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UNIVERSIDAD AGRARIA DEL ECUADOR FACULTAD DE CIENCIAS AGRARIAS CARRERA DE INGENIERÍA AGRÍCOLA MENCIÓN AGROINDUSTRIAL INFLUENCIA DE TRES TEMPERATURAS EN LA PÉRDIDA DE VITAMINA C EN LÁMINAS DE FRUTILLA DESHIDRATADAS TRABAJO EXPERIMENTAL Trabajo de titulación presentado como requisito para la obtención del título de INGENIERO AGRÍCOLA MENCIÓN AGROINDUSTRIAL AUTOR ALCIVAR COELLO CARLOS LUIS TUTOR ING. VILLAVICENCIO YANOS JORGE ARTURO MsC. MILAGRO – ECUADOR 2019 2 UNIVERSIDAD AGRARIA DEL ECUADOR FACULTAD DE CIENCIAS AGRARIAS CARRERA DE INGENIERÍA AGRÍCOLA MENCIÓN AGROINDUSTRIAL APROBACIÓN DEL TUTOR Yo, VILLAVICENCIO YANOS JORGE ARTURO, docente de la Universidad Agraria del Ecuador, en mi calidad de Tutor, certifico que el presente trabajo de titulación: INFLUENCIA DE TRES TEMPERATURAS EN LA PÉRDIDA DE VITAMINA C EN LÁMINAS DE FRUTILLA DESHIDRATADAS, realizado por el estudiante ALCIVAR COELLO CARLOS LUIS; con cédula de identidad N° 0942438037 de la carrera INGENIERÍA AGRÍCOLA MENCIÓN AGROINDUSTRIAL, Unidad Académica Milagro, ha sido orientado y revisado durante su ejecución; y cumple con los requisitos técnicos exigidos por la Universidad Agraria del Ecuador; por lo tanto se aprueba la presentación del mismo. Atentamente, MSc. Villavicencio Yanos Jorge Arturo Milagro, 11 de diciembre del 2019 3 UNIVERSIDAD AGRARIA DEL ECUADOR FACULTAD DE CIENCIAS AGRARIAS CARRERA DE INGENIERÍA AGRÍCOLA MENCIÓN AGROINDUSTRIAL APROBACIÓN DEL TRIBUNAL DE SUSTENTACIÓN Los abajo firmantes, docentes designados por el H. Consejo Directivo como miembros del Tribunal de Sustentación, aprobamos la defensa del trabajo de titulación: “INFLUENCIA DE TRES TEMPERATURAS EN LA PÉRDIDA DE VITAMINA C EN LÁMINAS DE FRUTILLA DESHIDRATADAS”, realizado por el estudiante ALCIVAR COELLO CARLOS LUIS, el mismo que cumple con los requisitos exigidos por la Universidad Agraria del Ecuador. Atentamente, Ing. Núñez Rodríguez Pablo, M.Sc. PRESIDENTE Ing. Villavicencio Yanos Jorge, M.Sc. Ing. Castro García Alex, M.Sc. EXAMINADOR PRINCIPAL EXAMINADOR PRINCIPAL Milagro, 11 de diciembre del 2019 4 Dedicatoria Dedico el presente trabajo de investigación, principalmente a Dios, luego a mis Padres Carlos y Sara quienes son un pilar fundamental en mi vida, quienes me han enseñado a ser a luchar y ser perseverantes, han sabido guiarme por el camino correcto y brindarme su apoyo en cada etapa de mi vida, motivándome en cada meta que me propongo, gracias por sus consejos y ayuda, los cuales me permiten llegar a la meta anhelada. Así mismo dedico mi trabajo a mis hermanos María, David y Ulises quienes me han sido ejemplo de perseverancia y dedicación para poder lograr alcanzar esta meta. Y por último sin ser menos importante dedico mi trabajo a todas esas personas que hicieron posible este logro como mis familiares y amigos. Especialmente a mi abuelita Petita Moran por toda la ayuda brindada y a la Ing. Rosa Burgos y familia gracias por el apoyo incondicional y la confianza otorgada para culminar con mi carrera profesional, de la que hoy me siento orgulloso. 5 Agradecimiento Agradezco a Dios por darme sabiduría y la perseverancia necesaria para continuar en este proceso de obtener uno de mis mayores logros, mi título profesional. A todos los docentes de la Facultad de Ciencias Agrarias de la Universidad Agraria del Ecuador, por haber instruido profesionalmente durante estos años. Agradezco de manera especial al MSc. Jorge Villavicencio Yanos, director de tesis, por ser un excelente docente y amigo, gracias a la orientación y dirección de este proyecto hoy concluyó satisfactoriamente con mis estudios superiores. Por último, agradezco a todos mis compañeros de aulas con los cuales compartí gratos momentos, especialmente a mis grandes amigos y futuros colegas, Juksely, Christian, Cecilia, Andrea y Cinthya gracias por su amistad incondicional en todo momento. 6 Autorización de Autoría Intelectual Yo ALCIVAR COELLO CARLOS LUIS, en calidad de autor del proyecto realizado, sobre “INFLUENCIA DE TRES TEMPERATURAS EN LA PÉRDIDA DE VITAMINA C EN LÁMINAS DE FRUTILLA DESHIDRATADAS.” para optar el título de INGENIERO AGRÍCOLA MENCIÓN AGROINDUSTRIAL, por la presente autorizo a la UNIVERSIDAD AGRARIA DEL ECUADOR, hacer uso de todos los contenidos que me pertenecen o parte de los que contienen esta obra, con fines estrictamente académicos o de investigación. Los derechos que como autor(a) me correspondan, con excepción de la presente autorización, seguirán vigentes a mi favor, de conformidad con lo establecido en los artículos 5, 6, 8; 19 y demás pertinentes de la Ley de Propiedad Intelectual y su Reglamento. Milagro, 11 de diciembre del 2019 ALCIVAR COELLO CARLOS LUIS C.I. 0942438037 7 Índice general APROBACIÓN DEL TUTOR ................................................................................. 2 APROBACIÓN DEL TRIBUNAL DE SUSTENTACIÓN ........................................ 3 Dedicatoria ............................................................................................................ 4 Agradecimiento .................................................................................................... 5 Autorización de Autoría Intelectual .................................................................... 6 Índice general ....................................................................................................... 7 Índice de tablas .................................................................................................. 10 Índice de figuras ................................................................................................. 11 Resumen ............................................................................................................. 12 Abstract ............................................................................................................... 13 1. INTRODUCCIÓN ............................................................................................. 14 1.1 Antecedentes del problema ......................................................................... 14 1.2 Planteamiento y formulación del problema ............................................... 14 1.3 Justificación de la investigación ................................................................ 15 1.4 Delimitación de la investigación ................................................................. 16 1.5 Objetivo general ........................................................................................... 16 1.6 Objetivos específicos................................................................................... 16 1.7 Hipótesis ....................................................................................................... 17 2. Marco teórico .................................................................................................. 18 2.1 Estado del arte .............................................................................................. 18 2.2 Bases teóricas .............................................................................................. 21 2.2.1 Frutilla ........................................................................................................ 21 2.2.2 Clasificación Taxonómica ........................................................................ 21 2.2.3 Características Botánicas ......................................................................... 21 8 2.2.4 Distribución Geográfica en Ecuador .......................................................22 2.2.5 Composición Nutricional .......................................................................... 