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0 UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO FACULTAD DE QUÍMICA ESTUDIO DEL EFECTO DE CAPSAICINOIDES EN LAS CARÁCTERISTICAS SENSORIALES Y DE TEXTURA EN GELES ELABORADOS CON ALMIDONES MODIFICADOS T E S I S QUE PARA OBTENER EL TITULO DE QUÍMICA DE ALIMENTOS PRESENTA ANDREA CITLALI MARTÍNEZ BYER MÉXICO, D.F. 2014 http://www.google.com/imgres?imgurl=http://www.bosch.com.mx/content/language2/img_productworlds/logoUNAM.jpg&imgrefurl=http://www.bosch.com.mx/content/language2/html/15200.htm&usg=__mXXXNxUU4aokrU3zO9ZwD8_vEkU=&h=1337&w=1191&sz=387&hl=es&start=11&zoom=1&itbs=1&tbnid=4X3lL5qc64R0SM:&tbnh=150&tbnw=134&prev=/search?q=UNAM&hl=es&biw=1003&bih=571&gbv=2&tbm=isch&ei=Qxa_Tb27JbCN0 UNAM – Dirección General de Bibliotecas Tesis Digitales Restricciones de uso DERECHOS RESERVADOS © PROHIBIDA SU REPRODUCCIÓN TOTAL O PARCIAL Todo el material contenido en esta tesis esta protegido por la Ley Federal del Derecho de Autor (LFDA) de los Estados Unidos Mexicanos (México). El uso de imágenes, fragmentos de videos, y demás material que sea objeto de protección de los derechos de autor, será exclusivamente para fines educativos e informativos y deberá citar la fuente donde la obtuvo mencionando el autor o autores. Cualquier uso distinto como el lucro, reproducción, edición o modificación, será perseguido y sancionado por el respectivo titular de los Derechos de Autor. 1 ÍNDICE Página 1. JUSTIFICACIÓN.............................................................................................................3 1.1 Objetivos…………………………………………..........................................................5 1.1.1 Objetivo general.............................................................................................5 1.1.2 Objetivos particulares…………......................................................................5 1.2 Hipótesis.............................................................................................................. 5 2 MARCO TEÓRICO....................................................................................................... 6 2.1 Agentes gelificantes……………………………………………………………………6 2.2 Capsaicinoides………………………...………………………………………………15 2.3 Formación de gel y sinéresis…………………………………………………………19 2.4 Textura…………………………………...……………………………………………..21 2.5 Evaluación sensorial…………………………………………………………………..23 2.6 Análisis del perfil de textura…………………………………………………………..24 2.6.1 Etapas para un perfil sensorial ………………….……………………………24 2.6.2 Evaluación Instrumental en la textura de geles………….………………….26 2.7 Correlaciones entre evaluaciones sensoriales e instrumentales…………………28 2.8 Gomitas elaboradas con diferentes agentes gelificantes ……..………………….29 3 MATERIALES Y MÉTODOS.........................................................................................30 3.1 Evaluación Sensorial………………………………………………………….……….30 3.2 Selección de candidatos a Jueces.………………………………………….……… 31 3.3 Entrenamiento del grupo de candidatos a Jueces…..…………………….………..35 3.4 Selección de estándares………………………………………………………………40 3.5 Cuantificación de atributos con productos comerciales…………………..……….41 3.6 Elaboración de geles………………………………………………………….………42 3.7 Preparación de soluciones de capsaicinoides……………………………...……….47 3.8 Evaluación sensorial de geles tipo gomitas. Uso de Estándares…………………48 3.9 Evaluación de geles tipo gomitas de manera instrumental………………………..48 3.10 Análisis estadístico ………………………………………………………………..…..49 2 4 RESULTADOS Y DISCUSIÓN......................................................................................50 4.1 Evaluación sensorial…………………………………………..……………………….50 4.2 Entrenamiento del grupo de candidatos a jueces………….……………………….57 4.3 Evaluación sensorial de geles tipo gomitas………………...……………………….63 4.3.1 Grenetina……………………………………………….……………………….63 4.3.1.1 Comparación de las formulaciones A, B y C …………..…………...68 4.3.2 Grenetina-Agar……………………………………………………..…………..72 4.3.3 Almidones modificados……………………………………………...…………75 4.3.3.1 Formulaciones E,F,G,H,I y J…………………………………………76 4.3.3.2 Comparación de las formulaciones E, F, G, H, I y J…………..…...85 4.3.3.3 Formulaciones K, L, M, N, O y P………………………………….101 4.3.3.4 Comparación de las formulaciones K, L, M, N, O y P……….….108 4.4 Evaluación instrumental de geles tipo gomitas………………………………..…..122 4.4.1 Grenetina. Formulaciones A, B, C, D…………………………………….…123 4.4.2 Almidón modificado 1. Formulaciones E, F, G. H, I, J………………….…127 4.4.3 Almidón modificado 2. Formulaciones K, L, M, N, O, P……………….….133 4.5 Análisis de componentes principales (PCA)…………………………………………... Correlación sensorial e instrumental……………………………………………..…138 4.6 Análisis de Cluster…………………………………………………….………………..156 5 CONCLUSIONES........................................................................................................159 6 RECOMENDACIONES…………………………………………………….………………160 7 BIBLIOGRAFÍA............................................................................................................161 8 ANEXOS……….……....................................................................................................167 3 I. JUSTIFICACIÓN Para la industria de alimentos es importante conocer las propiedades sensoriales de los productos con el fin de lograr la aceptación del consumidor, para ello se requiere poder evaluar los estímulos responsables de la percepción de las características de los alimentos, así como las interacciones entre los gustos y atributos como el aroma, color, apariencia y textura. La evaluación de la textura es de suma importancia debido a que en alimentos sólidos, es uno de los factores que intervienen para la aceptación del producto por el consumidor. En México existe un consumo importante del chile y se preparan una inmensidad de platillos y productos con éste ingrediente. El chile en México tiene una amplia aceptación por parte de los consumidores y es reconocido mundialmente como un producto representativo de la comida mexicana. El chile activa las glándulas salivales por lo que hay mayor secreción de saliva y al mismo tiempo mayor secreción de jugos gástricos, todo esto además de impactar en los sentidos y gustos básicos, incitar a comer dicho platillo y ayuda a una mejor digestión (Elizondo, 2002). En la industria confitera la utilización del chile en los productos es de gran aceptación debido a que culturalmente somos un país que consume chile y dulces en gran abundancia, y la combinación de estos dos resulta en productos con alto nivel de agrado. Las gomitas elaboradas con diferentes hidrocoloides y recientemente con almidones modificados, son de los productos con mayor consumo, sin embargo se ha visto que el adicionar chile a las formulaciones de los dulces tipo gomitas provoca sinéresis en las muestras, afectando así la estabilidad del gel, la textura, aumenta la adhesividad, se vuelven más pegajosas (Vázquez, 2012) y también se ve afectado la vida de anaquel, estas características hacen que las muestras de un mismo lote sean diferentes y que no sean del total agrado del consumidor (Jardón, 2006). 4 En este estudio se realizaron diferentes formulaciones de gomitas con grenetina, grenetina-agar y almidones modificados ya que son las mezclas más utilizadas para la elaboración de gomitas con chiles, con el fin de observar el cambio de textura que provoca la adición de capsaicina en las muestras, estas muestras se evaluaron sensorialmente por un panel de jueces entrenados y se compararon los resultados con un equipoinstrumental (Texturómetro). Este estudió complementa lo realizado por Jardón (2006) y Vázquez (2012), quienes realizaron estudios con geles elaborados a bases de diferentes hidrocoloides encontrando que los elaborados a base de grenetina son los que mejores propiedades de textura presentan. También evaluaron el efecto de la capsaicina en estos geles. Jardón (2006) realizó el estudio de manera sensorial e instrumental y Vázquez (2012) de manera instrumental y de reología. 5 1.1 OBJETIVOS 1.1.1 Objetivo general El objetivo de este estudio es evaluar sensorial e instrumentalmente las características de textura en geles elaborados con diferentes hidrocoloides y almidones modificados adicionados con capsaicina, y observar la correlación entre los resultados. 1.1.2 Objetivos particulares Seleccionar a un grupo de personas mediante diversas pruebas para formar un grupo de jueces / personas para la evaluación de geles. Conocer e identificar los atributos sensoriales típicos que discriminen geles tipo gomitas. Cuantificar y diferenciar las características sensoriales de diferentes tipos de geles tipo gomitas (comerciales, almidones modificados y de grenetina). Medir instrumentalmente la textura en geles tipo gomitas elaboradas en el laboratorio. Determinar el perfil sensorial de los geles elaborados con diferentes hidrocoloides y almidones modificados mediante la metodología de análisis descriptivo Determinar el perfil instrumental de los geles elaborados con diferentes hidrocoloides y almidones modificados mediante la metodología de análisis de perfil de textura (TPA). Determinar la correlación que existe entre el perfil sensorial y el perfil instrumental mediante la metodología de análisis de componentes principales (PCA por sus siglas en inglés). 1.2 Hipótesis La adición de capsaicina a la fórmula de un gel afecta la estabilidad de su textura (sensorial e instrumental), observándose un efecto mayor en aquellas muestras elaboradas con hidrocoloides en comparación con las elaboradas con almidones modificados. 