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Agronomía Trop. 55(1): 117-132. 2005

EFECTOS DE LA CONCENTRACIÓN DE SOLUTO Y LA RELACIÓN FRUTA/JARABE SOBRE LA DESHIDRATACIÓN OSMÓTICA DE MANGO EN CILINDROS1

Anne Valera*, Judith Zambrano**, Willian Materano** e Ibis Quintero**

1Trabajo financiado por el Consejo de Desarrollo Científico, Humanístico 
y Tecnológico de la Universidad de Los Andes.

*Ingeniero Químico asociada a la investigación. Actividad privada.

**Profesores. Núcleo Universitario Rafael Rangel. ULA. Grupo de Investigación de Fisiología de Postcosecha. Trujillo. Venezuela. E-mail: juditz@cantv.net

RECIBIDO: septiembre 24, 2004.


RESUMEN

El objetivo del presente trabajo consistió en estudiar el efecto de la concentración del agente osmótico (glucosa en el jarabe aSO, 60 Y 70% p/p) Y la relación fruta/jarabe (1:2, 1:3 y 1 :4) sobre la deshidratación osmótica de frutos de mango, Mangifera indica L., en cilindros. Para el estudio, se obtuvieron los mangos tipo bocado del mercado local, se seleccionaron, pelaron, cortaron en forma de cilindros y se introdujeron en un recipiente de vidrio de 500 mI de capacidad conteniendo 300 mi de la solución osmótica. Los trozos fueron sacados después de 30, 60, 90, 120, ISO, 180, 240, 300 Y 360 min para realizar determinaciones de ganancia de soluto (OS), pérdida de agua (PA) y °Brix. Determinaciones de actividad de agua (a) fueron realizadas en la relación fruta/jarabe 1 :4. En todas las concentraciones del agente osmótico (50, 60 y 70% p/p) la ganancia de sólidos fue más notable en el caso de la relación fruta/jarabe 1:4. En todos los casos se observó que la PA es más importante que la OS. Se alcanzó el máximo de grados Brix en menor tiempo en los trozos de mango tratados con el jarabe a 50 °Brix comparado con los jarabes a 60 y 70 °Brix. Las observaciones del presente trabajo en términos de OS y PA permiten concluir que la concentración del jarabe y particularmente la relación jarabe/ fruta influyen de una manera directa en el proceso de osmodeshidratación de mango.

Palabras Clave: Mangifera indica L.; deshidratación osmótica; concentración;
glucofia.

INTRODUCCIÓN

El agua es uno de los componentes primordiales en la mayoría de los productos alimenticios. Su importancia radica en que sirve de vehículo para sustancias reaccionantes como los sistemas enzima-sustrato, además de ser clave en el desarrollo de microorganismos, principales agentes de deterioro de los alimentos. La disminución del agua presente en un alimento ha sido una estrategia utilizada desde la antigüedad para conservar la calidad durante los períodos de almacenamiento.

En el proceso de deshidratación se disminuye la actividad acuosa (aw)' la cual es una medida de la disponibilidad del agua para las reacciones químicas y bioquímicas y para el desarrollo de microorganismos. Existen varios procesos de deshidratación tal como la exposición del producto alimenticio a una corriente de aire caliente, sin embargo, este método y otros similares tienen el inconveniente de someter el producto a altas temperaturas que pueden alterar sus propiedades organolépticas y nutricionales (Saravacos y Charm, 1962; Newman el al., 1996).

Una técnica que se utiliza con baja temperatura y sin requerimiento de energía es la denominada deshidratación osmótica (DO). Este es el proceso de remoción de agua en el cual los alimentos (tales como frutas y vegetales) son colocados en una solución concentrada de sólidos solubles donde ocurre deshidratación parcial del agua del producto, y simultáneamente se presenta en menor cantidad, la entrada de soluto desde la parte externa hasta el interior del producto a deshidratar (Levi el al., 1983; Lerici et al., 1985; Welti et al., 1995; May et al., 1999).

La DO es un método no térmico de deshidratación mediante el cual se logra obtener productos de humedad intermedia con muy buena calidad organoléptica (Reppa el al., 1999; Tapia el al., 1996; Barat el al., 2001). Los solutos que se utilizan en la elaboración de los jarabes son de bajo costo y el consumo energético involucrado es mínimo (Palou el al., 1993). La posibilidad de desarrollar esquemas de procesamiento mínimo de frutas, que permitan generar productos con características sensoriales similares a la materia prima de origen y al mismo tiempo obtener una vida comercial razonable del producto, plantea hoy en día amplias perspectivas de aplicación industrial en la fabricación de materias primas pre-procesadas para ser utilizadas posteriormente.