24 2.2.6 Deshidratación .......................................................................................... 25 2.2.7 Historia de la deshidratación ................................................................... 25 2.2.8 Procesos y etapas de la deshidratación ................................................. 26 2.2.9 Ventajas y desventajas de la deshidratación de frutas .......................... 27 2.2.10 Técnicas de deshidratación ................................................................... 28 2.2.11 Vitamina C (ácido ascórbico) ................................................................. 30 2.2.11 Propiedades ............................................................................................. 31 2.2.12 Fuentes alimentarias ............................................................................... 31 2.2.13 Requisitos nutricionales de Vitamina C ................................................ 32 2.2.14 Carencia de Vitamina C ........................................................................... 32 2.2.15 Escorbuto ................................................................................................. 32 2.2.16 Enfermedad de Barlow ............................................................................ 34 2.2.17 Degradación de vitamina C .................................................................... 35 2.2.18 Estabilidad de Vitamina C ....................................................................... 36 2.2.20 Láminas de frutas .................................................................................... 38 2.2.21 Estandarización de la fruta ..................................................................... 39 2.2.22 Influencia de las condiciones de secado en el color de fresas ........... 40 2.2.24 Actividad de agua .................................................................................... 42 2.2.23 Microbiología de los Alimentos Deshidratados .................................... 44 2.2.24 Análisis y parámetros control de frutas deshidratadas ....................... 46 2.3 Marco Legal .................................................................................................. 51 3. Materiales y métodos ..................................................................................... 54 3.1 Enfoque de la investigación ........................................................................ 54 9 4. Resultados ...................................................................................................... 65 4.1 Parámetros físico-químicos (°Brix, Ph y Humedad). ................................. 65 4.2 Determinación de vitamina C ...................................................................... 65 4.3 Determinación del tratamiento de mayor aceptación sensorial ............... 66 4.4 Estabilidad de vitamina C al tratamiento con mayor concentración ....... 66 4.5 Análisis microbiológicos ............................................................................. 67 8. Bibliografía ...................................................................................................... 74 9. ANEXOS .......................................................................................................... 82 9.1 Anexo 1 Análisis de varianza ...................................................................... 89 9.2 Anexo 2 Análisis Vitamina C al testigo. ...................................................... 92 9.3 Anexo 3 Análisis Fisco-Químico y Vitamina C Tratamiento # 1 ............... 93 9.4 Anexo 4 Análisis Fisco-Químico y Vitamina C Tratamiento # 2 ............... 94 9.5 Anexo 5 Análisis Fisco-Químico y Vitamina C Tratamiento # 3 ............... 95 9.6 Anexo 6 Estabilidad Vitamina C Tratamiento # 1 ...................................... 96 9.7 Anexo 7 Análisis microbiológicos Tratamiento # 1 ................................... 97 10 Índice de tablas Tabla 1 Composición nutricional de la fresa. ................................................... 24 Tabla 2 Escala hedónica .................................................................................. 88 11 Índice de figuras Figura 1 Curva de estabilidad de Vitamina C .................................................. 82 Figura 2 Desinfección de frutilla ...................................................................... 82 Figura 3 Pesado de frutilla .............................................................................. 82 Figura 4 Pelado de frutilla ............................................................................... 83 Figura 5 Troceado de frutilla. .......................................................................... 83 Figura 6 Obtención de pulpa filtrada de frutilla. ............................................... 83 Figura 7 Formulación de lámina de frutilla. ..................................................... 84 Figura 8 Preparación de las bandejas con glicerina. ....................................... 84 Figura 9 Formación de láminas de frutilla. ...................................................... 84 Figura 10 Deshidratación de láminas de frutilla. ............................................. 85 Figura 11 Temperatura de deshidratación. ..................................................... 85 Figura 12 Enrolladlo de lámina de frutilla. ....................................................... 85 Figura 13 Peso promedio de lámina de frutilla. ............................................... 86 Figura 14 Deshidratador de bandejas. ............................................................ 86 12 Resumen Los hábitos alimenticios de la sociedad han evolucionado con el transcurrir del tiempo aumentando la exigencia de consumir alimentos, el preservar los nutrientes que contienen frutas y verduras frescas después de procesarlos es una de las prioridades en la industria alimentaria. El objetivo del trabajo experimental fue evaluar la influencia tres temperaturas de deshidratado (40 ºC, 50 ºC y 60 °C) en láminas de frutillas, con el fin de evaluar las características físico-químicas, sensoriales, microbiológico y estabilidad de Vitamina C. El estudio se evaluó con 3 tratamientos, siendo las variables analizadas la pérdida de vitamina C y la temperatura de deshidratación. Al término del deshidratado el promedio de humedad fue de 9,4 para todos los tratamientos, con respecto al pH (3,8) y °Brix (86,96) no presentaron diferencias significativas en todos los tratamientos. El tratamiento 1 sometido a 40 °C obtuvo mayor cantidad de vitamina C 7,2 mg/100g y destaca con respecto al análisis sensorial con los otros tratamientos. Comparado con el testigo la perdida de vitamina C fue de 60,87%. Los análisis microbiológicos (mohos y levaduras) en un periodo de 60 días mostraron que la carga microbiana fue <10 ufc/g, lo que está permitido según la Norma INEN 1529- 10: 2013. Palabras clave: Láminas, Vitamina C, Deshidratación, Temperatura, Frutilla. 