,6 ± 1,47305
La Tabla Nº4.5 muestra los efectos estimados para el diseño efectuado empleando
MSR. Se observa que los efectos para todos los factores y sus interacciones
perjudicarían la preservación de los compuestos carotenoides en el producto.
En la Figura Nº4.4 se muestra la superficie de respuesta que representa la
concentración de carotenoides totales del snack de zanahoria (elegida como la variable
de respuesta del proceso) en función del tiempo de proceso, y de la temperatura del
medio osmótico: se observa que el contenido de carotenoides totales aumenta a
medida que se disminuye la temperatura del medio y el tiempo de proceso de la
zanahorias en el sirope durante el proceso de deshidratado osmótico, hasta conseguir
su valor óptimo aproximadamente en la combinación t=0; T=-0,43. El análisis
estadístico obtenido mediante MSR estimó que para maximizar el contenido de
carotenoides totales en el snack de zanahoria, se debe emplear un tiempo de proceso
de 3 horas y una temperatura de deshidratación de 26 ºC. La respuesta optimizada del
contenido de carotenoides dado por el análisis estadístico empleando la MSR es de 58
μg/g de producto. La Figura Nº4.4 además incluye el gráfico de contornos para la
variable de respuesta, que muestra las combinaciones de tiempo de proceso y
temperatura del medio osmótico para las cuales se obtienen valores estimados
similares para la variable de respuesta.
33
Superficie de Respuesta estimada
Tiempo Temperatura
[Car
oten
os]
33,0-36,036,0-39,039,0-42,042,0-45,045,0-48,048,0-51,051,0-54,054,0-57,057,0-60,0-1
-0,6-0,2
0,20,6
1 -1-0,6
-0,20,2
0,61
28333843485358
Figura 4.4: Gráfico de contornos y de superficie de la respuesta estimada.para las variables relevantes del proceso. La ecuación de regresión múltiple obtenida a partir del diseño experimental
rotacional de superficie de respuesta, que permite estimar la concentración de
carotenoides totales para cualquier combinación del binomio tiempo de proceso-
temperatura de deshidratación osmótica es la siguiente:
[ ] 22 3,53,11º1,469,56 TtTC ⋅−⋅−⋅−= Donde:
[C] = Concentración de carotenoides [μg/g de producto]
t = Tiempo [horas]
Tº = Temperatura [grados Celsius]
El test de falta de ajuste registra un valor-P mayor a 0,05 por lo que el modelo
parece ser adecuado para los datos observados al 95% de nivel de confianza (Anexo
Nº9). El Anexo Nº9 muestra que el valor del estadígrafo Durbin-Watson está entre el
rango recomendado (1,4 - 2,5), además, como su valor-P asociado es mayor a 0,05;
los residuos del modelo matemático no estarían correlacionados entre sí al nivel de
confianza aplicado, lo que valida estadísticamente el modelo. Es importante mencionar
que este modelo es válido en la región experimental estudiada y en sus alrededores,
manteniendo el resto de las variables del proceso constantes.
34
4.4 Caracterización del producto obtenido bajo condiciones óptimas
4.4.1 Deshidratación osmótica Se realizó el proceso de deshidratación osmótica de acuerdo a lo establecido en el
análisis de optimización estadística efectuado mediante el uso de la metodología de
superficie de respuesta, el cual indicó que los valores recomendados para el binomio
tiempo y temperatura de proceso corresponden a 3 horas y 26 ºC. Además, de acuerdo
a lo informado por Rastogi et al. (1999) y Uddin et al. (2003), se estableció una
concentración de 50% en masa de sacarosa en el medio osmótico.
0
10
20
30
40
50
60
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5
Tiempo [h]
% d
e pé
rdid
a de
pes
o o
gana
ncia
de
sólid
os Pérdida de masaGanancia de sólidos
Figura Nº4.5: Pérdida de peso y ganancia de sólidos de la zanahoria durante el proceso de deshidratación osmótica En la Figura Nº4.5 se observa la tendencia que presenta la pérdida de peso de la
zanahoria en el tiempo durante el proceso de deshidratación osmótica. La curva es
característica para este tipo de proceso, y se asemeja a las reportadas en los estudios
de Real (1997), Spiazzi y Mascheroni (2001), y León (2007): presenta un comienzo
pronunciado, donde la zanahoria pierde el mayor porcentaje de peso; sobre los 30
minutos de proceso, la pérdida de peso es más lenta, para luego tender a un equilibrio.
Finalmente, las zanahorias pierden un 50% de su peso inicial, lo que sería razonable,
debido a las temperaturas y tiempos bajos utilizados. Uddin et al. (2003) informaron
pérdidas similares bajo condiciones de tiempo y temperatura más elevadas, por lo que
la presencia de sacarosa, y su concentración en el medio osmótico estaría jugando un
35
papel relevante en el proceso de deshidratación de la zanahoria (Falade e Igbeka,
2007). La Figura Nº4.5 también muestra la evolución que presenta la ganancia de
sólidos de las zanahorias a través del tiempo en que se lleva a cabo el proceso, la cual
llega finalmente a un 10% de la masa inicial. El porcentaje de ganancia de sólidos es
influenciado por la concentración de la solución osmótica, por el tamaño de las
moléculas de la solución, mientras más baja sea su masa molecular, más se
favorecerá su entrada al producto (Paltrinieri y Figuerola, 1997; Real, 1997; Spiazzi y
Mascheroni, 2001), y por la estructura de los tejidos celulares (Chiralt y Fito, 2003; Le
Maguer et al., 2003). Se podría inferir que la estructura celular de la zanahoria, la
concentración elegida de la solución del medio osmótico (50% m/m), y la masa
molecular del soluto utilizado (sacarosa), habrían favorecido la ganancia de sólidos en
el snack de zanahorias. La curva de ganancia de sólidos obtenida es similar a la
informada por Singh et al. (1999) para zanahorias en solución de sacarosa y a las
informadas por García-Redón et al. (1994), Spiazzi y Mascheroni (2001), Shi y Le
Maguer (2003), y Uddin et al. (2003), comenzando con una ligera alza hasta las 2
horas de tratamiento, para luego ascender lentamente hasta tender a un equilibrio;
pese a ser materias primas distintas, donde se utiliza sacarosa a concentraciones
similares a las de este estudio, o solutos con masas moleculares cercanas a 342 g/mol
para la deshidratación osmótica.
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
0 1 2 3 4 5 6
Tiempo (horas)
Hum
edad
(g H
2O/g
ss)
Figura Nº4.6: Gráfico de humedad versus tiempo para el secado osmótico del snack de zanahoria.
Hum
edad
(g H
2O/g
ss)
36
La Figura Nº4.6 muestra la variación del tiempo con el contenido de humedad, en
base seca, del snack de zanahoria. Se aprecia claramente un descenso marcado de la
humedad en los primeros puntos, para luego tender a una humedad constante que se
alcanza, aproximadamente, después de 4 horas. La humedad experimental que
finalmente alcanza el producto es de 0,58 [g H2O/ g sólido seco], luego de 5,5 horas.
4.4.2 Contenido de α- y β-carotenos Los resultados encontrados para el contenido de α- y β-carotenos en la zanahoria
se presentan en la Tabla Nº 4.6. Los valores de α- y β-carotenos obtenidos, en base
húmeda, para la zanahoria como materia prima son menores a los descritos por
Sulaeman et al. (2001) y Rodríguez-Amaya (2001), que varían entre 25 y 49 μg/g para
α-carotenos y 46 y 103 μg/g para β-carotenos. Sin embargo, Rodríguez-Amaya (1999)
informa que el contenido de carotenos en zanahorias, determinado a través de HPLC,
tiene amplias variaciones alrededor del mundo, provocadas por la variedad y la
estacionalidad, con valores que van desde 5,3 a 106 μg/g para α-carotenos, mientras
que los valores de β-caroteno fluctúan entre 36 y 182 μg/g, por lo cual el contenido de
carotenos en la zanahoria usada como materia prima se encuentra dentro de los
intervalos informados. En el Anexo Nº11 se presentan los cromatogramas obtenidos
por HPLC para la determinación de α- y β-carotenos en la zanahoria y en el snack.
Tabla Nº4.6: Contenido de α- y β-carotenos en la zanahoria usada como materia prima
α-carotenos [μg/g de zanahoria] β-carotenos [μg/g de zanahoria] base húmeda 12,8 ± 0,57 44,4 ± 7,33 base seca 112,5 ± 5,06 391± 64,56
Los resultados encontrados para el contenido de α- y β-carotenos para el snack de
zanahoria se presentan en la Tabla Nº 4.7. No se encontraron estudios que dieran
cuenta del contenido de carotenos en zanahoria luego de un proceso de deshidratación
osmótica y posterior secado. Rodríguez-Amaya (1999) y Meléndez-Martínez et al.