En tal sentido, uno de los mayores retos que enfrenta el procesamiento mínimo de alimentos es el poder combinar adecuadamente distintos factores a fin de generar productos inocuos, pero que al mismo tiempo garanticen las características sensoriales de frescura que desea el consumidor. A pesar de los numerosos estudios (Lerici et al., 1985; Alzamora et al., 1993; Tapia et al., 1997), la aplicación de estos procesos en la industria de alimentos esta todavía restringida debido a que el mecanismo que controla la transferencia de masa a contracorriente no esta totalmente dilucidado, y no se pueden establecer reglas acerca de las variables que afectan el proceso (Waliszewski et al., 2002).

La cinética de los procesos osmóticos normalmente se expresa en términos de la pérdida de agua (%PA), pérdida de peso (%PP), disminución de actividad acuosa (% aw)' y la ganancia de sólidos (GS; Levi et al., 1983; Lenart y Flink, 1984; Lerici et al., 1985). La velocidad de deshidratación o de transferencia de agua de la fruta a la disolución osmótica depende de las características de la materia prima, la composición y concentración del agente osmótico (Palou et al., 1993; May et al., 1999), de la temperatura (Panades et al., 1996), la agitación (Palou et al., 1993), la relación fruta/jarabe (Lerici et al., 1985; Reppa et al., 1999; Zapata-Montoya et al., 2002) y la presión externa (Escriche et al., 1999; Castro et al., 1997).

Tomando en cuenta las consideraciones señaladas y con el interés de proponer nuevas alternativas para el uso de una fruta tropical de gran aceptación como el mango, el propósito del presente trabajo se fundamentó en la evaluación del efecto de la concentración de glucosa en el jarabe (50, 60 y 70% p/p) Y la relación fruta/jarabe (1:2, 1:3 y 1:4) en la DO de frutos de mango en cilindros. 

MATERIALES Y MÉTODOS

Los experimentos se realizaron utilizando mangos tipo Bocado. compradas en el mercado local. El proceso se efectuó mediante el procedimiento que se muestra en la Figura 1. Los mangos previamente selec,cionados por criterios de homogeneidad, se lavaron con solución al 0,1 % de hipoclorito de sodio y luego fueron cortados en dos láminas paralelas a la semilla. Muestras aproximadas de 250 g de mango en láminas fueron utilizadas para cada tratamiento. De cada lámina se obtuvieron muestras en forma de cilindros extraídos con un sacabocado de acero inoxidable.

Sus dimensiones fueron de 2 cm de diámetro y 1,5 cm de altura. Para llevar a cabo la inactivación enzimática o escaldado, las muestras cilíndricas de mango, se mantuvieron en contacto con vapor de agua saturado a 98°C durante 1,0 min., suspendidas sobre una rejilla en un recipiente cerrado con agua a ebullición. Transcurrido el minuto, las muestras fueron sumergidas en agua con hielo para su enfriamiento.

Fig. 1. Diagrama de flujo del proceso de deshidratación osmótica de Mango.
Fig. 1. Diagrama de flujo del proceso de deshidratación osmótica de Mango.



Los valores de GS y PA son el promedio de tres determinaciones independientes. La actividad de agua (aw) se determinó mediante análisis gravimétrico. Se colocó 1 g de la muestra en la unidad de prueba utilizando soluciones estándar de H2S04, realizando las pesadas a las 26 h una vez alcanzado el equilibrio.

Para evaluar el efecto de las variables (concentración del agente osmótico y relación fruta/jarabe) se realizó análisis de varianza del efecto de los tratamientos sobre los parámetros medidos durante la DO. Los datos fueron analizados usando el General Lineal Model (Proc GLM) del SAS (SAS, Inc. Cary, 1989). 

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

El Cuadro 1 muestra las características iniciales de los frutos de mango antes de ser sometidas al proceso de deshidratación.

Se condujo un análisis de varianza (ANOV A) para evaluar la significancia de los efectos de las variables independientes sobre lo parámetros evaluados (Cuadro 2). La concentración del jarabe afectó los Brix del fruto y del jarabe a nivel del 95%, mientras que la relación fruta/jarabe afectó sólo los Brix del fruto. La PA y GS fueron afectadas por la relación fruta/jarabe a 95%.