13 Abstract Society's eating habits have evolved, increasing the need to consume food, preserving nutrients containing fresh fruits and vegetables after processing them is one of the priorities in the food industry. The objective of this experimental work was to evaluate the influence of three dehydrated temperatures (40 ºC, 50 ºC and 60 °C) on straw layers to assess the physical-chemical, sensory, microbiological and stability characteristics of Vitamin C. The study was evaluated with three treatments, with the variables being the loss of vitamin C and the temperature of dehydration. At the end ofthe dehydrated, the average humidity was 9.4 for all treatments, concerning pH (3.8) and Brix (86.96) there were no significant differences in all procedures. Treatment 1 under 40oC obtained more vitamin C 7.2 mg/100g and stood out concerning sensory analysis with the other treatments. Compared to the witness, the loss of vitamin C was 60.87%. Microbiological studies (mouse and yeast) over 60 days showed that the microbial load was <10 ufc/g, which permitted according to INEN 1529-10:2013. Keywords: Sheets, Vitamin C, Dehydration, Temperature, Strawberry 14 1. Introducción 1.1 Antecedentes del problema En la actualidad los hábitos alimenticios de la sociedad han evolucionado, siendo cada día de mayor exigencia. La ingesta de alimentos que actúan como protectores de la salud debido a sus propiedades funcionales están en aumento, el preservar los nutrientes que contienen frutas y verduras frescas después de procesarlos es una de las prioridades en la industria alimentaria (Restrepo, Cortés y Rojano, 2009). La disponibilidad de algunos nutrientes se ve seriamente afectada durante el procesamiento de frutas y hortalizas, factores como temperatura, oxigeno, presión, azúcares reductores y hasta el pH provocan la pérdida de muchos micro elementos. La vitamina C es un micronutriente que se degrada durante el procesamiento de los alimentos (Ordóñez y Yoshioka, 2012). El proceso de deshidratado consiste en la remoción de agua y concentración de nutrientes, el punto crítico de conservación de estos nutrientes durante este proceso es el flujo de agua a través de la piel, altas temperaturas afectan negativamente la calidad nutricional del producto final, en especial perdidas del ácido ascórbico o vitamina C durante el proceso agroindustrial (Aredo, Arteaga, Benites y Gerónimo, 2012). 1.2 Planteamiento y formulación del problema 1.2.1 Planteamiento del problema La degradación de la vitamina C y otras vitaminas a causa de temperatura es una de las principales razones por lo cual la industria alimenticia debe suplir esta pérdida adicionando vitaminas a aquellos alimentos que antes los tenían. El preservar las vitaminas y evitar la degradación de las mismas, especialmente la vitamina C por ser la más inestables de las vitaminas a causa de 15 la temperatura, es una de las prioridades de la industria agro alimentaria para brindar de esta manera alimentos procesados con un valor nutricional similar al alimento fresco. El uso de altas temperaturas en procesos agroindustriales que involucran materia prima rica en vitamina C afecta negativamente el valor nutricional de producto final debido a la degradación de este micronutriente por efectos de la temperatura (Ordóñez y Yoshioka, 2012). El cuerpo para producir colágeno necesita vitamina C, esta es un nutriente hidrosoluble que se encuentra en ciertos alimentos, pero podría disminuirse al coserse o almacenarse por un periodo de tiempo largo, por ello muchas fuentes de vitamina C como frutas y verduras se ingieren sin cocinarse. Otra función principal de este nutriente es proteger a las células de los radicales libres al tener una acción antioxidante (National Institutes of Health [NIH], 2016). La falta de alimentos procesados con características iguales o similares a la fruta fresca es uno de los problemas que afecta a la población con deficiencia nutricional, debido que estas características nutricionales se pierden durante el procesamiento por acción de altas temperaturas, pH, azucares reductores y otros (Restrepo et al., 2009). 1.2.2 Formulación del problema ¿Cuál es el porcentaje de pérdida de vitamina C en láminas de frutilla deshidratada a valores de temperatura de 40 ºC, 50 ºC y 60 °C? 1.3 Justificación de la investigación Reducir la perdida de vitamina C, en láminas de fresas deshidratadas mediante la determinación de la temperatura idónea que permita conservar el 16 mayor porcentaje de la misma, con la finalidad de ser una fuente natural de sustitución de la vitamina C comercial. El mejor aprovechamiento de la vitamina C en láminas de fresas deshidratadas podrían ser una fuente de sustitución de vitamina C comercial. El presente trabajo busca determinar la temperatura que genere menor pérdida de vitamina C para la elaboración de láminas de fresas deshidratadas y que a la vez permita conservar la mayor parte de los micronutrientes que contiene, especialmente la vitamina C, logrando obtener un producto rico en esta vitamina y aprovechar las cualidades nutricionales de este producto en gran parte. 1.4 Delimitación de la investigación Espacio: El siguiente trabajo experimental se llevó a cabo en la provincia del Guayas, cantón Milagro, parroquia Milagro, en la planta piloto de la Facultad de ciencias Agrarias e ingeniera Agrícola mención Agroindustrial de la Universidad Agraria del Ecuador Campus Milagro. Tiempo: Este trabajo experimental se llevó a cabo en un lapso de 10 meses, los cuales estarían contemplado desde enero hasta octubre. Población: Población en general excepto personas que padezcan de insuficiencia de insulina. 1.5 Objetivo general Evaluar la influencia de la temperatura de deshidratación en la pérdida de vitamina C en láminas de frutillas. 1.6 Objetivos específicos Determinar las características físico-químicas y perdida de vitamina C en láminas de frutillas deshidratas mediante el empleo de tres temperaturas de deshidratado 40 ºC, 50 ºC y 60 °C. 17 Realizar una prueba hedónica a las láminas de frutilla deshidratada. Analizar la estabilidad en el tiempo de láminas de frutilla a 1 y 2 meses al tratamiento con mayor concentración de vitamina C. 1.7 Hipótesis El uso de temperaturas menores o iguales a 60 °C evitarán pérdidas significativas de vitamina C en la elaboración de láminas de frutillas deshidratadas. 18 2. Marco teórico 2.1 Estado del arte Huaraca (2011) en su tesis de grado realizó la evaluación nutritiva y nutracéutica de la frutilla (Fragaria vesca) deshidratada por el método de liofilización y la comparó con la obtenida por deshidratación en microonda obteniendo que la frutilla liofilizada conserva sus características organolépticas, el valor nutritivo y nutracéutico de la fruta y se minimiza la proliferación de microorganismos en la frutilla liofilizada la cual fue más estable, los hongos se encuentran 10UFC/gramos y en la deshidratada en microondas 20UFC/gramos. La pérdida de vitamina C en la frutilla liofilizada es de 30.45% y la deshidratada en microondas 24.43%. Guzmán (2014) realizó la evaluación de la cinética de degradación térmica de vitamina C en el jugo de papaya (Carica papaya L.) y maracuyá (Passiflora edulis), demostró que la degradación de la vitamina C en el jugo de maracuyá a temperaturas de 40 °C, 60 °C y 80 °C presentan un aumento de la velocidad de reacción de 0.267, mientras que en el jugo de papaya se ejerce una mayor energía de activación de 7623,71 cal/mol principalmente por el contenido de humedad. El tratamiento térmico aplicado a los jugos de frutas determinó que influye significativamente en la destrucción de la vitamina C, siendo más estable este nutriente en la papaya que pierde 44.73%, seguido en el maracuyá donde se pierde 45.16% Mendoza, Hernández, Ruiz (2015) determinaron el efecto del escaldado sobre el color y cinética de degradación térmica de la vitamina C de la pulpa de mango de Hilacha (Mangífera indica var magdalena river), concluyeron que la estabilidad de la vitamina C en el mango de hilacha depende de la temperatura y tiempo de 19 calentamiento, disminuyendo su valoración con el aumento de estos dos parámetros. La concentración de vitamina C disminuyó con el incremento de la temperatura y a medida