(2004) informan para diferentes tratamientos de la zanahoria a temperaturas similares
a las usadas en el proceso de elaboración de los snacks de zanahoria que la retención
de carotenos es alta, tanto para α- como para β-carotenos. Sin embargo, la principal
37
causa de la pérdida de carotenos en estos casos serían los procesos oxidativos, los
que podrían presentarse durante el secado de frutas y vegetales por tiempos elevados
(8,5 horas aproximadamente), en los que el producto se expone a condiciones que
desfavorecen la retención de carotenos, como son la presencia del oxígeno, luz, y
temperaturas medias a elevadas (Meléndez-Martínez et al., 2004).
Tabla Nº4.7: Contenido de α- y β-carotenos en el snack de zanahoria
α-carotenos [μg/g de snack] β-carotenos [μg/g de snack] base húmeda 21,06 ± 0,51 52,4 ± 6,68 base seca 26,3 ± 0,64 65,4 ± 8,33
La actividad de Vitamina A de la materia prima, expresada como equivalentes
actividad de retinol, fue de 847 [μg de EAR/100g] de zanahoria mientras que para el
snack de zanahoria fue de 1049 [μg de EAR/100g] de producto. Esta cantidad de
equivalentes en retinol para el snack de zanahoria, en una porción de 25 gramos,
corresponde al 33% de la dosis diaria recomendada por el Ministerio de Salud (2002)
en sus Directrices Nutricionales sobre vitaminas y minerales, y en el Reglamento
Sanitario de los Alimentos (Ministerio de Salud, 2008). Por esto, se podría usar el
descriptor nutricional “alto contenido” en el producto, para destacar su propiedad de
aportar un gran contenido de vitamina A (Zacarías y Vera, 2005).
4.4.3 Análisis específicos para los snack de zanahoria obenido bajo condiciones óptimas
Figura Nº4.7: Imagen tipo empleada para efectuar el análisis de color del producto final.
38
La Figura Nº4.7 muestra una imagen captada en el SCAI, para determinar los
parámetros de color del producto. Se ha informado que el color típico de la zanahoria
fresca es debido a la presencia de compuestos carotenoides (Rodríguez-Amaya, 1999;
Rodríguez-Amaya, 2001; Sulaeman et al., 2001). Tabla Nº4.8: Resultados de los análisis de caracterización del producto optimizado:
Propiedad Valor pH 5,61 ± 0,02
Color
L*= 67,18 ± 0,63 a*= 42,18 ± 1,43 b*= 54,00 ± 0,82 C*= 68,53 ± 1,48
h* = 52,01º ± 0,59 ºBrix 13,93 ± 0,12
aw 0,54 ± 0,02 Humedad [%] 7,71 ± 0,87
Capacidad antioxidante [mmoles Fe+2/100g de
producto] 0,13 ± 0,03 Fibra dietética [g/100g]
(b.s.) 12,09 ± 0,02
Al analizar los valores de color de la Tabla Nº4.8 se observa que el valor de L*
corresponde a una luminosidad superior al valor 50, mayor a los reportados por otros
autores como Real (1997) o Singh et al. (2008) que utilizan cloruro de sodio o
maltodextrina como medio osmótico para la deshidratación de las zanahorias, o por
Krokida et al. (2001) que realizan secado convencional a zanahorias, por lo que el uso
de una solución de sacarosa al 50% m/m sería la causante de una mayor luminosidad
en el producto. Los componentes a* y b* presentan valores positivos, lo que significa
que el producto presenta una coloración cercana al rojo y al amarillo, atribuibles al
contenido de α- y β-carotenos. Estos pigmentos conforman el 90% del total de
carotenoides presentes en la zanahoria (Sulaeman et al., 2001), donde, debido a los
enlaces conjugados y la ciclación de su estructura, el β-caroteno otorga el color naranjo
y el α-caroteno el color amarillo al producto (Rodríguez-Amaya, 1999). El valor h* es
importante para describir cambios de color, debido a que el aumento en un grado de
este valor en un mismo producto podría correlacionarse con el contenido de un
pigmento (Gössinger et al., 2009; Skjervold et al., 2001), al comparar el valor h* del
39
producto (52º) con el valor h* de la zanahoria cruda (57º) Real (1997) no se aprecian
grandes diferencias luego del proceso de dehidratación osmótica y posterior secado.
Estas mínimas diferencias en el cambio de color podrían deberse a reacciones de
oxidación, ya sean no enzimáticas, o debidas a enzimas como las lipoxigenasas que se
presentan generalmente durante el secado de frutas y vegetales (Meléndez-Martínez et
al., 2004). El valor de C* de la Tabla Nº4.8 indica que la intensidad de color del snack
de zanahoria es elevada. Gössinger et al. (2009) informan que los productos con un
alto valor de C* son más aceptados, debido a que este valor al ir en aumento indica
mayor intensidad del color por lo que sería un indicativo importante de la buena
aceptabilidad que tuvo el producto por parte de los consumidores.
La capacidad antioxidante del snack de zanahoria obtenido bajo condiciones
óptimas, Tabla Nº4.8, es superior a la de la zanahoria cruda informada en la Tabla
Nº4.1, sugiriendo que en la deshidratación de la zanahoria los compuestos
carotenoides quedan más expuestos debido a la concentración de estos. La capacidad
antioxidante del snack es inferior a la de productos de origen vegetal como el café, té o
hierbas culinarias (valores sobre 0,2 mmoles/ 100g) (Langley-Evans, 2000; Dragland et
al., 2003; Lecumberri et al., 2006), pero dentro de los cultivos de raíces la zanahoria
(Daucus carota L.) es uno de los que tiene mejor capacidad antioxidante debido a su
alto contenido de compuestos carotenoides (Grassmann et al., 2007). Sin embargo, el
valor para la zanahoria cruda es inferior a lo encontrado por Ou et al. (2002) que
muestra una media de 25 ± 7 μmolFe+2/g y Araya et al. (2006) que muestra una media
de 27 ± 0,004 mmoles Fe/100g. La capacidad antioxidante de la zanahoria es baja
comparada con otras materias primas ricas en carotenoides como por ejemplo aji rojo o
pimentón rojo y es la màs baja entre las verduras cultivadas en Chile (Araya et al.,
2006). El valor del contenido de fibra dietética encontrado (Tabla Nº4.8) es inferior al
valor reportado por Pak (2000) para zanahoria cocida, no se encontraron estudios que
dieran cuenta del contenido de fibra en procesos similares al deshidratado osmótico y
posterior secado convencional. El menor contenido de fibra dietética podría deberse a
la pérdida de fibra soluble por lixiviación al medio osmótico, también una parte de la
fibra soluble se degradaría en fragmentos más pequeños durante la etapa de corte de
la zanahoria (Pak, 2000). Sin embargo, una porción de 25 gramos de producto,
40
contiene un 12% de la dosis diaria recomendada por Zacarías y Vera (2005), por lo que
se podría usar el descriptor nutricional “Buena fuente” para destacar dicho aporte de
fibra dietética en el producto. En la Tabla Nº4.8 puede observarse que la actividad de
agua (aw) y la humedad del producto obtenido bajo condiciones óptimas fue de 0,54 ±
0,02 y 7,71 ± 0,87 [g/100g] b.s., respectivamente, los cuales al situarlos en la gráfica de
velocidad de alteración de los alimentos (Labuza et al., 1972), se podría inferir que el
snack de zanahoria se encuentra por debajo del rango de actividad de agua de un
alimento de humedad intermedia (0,9-0,6)(Cheftel y Cheftel, 1980), por lo que no
habría crecimiento de bacterias, mohos y levaduras y además estarían detenidas las
reacciones enzimáticas. Por lo tanto, el producto en un envase adecuado, como el
utilizado experimentalmente (Anexo Nº4) y almacenado en condiciones normales de
temperatura y humedad mantendría su estabilidad microbiológica. Singh et al. (2008)
agregan también que los pretratamientos osmóticos que utilizan solutos distintos al
NaCl en la solución se vuelven menos higroscópicos, haciendo más estable al producto
luego de almacenarlo. Sin embargo, los valores de humedad y de actividad de agua
son más altos a los presentados por Sulaeman et al. (2001) para chips de zanahoria
fritas, por lo que el producto final obtenido por deshidratación osmótica y posterior
secado convencional sería menos estable que un producto sometido a otros procesos
como la fritura, Impregnación al vacío (García-Redón et al.,1994) o liofilización (Osorio,
2003).