La evolución de GS y PA fue observada como función del tiempo de la DO en las diferentes condiciones de la relación fruta/jarabe y a las variadas concentraciones de la solución osmótica.

Cuadro 1. Caracteristicas de los frutos de mango antes del proceso de deshidratación.

Producto Contenido de humedad (g x 100-1 pf1) ºBrix aw2 pH

Fresco 87,35±0,35 15,5±0,5 0,98±0,003 3,70±0,05

pF: Peso fresco
aw2 actividad de agua medida



Cuadro 2. Análisis de varianza mostrando la significación de los efectos de las variables: concentración del soluto y relación fruta/jarabe sobre cada una de las respuesta.

Variable Pérdida de agua Suma de Cuadrados Brix Jarabe
Ganancia de solutos Brix fruto

Concentración 0,0054 N.S. 0,00178 N.S. 10,814* 45,757*
Fruta/jarabe 0,0241 0,0048* 28,777* 13,87 N.S

*: Significante a 0,05
N.S: No Significante

Los resultados se muestran en las Figuras 2 y 3, señalando que el azúcar es transferido de la solución a la muestra de mango y viceversa, en un modo dinámico. Durante la DO la GS tiende a aumentar debido a la transferencia de azúcar del jarabe al fruto. En las condiciones operacionales de esta investigación el máximo cambio se alcanzó aproximadamente a las dos horas. Se observó en todas las concentraciones del agente osmótico (70, 60 Y 50 o Brix) que la GS fue más importante en el caso de relación fruta/jarabe 1 :4, aún cuando la relación fruta/jarabe afectó en forma significativa los parámetros GS y PA a la concentración osmótica de 50 °Brix, observándose diferencias significativas en el caso de la relación fruta/jarabe 1:2 con respecto a 1:3 y 1 :4.

Se observa en todos los casos (Figuras 2 y 3) que la PA es más substancial que la ganancia de azúcar. Este fenómeno es esencialmente debido a las diferencias en la difusión entre el agua y el azúcar, producto de la diferencia en masa molecular así como la presencia de las membranas vegetales. Raoult- Wack el al. (1989) describieron un efecto antagonista de la transferencia del agua y el soluto, probablemente debido a la penetración del azúcar por difusión y el transporte del azúcar por la salida del agua, en función de la tasa del flujo de agua.

La máxima GS y PA se alcanzó en los frutos tratados con jarabe a 70 °Brix comparados con 60 y 50 °Brix. Lenart y Flink (1984) observaron en la DO de papa, que la GS y la PA acrecentó rápidamente con el incremento de la concentración de la sacarosa en el jarabe y relación papa/ jarabe 1 :4. Estos resultados confirman que el proceso osmótico es afectado por la concentración del soluto. La GS y PA son mayores para la solución osmótica a 70 °Brix, apreciándose un efecto marcado de la concentración. Le Maguer (1988) señaló como regla general, que para el mismo tiempo de contacto, el incremento de la concentración de la solución osmótÍca resulta en una DO más efectiva.

Heng el al. (1990) explicaron que el uso de soluciones altamente concentradas favorables a mayor PA pueden reducir la OS, probablemente debido a una capa de azúcar que se puede formar en la periferia de las piezas del fruto como una barrera. Sin embargo, Panagiotou el al. (1999) encontraron que a medida que se incrementó la concentración del agente osmótico durante la DO de banana, manzana y kiwi se acentuó la OS.

Es de hacer notar que a relación fruta/jarabe baja, se puede presentar dilución del jarabe por el agua que sale de la fruta y esto podría repercutir en la velocidad de deshidratación. Para observar el comportamiento de la actividad de agua (aw) se realizaron las mediciones a relación fruta/ jarabe (1 :4), observadas en la Figura 4 que los frutos tratados con soluciones de azúcar más concentradas presentaron menores valores de aw que las muestras tratadas con soluciones menos concentradas. El valor de a varió desde 0,986 hasta 0,963 en las muestras tratadas con solución osm6tica a 70 °Brix y de 0,985 hasta 0,964 con el agente osmodeshidratante a 60 °Brix, mientras que a 50 °Brix el aw descendió sólo a 0,968.

Dado que la concentración osmótica es un proceso simultáneo de difusión de agua y de solutos, el contenido de sólidos solubles (OBrix) disminuyó en función del tiempo en el jarabe, mientras que el contenido de sólidos solubles aumentó en la fruta (Figuras 5 y 6). No se observaron diferencias marcadas debidas a la relación fruta/jarabe con las diferentes concentraciones del agente osmótÍco. A 70 °Brix la concentración de sólidos eBrix) del jarabe disminuyó aproximadamente 18% en la relación fruta/jarabe 1 :2, mientras que disminuyó alrededor de 12 % con las relaciones fruta/ jarabe 1:3 y 1 :4.