que aumentabael tiempo de proceso, pasando de 16,86 mg/100g al cabo de 2,5 min de proceso a 14,18 mg/100g a los 7,5 min a una temperatura constante de 70°C lo que representa una pérdida en su concentración del 15,89%, mientras que para este mismo tiempo (7,5 min) a una temperatura de 80°C la concentración de vitamina C disminuyó a 12,68 mg/100g (pérdida del 18,9%). Marín (2016) analizó la influencia de la deshidratación osmótica de la manzana en la perdida de la vitamina C, y demostró que el aumento de temperatura influye de forma considerada en la perdida de la vitamina C en manzanas frescas y en las manzanas deshidratadas a temperaturas de 40° C, 50°C y 60°C con concentraciones de 65° Brix y 80° Brix, en la determinación de la perdida de la vitamina C se obtuvo como resultado en la manzana fresca 0,02 mg y deshidratada un promedio de los 12 tratamientos de 0,005 mg. Sagñay (2009) efectúo el control de calidad de frutilla (fragaria vesca) deshidratada por método de microondas a tres potencias, y afirmó que el consumo de frutilla deshidratada ayudaría a mejorar la calidad de vida debido a la presencia de ácido elágico, un compuesto anticancerígeno. Para determinar las condiciones óptimas de secado aplicó método de microondas con 3 tratamientos. Se estableció que el tiempo de secado se ve influenciado por la potencia, es así que a 300 W la frutilla se secó a 40 minutos presentando una concentración de 261.16 mg/100g de vitamina C; a 200 W se secó en 135 minutos con una concentración 3.96 mg/100g de vitamina C y a 100 W el tiempo de secado fue de 750 minutos con una concentración de 15.08 mg/100g de vitamina C, se deduce 20 que a 300 W de potencia la pérdida de vitamina C es menor. Se aplicó el método de bandejas para deshidratar la fruta reportándose una pérdida de Vitamina C de 2.99 mg/100g existiendo una perdida mayor que con el método de microondas. Gutiérrez, Arteaga y García (2017) evaluaron la estabilidad de vitamina C en muestras de harina de maíz, oara llevar a cabo la prueba las muestras fueron adicionadas con 60mg/100g de vitamina C, posteriormente almacenadas por un tiempo de 12 semanas a 28 ºC. La concentración de vitamina C se observa que disminuye en la primera semana de almacenamiento de un nivel inicial de 60 mg/100g hasta valores que oscilan entre 27.9 y 38.9 mg/100g. El contenido de humedad de la harina de maíz durante el almacenamiento se mantuvo relativamente constante varía entre 9.57 y 9.72% a lo largo del periodo probado, lo que indica que los cambios en el contenido de vitamina C no son debidos a la humedad, sino al efecto de otros factores como podrían ser oxígeno, pH, agentes oxidantes, temperatura y presencia de iones metálicos especialmente hierro y cobre. 21 2.2 Bases teóricas 2.2.1 Frutilla Su consumo se destina para los mercados y la agroindustria de productos industriales de deshidratados, conservas, congelado, jugos y pulpa, esta fruta es valorada por la industria de aromas y sabores para suministros, medicinas, maquillajes y extractos (Pefaur, 2014). La frutilla es conocida en el mundo por sus nombres en español como frutilla, fresa o fresón, en inglés como strawberry, en francés fraise, en portugués morango, en alemán erdbeere y en italiano fragola (Organización de las Naciones Unidas para el Desarrollo Industrial [ONUDI], 2015). 2.2.2 Clasificación Taxonómica Taxonómicamente pertenece a la familia Rosácea y género Fragaria, su nombre científico es Fragaria x ananassa Duch. El género Fragaria, nombre derivado del latín fragans que significa oloroso (Bonet, 2010). 2.2.3 Características Botánicas El nombre de origen de la frutilla es fragaria vesca, conocida comercialmente en español como frutilla o fresa pertenece al grupo de las rosáceas, de origen europeo color rojiza y con un sabor delicioso, es muy apetecida por su mayoría de nutrientes y vitaminas en especial la C (ácido ascórbico), en la actualidad existen muchos injertos y cruzamientos de donde se derivan las diferentes variedades cultivadas en muchos países (Medina, Ávila y Ruales, 2016). El tiempo de cultivo de esta fruta es de corto plazo dura entre 80 y 190 días aproximadamente, la particularidad de la misma depende de la manipulación de los productores al momento de cosecharla, además de las condiciones climáticas 22 como la temperatura y la humedad, también se cuida de no lastimar la fruta en el proceso para una óptima calidad (Medina, Ávila y Ruales, 2016). Es un género de clima fresco, aunque se puede adaptar a zonas más cálidas. Las temperaturas óptimas durante el día son entre 15 y 18ºC o llegando al límite máximo hasta los 25 °C y en la noche entre 8 y 10 °C (Miserendino, 2012). Existen diversas variedades de frutilla a lo largo de mundo distribuidas originalmente en Estados Unidos y España divididas por el número de horas luz requeridas, los días cortos cuentan con 14 horas luz por lo general estas variedades se cosechan dos veces en un año entre las principales están: camarosa, camino real, Ventana, Palomar, Mojave, Benicia, Sabrosa, Sabrina, Sahara y Safari. Las de día neutro solo requiere que el suelo este sobre los 12 °C en temperatura como en tuneles o invernaderos estas son: Albión, San Andreas, Monterrey, Portola, Aromas, Cristal y Amandine (Villagrán, Legarraga y Zschau, 2010). Estado de Madurez Se identifica que el fruto ha alcanzado su estado de madurez cuando su apariencia se torna de color rojizo ya sea en su totalidad o tres cuartos de la frutilla, en las dos ocasiones el fruto estará listo para la recolección dependiendo de la distancia que se vaya a transportar, si son distancias muy largas es recomendable no cosecharlas en su estado de maduración total (Medina, Ávila y Ruales, 2016). 2.2.4 Distribución Geográfica en Ecuador Las zonas de los cultivos de la frutilla en el Ecuador tienen entre 1.300 y 2.600 metros sobre el nivel del mar con temperaturas alrededor de los 15 °. 23 Las provincias con mayores índices de producción de frutilla en el Ecuador son Tungurahua, Imbabura, Azuay y Pichincha siendo este último el mayor productor local, pero el productor número uno en el mundo es los Estados Unidos seguido por España, anualmente se producen alrededor de 3,6 millones de toneladas. La mayor producción se concentra en Pichincha con 400 hectáreas de cultivo. Le sigue Tungurahua con 240 hectáreas. En Chimborazo, Cotopaxi, Imbabura y Azuay, la producción no supera las 40 hectáreas (Yaselga, 2015). Diamante, Oso Grande, Monterrey y Albión son las variedades de fresas que se cultivan en el país, tienen textura y pesos similares, se diferencian por su tamaño (El Comercio, 2011). Existen algunas variedades de producción de frutilla en nuestro país entre las principales tenemos: el diamante, oso grande, monterrey y la Albión, todas estas tienen una textura y peso análogos, pero se distinguen por su tamaño. En la población de los “Huachis”, la producción de frutilla ha sustituido a los sembríos de manzanas, claudias, duraznos y peras que se realizaban tradicionalmente. El sembrío se realiza sobre un armazón de tres a cuatro hileras de plantas, en el plástico se realizan pequeñas perforaciones para que las plantaciones suban a la superficie. En una semana se cosechan aproximadamente entre 120 a 150 libras de fruta en las épocas de alta producción que se da entre los meses de marzo a mayo. La frutilla es muy codiciada y se la encuentra en varios centros comerciales por ejemplo en los supermercados se encuentran a un precio de $1.25 por libra, en los lugares donde se producen su valor fluctúa entre 0.75ctvs y $1 la libra (El Comercio, 2011). 