6 2. MARCO TEÓRICO 2.1 Agentes gelificantes Las gomas son polisacáridos de alto peso molecular que poseen propiedades coloidales. Son sustancias que se pueden dispersar en agua fría o caliente para producir soluciones o mezclas con alta viscosidad (Rodríguez, 2006). Los hidrocoloides tienen diferentes estructuras dependiendo del origen, algunas son polisacáridos como los almidones y otras son proteínas como la grenetina. Las gomas clasificadas como aditivos son cadenas largas de diferentes azúcares y sus derivados. Estas cadenas pueden ser lineales o ramificadas. Según las características de las cadenas, su longitud, sus ramificaciones, la forma en que se agrupan las ramificaciones y si tienen cargas eléctricas o no, define si pueden ser solubles en frío o necesitan un tratamiento térmico previo para poder solubilizarse y ejercer su función. Un gel es una estructura tridimensional capaz de atrapar el agua y retenerla, manteniendo la forma del molde donde se ha producido la gelificación, los geles son sólidos suaves, elásticos y deformables, se caracterizan por captar grandes cantidades de agua provocando un aumento de volumen. Muchas de las gomas forman el gel al enfriar, ya que al disminuir la temperatura sus macromoléculas pueden asociarse entre sí y formar la red tridimensional. Las gomas realizan al menos tres funciones en el procesamiento de los alimentos: son emulsificantes, estabilizantes y espesantes. Además, algunas también son agentes gelificantes, formadoras de cuerpo, agentes de suspensión y aumentan la capacidad para la dispersión de gases en sólidos o líquidos (Pasquel, 2001). 7 En algunas ocasiones los geles presentan sinéresis, que es la exudación de líquido después de un cierto periodo de almacenamiento, existen varios factores que la provocan como exceso de ácido cítrico, solución incompleta de los ingredientes o por mal almacenamiento (temperatura y humedad inadecuados). Los polisacáridos que presentan una estructura lineal tienen por lo general mayor capacidad de formar geles más estables que los ramificados como por ejemplo la goma arábiga que deben ser adicionados en mayores cantidades para obtener resultados similares a los polisacáridos lineales. La estabilidad depende de las interacciones entre el disolvente y el soluto, cuando se adiciona el disolvente primero se absorbe provocando el hinchamiento de los gránulos del sólido y posteriormente se comienza a distribuir de manera uniforme con la ayuda de agitación mecánica y en algunos casos se utiliza un proceso térmico. Los agentes gelificantes o hidrocoloides se pueden clasificar de la siguiente forma (Phillips y Williams, 2000). Origen Vegetal Exudados Goma arábiga Karaya Tragacanto Ghatti Plantas o frutas Almidón Pectinas Derivados de celulosa Semillas Goma Guar Algarrobo Goma Tara Tubérculos Konjac Algas Agar Carrageninas Alginatos Carboximetilcelulosa Metilcelulosa Celulosa microcristalina Carboximetilalmidón Hidroxietilalmidón Hidroxipropilalmidon 8 En un producto alimenticio el sabor es uno de los atributos más importantes para la aceptación del consumidor. Dentro de los múltiples factores que pueden influenciar la percepción del sabor y el aroma, se encuentra la viscosidad la cual ha recibido especial atención en los últimos años. Se ha observado que el aumento de la viscosidad conlleva a una disminución en la percepción del flavor (es la combinación de las sensaciones o reacciones químicas que se producen al combinar el gusto y el aroma)( Smitha, 2005). 2.1.1 Grenetina La grenetina proviene de una hidrólisis ácida o alcalina controlada del colágeno, contiene residuos de glicina, prolina y 4-hidroxiprolina. Se obtiene de tejidos ricos de colágeno como piel, tendones y huesos. La estructura química de la grenetina se muestra a continuación: Figura 2.1. Estructura de la grenetina Dependiendo del tratamiento que se llevó a cabo para la preparación de la grenetina, se puede decir que hay dos tipos en función si se requirió o no un tratamiento alcalino, el cuál convierte los residuos de asparragina y glutamina en sus ácidos respectivos, esto Origen Animal Gelatina (Grenetina) Caseinatos Proteína de suero Quitosano Origen microbiano Xanthano Curdian Dextrano Gellana 9 resulta en un aumento de la viscosidad. La grenetina A resulta de un tratamiento ácido y la grenetina B de un tratamiento alcalino (Fennema, 1993). La grenetina tiene varias funciones como gelificante, espumante, espesante, aglutinante de agua, estabilizante, y clarificante. Tiene la capacidad de humectarse y absorber de 5 a 10 veces su peso y los geles de grenetina se derriten a 27-34ºC. Los geles elaborados con grenetina son muy extensibles y elásticas debido a los entrecruzamientos de las cadenas peptídicas que son bastante estables especialmente a bajas temperaturas, a pesar de que hay un tratamiento térmico las cadenas siguen siendo largas por lo que dan disoluciones muy viscosas, al enfriar los geles y bajar la temperatura las moléculas tienden a formar triples hélices. La grenetina se utiliza en la elaboración de diversos alimentos como: gelatinas, mousses, cremas batidas, vinos, caramelos de goma, yogurt, postres lácteos entre otros. El combinar grenetina con otros hidrocoloides puede ser tanto positivo como negativo como por ejemplo la goma gellan acelera la gelificación de la grenetina y sustancialmente incrementa la firmeza del gel, pero reduce el color y claridad. Por otro lado al combinar la grenetinacon pectina cítrica reduce la firmeza del gel. La carragenina tiene un efecto todavía más negativo en cuanto a la firmeza, color y claridad en los geles. Si se combina grenetina con agar-agar se incrementa la firmeza y el punto de fusión del gel se eleva a 80ºC, esto hace que se puedan comercializar en climas tropicales (Karim y Bhat, 2008). Las interacciones Proteína-hidrocoloide son principalmente electrostáticas, entre los grupos aniónicos de los hidrocoloides y los grupos cargados positivamente de las proteínas, los cuales son dependientes de la concentración de hidrocoloide y la proporción de los hidrocoloides usados (Montero, 2000). 10 2.1.2 Agar El agar se obtiene a partir de algas rojas está formado por una mezcla de agarosa y agaropectina, es soluble en agua caliente e insoluble en frío. Es considerada uno de los agentes gelificantes más importantes. La estructura del agar se presenta a continuación: Figura 2.2. Estructura química del agar La gelificación es perceptible en concentraciones bajas como 0.04% y se inicia entre los 35 y 40ºC, resultando un gel fuerte, claro y termo reversible que solo se vuelve líquida si la temperatura llega a 85ºC. Las propiedades gelificantes, la resistencia térmica y la diferencia entre sus temperaturas de gelificación y de fusión, son razones fundamentales para escogerla (Pasquel, 2001). El agar consta de gran número de polisacáridos diversos que se distinguen por su carga, su contenido de ácido glucorónico, sulfatos y piruvatos. El responsable de la gelificación a temperaturas elevadas es la agarosa y se encuentra como una cadena desordenada, pero al enfriarse forma geles fuertes a una baja concentración. Existen varios factores que afectan la estabilidad de los geles con agar como: Concentración del gel, tiempo, fuerza del gel, coeficiente de rigidez y contenido total de sulfato. 11 2.1.3 Almidones modificados El almidón es un biopolímero de alto peso molecular compuesto de amilasa (25%) y amilopectina (75%), está es estable en soluciones acuosas. La proporción de amilopectina puede alcanzar 95% en almidones conocidos como céreos o en almidones modificados (McKenna, 2003). La amilasa y la amilopectina son los componentes principales del almidón y son responsables de las características fisicoquímicas que lo identifican de otros carbohidratos. La amilasa es la responsable de la gelificación a corto plazo y los cambios en la retrogradación y la amilopectina es responsable de los cambios reológicos y estructurales a largo plazo. Estos cambios afectan la textura de los geles de almidón y también la formación de la red, esta afecta las propiedades finales del gel y puede ser modificada por aditivos o emulsificantes (Do, et al., 2012). Los almidones en su forma nativa tienen varias desventajas como alta tendencia a la retrogradación (recristalización), baja solubilidad en agua fría, baja resistencia térmica, bajo liberación de sabor y en general alta viscosidad, y en cuanto a las propiedades sensoriales poca dureza, adehesividad, cohesividad, y presentan mayor arenosidad, para mejorar las características del almidón es necesario realizar una modificación física o química (Hansen, 2008). La utilización de los almidones modificados tiene varias aplicaciones como espesante y estabilizante, para controlar la consistencia y la textura, la diferencia de la funcionalidad del almidón puede ser atribuido a la morfología y al tamaño de los gránulos, pero también a la estructura de las moléculas del almidón y la longitud de la cadena así como el grado de ramificación de la amilopectina. Todo esto tiene un gran impacto en las propiedades funcionales de los almidones. Los almidones con cadenas de amilopectina largas resultan con alto grado de retrogradación y necesitan de temperaturas de congelación para mantener su estabilidad. Los almidones con mayor proporción de cadenas cortas de amilopectina forma geles con mayor dureza y más adhesividad (Wiscmann, et al., 2005). 