4.5 Evaluación sensorial de aceptabilidad
El tipo de ficha diseñada, adaptando la escala hedónica de 5 puntos utilizando caras
caricaturizadas con expresiones de agrado o desagrado fue de gran utilidad para una
mejor comprensión de la evaluación, debido a que los niños en edad escolar aún no
poseen el vocabulario adecuado para entender los términos empleados con frecuencia
en un análisis sensorial de rutina (Anzaldúa-Morales, 1994; Popper y Kroll, 2005). Así,
se intenta uniformizar el grado de comprensión, tanto para los niños de 8 años, como
para los pre-adolecentes de 14 años. Anzaldúa-Morales (1994) muestra como ejemplo
una escala hedónica facial de 9 puntos. En esta evaluación se modificó dicha escala
dejando solo 5 caras para evitar la dificultad de interpretar las expresiones faciales
41
intermedias entre los extremos y el centro de la escala. Además, la ficha fue escrita
con un vocabulario adecuado al público dirigido (Wittig de Penna et al., 2000), así a los
niños evaluadores les fue más fácil comprender y responder la evaluación, sin perder
el sentido de lo que se quería obtener con sus opiniones. El ANDEVA efectuado a las
evaluaciones (Anexo Nº11) indicó que no se presentaron diferencias estadísticamente
significativas entre consumidores para evaluar ambos atributos (P>0,05), aplicando un
nivel de confianza de 95%, por lo tanto, existió consenso al emitir los juicios por parte
de los niños y preadolescentes, lo que permite inferir que la muestra seleccionada de
evaluadores proviene de una población estadísticamente homogénea. De haberse
presentado diferencias entre evaluadores, éstas no resultan ser impedimento para la
ejecución del análisis, puesto que no se trata de una prueba que requiera un panel
entrenado para llevarla a cabo, sino que sólo basta que los evaluadores sean
consumidores potenciales de un nuevo producto.
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
4,5
5
Color Sabor
Ace
ptab
ilida
d pr
omed
io
ColorSabor
Figura Nº4.8: Aceptabilidad promedio general para los atributos evaluados (color y sabor) en el producto elaborado bajo las condiciones óptimas encontradas.
42
Exelente saborBuen saborSabor a zanahoriaPoco agradablePodria mejorarDulceBuena mezcla
Sabor
Figura Nº4.9: Comentarios de los consumidores sobre la evaluación sensorial para los atributos color y sabor del producto elaborado bajo condiciones óptimas.
Mediante el promedio del total de las evaluaciones, como muestra la Figura Nº4.8
tanto el atributo color (4,66) como el atributo sabor (4,24) indican una buena
aceptabilidad del producto, debido a que los valores promedios se encuentran sobre el
descriptor “me gusta mucho”, es decir, el nivel 4,0 de la escala hedónica, representado
por la cuarta cara de la escala gráfica aplicada a los niños. Al comparar el atributo
sabor con los resultados del promedio de la evaluación realizada por León (2007) se
puede notar que la aceptabilidad de las zanahorias sería mejor cuando la solución
donde se realiza la deshidratación osmótica es sólo de agua con sacarosa al 50% m/m,
a diferencia de las muestras tratadas por el citado autor, que son mezclas de sacarosa-
sal y glicerol-sal a 60ºBrix, que presentaron aceptabilidades bajas (entre los
descriptores “me gusta ligeramente” y “me disgusta ligeramente”). Para el atributo
color, los resultados coinciden con lo reportado por León (2007), en cuanto a que el
color de las zanahorias deshidratadas osmóticamente es característico, sugiriendo que
no sería necesario ningún tratamiento adicional, como por ejemplo la fermentación
realizada por Sulaeman et al. (2001). Las principales razones por las cuales fue
aceptado el producto (Figura Nº4.9) en cuanto al atributo color, fueron porque el color
es llamativo, o porque el anaranjado característico de la zanahoria es uno de los
colores preferidos por los niños. Por otro lado, las principales razones para la
aceptación del sabor del snack estarían relacionadas con la conservación del sabor
43
característico de las zanahorias frescas, y con el grado de dulzor que presentó el
producto.
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
4,5
5
Atributos
Acep
tabi
lidad
pro
med
io
8-9años10-12años13-14añosColor Sabor Color Sabor Color Sabor
Figura Nº4.10: Aceptabilidad promedio por rangos de edades para los atributos evaluados (color y sabor) en el producto elaborado bajo las condiciones óptimas encontradas. Como muestra la Figura Nº4.10, del total de las evaluaciones se realizó una
segmentación por rangos etáreos entre el total de personas que realizaron la
evaluación. El análisis ANDEVA (Anexo Nº11) indicó que no hubo diferencias
estadísticamente significativas (P>0,05) para la aceptabilidad promedio de los atributos
color y sabor del producto entre los tres rangos etáreos, si bien se aprecia que los
niños entre 8 y 9 años fueron los que más aceptaron el producto respecto a ambos
atributos: sabor (4,6) y color (4,76). El segmento que menos aceptó el producto con
respecto al atributo sabor fue el comprendido por los alumnos entre 10 y 12 años
(3,94), esta menor aceptación de acuerdo a los comentarios al final de la evaluación,
se relacionan con el desagrado a la zanahoria. Cabe destacar que en ningún segmento
la aceptabilidad promedio del producto fue menor al límite de indiferencia (3). En todas
las evaluaciones realizadas, la aceptabilidad para el atributo sabor es ligeramente
inferior a la del atributo color, debido a cierto gusto residual amargo dejado en el
paladar, poca crocancia, falta de dulzor, o presencia de un sabor muy notorio a
zanahorias frescas en el snack. Según Marshall et al. (2006) el atributo color es un
factor importante en la elección y aceptabilidad de alimentos entre el público infantil, y
a menudo refleja las expectativas que se tienen con respecto al sabor, por lo que se
44
podría inferir que la percepción del sabor mantuvo las expectativas que tenían los
jueces luego de evaluar el color del producto, sin superarlas.
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
4,5
5
Atributos
Ace
ptab
ilida
d pr
omed
io
MujeresHombres
Color ColorSabor Sabor
Figura Nº4.11: Aceptabilidad promedio por género para los atributos evaluados (color y sabor) en el snack de zanahoria elaborado bajo condiciones óptimas
Como se muestra en la Figura Nº4.11, en cuanto a la aceptabilidad media por
género, tanto a los hombres como a las mujeres les causó mayor grado de
satisfacción el atributo color, aunque para los primeros se observó una menor
diferencia respecto al atributo sabor (4,35). Si bien no se encontraron diferencias
estadísticamente significativas en aceptabilidad entre géneros para ninguno de los
dos atributos evaluados (P>0,05), lo que coincide con lo reportado en otros estudios
con consumidores infantiles (Baxter et al., 1999; Kühn y Thybo, 2001), la
aceptabilidad promedio en hombres tanto para el color (4,73), como para el sabor
(4,35) fue levemente superior que la emitida por las mujeres, con puntuaciones
promedio de 4,61 para color y de 4,14 para sabor. Esto no estaría de acuerdo con lo
expuesto por Torrieri et al. (2008), puesto que sugieren que las mujeres muestran
una mayor aceptabilidad hacia productos más saludables y que no provoquen un
aumento significativo de peso, como es el caso de alimentos elaborados a partir de
frutas y vegetales.
45
5. CONCLUSIONES • Se desarrolló un alimento tipo snack en base a zanahoria y sacarosa mediante
los procesos de deshidratación osmótica y posterior secado convencional, para
conferir un mayor nivel de estabilidad al producto.
• El diseño estadístico de tamizado factorial completo 23, mostró que el tiempo de
deshidratación osmótica y la temperatura del proceso fueron estadísticamente
significativas (p<0,05) sobre el contenido de pigmentos carotenoides en el snack
de zanahoria, mientras que la concentración de la solución de sacarosa no
mostró un efecto significativo. Se estimó que una aproximación a la
concentración de carotenoides máxima en el producto se obtiene empleando los
niveles mínimos estudiados para los factores tiempo y temperatura, es decir, un
tiempo de inmersión de 4 horas, y una temperatura del medio osmótico de 30 ºC.
• El diseño estadístico compuesto central rotacional 22 más estrella para optimizar
el contenido de carotenoides del snack de zanahoria obtenido por deshidratación
osmótica, mostró que las variables temperatura del proceso y tiempo de
deshidratación osmótica presentaron un efecto significativo (p<0,05) sobre el
contenido de pigmentos carotenoides en el snack de zanahoria, el cual aumenta
a medida que las variables disminuyen simultaneamente. Las condiciones
óptimas fueron de: 3 horas de proceso y temperatura del medio osmótico de 26
ºC, obteniéndose un contenido de pigmentos carotenoides de 58 μg/g de snack.
• El contenido de provitamina A del snack de zanahoria al transformarlo a actividad
de vitamina A, junto con el contenido de fibra dietaria, dan cuenta de un gran
potencial nutricional del producto, debido a que según las directrices sobre
vitaminas, minerales y fibras del Ministerio de Salud se pueden usar los
descriptores “alto contenido” para Vitamina A, y “buena fuente” para fibra
dietaria.