24 2.2.5 Composición Nutricional El principal componente después del agua lo constituyen los hidratos de carbohidratos. Tiene altas cantidades de vitaminaC, 358 mg por cada 100 gramos de fruta fresca. Son una buena fuente de fibra, los minerales más elevados son el potasio y el fósforo seguidos del calcio, magnesio (Sagñay, 2009). El color de la fresa es debido a unos pigmentos vegetales conocidos cono antocianinas. Éstas actúan como potentes antioxidantes. El proceso oxidativo, en la sangre, trae como consecuencia el depósito de colesterol en las arterias y es el responsable del envejecimiento y de ciertas mutaciones cancerígenas. Es fuente de vitamina C, con un porcentaje incluso superior al que posee la naranja. Una ración media de fresas, 150 g, contiene 86 mg de vitamina C; mientras que una naranja mediana, de 225 g, contiene 82 mg. Si bien, en cualquiera de los dos casos, las ingestas diarias recomendadas para esta vitamina (75 mg), están más que superadas. Por cada 100 gramos de fresa se obtiene: Tabla 1 Composición nutricional de la fresa. COMPOSICIÓN NUTRICIONAL Porción: 1 taza (100g) Porciones por envase: Energía (Kcal) 30 24 Proteínas (g) 0,6 0,5 Grasa total (g) 0,4 0,3 Hidratos de carbono disponibles (g) 7,1 5,6 Fibra dietética total (g) 2,6 2,1 Sodio (mg) 1,0 0,8 Potasio (mg) 166,0 132,8 Vitamina A (µ ER) 3,0 0% Vitamina C (mg) 56,7 76% 25 Vitamina E (mg ET) 0,2 1% Ac. Fólico (µg) 17,7 7% Calcio (mg) 14,0 1% Hierro (mg) 0,4 2% Moreiras, Carbajal, Cabrera y Cuadrado, 2013. 2.2.6 Deshidratación Este proceso consiste en la extracción del agua de los alimentos frescos ayudando a la prevención de la proliferación de microorganismos, de esta manera se conservan los comestibles por mucho más tiempo, tomando un sabor más dulce debido a que la fructuosa se concentra, mediante este método la fruta pierde el 75 % de su peso normal el 25 % del peso restante es el 100% de la fruta (Subdirección de Orientación y Educación Alimentaria [SOEA], 2017) La deshidratación constituye un método de oportunidad substancial para la delineación y formulación de alimentos frescos dirigidos a conservar la salud y prevenir enfermedades por medio de la inclusión de materias primas con actividades utilitarias (Pérez, 2006). 2.2.7 Historia de la deshidratación El desecado de los alimentos es uno de los métodos más utilizados para la preservación a lo largo de la historia. Desde tiempos muy remotos se ha utilizado la deshidratación de forma rustica mediante el sol, pero con el pasar del tiempo y la aparición de la tecnología el proceso ha ido evolucionando hasta obtener resultados más óptimos, nuestros antepasados secaban las frutas, granos, vegetales, carnes y pescados al sol para que tengan una mayor durabilidad y guardarlas para los tiempos de escasez. Comercialmente este método, agrega valor adicional a la materia prima además de disminuir los costos del traslado, comercialización y almacenaje. Esta técnica también es la forma más económica 26 de conservación en las poblaciones de escasos recursos (Mychelis y Ohaco, 2015). 2.2.8 Procesos y etapas de la deshidratación Existen diferentes etapas de deshidratación que son las siguientes: Escaldado Es un proceso térmico donde los pequeños pedazos de la fruta pasan por altas temperaturas durante un tiempo determinado, el cual se delimita dependiendo de la madurez de la fruta, el tipo y el tamaño. Mediante este procedimiento se logra la eliminación de bacterias y enzimas que tienden a dañar el alimento, manteniendo el color y con un tejido blando (Mychelis y Ohaco, 2015). Acidificado Este proceso consiste en sumergir las frutas en una composición ácida entre dos a tres minutos dependiendo del tamaño de la fruta, esta solución está compuesta por dos gramos de ácido ascórbico por litro de agua y seis gramos de ácido cítrico este proceso permite que las frutas adopten un sabor ácido (Mychelis y Ohaco, 2015). Sulfitado En esta parte del proceso se realiza el roció de las frutas con una solución de diez gramos de metabisulfito de sodio por un tiempo determinado de cinco minutos si se trata de pedazos pequeños, en este proceso no existe el sabor ácido y se conservan las vitaminas de la fruta ("XVII encuentro nacional de alimentación",2017). Agrietado Para realizar la deshidratación de las frutas es necesario retirar la piel, debido a que de forma natural crean una pequeña cobertura de cera en su cáscara la 27 cual evita la deshidratación posterior a ser cosechadas, en el agrietado se sumerge la fruta en una solución de hidróxido de sodio a razón de 10 gramos por litro de agua a 80 °C durante 10 segundos, posterior se equilibra la solución con 2 gramos de ácido cítrico durante treinta segundos ("XVII encuentro nacional de alimentación",2017). Azucarado El proceso de azucarado también conocido como cristalización, consiste en el reemplazo del agua por el almíbar en la fruta, durante el secado se agrega a azúcar para intensificar el sabor y reducir el agua, la cantidad de azúcar debe ser proporcional al doble de la cantidad de frutas ("XVII encuentro nacional de alimentación",2017). 2.2.9 Ventajas y desventajas de la deshidratación de frutas La deshidratación de frutas admite preservarlos por mucho tiempo, mientras estén completamente deshidratados libres de humedad se conservan cabalmente durante varios meses en envases perfectamente sellados. Algunas de las ventajas son: Conserva las propiedades nutricionales de los alimentos y las frutas durante un período mayor. Disminuye el área utilizada de almacenamiento, optimiza el proceso de manipulación y mejora el proceso de transporte. Se utiliza la energía solar. Da un valor extra al producto (Canunite, 2015). Esta práctica, así como tiene ventajas también tiene desventajas y entre las más destacadas se encuentran: 28 Las exposiciones de frutas a elevadas temperaturas para deshidratación afectan directamente en la calidad y valor nutricional de la misma disminuyendo sus propiedades nutricionales. La capacidad de rehidratación de los alimentos es totalmente baja. La maquinaria requerida para altos volúmenes de producción es muy elevada, además que los equipos utilizados son muy específicos para cada producto. La deshidratación al igual que cualquier otro proceso se realiza con la menor pérdida de calidad del producto y optimizando procesos para obtener la mejor calidad posible, la delineación del proceso debe discurrir el resultado de los fenómenos de transmisión del calor y el componente sobre la organización del tejido del alimento (Mychelis y Ohaco, 2015). 2.2.10 Técnicas de deshidratación Entre las principales técnicas de deshidratación de frutas con mayor influencia se encuentran: La técnica de osmótica consiste en realizar un proceso delicado de sumergir la solución hipertónica u osmótica que se encuentra compuesta por solutos idóneos de formar una coacción osmótica elevada, con dupla de transmisión de masa es decir de la humedad de la fruta a la solución y de solutos del recurso a la fruta (Ahmed,Qazi y Jamal, 2016 ). Dicha técnica no reduce la acción acuosa del alimento hasta estabilizarlo totalmente, sólo maximiza su vida de utilidad. Por ello se hace necesario utilizar otros procesos después del secado y congelado. La pérdida de la humedad del alimento puede ser entre el 50 % y 60 % del contenido natural, por ello existen 29 significativas transformaciones en el volumen, forma y estructura. Las principales ventajas de la deshidratación osmótica son: El proceso es eficiente ya que optimiza energía porque se realiza en ambientes cercanos a la temperatura ambiental evitando que el agua cambie de fase. No afecta el aroma, el sabor y el color. El proceso es totalmente sencillo de realizar. No importa la cantidad del producto para trabajarla. El daño causado a la textura es mínimo pues no se somete a temperaturas muy altas. Reduce los costos del empaque y transporte Se fortalece el alimento añadiendo minerales como el calcio y el zinc No necesita tratamientos químicos, debido que al estar inmerso en la solución se disminuye la relación con el oxígeno. La mayor parte de los nutrientes son retenidos y no se eliminan. La estabilidad del producto es mucho mejor (Alzamora et al, 2005). El secado por flujo de aire caliente, en la cual se realiza por medio de la evaporación de la humedad lo que conlleva a la eliminación del agua de la fruta y se imposibilita la reproducción de las bacterias o microorganismos, en la aplicación de este proceso se pueden incapacitar los feudos sensoriales y el valor nutricional si no se da un correcto almacenamiento, es decir recopilar los alimentos en un lugar con temperaturas muy altas, este factor es variable en los estudios cinéticos de cualquier proceso (Fernández, Muñiz, García, Cervantes y Fernández, 2015). 