12 Las modificaciones en almidones pueden ser de tipo físico y químico. Las modificaciones químicas de los almidones incluyen reacciones de sustitución o derivación, entrecruzamiento, oxidación e hidrólisis, mediante las cuales son adicionadas a la macromolécula del almidón. En la modificación química del almidón con ácidos orgánicos se obtienen productos con diferentes grados de sustitución y dependiendo de este grado las aplicaciones del almidón modificado pueden variar. Así cuando se tienen bajos grados de sustitución los almidones modificados se utilizan como espesantes para mejorar la estabilidad y claridad de las pastas a bajas temperaturas, mientras que en altos grados de sustitución los almidones modificados se pueden emplear en recubrimientos, producción de películas y adhesivos. En cuanto a la reacción con clases de ácidos orgánicos se ha mostrado que la incorporación de cadenas de ácidos grasos en el almidón mejoran las características termoplásticos y la estabilidad térmica de los ésteres de almidón (Peñaranda, et al., 2008). La modificación química del almidón está siendo utilizada para introducir propiedades deseables del almidón. Uno de los métodos más utilizados en la industria es el entrecruzamiento con epiclorhidrina (Garg y Jana, 2007). Las modificaciones físicas de los gránulos incluyen la pregelatinización y tratamientos con solventes, estas modificaciones generalmente imparten algún grado de dispersabilidad de los gránulos en agua fría. En los almidones pregelatinizados la gelatinización y secado frecuentemente ocurren al mismo tiempo. Estos almidones son empleados en alimentos como agentes de textura. La modificación física del almidón es principalmente aplicado para cambiar la estructura granular y convertir el almidón de forma nativa en almidón soluble en agua fría o en almidón con cristales pequeños. Los tratamientos por medio de calor y humedad cambian las propiedades físicas de los almidones como la temperatura de gelatinización así como las características de pastosidad y retención de agua (Lewandowicz y Soral-Smietana, 2004). 13 Los almidones modificados por oxidación revelan valores más bajos de viscosidad que los almidones nativos y los entrecruzados muestran una viscosidad mayor que la alcanzada por los nativos. Esté proceso de modificación permite obtener diferentes propiedades de adsorción para cada tipo de almidón (Merlos, 2010). Los almidones modificados se pueden clasificar de acuerdo al tipo de modificación y dependiendo de este es la aplicación que se le puede dar. A continuación se muestra una tabla sobre las principales características de los almidones modificados (Chocano, 2008) Tabla 2.1. Principales características de los almidones modificados. Tipo de modificación Nombre del producto Características funcionales Aplicaciones Hidrolizado Almidón oxidado -Reduce la viscosidad -Aplicación a los sólidos de más alta concentración - Gomas de confitería .Rebozados Sustituidos (modificación mono funcional) Almidón fosfatado Almidón acetilado Almidón hidroxipropilado -Disminución de la retrogradación -Mejora estabilidad de congelación-descongelación -Disminución del punto del gel -Mejora de la claridad -Textura y estructura más larga -Cárnicas, salsas congeladas Octenilsuccinato sódico de almidón -Se introduce un grupo lipofilico que contiene propiedades emulsionantes -Uso en vinagretas Reticulados (modificación bi funcional) Fosfato de dialmidón -Mayor resistencia a cizalla, ácido y calor -Aumento del punto de gel -Textura y estructura más corta -Mejora de la estabilidad de congelación/descongelación -Preparados en polvo de sopas, salsas y cremas de preparación en caliente. -productos pasteurizadoso esterilizados. Sustituido y reticulado Fosfato de dialmidón fosfatado Fosfato de dialmidón acetilado Adipato de dialmidón acetilado Fosfato de dialmidón hidroxipropilado -Menor retrogradación (estabilidad al almacenamiento) -Mejora de estabilidad de congelación-descongelación -Mayor resistencia a cizalla, ácido y calor -Mejora estabilidad, cremosidad y el brillo del producto final. -Pastelería, procesados de fruta, productos lácteos, salsas y sopas derivados de pescado. 14 Las diferentes morfologías de los gránulos del almidón indican los diferentes métodos de producción de los almidones modificados. El granulo del almidón elaborado por métodos físicos resulta hueco en medio y de forma regular, mientras que el almidón por medio de extrusión muestra gránulos de forma irregular y porosas y los que llevan un proceso de secado tienen estructuras laminares irregulares. Los almidones solubles en agua fría tratados en forma alcalina mantienen su forma original, pero con mayor volumen granular y algunas abolladuras en la superficie. En la modificación química la estructura cristalina no se destruye (Yan y Zhengbiao, 2010). La estabilidad de los geles elaborados con almidones modificados depende de varios factores como la morfología, temperatura, tamaño y distribución de los gránulos, relación amilasa-amilopectina, absorción de agua, etc. El comportamiento de la amilosa, amilopectina en almidón de papa y la combinación de estos depende del comportamiento reológico, siendo la amilosa la que gelifica más rápido con respecto al tiempo a concentraciones significantemente más bajas que el almidón de papa (Ortega, et al., 2004). Para obtener una mayor estabilidad en los geles elaborados con almidones modificados en ocasiones se le puede adicionar algún otro hidrocoloide, así por ejemplo, la Goma Guar, Xantana y alginato son efectivos en la estabilidad de geles elaborados con almidón de papa utilizando diferentes condiciones. La Xantana ayuda a reducir la viscosidad en forma de pasta, posiblemente por la fuerza de formación de una red con el almidón, sin embargo si el porcentaje de Xantana utilizado excede el 0.6% puede provocarse el efecto inverso desestabilizando y endureciendo el gel. La Goma guar es útil no solo por ser un excelente estabilizante sino también por ser un potencializador de viscosidad. El alginato retarda la recristalización del almidón utilizando diferentes condiciones. Los efectos que tienen las gomas en la estabilidad de un gel de almidón es resultado de las interacciones que hay tanto con el agua como con las cadenas del almidón (Lee, et al., 2002) 15 Se ha comparado la percepción e intensidad del sabor y aroma en geles formados con almidones, almidones modificados y algunos hidrocoloides con viscosidades similares y se observó que el almidón de maíz incrementa la percepción dulce en comparación con carboximetil celulosa y goma guar (Ferry, et al., 2006). 2.2 Capsaicinoides Los chiles es su variedad de especies, colores y/o formas son especias muy populares en todo el mundo, son muy valiosos por sus atributos sensoriales de color, pungencia y sabor (Pino, 2006). Los compuestos responsables de la sensación pungente es decir del picor en los chiles son un grupo de compuestos denominados capsaicinoides, siendo la capsaicina la que se encuentra en mayor proporción y es el componente principal del chile. Cabe mencionar que la variedad de chiles es inmensa y por lo tanto la sensación pungente cambia dependiendo de la variedad de chile y de la concentración de los capsaicinoides que se encuentran presentes. Algunos chiles que tienen mayor número de Capsaicinoides son: el piquín, chipotle, jalapeño, serrano, habanero, y pimienta melagueta. Además de la capsaicina hay otros capsaicinoides presentes en los chiles los cuales son: Dihidrocapsaicina Homocapsaicina Las estructuras de los capsaicinoides se muestran a continuación (figuras de la 2.3 a la 2,6): Figura 2.3 Estructura química de la Dihidrocapsaicina Figura 2.4. Estructura química de la Capsaicina Homodihidrocapsaicina Norhidrocapsacina 16 La capsaicina y la dihidrocapsaicina son los responsables del 90% de la sensación picante (pungencia) en los chiles. El grupo de compuestos pungentes provienen de los frutos de plantas Capsicum y a estos se les llama Capsaicinoides. Son vanilamidas de ácidos grasos ramificados, de 9 a 11 carbonos, del cual la capsaicina y dihidrocapsaicina se presentan en porcentajes mayores al 80%. El resto de los compuestos derivados de los Capsaicinoides se presentan en pequeñas cantidades (Topuz, et al., 2011). La capsaicina (8-metil-N-vainillil-6-enamida) forma cristales en forma de aguja, es inodora, tiene un punto de ebullición de 210-220ºC y un punto de fusión de 64.5ºC, es soluble en alcohol etílico, acetona, alcohol metílico, tetracloruro de carbono, benceno y álcalis calientes, es insoluble en agua fría (Alpizar et al., 2002). La capsaicina y la dihidrocapsaicina son muy similares entre sí es decir con mismas propiedades fisicoquímicas y la diferencia radica en la doble ligadura en la cadena hidrofóbica de la capsaicina y la ausencia de esta en la dihidrocapsaicina. La caracterización, identificación y separación de los compuestos de Capsaicinoides tanto mayores como menores se realiza mediante diversos métodos de separación tanto sensoriales, espectrofotométricos, cromatografía (en capa fina, en columna, de líquidos (HPLC) y gases), espectroscopia, espectroscopia de masas y determinación en UV que para Capsaicinoides se determina en un rango de 228-230 y 280-282 nm (Schweiggert, 2006., Barbero, 2008). Figura 4. Estructura química de la Norhidrocapsacina Figura 2.5. Estructura química de la Homocapsaicina Figura 2.6. Estructura química de la Homodihidrocapsaicina 17 Los capsaicinoides son compuestos que causan irritación en ojos, piel y membrana mucoidal, son absorbidos en el tracto gastrointestinal y posteriormente son metabolizados. La industria alimentaria es la que utiliza los Capsaicinoides de una manera más amplia en donde se utilizan como aditivos, saborizantes, colorantes y como condimentos, en diversos alimentos como salsas, sopas, carnes procesadas, botanas, dulces, refrescos y bebidas alcohólicas (Pino, 2006). En la industria farmacéutica se pueden utilizar como analgésicos, y aplicación dental debido a sus efectos sobre las neuronas sensoriales. El chile también es utilizado como estimulante, contra irritante y en el tratamiento de malestares digestivos y respiratorios, siempre y cuando se tenga especial cuidado en las concentraciones y cantidades utilizadas. Presenta propiedades antimicrobianas y actividad antioxidante, también ayuda a disminuir los niveles de colesterol en la sangre. Los capsaicinoides se han utilizado en ungüentos, lociones y cremas para tratar problemas de dolor crónico relacionado con artritis, osteoartritis, reumatismo, gota, neuralgias, dolor de muelas y cicatrices quirúrgicas. 