• La humedad del producto junto con su baja actividad de agua hacen preveer que
el producto final presentaría una estabilidad considerable frente a un potencial
crecimiento de bacterias, mohos y levaduras; siendo recomendable llevar a cabo
un estudio de vida útil fisicoquímico, microbiológico, y sensorial al producto para
conocer su estabilidad en el tiempo.
46
• La evaluación sensorial de aceptabilidad realizada a niños permite concluir que
el producto es muy aceptado por este tipo de consumidores sin presentar
diferencias estadísticamente significativas entre los grupos etáreos
considerados, ni entre panelistas masculinos y femeninos en el nivel
socioeconómico evaluado, puesto que los atributos superan ampliamente el nivel
de indiferencia (3,0 para este caso particular), siendo este producto una
alternativa de consumo más saludable que los productos snacks del mercado
actual y además es una opción para fomentar el consumo de zanahorias.
47
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• Vío, F. (2008) “Exigencias de los consumidores condicionan la industria de
alimentos”. Indualimentos, 11(50): 62-65.
• Wittig de Penna, E. (1981) “Evaluación sensorial: una metodología actual para
tecnología de alimentos”. Talleres Gráficos USACH, Santiago, Chile. 134p.
• Wittig de Penna, E.; Bunger, A. y Serrano L. (2000) “Entrenamiento de paneles
sensoriales constituidos por niños”. Archivos Latinoamericanos de Nutrición, 50(1):
19-25.
• Yam, K.L. y Papadakis, S.E. (2004) “A simple digital imaging method for measuring
and analyzing color of food surfaces”. Journal of Food Engineering, 61(1): 137-142.
• Zacarías, I. y Vera, G (2005) “Selección de alimentos, uso del etiquetado nutricional
para una alimentación saludable”. Instituto de Nutrición y Tecnología de los
Alimentos (INTA), Universidad de Chile, Santiago, Chile. 60p.
55
ANEXOS
ANEXO Nº1
Órgano de consumo de una zanahoria y sus partes
Fuente: Krarup y Moreira (1998)
56
ANEXO Nº2
Ficha técnica de zanahoria empleada en este estudio
57
ANEXO Nº3
Ficha para test de grado de satisfacción aplicable a niños
Nombre: __________________________________________________________ ¡Hola!
Observa el producto que se presenta a continuación y marca la carita que corresponde
al nivel de agrado que te produzca el color del alimento:
Deja tu comentario:_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Prueba el producto que se presenta a continuación y marca la carita que corresponde
al nivel de agrado que te produzca sabor del alimento:
Deja tu comentario:__________________________________________________________________
______________________________________________________________________
¡Muchas Gracias
58
ANEXO Nº4
Film para el envasado de las muestras
59
ANEXO Nº5 Equipo de deshidratación osmótica
AGITADOR
CALEFACTOR
RECIPIENTE PARA SOLUCIÓN
RECIPIENTE PARA EL AGUA
60
ANEXO Nº6
Sistema de captura y análisis de imágenes (SCAI) del Departamento de Ingeniería Química y Bioprocesos de la Pontificia Universidad Católica
Sistema de iluminación Posición de la cámara con respecto a la muestra
61
ANEXO Nº7
Diseño de tamizado factorial completo 23+ 3 puntos centrales
• Aplicación diseño: Factorial 23 + 3 puntos centrales con todas las variables
Resumen del análisis -------------------- Efectos estimados para Carotenos ---------------------------------------------------------------------- Promedio = 37,6 +/- 0,707321 A:concentracion = -6,9 +/- 1,65881 B:Tiempo = -7,0 +/- 1,65881 C:Temperatura = -12,9 +/- 1,65881 AB = -4,8 +/- 1,65881 AC = -3,4 +/- 1,65881 BC = 15,2 +/- 1,65881 ABC = -1,8 +/- 1,65881 ---------------------------------------------------------------------- Los errores estándar están basados en un error puro con 2 g.l.
Gráfico de Pareto estandarizado para Carotenos
Efectos estandarizados
+-
0 2 4 6 8 10
ABCAC
AB
A:concentracion
B:Tiempo
C:TemperaturaBC
Análisis de la Varianza para Carotenos -------------------------------------------------------------------------------- Fuente Suma de Cuadrados Gl Cuadrado medio F-Ratio P-Valor -------------------------------------------------------------------------------- A:concentracion 95,22 1 95,22 17,30 0,0532 B:Tiempo 98,0 1 98,0 17,81 0,0518 C:Temperatura 332,82 1 332,82 60,48 0,0161 AB 46,08 1 46,08 8,37 0,1016 AC 23,12 1 23,12 4,20 0,1769 BC 462,08 1 462,08 83,96 0,0117 ABC 6,48 1 6,48 1,18 0,3913 Falta de ajuste 183,333 1 183,333 33,31 0,0287 Error Puro 11,0067 2 5,50333 -------------------------------------------------------------------------------- Total (corr.) 1258,14 10 R-cuadrado = 84,5534 por ciento R-cuadrado (ajustado para g.l.) = 48,5113 por ciento Error Estándar de Est. = 2,34592 Error absoluto de la media = 3,63636 Estadístico Durbin-Watson = 0,526757 (P=0,0556) Autocorrelación residual Lag 1 = 0,661264
62
Coef. de regresión para Carotenos ---------------------------------------------------------------------- constante = 37,6 A:concentracion = -3,45 B:Tiempo = -3,5 C:Temperatura = -6,45 AB = -2,4 AC = -1,7 BC = 7,6 ABC = -0,9 ----------------------------------------------------------------------
[ ] [ ] [ ] [ ] [ ]tTºA7,6tTº-0,9TºA1,7-tA6,45Tº-2,4 -3,5tA3,45 -37,6 +−=C [C] = [Carotenos] ug/g t = Tiempo en horas Tº = Temperatura en ºcelsius [A] = Concentración del medio osmótico %mm
Gráfico de Probabilidad normal para Carotenos
Efectos estandarizados
porc
enta
je
-2,3 -1,3 -0,3 0,7 1,7 2,70,1
15
2050809599
99,9
Superficie de Respuesta estimadaconcentracion=0,0
Tiempo Temperatura
Car
oten
os
Carotenos25,0-29,029,0-33,033,0-37,037,0-41,041,0-45,045,0-49,049,0-53,053,0-57,0
-1-0,6-0,20,20,61 -1-0,6-0,20,20,61
27323742475257
63
Respuesta Optimizada -------------------- Meta: maximizar Carotenos Valor Optimo = 55,4 Factor Inferior Mayor Óptimo ----------------------------------------------------------------------- concentracion -1,0 1,0 -1,0 Tiempo -1,0 1,0 -1,0 Temperatura -1,0 1,0 -1,0
• Aplicación diseño: Factorial 23 + 3 puntos centrales excluyendo la variable ABC
Resumen del análisis -------------------- Efectos estimados para Carotenos ---------------------------------------------------------------------- Promedio = 37,6 +/- 0,707321 A:concentracion = -6,9 +/- 1,65881 B:Tiempo = -7,0 +/- 1,65881 C:Temperatura = -12,9 +/- 1,65881 AB = -4,8 +/- 1,65881 AC = -3,4 +/- 1,65881 BC = 15,2 +/- 1,65881 ---------------------------------------------------------------------- Los errores estándar están basados en un error puro con 2 g.l.