30 Secado por convección o directo, este método se realiza exponiendo el barro directamente sobre el aire caliente proveniente de gases o vapor sobre calentados normalmente, debido a estos grandes sistemas el flujo se convierte en un circuito cerrado. Secado por conducción o indirecto, en este método no existe contado directo entre el barro y el sistema calefactor, el efecto de secado pasa indirectamente por una estructura metálica y el aceite térmico o el vapor son los causantes de dicho calentamiento. (Fernández, Muñiz, García, Cervantes y Fernández, 2015). 2.2.11 Vitamina C (ácido ascórbico) A principios de la historia no se conocía el ácido ascórbico o también llamado vitamina C este descubrimiento se le atribuye a la enfermedad llamada escorbuto, la cual hizo sus primeras apariciones en los tripulantes de mares que hacían largos viajes alrededor del año 1497, el señor Vasco da Gama describió los síntomas de esta enfermedad entre sus compañeros de sus viajes históricos desde Europa hasta la India, más de la mitad de sus marineros fallecieron a causa del escorbuto. En el año 1747 James Lind, señaló que el padecimiento se lograba contrarrestar o curar mediante la ingestión de frutas frescas en especial las cítricas. A partir de este descubrimiento la enfermedad del escorbuto fue disminuyendo considerablemente. Pero en el siglo XIX, a pesar de los descubrimientos existentes el escorbuto realizo apariciones en niños menores de un año debido a la ingestión de leche enlatada introducida al mercado recientemente como reemplazo de la leche materna y la de vaca esta leche carecía de vitamina C debido a las temperaturas a las que era sometida, posteriormente se reveló que la vitamina C era el mismo ácido ascórbico, que ya había (FAO, 2004). 31 2.2.11 Propiedades El ácido ascórbico es una solución muy soluble al agua de color blanquecina cristalizada oxidable con facilidad. Es vulnerable a altas temperaturas ya que sufre degradación térmica, aunque no le afecta la luz. Es una sustancia antioxidante y reduce la acción nociva de los radicales libres, también mejora la permeabilidad del hierro no hemínico en vegetales (FAO, 2004). Esta vitamina es fundamental para la formación y sostenimiento del tejido intercelular, en especial del colágeno. La consecuencia de la carencia de esta vitamina en las personas es la carencia de la solidez de los capilares, esta sustancia cumple en los seres humanos la misma función que el cemento en las paredes, creando fragilidad en los tejidos, huesos y piezas dentales y la poca cicatrización de heridas. A pesar de ser una vitamina necesaria no está recomendada consumir grandes dosis durante mucho tiempo, porque traería consecuencias adversas (FAO, 2004). 2.2.12 Fuentes alimentarias Las frutas y hortalizas son las fuentes principales de obtención de vitamina C. En tiempos antiguos utilizaban la leche como reserva de esta sustancia, sim embargo se ha demostrado que los plátanos y bananos son la única fuente que domina raciones apropiadas de vitamina C. Las hojuelas de color verde oscuro como amaranto y la espinaca son una gran reserva de vitamina C a diferencia de las hojas de color claro como la lechuga, los vegetales, tubérculos y cereales poseen cantidades pequeñas pero necesarias. Los alimentos de origen animal poseen cantidades muy pequeñas como: la carne, el pescado, la leche, etc. 32 La regla que mide el ácido ascórbico es el miligramo a partir de la vitamina (FAO, 2004). 2.2.13 Requisitos nutricionales de Vitamina C Los requerimientos de esta vitamina en la dieta diaria de las personas difieren entre autores, pero con 75 mg diarios un cuerpo es saturado en su totalidad con vitamina C. Sin embargo, un cuerpo humano puede conservarse sano con ingestas diarias de 10 mg. De acuerdo a la edad de la persona varia la ración nutritiva por lo que se considera que las porciones necesarias son las siguientes: para adultos 25 mg, adolescentes 30 mg, en proceso de embarazo 35 mg y durante la lactancia 45 mg (FAO, 2004). 2.2.14 Carencia de Vitamina C En la actualidad la enfermedad conocida como el escorbuto no posee índices elevados de pacientes. Su aparición se ha dado en poblaciones perecientes de hambre y campos de refugios en África, la cual se identifica con el sangrado de encías y lenta cicatrización de heridas en sus primeras instancias (FAO, 2004). 2.2.15 Escorbuto Es una enfermedad clásica provenientes de tiempos antiguos como consecuencia de la falta grave de consumo de vitamina C, en la actualidad ningún país reporta a esta enfermedad como asechadora de sus pobladores, a pesar que en países como Asia, África y América Latina muestran que grandes fragmentos de sus localidades consumen pocas cantidad de vitamina C que no atiende a los índices necesario, en los campos de refugios, durante épocas de hambre y a menudo en las cárceles esta epidemia se enfatiza (FAO, 2004). 33 El escorbuto se registró por primera vez en los siglos XV y XVI como un grave padecimiento en los marinos de viajes largos, pues en estas travesías no poseían acceso a víveres frescos ni frutas y verduras. Ante esta enfermedad la marina inglesa tomo medidas suministrando frutas acidas como limones a los marineros para evitar el padecimiento de esta enfermedad y muertes en los viajes (FAO, 2004). Síntomas Ante este padecimiento se presentan los siguientes síntomas: Cansancio, fatiga y debilidad. Encías inflamadas y sangrados. Hemorragias en la piel. Otras hemorragias, como: sangrado nasal, sangrado por medio de la orina o heces y hemorragias subperiósticas (estrías hemorrágicas debajo de las uñas) Lenta cicatrización de las heridas; Anemia. Una persona pereciente de escorbuto con los síntomas antes mencionados presentes puede fallecer de insuficiencia cardiaca, aunque puede parecer poco grave. Esta enfermedad resulta rara pero la inflamación de encías es usual en ciertos poblados como consecuencia de la carencia de ácido ascórbico, la falta de vitamina C también puede afectar a los embarazos provocando anemia (FAO, 2004). 