2.2.1 Pungencia Mecanismo de Pungencia La pungencia es la sensación e intensidad total de picor o calor cuando se come un chile, está se debe a la presencia de capsaicinoides. La pungencia puede ser provocada por la presencia de irritantes no solo la capsaicina (presente en los chiles), sino también por piperina (pimienta negra) o el aldehído cinámico (en la canela). Aunque estos presentan una sensación de pungencia cada uno tiene diferentes características de esta sensación. 18 La pungencia (del latín: pungere herir de punta, punzar, provocar dolor agudo, picar, irritar, cosquillear) se percibe a nivel de terminaciones libres (no se encuentran en papilas) que seencuentran en las capas más profundas de las mucosas y asciende por el nervio trigémino (quinto nervio craneal) para llegar a la corteza cerebral, donde las señales son percibidas, decodificadas e integradas al plano consciente que nos permite sentirlas (Otero, 2002). La pungencia para el caso de la capsaicina y la dihidrocapsaicina se detecta inmediatamente en la mitad de la boca y del paladar, también se detecta en la garganta y atrás de la lengua, en cambio para la homodihidrocapsaicina la sensación no es de manera inmediata y tarda unos segundos en presentar la sensación y en algunas ocasiones no se detecta. La sensación pungente empieza en la garganta y en la parte trasera de la cavidad bucal y se mueve a hacia la parte delantera del paladar y a las orillas y punta de la lengua, para terminar en la mucosa alrededor de los labios. Simultáneamente la percepción de la sensación cambia de muy picante (quemante) al principio a un cosquilleo persistente al final. También la sensación picante depende de la matriz en la que se encuentre el chile, entre más compleja sea está menor sensación pungente (Kostryra, et al., 2010) El mecanismo propuesto para la acción de la capsaicina es mediante un receptor endógeno en la neurona del sistema nervioso llamado nocireceptor, esté se une a la capsaicina formando el complejo capsaicina-receptor, el cuál al llegar al interior de la neurona provoca la salida de un neurotransmisor llamado “sustancia P”, este porta la información del dolor, la cuál es retransmitida por otras sustancias al cerebro. Se ha visto que las mujeres son más sensibles a la pungencia que los hombres y que la sensibilidad va cambiando conforme a su ciclo menstrual, además hay mayor diferencia entre hombres y mujeres en cuanto a la sensibilidad de pungencia en el olfato que en la sensación producida en la boca (Cometo y Noriega, 1985). 19 2.3 Formación del gel y sinéresis La formación de un gel depende del tipo de asociación que se está dando, así como de la longitud de las cadenas y los tipos de enlace principalmente puentes de hidrogeno. Cuando chocan segmentos de moléculas lineales dentro de una solución se forma una zona de unión está debe su estabilidad principalmente a su longitud y al número de enlaces intermoleculares que se formaron. La formación de zonas de unión al azar entre moléculas puede continuar hasta que la mayoría de las moléculas del agente gelificante se ven envueltas en una gran red tridimensional provocando la formación del gel. Dependiendo de los enlaces intermoleculares en los puntos de unión es la fuerza del gel, si los enlaces son débiles el gel se puede destabilizar con facilidad y cuando las zonas de unión son de una fuerza mayor el gel es más estable. Cuando el gel se endurece y los espacios entre moléculas se cierran hay sinéresis que es la exudación del agua a la superficie. En el caso del almidón se produce la gelatinización cuando los gránulos de almidón se calientan en exceso de agua a temperaturas por encima de lo que se conoce como la temperatura de gelatinización inicial, los gránulos se hinchan y los enlaces de hidrógeno en las regiones amorfas se interrumpen y el agua que actúa como un plastificante, se absorbe. A medida que se incrementa la temperatura hay más hidratación y más hinchazón, esto produce la separación de cristales en las regiones amorfas y una pérdida irreversible en la estructura cristalina, de doble hélice, laminar, órdenes orientativas y las propiedades de los gránulos relacionada con ese fin. La pérdida de orden cristalino implica fusión de los cristalitos de amilopectina y depende del tipo de cristales presentes en el polimorfo, su grado de perfección, y la cantidad de agua presente. El agua es el plastificante para gránulos de almidón. De hecho, las regiones amorfas se plastifican por el agua en un estado gomoso incluso a temperatura ambiente (BeMiller, 2011). 20 Sinéresis es el resultado de la reasociación continua y eventual cristalización o retrogradación de la gelatinización de los polímetros del almidón durante los procesos de enfriamiento y almacenamiento provocando la exudación de agua, que está relacionado con las diferentes características o propiedades de retrogradación de los dos componentes del almidón amilasa y amilopectina, la amilasa se retrograda rápidamente y es responsable de los cambios de textura que ocurren en los geles de almidón durante las primeras horas de enfriamiento y almacenamiento, mientras que la amilopectina tiene influencia sobre los cambios de las propiedades físicas, reológicas y estructurales en periodos más largos. La recristalización de las moléculas del almidón, que es común durante los procesos de almacenamiento es inducida por la formación de estructuras helicoidales de las cadenas cortas ramificadas de la amilopectina. (Park, 2009; Tovar, et al., 2002). Se ha observado que si se combina un almidón modificado con un polisacárido para formar un gel disminuye la sinéresis debido a que los gránulos del almidón se hinchan captando gran cantidad de agua, evitando que ésta salga de la red (Casas y Pardo, 2005). El proceso de calentamiento normalmente provoca la gelatinización del almidón, hinchazón irreversible de los gránulos y en algunos casos ruptura de los gránulos del almidón, dependiendo de la agresividad del tratamiento aplicado. El comportamiento de los almidones gelatinizados durante el enfriamiento y almacenamiento generalmente es determinado como retrogradación, este proceso es de gran interés ya que afecta de manera profunda la calidad, la aceptación del producto y la vida de anaquel de alimentos elaborados con almidón (Karim, 2000). 21 2.4 Textura La textura es la manifestación sensorial y funcional de todos los atributos y propiedades estructurales, mecánicas, geométricos y de superficie de los alimentos, resultando en una combinación de propiedades físicas y detectadas a través de los sentidos de la vista, oído, tacto y resistencia a fuerzas aplicadas. De acuerdo a la definición la percepción de la textura es una síntesis de información de varios sentidos (Szczesniak, 2002; Wilkinson, 2000). La textura junto con el sabor y el aspecto definen la calidad de un alimento, que es parte de la imagen del producto y lleva a una aceptación o rechazo por parte del consumidor. La textura en un alimento posee ciertas características como ciertas propiedades físicas que derivan de la estructura del alimento, están relacionadas con la mecánica y la reología, la textura es un conjunto de propiedades, no está directamente relacionada con el olor o el gusto. No obstante hay que tener en cuenta que la calidad sensorial no es una característica intrínseca del mismo, sino el resultado de la interacción entre el alimento y el consumidor (Santini; et al, 2007). La textura es un factor importante en la apreciación de productos alimenticios y las mayoría de las personas tienen una idea clara de la textura esperada en un producto, basadas en la memoria de experiencias pasadas (Mojet, 2005). En un alimento cuando cambia la textura por lo general la percepción de sabor y apariencia se alteran, cuando se cambia o modifica un parámetro de textura a su vez se alteran algunas otras características del producto. Las características de textura se pueden clasificar en 3 grupos mecánicas, geométricas y otras características. Las características mecánicas son manifestadas durante el consumo de los alimentos y por lo general son dureza, cohesividad, viscosidad, elasticidad, adhesividad, fracturabilidad, masticabilidad y gomosidad. 