El comportamiento de la evolución de grados Brix en el fruto observado en la Figura 6, muestran que aproximadamente se duplicó el valor inicial (15,5 °Brix) en el tratamiento con jarabe a 50 °Brix, se triplicó con el jarabe a 60 °Brix y alcanzó 48 °Brix con el jarabe a 70 °Brix. En cuanto a los grados Brix de los trozos de mango es importante señalar que el máximo se alcanzó a 300 min (jarabe 1 :2, 1 :3, 1 :4) con el jarabe a 50 °Brix, mientras que con los jarabes a 60 y 70 °Brix el tiempo de deshidratación fue mayor.

 

Fig. 2. Efecto de la concentración del soluto y la relación fruta/jarabe sobre la pérdida de agua durante la DO de mango en cilindros.
Fig. 2. Efecto de la concentración del soluto y la relación fruta/jarabe sobre la pérdida de agua durante la DO de mango en cilindros.

Fig. 3.  Efecto de la concentración del soluto y la relación fruta/jarabe sobre la ganancia de sólido  durante la DO de mango en cilindros.
Fig. 3.  Efecto de la concentración del soluto y la relación fruta/jarabe sobre la ganancia de sólido  durante la DO de mango en cilindros.


Fig. 4. Variación del aw de los cilindros de mango durante la deshidratación osmótica en función del tiempo (fruta/jarabe 1:4)
Fig. 4. Variación del aw de los cilindros de mango durante la deshidratación osmótica en función del tiempo (fruta/jarabe 1:4)



CONCLUSIÓN

En conclusión, las condiciones utilizadas en la presente investigación permiten obtener trozos de mango minimamente procesados. De acuerdo a los valores de actividad de agua alcanzado durante el proceso de deshidratación en los cilindros de mango y los grados Brix de los mismos, permiten sugerir que con el jarabe a 60 °Brix se dio una buena relación en la ganancia de azúcar-pérdida de agua.

La deshidratación de la fruta sin romper células y sin poner en contacto los sustratos que favorecen el oscurecimiento químico, permite mantener una alta calidad al producto final. La fruta obtenida conserva en alto grado sus características. Además, es estable a temperatura ambiente (20 0c) lo que la hace atractiva a varias industrias con perspectivas de aplicación al abastecimiento de 'materia prima pre-procesada para la industria de obtención de jugos o pulpas.

 

Fig. 5. Variación de los Brix del jarabe en función del tiempo de deshidratación
Fig. 5. Variación de los Brix del jarabe en función del tiempo de deshidratación



Fig. 6. Variación de los ºBrix de los cilindros de mango en función del tiempo de deshidratación
Fig. 6. Variación de los ºBrix de los cilindros de mango en función del tiempo de deshidratación


Desafortunadamente en este trabajo no se determinó la composición química del mango antes y después del proceso, ni se realizaron pruebas sensoriales, en tal sentido, se recomienda continuar investigando, considerando los aspectos mencionados con esta fruta tropical de gran aceptación como el mango. 

SUMMARY 

The objective of this work was to study the effect of the concentration of the osmotic agent (glucose in the syrup to 50, 60 and 70 % p/p) and the ratio fruit/syrup (l :2, 1:3 and 1 :4) on the osmotic dehydration of mango fruits in cylinders. For the study, mango es type "Bocado" were obtained from the local market, selected, peeled, cut in form of cylinders and introduced in a 500 cc container of glass with 300 cc of osmotic solution. The pieces were removed after 30,60,90, 120, 150, 180,240, 300 Y 360 min to make determinations of gain of solute (GS), loss of. water (PA) and °Brix. Determinations ofwater activity (aw) were made in the ratio fruit/syrup 1 :4. In all the concentrations ofthe osmotic agent evaluated the solid gain was more important in the ratio fruit/syrup 1 :4.In all the cases, it was found that the PA was more important than GS. The highest degree Brix was reached in less time in the mango pieces treated with 50 °Brix syrup than with 60 and 70 °Brix syrup. The observations of the present work about GS and PA allow to conclude that the concentration ofthe syrup, and particularly the ratio fruit/syrup influences the process of osmotic dehydration of mango.

Key Words: Mango; osmotic dehydration; concentration; glucose. 

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