34 2.2.16 Enfermedad de Barlow También conocido como escorbuto infantil, se presenta en niños entre dos o doce meses de edad provenientes de las leches alimentantes a los bebes generalmente de calidad inferior al ser procesada la leche es sometida a altas temperaturas lo que provoca que la vitamina C sea destruida, actualmente la leche comercializada para alimentar a los lactantes se fortificada con vitamina C para evitar esta enfermedad. Los síntomas del escorbuto infantil son: Dolor en las extremidades. Magulladuras en el cuerpo (difíciles de descubrir en la piel de niños con tez oscura o negra). Protuberancias, especialmente en las piernas. Hemorragias (FAO, 2004). Diagnóstico Un diagnostico efectivo para reconocer el escorbuto es realizarun examen de sangre para conocer los niveles de hierro en la sangre y la cantidad de ácido ascórbico en los glóbulos blancos estos niveles facilitan la realidad de existencias de vitamina C en el cuerpo, pero se puede reconocer con facilidad según la fragilidad capilar del paciente, colocar el esfigmomanómetro alrededor del brazo en la parte inferior, inflar hasta obtener una presión de 100 mm Hg aproximadamente alrededor de 4 a 6 minutos, luego identificar si hay aparición de pequeños puntos rojos en la piel, esto identificará la fragilidad de la piel (FAO, 2004). 35 Tratamiento Debido a las existencias de muertes repentinas por el padecimiento de esta enfermedad es recomendable darle un tratamiento específico consistente en la administración de 250 mg de ácido ascórbico por vía oral cuatro veces al día, con la ayuda del consumo de vegetales verdes oscuros y frutas frescas, si el paciente presenta vómitos será necesario administrar ácido ascórbico por vía intramuscular o venosa. A falta de hierro en las dietas alimentarias de las personas es necesario aumentar la alimentación rica en vitamina C, esto produce que la gravedad de la anemia se disminuya notablemente (FAO, 2004). Prevención Las medidas recomendadas para la prevención del escorbuto son las siguientes: Consumo suficiente de vegetales y frutas ricas en vitamina C. Provisionar alimentos de reserva de vitamina C a todas las personas indistintamente de su edad y niños desde los 6 meses. Estimular la producción y uso de frutas silvestres y vegetales ricos en ácido ascórbico como el amaranto Educación nutricional en las comunidades de la importancia de consumir frutas y verduras además de evitar la pérdida de a vitamina C al momento de cocinar los alimentos (FAO, 2004). 2.2.17 Degradación de vitamina C El ácido ascórbico es una sustancia de fácil disolución en el agua, se gasta sencillamente por lixiviación en las superficies cortadas o trituradas de los alimentos. La vitamina C es soluble en agua y termo sensible. La degradación 36 química es el principal causante de perdidas después del procesamiento. En alimentos con altos contenidos de vitamina C, está perdida se asocia con el pardéamelo no enzimático (Fennema, 2000). La presencia de oxígeno molecular (aire) influye en la degradación de la vitamina C, especialmente por la formación de ácido dehidroascórbico (DHAA), menos estable. EL ácido dehidroascórbico luego de formarse ocasiona una serie de reacciones irreversibles de apertura del anillo que conducen a la formación de ácido 2,3-diceto L-gulónico (DKGA), sin actividad vitamínica y con reacciones posteriores hasta llegar a formar polímeros pardos. La oxidación se incrementa a altas temperaturas, incluso sin la presencia de un catalizador (Primo, 1997). El periodo de tiempo para la formación de DKGA es muy rápida con un pH alcalino, rápida a pH neutro, mientras que en condiciones ácidas se torna lenta, también se reporta que para el diseño y elaboración de zumos de frutas la acidez es un factor importante para mantener la estabilidad de la vitamina C. Durante la oxidación de ácido ascórbico existe una enzima específica encargada de catalizar la oxidación la cual es la ascorbinasa (ácido ascórbico oxidasa). Durante la primera fase de oxidación en los alimentos ricos en vitamina C como los jugos de frutas existe la formación de peróxido de hidrogeno. Aunque en condiciones totalmente anaeróbicas y después de la inactivación completa de la ascorbinasa, la autooxidación del ácido ascórbico se realiza lentamente (Braverman, 1986). 2.2.18 Estabilidad de Vitamina C Son varios los factores que influyen en la degradación de la vitamina C, estos factores son la temperatura, concentración de sal, azúcar, pH, oxígeno, enzimas, catalizadores metálicos, aminoácidos oxidantes o reductores, concentración inicial 37 de ácido ascórbico y relación ácido ascórbico/ácido dehidroascórbico (Fennema, 2000). Son muchas las causas de la degradación de la vitamina C entre las principales tenemos la oxidación y la degradación térmica. De todas las vitaminas la vitamina C es la más lábil e inestable. La alta inestabilidad de la vitamina C al calor es la causa por la cual muchos investigadores proponen usar el contenido residual de esta vitamina como índice de retención de nutrientes, por lo cual sostienen que, si el ácido ascórbico es capaz de resistir a los tratamientos térmicos durante el procesamiento de los alimentos, todos los demás nutrimentos se conservaran en su gran mayoría (Badui, 2006). En algunos productos como los jugos deshidratados, la degradación de la vitamina C está ligada con la temperatura y la humedad. Aunque la estabilidad del ácido ascórbico aumente con la disminución de temperatura durante el procesamiento, algunos investigadores afirman que existen perdidas de esta vitamina por congelación o almacenamiento en frío. No todos los alimentos cumplen con lo antes mencionado, pero está establecido que a temperaturas de almacenamiento superiores a -18 °C pueden, ocasionar pérdidas considerables de vitamina C (Casanova, 2013). 2.2.19 Fruta deshidratada En el proceso de deshidratado las frutas pierden el 75% de su peso original, sin embargo, se conservan casi todos sus nutrientes, 100gr de fruta fresca equivalen a 25gr de fruta deshidratada, es decir su peso y tamaño normal se reducen, por este motivo suele parecer más dulce que la normal pero lo cierto es que la fructuosa se concentra. 38 En tiempos primitivos se utilizaba el método de deshidratado en las carnes y vegetales con el fin de conservación para un lapso de tiempo largo y abastecer las comunidades con alimentos preservados, pero en la actualidad esa temática ha dado un giro utilizando la deshidratación de forma comercial y productiva tanto en vegetales como granos y frutas. Este proceso que depende del calor para dar un resultado óptimo permite tener a los consumidores alimentos sanos con todos los nutrientes necesarios y durante mucho tiempo. Esta técnica además de reduce el espacio de almacenamiento y facilita el transporte y la operación ("XVII encuentro nacional de alimentación",2017). 2.2.20 Láminas de frutas Las láminas de frutas son alimentos dulces que se obtienen a base de la deshidratación del fruto, nutritivas y ricas en energía para consumo de personas de todas las edades, gracias a su pequeño tamaño son muy fácil de conservar, llevar y almacenar, se recomienda su consumo en ocasiones donde adquirir frutas fresca se hace difícil como en campamentos, o rutinas de ejercicios y para las loncheras escolares, como una forma dulce en la que los niños pueden consumir los nutrientes necesarios que aportan las frutas al cuerpo (Delong, 1992). Además, ésta es la forma que las empresas han adoptado para optimizar recursos es decir aprovechar los desperdicios de las frutas que son utilizadas para otro fin como las conservas. Según la Universidad de Georgia las frutas calificadas para este tipo de proceso son las siguientes: las manzanas, ciruelas, cerezas, albaricoques, peras, nectarinas, melocotones, piñas, bayas, y fresas. El arándano no es recomendable utilizarlo de forma independiente, pero en compañía de otra fuente puede ser un producto final satisfactorio (Garden, 2017). 