22 Las características geométricas son aquellas relacionadas con el tamaño, forma y orientación de las partículas en los alimentos como arenosidad y granulosidad,estas por lo general se presentan de manera visual. Existen otras características que se relacionan con el contenido de humedad y grasa en un alimento. Las características de textura se miden en varias etapas y de estás dependen los atributos que se van presentando, la primera etapa es de manera visual (apariencia), posteriormente la segunda, tercera y cuarta etapas se presentan en la boca al inicio, durante y después de la masticación respectivamente. El flavor que es la combinación del gusto y el aroma está relacionado con componentes de bajo peso molecular que se perciben por la vía química. Por otro lado la textura es asociada relativamente con componentes de alto peso molecular que se perciben por la vía física. La textura es la integración de las propiedades mecánicas y térmicas percibidas de forma oral y los procesos de alimentación de las fases faríngeas. La textura está determinada por la dispersión, agregación y la alineación de los componentes de los alimentos, incluyendo moléculas, partículas, células y organizaciones. La textura en los alimentos es contribuye a más de 30% de la palatabilidad (Funami, 2011). En los geles se ha observado que los atributos de textura definen de forma importante las características de los productos y la aceptación del consumidor. Se ha observado en geles de almidones modificados que debido a sus interacciones con el agua es un componente que tiene gran capacidad de gelificación (Peñaranda, et al., 2008). 23 2.5 Evaluación sensorial La evaluación es usada para medir, analizar e interpretar las características de los elementos evaluados de acuerdo a los conocimientos provistos por un grupo de expertos. La evaluación sensorial es una disciplina científica en el cuál los expertos (jueces) son requeridos para describir, discriminar y evaluar diversas características que han sido percibidos a través de sus sentidos de vista, tacto, olfato, gusto y oído (Martínez, 2007., Zeng, 2008). El método más utilizado para la evaluación sensorial de un producto es el descriptivo debido que busca dar un perfil completo en cuanto a todas sus propiedades y características sensoriales, se utiliza un grupo de jueces entrenados que miden las características de los atributos para determinar la intensidad tanto cuantitativamente como cualitativamente como el aroma, apariencia, sabor, textura, resabio y propiedades sonoras de un producto, con el fin de facilitar la descripción de los atributos del producto (Murray, 2001). El análisis descriptivo cuantitativo es muy importante para identificar y cuantificar las características sensoriales de un producto, incluyendo los atributos de textura, dando como resultado el perfil general del producto. Se ha encontrado que los factores sensoriales, tales como color, forma, sabor y textura son generalmente más importantes en los alimentos que su estructura metabólica en términos de proteína, carbohidratos y grasas porque influyen en cómo los alimentos interactúan en un tipo de saciedad, lo que se ha denominado'' saciedad específica sensorial” (Rolls, 2005) 24 2.6 Análisis del perfil de textura La evaluación del perfil de textura es un método descriptivo con el fin de mejorar la interpretación y la relación entre las características reológicas y texturales. La textura es un atributo importante de la calidad de los alimentos. La corteza orbitofrontal es un sitio importante en el cerebro en donde se detectan las representaciones del gusto, el olfato, la vista y la sensación en la boca de los alimentos, y permite la integración de las propiedades sensoriales de cada comida para ser representados y definidos en detalle (Rolls, 2005) 2.6.1Etapas para un Perfil Sensorial La evaluación de un perfil sensorial se lleva a cabo en varias etapas como se muestra a continuación: Formación de un grupo de jueces Elaboración de un lista de términos descriptivos Reducción de la lista de términos Elección de los productos de referencia Entrenamiento Elaboración y utilización del perfil sensorial El entrenamiento del grupo de jueces es importante porque les proporciona los elementos básicos de las técnicas utilizadas, incrementa su sensibilidad, unifica el entendimiento de las propiedades sensoriales, minimiza los efectos de los factores irrelevantes (por ejemplo las condiciones ambientales, el ruido externo). El entrenamiento incrementa y desarrolla las habilidades de los jueces para medir, detectar, reconocer y describir los estímulos sensoriales implicados, así como las diferencias entre los productos, los atributos de flavor (que involucran olor y sabor) requieren de un mayor entrenamiento que las propiedades texturales como la apariencia (Otremba, et al., 2000, Pérez, et al., 2007). 25 Un perfil de textura sensorial tiene varias funciones como conocer las especificaciones o características de un producto, puede ser usado como control de calidad, también puede servir para desarrollar un producto con características deseadas o para mejorar un producto ya existente, para estudiar la influencia de los factores que actúan sobre la materia prima, para entender los cambios de un producto con respecto al tiempo (vida de anaquel) y los efectos que pueda tener el empaque sobre los productos, además de entender las respuestas de los consumidores en relación con los productos. (Murray, 2001). Existen varios factores que pueden afectar el perfil sensorial y es importante tenerlos en cuenta. Un perfil de textura ayuda a tener una evaluación de las características reológicas de las muestras como también permite realizar una ordenación de acuerdo a la intensidad de estas características, existen algunos principios como: La textura es una característica multi-dimensional. El orden de aparición de las características texturales es predecible por ejemplo primero se detecta la arenosidad y después la adhesividad y masticabilidad. Existen varias etapas en la boca por las cuales pasa un alimento o un producto y durante estas etapas los sentidos humanos perciben un cierto número de características de textura. En diferentes etapas del proceso de masticación se deben de considerar y cuantificar las diferentes características que se van presentando Es importante considerar para una correcta evaluación de la textura, la estandarización de la técnica de medición, así como el manejo, la forma de preparación (tamaño y forma) y la presentación de las muestras, en ocasiones es necesario controlar la temperatura y el tiempo entre la preparación y la evaluación de las muestras. Todos estos factores son importantes para poder lograr la repetibilidad de la prueba y disminuir la variabilidad entre jueces. 26 Por otro lado, el método más utilizado para generar un perfil sensorial del alimento se llama Análisis Descriptivo Cuantitativo (QDA)®, en esta prueba un grupo de jueces evalúa un grupo de atributos para describir, cuantificar y evaluar los parámetros texturales de aspecto y flavor de los alimentos, utilizan escalas con estándares durante la evaluación. El método de QDA® es apropiado cuando una evaluación requiere información detallada de un perfil sensorial, identificación y cuantificación de atributos, permite la comparación de productos similares, correlaciones con medidas instrumentales y pueden ser utilizadas para definir el estándar de control de calidad (Richter, 2010). 2.6.2 Evaluación Instrumental en la textura de geles La evaluación instrumental intenta recrear o imitar la práctica real efectuada durante la masticación de los productos, uno de los instrumentos más utilizados es el Texturómetro. El método utilizado para generar un perfil de textura instrumental se llamaAnálisis de perfil de textura (TPA) que está basado en el reconocimiento de la textura, sus características y en la medición de las propiedades de textura en los alimentos. En la prueba de TPA una muestra de dimensiones especificas es comprimida de manera uniaxial, la fuerza de compresión es removida y la muestra es re-comprimida. La secuencia de comprensión representa 2 mordidas, durante la prueba la fuerza de comprensión es una función de la distancia (Karim, 2000). Al realizar la medición se obtiene una curva la cual es utilizada para definir varios parámetros de textura de manera directa o por cálculos de superficies. La curva obtenida se muestra a continuación. 27 Figura 2.7. Curva de un perfil de textura De acuerdo a la curva se obtienen distintos parámetros como: Fracturabilidad que corresponde a la fuerza necesaria para la primera ruptura en la primera mordida (H1). Dureza es el valor de la fuerza máxima obtenida después de la primera compresión (H2) Adhesividad corresponde al área bajo la curva, es el trabajo necesario para despegar el producto de la placa de compresión después de la primera mordida (A3). Cohesividad mide la fuerza de los enlaces internos del producto en proporción del área de la segunda mordida con respecto al área de la primera mordida, se obtiene como el cociente entre el área (A2/A1). Elasticidad es la diferencia entre la distancia B medida entre el contacto inicial y el contacto en la segunda masticación y la misma medida C efectuada sobre un material inelástico (B-C). Masticabilidad es el producto de dureza*cohesividad*elasticidad es decir H2*(A2/A1)*(B-C). Gomosidad es el producto de dureza*cohesividad es decir H2*(A2/A1). 