Gráfico de Pareto estandarizado para Carotenos
Efectos estandarizados
+-
0 2 4 6 8 10
AC
AB
A:concentracion
B:Tiempo
C:Temperatura
BC
Análisis de la Varianza para Carotenos -------------------------------------------------------------------------------- Fuente Suma de Cuadrados Gl Cuadrado medio F-Ratio P-Valor -------------------------------------------------------------------------------- A:concentracion 95,22 1 95,22 17,30 0,0532 B:Tiempo 98,0 1 98,0 17,81 0,0518 C:Temperatura 332,82 1 332,82 60,48 0,0161 AB 46,08 1 46,08 8,37 0,1016 AC 23,12 1 23,12 4,20 0,1769 BC 462,08 1 462,08 83,96 0,0117 Falta de ajuste 189,813 2 94,9067 17,25 0,0548 Error Puro 11,0067 2 5,50333 -------------------------------------------------------------------------------- Total (corr.) 1258,14 10 R-cuadrado = 84,0383 por ciento R-cuadrado (ajustado para g.l.) = 60,0959 por ciento Error Estándar de Est. = 2,34592
64
Error absoluto de la media = 3,63636 Estadístico Durbin-Watson = 0,669754 (P=0,0238) Autocorrelación residual Lag 1 = 0,601384 Coef. de regresión para Carotenos ---------------------------------------------------------------------- constante = 37,6 A:concentracion = -3,45 B:Tiempo = -3,5 C:Temperatura = -6,45 AB = -2,4 AC = -1,7 BC = 7,6 ----------------------------------------------------------------------
[ ] [ ] [ ] [ ] 7,6tTºTºA1,7-tA6,45Tº-2,4 -3,5tA3,45 -37,6 +−=C
[C] = [Carotenos] ug/g t = Tiempo en horas Tº = Temperatura en ºcelsius [A] = Concentración del medio osmótico %mm
Gráfico de Probabilidad normal para Carotenos
Efectos estandarizados
porc
enta
je
-2,6 -1,6 -0,6 0,4 1,4 2,4 3,40,1
15
2050809599
99,9
Superficie de Respuesta estimadaconcentracion=0,0
Tiempo
Car
oten
os
Carotenos25,0-29,029,0-33,033,0-37,037,0-41,041,0-45,045,0-49,049,0-53,053,0-57,0
-1-0,6-0,20,20,61 -1-0,6-0,20,20,61
27323742475257
65
Respuesta Optimizada -------------------- Meta: maximizar Carotenos Valor Optimo = 55,8 Factor Inferior Mayor Optimo ----------------------------------------------------------------------- concentracion -1,0 1,0 1,0 Tiempo -1,0 1,0 -1,0 Temperatura -1,0 1,0 -1,0
• Aplicación diseño: Factorial 23 + 3 puntos centrales excluyendo las variables ABC y AC
Resumen del análisis -------------------- Efectos estimados para Carotenos ---------------------------------------------------------------------- promedio = 37,6 +/- 0,707321 A:concentracion = -6,9 +/- 1,65881 B:Tiempo = -7,0 +/- 1,65881 C:Temperatura = -12,9 +/- 1,65881 AB = -4,8 +/- 1,65881 BC = 15,2 +/- 1,65881 ---------------------------------------------------------------------- Los errores estándar están basados en un error puro con 2 g.l.
Gráfico de Pareto estandarizado para Carotenos
Efectos estandarizados
+-
0 2 4 6 8 10
AB
A:concentracion
B:Tiempo
C:Temperatura
BC
Análisis de la Varianza para Carotenos -------------------------------------------------------------------------------- Fuente Suma de Cuadrados Gl Cuadrado medio F-Ratio P-Valor -------------------------------------------------------------------------------- A:concentracion 95,22 1 95,22 17,30 0,0532 B:Tiempo 98,0 1 98,0 17,81 0,0518 C:Temperatura 332,82 1 332,82 60,48 0,0161 AB 46,08 1 46,08 8,37 0,1016 BC 462,08 1 462,08 83,96 0,0117 Falta de ajuste 212,933 3 70,9778 12,90 0,0728 Error Puro 11,0067 2 5,50333 -------------------------------------------------------------------------------- Total (corr.) 1258,14 10
66
R-cuadrado = 82,2007 por ciento R-cuadrado (ajustado para g.l.) = 64,4014 por ciento Error Estándar de Est. = 2,34592 Error absoluto de la media = 3,67273 Estadístico Durbin-Watson = 1,06444 (P=0,0407) Autocorrelación residual Lag 1 = 0,392025 Coef. de regresión para Carotenos ---------------------------------------------------------------------- constante = 37,6 A:concentracion = -3,45 B:Tiempo = -3,5 C:Temperatura = -6,45 AB = -2,4 BC = 7,6 ----------------------------------------------------------------------
[ ] [ ] [ ] 7,6tTºtA6,45Tº-2,4 -3,5tA3,45 -37,6 +−=C
[C] = [Carotenos] ug/g t = Tiempo en horas Tº = Temperatura en ºcelsius [A] = Concentración del medio osmótico %mm
Gráfico de Probabilidad normal para Carotenos
Efectos estandarizados
porc
enta
je
-2,8 -0,8 1,2 3,2 5,20,1
15
2050809599
99,9
Superficie de Respuesta estimadaconcentracion=0,0
Tiempo Temperatura
Car
oten
os
Carotenos28,0-31,7531,75-35,535,5-39,2539,25-43,043,0-46,7546,75-50,550,5-54,2554,25-58,0
-1-0,6-0,20,20,61-1-0,6-0,20,20,61
27323742475257
67
Respuesta Optimizada -------------------- Meta: maximizar Carotenos Valor Optimo = 56,2 Factor Inferior Mayor Optimo ----------------------------------------------------------------------- concentracion -1,0 1,0 -1,0 Tiempo -1,0 1,0 -1,0 Temperatura -1,0 1,0 -1,0
• Aplicación diseño: Factorial 23 + 3 puntos centrales excluyendo las variables ABC, AC, AB
Resumen del análisis -------------------- Efectos estimados para Carotenos ---------------------------------------------------------------------- promedio = 37,6 +/- 0,707321 A:concentracion = -6,9 +/- 1,65881 B:Tiempo = -7,0 +/- 1,65881 C:Temperatura = -12,9 +/- 1,65881 BC = 15,2 +/- 1,65881 ---------------------------------------------------------------------- Los errores estándar están basados en un error puro con 2 g.l.
Gráfico de Pareto estandarizado para Carotenos
Efectos estandarizados
+-
0 2 4 6 8 10
A:concentracion
B:Tiempo
C:Temperatura
BC
Análisis de la Varianza para Carotenos -------------------------------------------------------------------------------- Fuente Suma de Cuadrados Gl Cuadrado medio F-Ratio P-Valor -------------------------------------------------------------------------------- A:concentracion 95,22 1 95,22 17,30 0,0532 B:Tiempo 98,0 1 98,0 17,81 0,0518 C:Temperatura 332,82 1 332,82 60,48 0,0161 BC 462,08 1 462,08 83,96 0,0117 Falta de ajuste 259,013 4 64,7533 11,77 0,0799 Error Puro 11,0067 2 5,50333 -------------------------------------------------------------------------------- Total (corr.) 1258,14 10 R-cuadrado = 78,5382 por ciento R-cuadrado (ajustado para g.l.) = 64,2303 por ciento Error Estándar de Est. = 2,34592
68
Error absoluto de la media = 4,21818 Estadístico Durbin-Watson = 1,44097 (P=0,1002) Autocorrelación residual Lag 1 = 0,176691 Coef. de regresión para Carotenos ---------------------------------------------------------------------- constante = 37,6 A:concentracion = -3,45 B:Tiempo = -3,5 C:Temperatura = -6,45 BC = 7,6 ----------------------------------------------------------------------
[ ] [ ] 7,6tTº6,45Tº -3,5tA3,45 -37,6 +−=C
[C] = [Carotenos] ug/g t = Tiempo en horas Tº = Temperatura en ºcelsius [A] = Concentración del medio osmótico %mm
Gráfico de Probabilidad normal para Carotenos
Efectos estandarizados
porc
enta
je
-2,8 -0,8 1,2 3,2 5,20,1
15
2050809599
99,9
Superficie de Respuesta estimadaconcentracion=0,0
Tiempo Temperatura
Car
oten
os
Carotenos30,0-33,033,0-36,036,0-39,039,0-42,042,0-45,045,0-48,048,0-51,051,0-54,054,0-57,0-1 -0,6 -0,2 0,2 0,6 1 -1-0,6-0,20,20,61
27323742475257
69
Respuesta Optimizada -------------------- Meta: maximizar Carotenos Valor Optimo = 58,6 Factor Inferior Mayor Optimo ----------------------------------------------------------------------- concentracion -1,0 1,0 -1,0 Tiempo -1,0 1,0 -1,0 Temperatura -1,0 1,0 -1,0
• Aplicación diseño: Factorial 23 + 3 puntos centrales excluyendo las variables ABC, AC, AB, A
Resumen del análisis -------------------- Efectos estimados para Carotenos ---------------------------------------------------------------------- promedio = 37,6 +/- 1,66017 B:Tiempo = -7,0 +/- 3,89344 C:Temperatura = -12,9 +/- 3,89344 BC = 15,2 +/- 3,89344 ---------------------------------------------------------------------- Los errores estándar están basados en un error puro con 6 g.l.
Gráfico de Pareto estandarizado para Carotenos
Efectos estandarizados
+-
0 1 2 3 4
B:Tiempo
C:Temperatura
BC
Análisis de la Varianza para Carotenos -------------------------------------------------------------------------------- Fuente Suma de Cuadrados Gl Cuadrado medio F-Ratio P-Valor -------------------------------------------------------------------------------- B:Tiempo 98,0 1 98,0 3,23 0,1223 C:Temperatura 332,82 1 332,82 10,98 0,0161 BC 462,08 1 462,08 15,24 0,0079 Falta de ajuste 183,333 1 183,333 6,05 0,0492 Error Puro 181,907 6 30,3178 -------------------------------------------------------------------------------- Total (corr.) 1258,14 10 R-cuadrado = 70,9698 por ciento R-cuadrado (ajustado para g.l.) = 58,5283 por ciento Error Estándar de Est. = 5,50616 Error absoluto de la media = 4,85455 Estadístico Durbin-Watson = 2,19549 (P=0,1611) Autocorrelación residual Lag 1 = -0,13621
70
Coef. de regresión para Carotenos ---------------------------------------------------------------------- constante = 37,6 B:Tiempo = -3,5 C:Temperatura = -6,45 BC = 7,6 ----------------------------------------------------------------------
[ ] 7,6tTº6,45Tº -3,5t37,6 +−=C
[C] = [Carotenos] ug/g t = Tiempo en horas Tº = Temperatura en ºcelsius [A] =
Concentración del medio osmótico %mm
Superficie de Respuesta estimadaconcentracion=0,0
Tiempo Temperatura
Car
oten
os
Carotenos30,0-33,033,0-36,036,0-39,039,0-42,042,0-45,045,0-48,048,0-51,051,0-54,054,0-57,0-1 -0,6 -0,2 0,2 0,6 1 -1-0,6-0,20,20,61
27323742475257
Gráfico de Probabilidad normal para Carotenos
Efectos estandarizados
porc
enta
je
-2,6 -1,6 -0,6 0,4 1,4 2,4 3,40,1
15
2050809599
99,9
71
Respuesta Optimizada -------------------- Meta: maximizar Carotenos Valor Optimo = 55,15 Factor Inferior Mayor Optimo ----------------------------------------------------------------------- concentracion -1,0 1,0 -1,0 Tiempo -1,0 1,0 -1,0 Temperatura -1,0 1,0 -1,0
• Aplicación diseño: Factorial 23 + 3 puntos centrales excluyendo las variables ABC, AC, AB, A, B
Resumen del análisis -------------------- Efectos estimados para Carotenos ---------------------------------------------------------------------- promedio = 37,6 +/- 1,66017 C:Temperatura = -12,9 +/- 3,89344 BC = 15,2 +/- 3,89344 ---------------------------------------------------------------------- Los errores estándar están basados en un error puro con 6 g.l.
Gráfico de Pareto estandarizado para Carotenos
Efectos estandarizados
+-
0 1 2 3 4
C:Temperatura
BC
Análisis de la Varianza para Carotenos -------------------------------------------------------------------------------- Fuente Suma de Cuadrados Gl Cuadrado medio F-Ratio P-Valor -------------------------------------------------------------------------------- C:Temperatura 332,82 1 332,82 10,98 0,0161 BC 462,08 1 462,08 15,24 0,0079 Falta de ajuste 281,333 2 140,667 4,64 0,0606 Error Puro 181,907 6 30,3178 -------------------------------------------------------------------------------- Total (corr.) 1258,14 10 R-cuadrado = 63,1806 por ciento R-cuadrado (ajustado para g.l.) = 53,9757 por ciento Error Estándar de Est. = 5,50616 Error absoluto de la media = 4,96364
72
Estadístico Durbin-Watson = 2,06649 (P=0,2590) Autocorrelación residual Lag 1 = -0,0598016 Coef. de regresión para Carotenos ---------------------------------------------------------------------- constante = 37,6 C:Temperatura = -6,45 BC = 7,6 ----------------------------------------------------------------------
[ ] 7,6tTº6,45Tº -37,6 +=C
[C] = [Carotenos] ug/g t = Tiempo en horas Tº = Temperatura en ºcelsius [A] = Concentración del medio osmótico %mm
Gráfico de Probabilidad normal para Carotenos
Efectos estandarizados
porc
enta
je
-2,4 -1,4 -0,4 0,6 1,6 2,6 3,60,1
15
2050809599
99,9
Superficie de Respuesta estimadaconcentracion=0,0
Tiempo Temperatura
Car
oten
os
Carotenos30,0-33,033,0-36,036,0-39,039,0-42,042,0-45,045,0-48,048,0-51,051,0-54,0
-1 -0,6 -0,2 0,2 0,6 1 -1-0,6-0,20,20,6123283338434853
73
Respuesta Optimizada -------------------- Meta: maximizar Carotenos Valor Optimo = 51,65 Factor Inferior Mayor Optimo ----------------------------------------------------------------------- concentracion -1,0 1,0 -1,0 Tiempo -1,0 1,0 -1,0 Temperatura -1,0 1,0 -1,0
74
ANEXO Nº8
Diseño de superficie de respuesta compuesto central rotacional 22 más estrella
• Aplicación diseño: Factorial 22 + estrella con todas las variables Resumen del análisis -------------------- Efectos estimados para [Carotenos] ---------------------------------------------------------------------- promedio = 56,9667 +/- 1,0105 A:Tiempo = -5,96084 +/- 1,23761 B:Temperatura = -9,27878 +/- 1,23761 AA = -22,5293 +/- 1,47305 AB = -8,7 +/- 1,75024 BB = -10,5792 +/- 1,47305 ---------------------------------------------------------------------- Los errores estándar están basados en un error puro con 2 g.l.
Gráfico de Pareto estandarizado para [Carotenos]
Efectos estandarizados
+-
0 4 8 12 16
A:Tiempo
AB
BB
B:Temperatura
AA
Análisis de la Varianza para [Carotenos] -------------------------------------------------------------------------------- Fuente Suma de Cuadrados Gl Cuadrado medio F-Ratio P-Valor -------------------------------------------------------------------------------- A:Tiempo 71,0631 1 71,0631 23,20 0,0405 B:Temperatura 172,191 1 172,191 56,21 0,0173 AA 716,561 1 716,561 233,92 0,0042 AB 75,69 1 75,69 24,71 0,0382 BB 158,003 1 158,003 51,58 0,0188 Falta de ajuste 308,02 3 102,673 33,52 0,0291 Error Puro 6,12667 2 3,06333 -------------------------------------------------------------------------------- Total (corr.) 1373,8 10 R-cuadrado = 77,133 por ciento R-cuadrado (ajustado para g.l.) = 54,2661 por ciento Error Estándar de Est. = 1,75024 Error absoluto de la media = 4,09033 Estadístico Durbin-Watson = 1,31807 (P=0,1026) Autocorrelación residual Lag 1 = 0,183879
75
Coef. de regresión para [Carotenos] ---------------------------------------------------------------------- constante = 56,9667 A:Tiempo = -2,98042 B:Temperatura = -4,63939 AA = -11,2646 AB = -4,35 BB = -5,2896 ----------------------------------------------------------------------
[ ] 22 2896,5º35,42646,11º63939,498042,29667,56 TtTtTtC ⋅−−−−−=
Donde:
[C] = Concentración de carotenos (en μg/g de producto)
t = Tiempo (en horas)
Tº = Temperatura (en ºC)
Gráfico de Probabilidad normal para [Carotenos]
Efectos estandarizados
porc
enta
je
AAB:Temperatura
BBAB
A:Tiempo
-3,4 -3 -2,6 -2,2 -1,8 -1,4 -10,1
15
2050809599
99,9
Superficie de Respuesta estimada
TiempoTemperatura
[Car
oten
os]
[Carotenos]28,0-31,031,0-34,034,0-37,037,0-40,040,0-43,043,0-46,046,0-49,049,0-52,052,0-55,055,0-58,0-1 -0,6 -0,2 0,2 0,6 1 -1-0,6-0,20,20,61
28333843485358
76
Respuesta Optimizada -------------------- Meta: maximizar [Carotenos] Valor Optimo = 58,0117 Factor Inferior Mayor Óptimo ----------------------------------------------------------------------- Tiempo -1,41421 1,41421 -0,0516884 Temperatura -1,41421 1,41421 -0,417216
• Aplicación diseño: Factorial 22 + estrella excluyendo la variable A: Tiempo
Resumen del análisis -------------------- Efectos estimados para [Carotenos] ---------------------------------------------------------------------- promedio = 56,9667 +/- 1,0105 B:Temperatura = -9,27878 +/- 1,23761 AA = -22,5293 +/- 1,47305 AB = -8,7 +/- 1,75024 BB = -10,5792 +/- 1,47305 ---------------------------------------------------------------------- Los errores estándar están basados en un error puro con 2 g.l.