28 El perfil de textura aporta una ayuda en la apreciación de la textura de los productos, sin embargo hay que tener cuidado en la interpretación porque no es lo mismo que una evaluación sensorial. Las variaciones en las propiedades de textura en geles elaborados a base de almidón están influenciados principalmente por las características reológicas de la matriz de amilasa, el volumen, la fracción, la rigidez de los gránulos de almidón gelatinizados, y el contenido de fósforo, así como las interacciones entre las fase continua y dispersa del gel (Singh, 2006). 2.7 Correlaciones entre evaluaciones sensoriales e instrumentales Se han intentado relacionar las mediciones sensoriales e instrumentales, lo cuál ha sido difícil debido a que no siempre se obtienen resultados lineales dependiendo del producto, tipo de prueba instrumental aplicada y de la forma de evaluación. La percepción del estímulo de la textura sensorial es predominantemente de forma mecánica y se busca utilizar métodos instrumentales para determinar las características reológicas de los productos alimenticios, sin embargo también es importante entender la percepción de la textura a partir de la microestructura (Wilkinson, 2000). Las propiedades sensoriales de textura de un alimento sólido son un resultado de una mezcla compleja de los fenómenos físicos que se producen durante la masticación. Por tanto, es difícil esperar que se relacionen directamente con los parámetros reológicos. En algunos casos los atributos sensoriales se describen de una forma como por ejemplo la "masticabilidad" que es el número de mordidas necesarias para preparar un alimento para ser deglutido e instrumentalmente se mide como una combinación de trabajo, elasticidad, tiempo, etc., (Marshall, 1990), por lo que para algunos los resultados son diferentes y no se correlacionan. 29 Algunas diferencias que existen entre una evaluación sensorial y una instrumental son (Bourne, 2002): - La textura es un atributo sensorial que sólo puede ser detectada y medida por las personas. - Los instrumentos miden propiedades físicas y no propiedades texturales. - Los instrumentos proporcionan resultados más rápido, a menor costo, son más reproducibles que son las personas y están disponibles 24 horas al día. - Las mediciones instrumentales deben calibrarse contra los datos de los jueces para que pueda ser un buen predictor de la textura. - Los instrumentos pueden acercarse a la medición e intensidad de muchas notas de la textura, pero no pueden determinar una escala hedónica (nivel de agrado) como un consumidor. Uno de los métodos que se utiliza para correlacionar las mediciones sensoriales e instrumentales es el análisis de componentes principales (PCA), en donde se obtienen las relaciones entre un grupo de atributos evaluados sensorialmente y medidos de forma instrumental de estos resultados se obtiene una gráfica que nos indica la correlación que existe entre un atributo y otro (Cássia et al, 2012). 2.8 Gomitas elaboradas con diferentes agentes gelificantes En confitería son jaleas que después de elaborarlas pasan por un proceso de secado, Se les llama gomitas porque eran elaboradas a partir de diferentes gomas como la goma arábiga, actualmente además de la utilización de las gomas se utilizan pectinas, proteínas como la grenetina y almidones modificados de diversas fuentes. Se elaboran diversos tipos de gomitas de infinidad de formas, colores, de azúcar y de chile estas últimas han sido del agrado del consumidor mexicano por lo que esté mercado ha crecido. 30 3. METODOLOGÍA 3.1 Evaluación sensorial La evaluación sensorial se realizó con un grupo de 20 jueces entrenados de los cuales 75% fueron mujeres y 25% hombres con un promedio de edad de 22.5 años quienes midieron y cuantificaron las características de apariencia y textura de geles tipo gomitas elaboradas con grenetina y almidones modificados. La metodología utilizada para la evaluación sensorial e instrumental de las muestras comerciales y las muestras elaboradas en el laboratorio se muestra en la figura 3.1. Figura 3.1. Metodología general para la evaluación sensorial e instrumental. Selección del panel Pungencia (capsaicina) Pruebas olfativas Pruebas de umbral Gustos básicos Salado Dulce Ácido Amargo Pruebas triangulares Entrenamiento del panel Ordenamiento de textura. Identificación de definiciones y descriptores Selección de estándares Fijación de escalas con productos comerciales Cuantificación de atributos con productos comerciales. Evaluar sensorialmente diferencias en productos comerciales Perfil sensorial de muestras comerciales. Elaboración de geles con grenetina, agar y almidones modificados. Evaluación sensorial de geles elaborados. Perfil sensorial. Evaluación del efecto de los capsaicinoides en la percepción de la textura. Identificación y reconocimiento Triangulares Umbral Memoria. Análisis instrumental de textura Preparación de estándares. Evaluación con muestras comerciales Entrenamiento en análisis descriptivo 31 3.2 Selección de candidatos a jueces Los jueces fueron seleccionados de un grupo de 40 personas que se interesaron en participar en la elaboración del proyecto, mediante un cuestionario se les pidió información sobre su estado físico, emocional, hábitos alimenticios y alergias, posteriormente se realizaron una serie de pruebas para poder identificar el nivel de percepción e identificación como umbral, pruebas olfativas y pruebas triangulares. Con estas pruebas se pudo seleccionar a los jueces de acuerdo a varios criterios como fueron los aciertos que obtuvieron en las diferentes pruebas tratando de obtener un grupo lo más homogéneo posible. El porcentaje de aciertos por etapa para ser considerados dentro del grupo de jueces a entrenar fue de 65 a 100% de acierto en la pruebas de identificación y discriminación y con umbrales iguales o menores a los grupales. La pruebade umbral de capsaicina para esta etapa es importante porque nos da un parámetro de la sensibilidad de los jueces a esta sustancia. Una vez seleccionados tuvieron que ser entrenados para posteriormente poder realizar las evaluaciones sensoriales en productos comerciales y geles elaborados en el laboratorio. 32 3.2.1 Pruebas de umbral Se realizaron pruebas de umbral para evaluar la capacidad de percepción de los gustos básicos (dulce, salado, ácido y amargo) y la sensación pungente. A continuación se muestra el procedimiento que se siguió (Figura 3.2). Nota: El procedimiento de enjuague se lleva acabo al principio de la evaluación y al final de cada gusto, no entre la evaluación de cada concentración. La capsaicina se disolvió en alcohol con la mínima cantidad posible y se le adicionó la cantidad necesaria de agua de acuerdo a la concentración. Pruebas de Umbral de Gustos básicos y de pungencia Vasos del # 0 Etiquetados de acuerdo a las claves propuestas para cada gusto y cada concentración. Gusto ácido. Se preparan 6 soluciones Gusto salado. Se preparan 6 soluciones Gusto amargo: Se preparan 6 soluciones Gusto dulce: Se preparan 6 soluciones Aplicación de las pruebas 2ª Sesión 1ª Sesión Pungencia. Se preparan 6 soluciones 3ª Sesión En una charola se colocan los vasos con 20 mL de solución ordenadas de menor a mayor concentración. El gusto dulce (atrás) y el gusto salado (adelante). Las muestras se evalúan de atrás hacia delante y de izquierda a derecha. En una charola se colocan los vasos con 20 mL de solución ordenadas de menor a mayor concentración. El gusto ácido (atrás) y el gusto amargo (adelante). Las muestras se evalúan de atrás hacia delante y de izquierda a derecha. En una charola se colocan los vasos con 20 mL de solución de capsaicina ordenadas de menor a mayor concentración. Las muestras se evalúan de izquierda a derecha. 33 En la tabla 3.1 se muestran los estándares utilizados y las concentraciones. Tabla 3.1. Estándares y concentraciones utilizadas en las pruebas de umbral Gusto o sensación Sustancia Marca Concentraciones ppm Ácido Ácido cítrico, monohidratado, granular J.T.Baker 0 - 0,04. Amargo Cafeína J.T.Baker 0 - 0.045. Dulce Sacarosa (azúcar) J.T.Baker 0 - 1.2. Salado Cloruro de sodio (NaCl) J.T.Baker 0 - 0.22. Pungencia Capsaicina Aldrich 0- 2.80 3.2.2 Pruebas olfativas También se realizaron una serie de pruebas de olor, debido a que es importante conocer la sensibilidad del olfato especialmente si se está seleccionando un panel de jueces. Las pruebas se realizaron en 3 sesiones, en la 1ª sesión se evaluaron los olores con la fosa izquierda, en la 2ª sesión fosa derecha y en la 3ª sesión birinal (ambas fosas). Para esta prueba a los jueces se les proporciono una serie de tubos con un olor diferente cada uno, etiquetados con claves de 3 dígitos y tapa. La prueba olfativa consta de 4 subpruebas (Identificación y reconocimiento, discriminativas o triangular, umbral y memoria) (García, 2007). Identificación y reconocimiento.- Se les proporciona a los jueces 4 tubos con distintos olores y se les pide que identifiquen el olor, en caso de que no logren decir el olor se les proporciona una ayuda visual. Discriminativas. Está prueba consta de 2 niveles, se les proporciona 3 tubos, 2 de ellos contienen el mismo olor y se les pide que digan que tubo es el diferente. La diferencia entre los 2 niveles es que en el primer nivel los olores son diferentes entre sí y es más fácil identificar el diferente y en el segundo nivel los olores son muy similares y es más difícil identificar el diferente. 