Gráfico de Pareto estandarizado para [Carotenos]
Efectos estandarizados
+-
0 4 8 12 16
AB
BB
B:Temperatura
AA
Análisis de la Varianza para [Carotenos] -------------------------------------------------------------------------------- Fuente Suma de Cuadrados Gl Cuadrado medio F-Ratio P-Valor -------------------------------------------------------------------------------- B:Temperatura 172,191 1 172,191 56,21 0,0173 AA 716,561 1 716,561 233,92 0,0042 AB 75,69 1 75,69 24,71 0,0382 BB 158,003 1 158,003 51,58 0,0188 Falta de ajuste 379,083 4 94,7708 30,94 0,0316 Error Puro 6,12667 2 3,06333 -------------------------------------------------------------------------------- Total (corr.) 1373,8 10
77
R-cuadrado = 71,9603 por ciento R-cuadrado (ajustado para g.l.) = 53,2672 por ciento Error Estándar de Est. = 1,75024 Error absoluto de la media = 4,71534 Estadístico Durbin-Watson = 2,2052 (P=0,2141) Autocorrelación residual Lag 1 = -0,166552 Coef. de regresión para [Carotenos] ---------------------------------------------------------------------- constante = 56,9667 B:Temperatura = -4,63939 AA = -11,2646 AB = -4,35 BB = -5,2896 ----------------------------------------------------------------------
[ ] 22 2896,5º35,42646,11º63939,49667,56 TtTtTC ⋅−−−−= Donde:
[C] = Concentración de carotenos (en μg/g de producto)
t = Tiempo (en horas)
Tº = Temperatura (en ºC)
Gráfico de Probabilidad normal para [Carotenos]
Efectos estandarizados
porc
enta
je
AAB:Temperatura
BBAB
-3,4 -3 -2,6 -2,2 -1,8 -1,4 -10,1
15
2050809599
99,9
Superficie de Respuesta estimada
Tiempo Temperatura
[Car
oten
os]
[Carotenos]31,0-34,034,0-37,037,0-40,040,0-43,043,0-46,046,0-49,049,0-52,052,0-55,055,0-58,058,0-61,0-1 -0,6 -0,2 0,2 0,6 1 -1-0,6-0,20,20,61
31364146515661
78
Respuesta Optimizada -------------------- Meta: maximizar [Carotenos] Valor Optimo = 58,0717 Factor Inferior Mayor Óptimo ----------------------------------------------------------------------- Tiempo -1,41421 1,41421 0,0920622 Temperatura -1,41421 1,41421 -0,476666
• Aplicación diseño: Factorial 22 + estrella excluyendo las variables A y AB
Resumen del análisis -------------------- Efectos estimados para [Carotenos] ---------------------------------------------------------------------- promedio = 56,9667 +/- 2,73338 B:Temperatura = -9,27878 +/- 3,3477 AA = -22,5293 +/- 3,98457 BB = -10,5792 +/- 3,98457 ---------------------------------------------------------------------- Los errores estándar están basados en un error puro con 4 g.l.
Gráfico de Pareto estandarizado para [Carotenos]
Efectos estandarizados
+-
0 1 2 3 4 5 6
BB
B:Temperatura
AA
Análisis de la Varianza para [Carotenos] -------------------------------------------------------------------------------- Fuente Suma de Cuadrados Gl Cuadrado medio F-Ratio P-Valor -------------------------------------------------------------------------------- B:Temperatura 172,191 1 172,191 7,68 0,0502 AA 716,561 1 716,561 31,97 0,0048 BB 158,003 1 158,003 7,05 0,0567 Falta de ajuste 371,243 3 123,748 5,52 0,0662 Error Puro 89,6567 4 22,4142 -------------------------------------------------------------------------------- Total (corr.) 1373,8 10 R-cuadrado = 66,4508 por ciento R-cuadrado (ajustado para g.l.) = 52,0726 por ciento Error Estándar de Est. = 4,73436 Error absoluto de la media = 5,36499 Estadístico Durbin-Watson = 2,37651 (P=0,1197) Autocorrelación residual Lag 1 = -0,326427
79
Coef. de regresión para [Carotenos] ---------------------------------------------------------------------- constante = 56,9667 B:Temperatura = -4,63939 AA = -11,2646 BB = -5,2896 ----------------------------------------------------------------------
[ ] 22 2896,52646,11º63939,49667,56 TtTC ⋅−−−=
Donde:
[C] = Concentración de carotenos (en μg/g de producto)
t = Tiempo (en horas)
Tº = Temperatura (en ºC)
Gráfico de Probabilidad normal para [Carotenos]
Efectos estandarizados
porc
enta
je
AAB:Temperatura
BB
-3,3 -3 -2,7 -2,4 -2,1 -1,8 -1,50,1
15
2050809599
99,9
Superficie de Respuesta estimada
Tiempo Temperatura
[Car
oten
os]
[Carotenos]38,0-40,040,0-42,042,0-44,044,0-46,046,0-48,048,0-50,050,0-52,052,0-54,054,0-56,056,0-58,0-1 -0,6 -0,2 0,2 0,6 1 -1-0,6-0,20,20,61
35394347515559
Respuesta Optimizada -------------------- Meta: maximizar [Carotenos] Valor Optimo = 57,984 Factor Inferior Mayor Óptimo ----------------------------------------------------------------------- Tiempo -1,41421 1,41421 0,0000960631 Temperatura -1,41421 1,41421 -0,438614
80
• Aplicación diseño: Factorial 22 + estrella excluyendo las variables A, AB y BB
Resumen del análisis -------------------- Efectos estimados para [Carotenos] ---------------------------------------------------------------------- promedio = 51,9883 +/- 1,98883 B:Temperatura = -9,27878 +/- 3,3477 AA = -19,4178 +/- 3,80833 ---------------------------------------------------------------------- Los errores estándar están basados en un error puro con 4 g.l.
Gráfico de Pareto estandarizado para [Carotenos]
Efectos estandarizados
+-
0 1 2 3 4 5 6
B:Temperatura
AA
Análisis de la Varianza para [Carotenos] -------------------------------------------------------------------------------- Fuente Suma de Cuadrados Gl Cuadrado medio F-Ratio P-Valor -------------------------------------------------------------------------------- B:Temperatura 172,191 1 172,191 7,68 0,0502 AA 582,708 1 582,708 26,00 0,0070 Falta de ajuste 529,246 4 132,312 5,90 0,0569 Error Puro 89,6567 4 22,4142 -------------------------------------------------------------------------------- Total (corr.) 1373,8 10 R-cuadrado = 54,9496 por ciento R-cuadrado (ajustado para g.l.) = 43,687 por ciento Error Estándar de Est. = 4,73436 Error absoluto de la media = 6,74097 Estadístico Durbin-Watson = 1,97531 (P=0,3841) Autocorrelación residual Lag 1 = -0,160972 Coef. de regresión para [Carotenos] ---------------------------------------------------------------------- constante = 51,9883 B:Temperatura = -4,63939 AA = -9,70888 ----------------------------------------------------------------------
[ ] 270888,9º63939,49883,51 TTC ⋅−−=
81
Donde:
[C] = Concentración de carotenos (en μg/g de producto)
t = Tiempo (en horas)
Tº = Temperatura (en ºC)
Gráfico de Probabilidad normal para [Carotenos]
Efectos estandarizados
porc
enta
je
AA
B:Temperatura
-2,8 -2,5 -2,2 -1,9 -1,6 -1,30,1
15
2050809599
99,9
Superficie de Respuesta estimada
Tiempo Temperatura
[Car
oten
os]
[Carotenos]38,0-40,040,0-42,042,0-44,044,0-46,046,0-48,048,0-50,050,0-52,052,0-54,054,0-56,056,0-58,0-1 -0,6 -0,2 0,2 0,6 1 -1-0,6-0,20,20,61
374145495357
Respuesta Optimizada -------------------- Meta: maximizar [Carotenos] Valor Optimo = 58,5493 Factor Inferior Mayor Óptimo ----------------------------------------------------------------------- Tiempo -1,41421 1,41421 0,0 Temperatura -1,41421 1,41421 -1,41421
82
ANEXO Nº9
Resumen del análisis de varianza para los modelos seleccionados Análisis de Varianza para carotenos diseño tamizado factorial completo 23
Fuente Suma de
Cuadrados Grados de
libertad Cuadrado
medio F-Ratio Valor-P [A] 95,22 1 95,22 17,3 0,0532 t 98 1 98 17,81 0,0518
Tº 332,82 1 332,82 60,48 0,0161 Tº·t 462,08 1 462,08 83,96 0,0117 [A]·t 46,08 1 46,08 8,37 0,1016
[A]·Tº 23,12 1 23,12 4,2 0,1769 [A]·Tº·t 6,48 1 6,48 1,18 0,3913
Falta de ajuste 183,333 1 183,333 33,31 0,0287 R-cuadrado Durbin-Watson
84,55 0,5 (P=0,0556) Análisis de Varianza para carotenos diseño tamizado factorial completo 23 luego de excluir las variables sin significancia:
Fuente Suma de
Cuadrados Grados de
libertad Cuadrado
medio F-Ratio Valor-P [A] 95,22 1 95,22 17,30 0,0532 t 98,0 1 98,0 17,81 0,0518
Tº 332,82 1 332,82 60,48 0,0161 T·tº 462,08 1 462,08 83,96 0,0117
Falta de ajuste 259,013 4 64,7 11,77 0,0799 R-cuadrado Durbin-Watson