34 Umbral. Se les proporcionan a los jueces 6 tubos con el mismo olor, pero diferente concentración de menor a mayor y se les pide que identifiquen el olor y la intensidad con que lo perciben. Memoria. Está prueba consiste en darles un tubo y en la primera sesión se les pide que identifiquen el olor y digan a que les recuerda, al final se les dice el olor. En la 2ª y 3ª sesión se les da el mismo olor, con el fin de ver la capacidad de memoria en cuanto a los olores. En la tabla 3.2 se muestran los olores utilizados en la prueba olfativa. Tabla 3.2. Estándares y olores utilizados en la prueba olfativa Prueba Olor Identificación y reconocimiento Limón, Naranja, Rosas y Canela Discriminativas o triangular Nivel 1. Guayaba y Hierbabuena. Nivel 2. Jazmín y Rosas Umbral Café Memoria Nardo 3.2.3 Pruebas triangulares con gomitas comerciales Estás pruebas se realizaron en una sesión en donde se les presentó a los jueces 2 triadas y se les pidió que compararán las muestras, de los cuales 2 son iguales y una es diferente. Para esta prueba se utilizaron muestras comerciales, la primera triada se realizó con gomitas azucaradas y la segunda triada con gomitas enchiladas. Las muestras utilizadas se presentan en la tabla 3.3. El objetivo de esta prueba fue evaluar la capacidad discriminante de los jueces y conocer la sensibilidad de poder detectar diferencias entre muestras. 35 Tabla 3.3. Productos utilizados en la prueba triangular Producto Marca Dulcigomas Ricolino Gomitas a granel A granel Mangomis Gelly Fire Mancha T Sonrics 3.3 Entrenamiento del grupo de candidatos a Jueces Las pruebas anteriores sirvieron para seleccionar al grupo de personas que finalmente quedó conformado por 20 jueces de los cuales 75% fueron mujeres y 25% hombres con un rango de edad de 22,5 años. Una vez seleccionado el grupo se comenzó con el entrenamiento con el objetivo de que comenzaran a familiarizarse con el proyecto y los términos. 3.3.1 Ordenación de textura Para empezar a entrenar a los jueces se realizó una prueba de ordenamiento con el fin de que los jueces pudieran identificar algunos atributos y medir la intensidad. La prueba consistió en ordenar de acuerdo a la intensidad de un atributo específico una serie de muestras comerciales de diferentes productos y con diferentes texturas, las muestras utilizadas se observan en la tabla 3.4. Los atributos evaluados fueron: elasticidad y dureza, debido a que se está más familiarizado con estos términos. Cuando las definiciones fueron comprendidas se prosiguió a la evaluación, pidiéndole a los jueces que ordenaran las muestras de menor a mayor de acuerdo al atributo evaluado. 36 Las definiciones se muestran a continuación: Dureza: Fuerza requerida para comprimir una sustancia entre los dientes incisivos, para alcanzar una deformación o penetración dada. Elasticidad: Capacidad de recuperación a una fuerza de deformación, una vez que se suprime dicha fuerza; grado en el que un material deformado regresa a su forma original no deformada. Tabla 3.4. Muestras utilizadas en la prueba de ordenamiento Producto Marca Elaborado por: Mantecadas sabor vainilla Bimbo Bimbo S.A de C.V Tostadas onduladas Milpa Real Bimbo S.A de C.V Galletas Marías Gamesa Grupo Gamesa S. de R.L de C.V Salchichas estilo Viena Fud SiGa alimentos Centro de S.A de C.V Queso Panela Nochebuena Lácteos Finos de Calidad S.A. de C.V Panditas Ricolino Barcel S.A de C.V Dulcigomas Ricolino Barcel S.A de C.V Bombones De la Rosa Mazapán de la Rosa S.A. de CV 3.3.2 Identificación de definiciones y descriptores Para la evaluación de las muestras comerciales y elaboradas en el laboratorio se evaluaron los atributos de acuerdo al perfil generado por un grupo de jueces entrenados (Jardón, 2006); por lo que los jueces en este estudio no realizaron la generación de descriptores debido a que en un estudió anterior se obtuvieron y se definieronencontrando que dichos atributos son los más representativos para la evaluación de gomitas, además se utilizaron de la misma forma para poder tener un punto de comparación. Para este estudio se realizaron sesiones con los panelistas para que identificaran los atributos, las definiciones y la forma de evaluar. En la tabla 3.5 se presentan los atributos utilizados para la evaluación. 37 Tabla 3.5. Atributos Utilizados para la evaluación sensorial (Jardón, 2006). Atributo Definición Forma de evaluar Apariencia Arenosidad Presencia de gránulos sobre la superficie Se evalúa de manera visual observando la muestra. Heterogéneo Cubierta, color y/o forma, no uniformes. Se evalúa de manera visual observando la muestra. Brillante Indica el grado de luz que se puede reflejar. Se evalúa de manera visual observando la muestra. Seca Apariencia opaca y/o con cuarteadoras. Se evalúa de manera visual observando la muestra. Grasosa Apariencia brillosa que se deje residuo graso en superficie de papel. Se evalúa comprimiendo ligeramente la muestra sobre un trozo de papel utilizando la palma de la mano por un lapso de 5 seg. Textura Elasticidad Capacidad que tiene un cuerpo para recuperar su forma original, después de haberle aplicado una fuerza. Evaluar con la yema del dedo índice comprimiendo la superficie de la muestra más allá de un 50% de su altura y liberar inmediatamente, observando la velocidad con la cual regresa a su altura original así como el movimiento ocasionado en la misma. Arenosidad Sensación rasposa al tacto y granulosa al masticar. Evaluar durante el proceso de masticación (presencia de gránulos). Dureza Resistencia que opone un objeto a ser deformado o penetrado por la aplicación de una fuerza Se evalúa al morder la muestra utilizando los molares. Uniformidad Que presente la misma textura y características homogéneas en toda la muestra Evaluar durante el proceso de masticación (presencia de diferentes texturas) Adhesividad Capacidad que presenta un alimento de pegarse a una superficie. Penetrar la muestra más de un 50% sin llegar a su corte, utilizando los molares e inmediatamente liberar la muestra. Cohesividad Capacidad de un alimento para fragmentarse en la boca y percibirse como partícula. Evaluar tanto al morder la muestra como durante su masticación. La mordida inicial se realizará con los molares de forma lenta para su corte. Masticabilidad Número de mordidas necesarias para preparar un alimento para ser deglutido Se evalúa desde el inicio proceso de masticación hasta su conclusión cuando la muestra se encuentre lista para ser deglutida. Nota: El orden en que se presentan los atributos es igual al orden utilizado para su evaluación. 38 La lista de atributos de acuerdo a (Jardón, 2006) es la más representativa para la evaluación de gomitas, además de que algunos de ellos concuerdan con la evaluación de textura de manera instrumental como son elasticidad, dureza, adhesividad, cohesividad y masticabilidad, por lo que hace más fácil una comparación. 3.3.3 Evaluación con muestras comerciales Una vez familiarizados con los atributos se realizaron varias sesiones evaluando muestras comerciales sin estándares con el fin de empezar a entrenar el panel. Se utilizó una escala del 1 al 9 en donde 1 correspondía a la mínima intensidad de la característica evaluada y el número 9 indicativo de la máxima intensidad. Para estás pruebas se les pidió a los jueces que evaluaran las muestras de acuerdo a su percepción y le dieran un valor a cada atributo en la escala. Con el objetivo de observar cómo estaban evaluando y si tenían claras las definiciones, además de entrenarlos y se calculó por sesión el coeficiente de variación (C.V), revisando que este fuera disminuyendo ya que se considera un buen coeficiente cuando ya no se encuentra diferencia entre jueces y el valor está entre 30% y 35%. 39 Las muestras comerciales utilizadas para la evaluación se muestran en la tabla 3.6. Tabla 3.6. Muestras comerciales utilizadas en la evaluación de los atributos. Producto Ingredientes CS Jarabe de Glucosa, azúcar, grenetina, acidulantes: ácido cítrico (E330) y ácido láctico (E420), aromatizantes, colorantes añadidos FD&C: (Amarillo 5 (E102) y azul 1 (E133)). PC Grenetina, azúcar, glucosa, ácido cítrico, saborizantes y colorantes artificiales. OR Glucosa, azúcar, grenetina, ácido cítrico, saborizantes artificiales, colorantes: rojo allura, amarillo 5, azul 1, amarillo 6, aceite mineral y cera de abeja. PN Glucosa, azúcar, grenetina, ácido cítrico, saborizantes artificiales, agente de brillado (cera camauba y aceite vegetal) y colorantes (FD&C Rojo 40, amarillo 5, amarillo 6, azul 1). AM Jarabe de Glucosa, azúcar, grenetina, acidulantes: ácido cítrico (E330) y ácido láctico (E420), aromatizantes, colorantes añadidos FD&C: (Amarillo 5 (E102) y azul 1 (E133)). MG Azúcar, glucosa, almidón de maíz, agua, chile en polvo, sal, ácido cítrico, saborizantes artificiales, y colorantes (Tartracina (FD&C amarillo 5). Rojo allura AC (FD&C rojo 40)). GD Glucosa, azúcar, grenetina, ácido cítrico, saborizantes artificiales, colorantes: rojo allura, amarillo 5, azul 1, amarillo 6, aceite mineral. GG Grenetina, azúcar, glucosa, ácido cítrico, saborizantes y colorantes artificiales. GM Azúcar, glucosa, grenetina, ácido cítrico, saborizantes artificiales (piña, naranja, limón, grosella, fresa y uva) y colorantes artificiales. GP Azúcar refinada, jarabe de glucosa, grenetina, pectina, ácido cítrico, ácido láctico, cera de abeja, sabores artificiales, colores artificiales (Rojo 40, Amarillo 5. Azul 1. Amarillo 6. Dióxido de Titanio). FR Azúcar, glucosa, grenetina, sorbitol, ácido cítrico, pectina, ácido málico, saborizantes artificiales y colorantes artificiales: (Tartrazina (C.I. 19140), (Rojo Allura AC (C.I16035), Amarillo Ocaso FCF (C.I.15985), y Azul 1 (C.I 73015), dióxido de titanio. 