78,54 1,4 (P=0,0963)
83
• Análisis de varianza para diseño compuesto central 22 más estrella con 3 ejecuciones en el
punto central del diseño
Fuente Suma de Cuadrados Grados de libertadCuadrado
medio F-Ratio Valor-P Tº 172,191 1 172,191 7,68 0,0173 t 71,0631 1 71,0631 23,2 0,0405
Tº·t 75,69 1 75,69 24071 0,0382 t2 716,561 1 716,561 31,97 0,0042
Tº2 158,003 1 158,003 7,05 0,0188 Falta de ajuste 308,02 3 102,673 33,52 0,0291
R-cuadrado Durbin-Watson 77,13 1,32(P=0,1026)
Análisis de Varianza para carotenos diseño tamizado factorial completo 22 luego de excluir las variables:
Fuente Suma de
Cuadrados Grados de
libertad Cuadrado
medio F-Ratio Valor-P Tº 172,191 1 172,191 7,68 0,0502
t2 716,561 1 716,561 31,97 0,0048
Tº2 158,003 1 158,003 7,05 0,0567 Falta de ajuste 371,243 3 123,748 5,52 0,0662
R-cuadrado Durbin-Watson
66,45 2,37(P=0,1204)
84
ANEXO Nº10
Curvas de deshidratación osmótica
• Diseño experimental 23
Deshidratación Osmótica
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
0 1 2 3 4 5 6 7
Tiempo (horas)
Mas
a (g
ram
os)
[40] 6h 30º[40] 4h 30º[40] 4h 50º[60] 4h 50º[40] 6h 50º[60] 4h 30º[50] 5h 40º I[50] 5h 40º II[50] 5h 40º III[60] 6h 50º[60] 6h 30º
85
• Diseño experimental 22 más estrella
Deshidratación Osmótica de zanahorias
3
3,5
4
4,5
5
5,5
6
6,5
7
7,5
8
8,5
9
9,5
10
10,5
11
11,5
12
0 1 2 3 4 5
tiempo (horas)
mas
a (g
ram
os)
[50] 3h 15,8º[50] 3h 44,1º[50] 2h 20º[50] 3h 30º I[50] 3h 30º II[50] 3h 30º III[50] 4h 20º[50] 2h 40º[50] 4h 40º[50] 4,41h 30º[50] 1,58h 30º
86
ANEXO Nº11 Análisis de varianza para evaluación sensorial de aceptabilidad con
consumidores infantiles
Tabla ANDEVA para Consumidores según Atributo Análisis de la Varianza para Atributos - Sumas de Cuadrados de Tipo III -------------------------------------------------------------------------------- Fuente Suma de cuadrados GL Cuadrado Medio Cociente-F Valor-P -------------------------------------------------------------------------------- EFECTOS PRINCIPALES A:Consumidores 70,6 79 0,893671 1,40 0,0670 RESIDUOS 51,0 80 0,6375 -------------------------------------------------------------------------------- TOTAL (CORREGIDO) 121,6 159 -------------------------------------------------------------------------------- Los cocientes F están basados en el error cuadrático medio residual.
Tabla ANDEVA de dos vías para Color según Grupo Etáreo y Género Análisis de la Varianza para Color - Sumas de Cuadrados de Tipo III -------------------------------------------------------------------------------- Fuente Suma de cuadrados GL Cuadrado Medio Cociente-F P-Valor -------------------------------------------------------------------------------- EFECTOS PRINCIPALES A:Edades 0,605481 2 0,30274 1,00 0,3744 B:Genero 0,181688 1 0,181688 0,60 0,4420 RESIDUOS 23,1152 76 0,304147 -------------------------------------------------------------------------------- TOTAL (CORREGIDO) 23,8875 79 -------------------------------------------------------------------------------- Los cocientes F están basados en el error cuadrático medio residual.
Prueba de Rangos Múltiples para Color según Grupo Etáreo -------------------------------------------------------------------------------- Método: 95,0 porcentaje HSD de Tukey Edades Recuento Media LS Sigma LS Grupos Homogéneos -------------------------------------------------------------------------------- C 19 4,52374 0,126565 X B 36 4,68297 0,0943065 X A 25 4,75804 0,110328 X -------------------------------------------------------------------------------- Contraste Diferencias +/- Límites -------------------------------------------------------------------------------- A - B 0,0750684 0,347851 A - C 0,234302 0,401264 B - C 0,159234 0,378386 -------------------------------------------------------------------------------- * indica una diferencia significativa.
87
Medias y 95,0 Porcentajes Intervalos HSD de Tukey
Edades
Col
or
A B C4,3
4,5
4,7
4,9
5,1
Prueba de Rangos Múltiples para Color según Género -------------------------------------------------------------------------------- Método: 95,0 porcentaje HSD de Tukey Genero Recuento Media LS Sigma LS Grupos Homogéneos -------------------------------------------------------------------------------- M 45 4,606 0,0863642 X H 35 4,70384 0,0935131 X -------------------------------------------------------------------------------- Contraste Diferencias +/- Límites -------------------------------------------------------------------------------- H - M 0,0978478 0,252144 -------------------------------------------------------------------------------- * indica una diferencia significativa.
Medias y 95,0 Porcentajes Intervalos HSD de Tukey
Genero
Col
or
H M4,4
4,5
4,6
4,7
4,8
4,9
88
Tabla ANDEVA de dos vías para Sabor según Grupo Etáreo y Género Análisis de la Varianza para Sabor - Sumas de Cuadrados de Tipo III -------------------------------------------------------------------------------- Fuente Suma de cuadrados GL Cuadrado Medio Cociente-F P-Valor -------------------------------------------------------------------------------- EFECTOS PRINCIPALES A:Edades 5,76393 2 2,88196 2,62 0,0794 B:Genero 0,386653 1 0,386653 0,35 0,5550 RESIDUOS 83,6075 76 1,1001 -------------------------------------------------------------------------------- TOTAL (CORREGIDO) 90,4875 79 -------------------------------------------------------------------------------- Los cocientes F están basados en el error cuadrático medio residual. Prueba de Rangos Múltiples para Sabor según Grupo Etáreo -------------------------------------------------------------------------------- Método: 95,0 porcentaje HSD de Tukey Edades Recuento Media LS Sigma LS Grupos Homogéneos -------------------------------------------------------------------------------- B 36 3,96823 0,179356 X C 19 4,31203 0,240707 X A 25 4,59715 0,209826 X -------------------------------------------------------------------------------- Contraste Diferencias +/- Límites -------------------------------------------------------------------------------- A - B 0,628911 0,661558 A - C 0,285112 0,76314 B - C -0,343799 0,71963 -------------------------------------------------------------------------------- * indica una diferencia significativa.
A B C
Medias y 95,0 Porcentajes Intervalos HSD de Tukey
Edades
3,6
3,9
4,2
4,5
4,8
5,1
Sab
or
89
Prueba de Rangos Múltiples para Sabor según Género -------------------------------------------------------------------------------- Método: 95,0 porcentaje HSD de Tukey Genero Recuento Media LS Sigma LS Grupos Homogéneos -------------------------------------------------------------------------------- M 45 4,2211 0,164251 X H 35 4,36384 0,177847 X -------------------------------------------------------------------------------- Contraste Diferencias +/- Límites -------------------------------------------------------------------------------- H - M 0,142741 0,479538 -------------------------------------------------------------------------------- * indica una diferencia significativa.
Medias y 95,0 Porcentajes Intervalos HSD de Tukey
Genero
Sab
or
H M3,9
4,1
4,3
4,5
4,7
90
ANEXO Nº12
Cromatogramas para α y β-carotenos
Cromatograma de α y β-carotenos de la zanahoria usada como materia prima
Cromatograma de α y β-carotenos en el producto obtenido bajo condiciones óptimas.
91
ANEXO Nº13
Curvas de calibración para α y β-carotenos
• Curva de calibración para α-caroteno
0123456789
10
0 500.000 1.000.000 1.500.000 2.000.000 2.500.000
area
conc
entra
ción
(ug/
ml)
ÁreaiónConcentrac ·42132,0 06−Ε+= R2 = 99,7861%
• Curva de calibración para β-caroteno
0
1
2
3
4
5
6
0 200.000 400.000 600.000 800.000 1.000.000 1.200.000 1.400.000
área
conc
entr
ació
n (u
g/m
l)
ÁreaiónConcentrac ·40561,0 06−Ε+= R2 = 99,9038%