40 3.4 Selección de estándares 3.4.1 Fijación de escalas con productos comerciales Para entrenar a los jueces en cada atributo a distintas intensidades, se utilizaron productos comerciales a los que se les asignó un valor en la escala, primero se evaluaron los estándares utilizados por Jardón con el fin de comprobar si eran adecuados para la evaluación de geles, sin embargo debido a que en ocasiones las muestras habían cambiado o ya no se encuentran en el mercado, fue necesario adecuar las mismas. Los estándares que finalmente se quedaron para la evaluación de geles se muestran en la tabla 3.7. Tabla 3.7. Atributos evaluados y estándares utilizados. Apariencia Productos Valor en la escala Arenosidad * Manzana Hawaiian Fruiti 1 Aros de manzana e. fruti 9 Homogéneo Caramelo duro Acuario 1.2 *Gummy Pizza 9 Brillante Bombón Tía Rosa 1 Manzana Hawaiian Fruit 9 Seca Salchicha 2 Bombón 9 Grasosa Bombón 1 *Manzana Hawaillan Fruit 9 Textura Productos Valor en la escala Elasticidad Mangomis 1 Dientes 4 *Manzana Hawaiian Fruiti 9 Arenosidad Manzana Hawwaillan Fruti 1 Aros de Manzana 9 Dureza *Salchicha Tipo Viena 1 Sandigomas 4 Panditas 7 *Caramelo Duro 9 41 Adhesividad Salchicha Tipo Viena 2 Mangomis 9 Cohesividad Mazapán Tía Rosa 1 *Mantecadas Bimbo 3 *Goma de mascar 9 Masticabilidad *Mazapán de Cacahuate 1 *Goma de Mascar 9 Los estándares con * fueron tomados de Jardón, 2006 En las figuras 3.3 y 3.4 se muestra el acomodo de charolas para los estándares de apariencia y textura. 3.5 Cuantificación de atributos con productos comerciales Una vez que los jueces identificaron cada uno de los atributos de apariencia y textura se prosiguió a la evaluación de las muestras (tabla 3.6) utilizandolos estándares mencionados anteriormente (Tabla 3.7) y se observó que la evaluación de los atributos fue más fácil para los jueces y comenzaron a evaluar de manera muy similar y los CV bajaron considerablemente. Las muestras evaluadas en esta etapa fueron las mismas que se utilizaron en la evaluación de muestras comerciales sin estándares (Tabla 3.6) Figura 3.3. Utilización de estándares para los atributos de apariencia Figura 3.4. Utilización de estándares para los atributos textura. 42 3.6 Elaboración de geles Una vez comprobado que el grupo de jueces se encontraba entrenado después de evaluar diferentes muestras comerciales, y de obtener coeficientes de variación alrededor del 30 % se prosiguió a la elaboración de geles, para evaluar la influencia de la sensación pungente en la percepción de los atributos de textura. Se realizaron distintas metodologías y formulaciones para la elaboración de geles tratando de simular gomitas comerciales. Primero se realizaron 4 formulaciones utilizando grenetina y goma agar y posteriormente se realizaron 12 formulaciones con almidones modificados. Los ingredientes y aditivos utilizados en la elaboración de los geles se muestran en la tabla 3.8. Tabla 3.8. Ingredientes y aditivos utilizados Ingrediente Marca y características Agar Ragar, S.A de C.V. (Venta a granel) Grenetina Duche, Cont. Net 1kg 83% Proteína Almidón modificado 1 Etenia 568 almidón modificado ácido Almidón modificado 2 Flojel 45 almidón modificado pregelatinizado Sacarosa Azúcar refinada Great Value Ácido cítrico J.T. Baker Monohidrato, Granular Saborizante SODEXIM, Sabores y Perfumes. Sabor Fresa Colorante McComick Color Rojo 43 3.6.1 Elaboración de geles con grenetina Se elaboraron 4 formulaciones con grenetina a diferentes concentraciones con el fin de observar el efecto que tiene la capsaicina sobre esté agente gelificante y poder comparar los resultados con lo realizado por Jardón, 2006 y Vázquez, 2012. También estás formulaciones se realizaron con el objetivo de poder comparar los resultados con las formulaciones elaboradas con almidones modificados debido a que estás también contienen grenetina. Las formulaciones de los geles preparados con grenetina y agar se muestran a continuación. Tabla 3.9. Formulaciones de diferente concentración de grenetina y agar por 100g Ingrediente (g) Formulación A B C D Agar -- -- -- 0.4 Grenetina 5 9 12 5 Sacarosa 37.0 37.0 37.0 37.0 Ácido cítrico 1.0 1.0 1.0 1.0 Agua 87.9 83.9 80.9 87.5 Saborizante 0.05 0.05 0.05 0.05 Colorante 0.05 0.05 0.05 0.05 44 La metodología empleada se muestra en las figuras 3.5 y 3.6 Figura 3.5. Procedimiento para la elaboración de los geles de grenetina al 5, 9, 12% (FA, FB, FC). basado en Jardón, 2006 y Vázquez, 2011. Agitar 5 min. a 85ºC Agitación 10 min. Mezclar la grenetina con agua fría (la suficiente para humedecerla por completo). Esperar que se forme un gel. Mezclar el azúcar disuelto con la grenetina disuelta. Disolver el azúcar con el agua calentando hasta su completa disolución. Disolver la grenetina en baño de agua a 70ºC Una vez que la mezcla sea translucida se retira del baño maría y se deja enfriar un poco. Añadir el ácido cítrico, saborizante y colorante. Vaciar en moldes y refrigerar a 4ºC por 24 h. Desmoldar y realizar la evaluación. Adicionar la solución de capsaicina en caso de llevar de acuerdo a la concentración indicada. 45 Figura 3.6. Procedimiento para la elaboración de los geles de grenetina al 5% y agar al 0.4% (FD), basado en Jardón, 2006 y Vázquez, 2011. 5 min. a 85ºC Agitación constante. 5 min. a 85ºC Agitación constante. 10 min. Mezclar la grenetina con agua fría (la suficiente para humedecerla por completo). Esperar que se forme un gel. Mezclar el agar disuelto con la grenetina disuelta. Disolver el agar con el agua suficiente calentando a ebullición hasta que se obtenga una solución cristalina. Disolver la grenetina en baño de agua a 70ºC Mezclar la solución agar- grenetina con la azúcar disuelta. Añadir el ácido cítrico, saborizante y colorante. Vaciar en moldes y refrigerar a 4ºC por 24 h. Desmoldar y realizar la evaluación. Adicionar la solución de capsaicina en caso de llevar de acuerdo a la concentración indicada. Disolver el azúcar con el agua calentando hasta su completa disolución. Una vez que la mezcla sea translucida se retira del baño maría y se deja enfriar un poco. 46 3.6.2 Elaboración de geles con almidones modificados Se realizaron varias pruebas para encontrar las formulaciones adecuadas para la elaboración de geles con almidones modificados, entre las pruebas realizadas se elaboraron geles con solo almidón modificado como agente gelificante, sin embargo se vio que no gelificaban adecuadamente por lo que se realizaron diversas combinaciones con otros agentes gelificantes y las formulaciones finales se encuentran a continuación. Tabla 3.10. Formulaciones de diferente concentración de almidones modificados y grenetina por 100g Ingrediente (g) Formulación (g) E F G H I J K L M N O P Almidón modificado 1 5 5 7 7 9 9 --- --- --- --- --- --- Almidón modificado 2 ----- ----- ----- ----- ----- ----- 5 5 7 7 9 9 Grenetina 1.2 2.5 1.7 3.5 2.2 4.5 1.2 2.5 1.7 3.5 2.2 4.5 Sacarosa 37.0 37.0 37.0 37.0 37.0 37.0 30 30 30 30 30 30 Ácido cítrico 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 Agua 80 80 80 80 80 80 80 80 80 80 80 80 Saborizante 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 Colorante 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 47 La metodología empleada se muestra en las Figura 3.7. Figura 3.7. Procedimiento para la elaboración de los geles de almidones modificados al 5, 7, 9% (Formulación E – Formulación P) 3.7 Preparación de soluciones de capsaicinoides Se pesa la cantidad necesaria de capsaicina y se disuelve en 15 ml de etanol y posteriormente se lleva a la marca de aforo en un matraz de 1 L. Se prepara la solución stok a una concentración de 2.8ppm y de esta solución se toman alícuotas para tener las siguientes concentraciones en los geles (0, 0.56, 0.84, 0.12, 1.84, 2.8 ppm). Para la evaluación sensorial e instrumental de cada una de las formulaciones de geles tipo gomitas se prepararon 6 muestras en donde uno fue el control y las demás con diferentes concentraciones de capsaicina. 5 min. a 85ºC Agitación constante. 5 min. Mezclar la grenetina con el almidón modificado, adicionar agua fría (la suficiente para humedecerla por completo). Esperar que se forme un gel. Mezclar el almidón modificado con la grenetina disuelto con la azúcar disuelta. Disolver la grenetina y el almidón modificado en baño de agua a 70ºC. Añadir el ácido cítrico, saborizante y colorante. Adicionar la solución de capsaicina en caso de llevar de acuerdo a la concentración indicada. Disolver el azúcar con el agua calentando hasta su completa disolución. Una vez que la mezcla esté sin grumos, homogénea, y translucida se retira del baño maría y se cuela. Solución colada Agitar Vaciar en moldes y refrigerar a 4ºC por 24 h. Desmoldar y realizar la evaluación. 48 3.8 Evaluación sensorial de geles tipo gomitas. Uso de estándares Para la evaluación sensorial de los geles con el grupo de jueces entrenado se utilizaron una serie de estándares (tabla 3.7) con diferentes valores en una escala
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