39 2.2.21 Estandarización de la fruta La creciente preocupación en el tema del secado de las frutas es evidente, se cree que este proceso no acaba totalmente con las bacterias existentes en los frutos, por ello es recomendable utilizar el secado mediante calefacción este proceso garantiza la exterminación de las bacterias y provee que el color de las mismas se centralice y de un aspecto muy saludable (Garden, 2017). El procedimiento que emite la Extensión de la Universidad del Estado de Colorado para la elaboraciónde láminas de frutas es el siguiente: Recolectar frutos maduros o en punto del mismo para obtener buenos resultados Limpiar las frutas con agua en temperatura ambiente friccionando la piel de las mismas. Quitar las imperfecciones y pelarlas eliminando las semillas y centros. Cortar las frutas en pequeños trocitos y llevarlas a la parte superior de una caldera doble. Colocar agua en la parte inferior de la caldera y dejarla hasta que llegue a punto de ebullición por un tiempo aproximado de quince a veinte minutos o hasta que esté suave a una temperatura de 71 °C. Llevar a la licuadora, añadir media cucharadita de ácido ascórbico o en su reemplazo dos de jugo de limón por cada dos tazas de frutos. Si lo considera necesario adicionar miel de abeja (se obtiene resultados más óptimos en las láminas al utilizarla) realizarlo a la medida de una o dos cucharadas o en su defecto azúcar, se puede añadir especias en pequeñas cantidades (Garden, 2017). 40 Proceso de secado Este proceso se presenta como inexacto en el momento de conservación de alimentos, los cálculos no son puntuales variaran dependiendo de los factores como el equipo a utilizar, la cantidad de agua, el tipo de lámina y la humedad que proporcione el aire. El recipiente a usar para el proceso de la deshidratación se debe rociar con un spray vegetal, o revestir con papel aluminio y realizar el mismo proceso. Colocar la fruta licuada en el recipiente obteniendo un grosor de un cuarto de pulgada (Garden, 2017). Secado del horno Para realizar este procedimiento debemos contar con un horno que pueda mantener la temperatura requerida que es por defecto inferior, se debe dejar la puerta entre abierta entre 2 a 6 pulgadas y medir la temperatura del horno con un termómetro en la varilla entre 60 y 65 °C (Garden, 2017). Almacenamiento Recolectar las láminas deshidratadas de frutas en un lugar con un ambiente fresco, seco y oscuro. La conservación de las mismas depende de la forma de conservar esta puede durar hasta 1 año si se realiza en el congelador o uno o dos meses a temperatura ambiente (Garden, 2017). 2.2.22 Influencia de las condiciones de secado en el color de fresas Esta fruta es considerablemente muy transitoria, debido a esta condición es sometida a deshidratación, como una técnica de conservación. 41 El aspecto de un producto influye permanentemente en la calidad y aceptación del mismo por parte de los consumidores. Las técnicas de secado afectan directamente al color y apariencia de la fruta mediante la degradación de los pigmentos (perdida de color natural), oxidación del ácido ascórbico y reacciones de pardeamiento (Zapata, 2016). Durante un experimento de deshidratación en diversas condiciones, realizado en fresas de variedad Chandler con un diámetro de 1,4 cm y 2 mm de espesor se evaluó como influente en el color de la fruta, la temperatura y el flujo de aire. Se obtuvieron los siguientes resultados: el secado a 45°C y con un flujo de aire de 6,0 m/s las fresas no muestran grandes cambios en el color y el tiempo de sacado es muy menor (Moreiras, Carbajal, Cabrera y Cuadrado, 2013). Evaluación de color en fresa fresca y deshidratada en dos hornos con diferentes condiciones de operación. Muestra a* b* L* Fresa fresca 6,49 ± 0,21 b 55,86 ± 2,16 a 32,91 ± 1,27 a Fresa seca Horno 1 -4,76 ± 1,64 a 75,40 ± 3,13 b 44,46 ±1,85 c Fresa seca Horno 2 -13,18 ± 0,10 c 67,10 ± 0,30 b 39,33 ± 0,17 b Valor p < 0,01 < 0,01 < 0,01 Valores (media ± desviación estándar; n=3). Letras distintas indican diferencias significativas, con un nivel de confianza de 95%. a*, b* y L* representan la luminosidad del color. (L*, L*= 0 rendimientos negro y L*=100 indica blanco), su posición entre rojo y verde (a*, valores negativos indican verde mientras valores positivos indican rojo) y su posición entre amarillo y azul (b*, valores negativos indican azul y valores positivos indican amarillo). Existe diferencia significativa en los parámetros de color a* b* y L* de las fresas frescas con las deshidratadas. La luminosidad, aumenta en la fresa 42 deshidratada en el horno 1, indicando que tiende a tener color claro, caso contrario ocurre en el secado con el horno 2 donde tiende a oscurecerse, con respecto a la fresa fresca. En cuanto a la coordenada a* la fruta fresca presenta valores positivos, representando el color rojo característico de la fresa, mientras que los valores negativos de secado a la condición del horno 1 y 2, representan el cambio de color, con tendencia a modificarse más en secado en el horno 2. Por último, en el parámetro b* las fresas deshidratadas son iguales entre ellas y diferentes con la fruta fresca (Contreras, 2006). La variación entre flujos de aire en el proceso de secado tiene una incidencia significativa en los tiempos de deshidratación al igual que en parámetros de calidad sensorial como el color (Fennema, 2000). 2.2.24 Actividad de agua Las frutas deshidratadas poseen una mayor duración por que el método consiste en extraer el agua que contienen, los organismos que causan la transición de las frutas necesitan de una fuente de agua para poder vivir y cumplir con sus funciones metabólicas, la forma más pertinente de medir la cantidad de este líquido es con la determinación del mismo (aw) (Camacho, 2015). Definición: aw = p/po p: presión de vapor de agua del alimento po: Presión de vapor del agua Además de la deshidratación para la extracción del agua también se puede agregar solutos como los azúcares o realizar procesos de salmuera para disminuir el aw. Efectos de aw sobre los microorganismos (µorg) Crecimiento celular 43 Cada µorg tiene un óptimo de aw para su crecimiento. A valores inferiores de aw se registra: - Disminución de velocidad de crecimiento y biomasa final. - Aumento del tiempo de la fase de latencia, la que puede llegar a ser infinito a muy bajos aw. El crecimiento de la mayoría de bacterias y hongos: aw > 0,90. Conservación de alimentos con aw < 0,90: a) Halofílicos: bacterias que precisan ClNa. b) Xerófilos: condiciones de sequedad y resisten aw < 0,85. (H y L). c) Osmófilos: alta presiones osmóticas. (Ej: levaduras tolerantes al azúcar) Es importante conocer para los alimentos y procesamientos de los mismos, las aw mínimas para el crecimiento. Rango de aw para el crecimiento de diversos µorgs (Se considera los demás factores óptimos): aw de 0,98 y superiores (≡ NaCl ≤ 3,5%; o sacarosa ≤ 26%) – Alterantes: mayoría de los µorgs de interés en alimentos – Patógenos: Todas las bacterias patógenas – Alimentos: Carnes y pescados frescos Frutas, hortalizas y verduras frescas Leche y otras bebidas Hortaliza en salmuera enlatada Frutas enlatadas en jarabes diluidos aw entre 0,98 y 0,93 (NaCl ≤ 10% y sacarosa ≤ 50%) Alterantes: Bacterias Gram (+) de las Familias Lactobacillaceae; Bacillaceae; Micrococaceae y Coliformes halotolerantes Patógenos: Salmonellas (aw ≥ 0,97) La mayoría de las bacterias patógenas son inhibidas. Alimentos: - Leche evaporada - Concentrado de tomates - Productos Carnicos y de pescados salados - Pan - Embutidos 44 fermentados (no secos) - Embutidos cocidos - Quesos de maduración corta - Queso Gouda - Frutas enlatadas en almibar - Ciruelas en alto aw aw: 0,93 y 0,85 (NaCl = 19%; sacarosa: saturación) Alterantes: Bacterias Gram (+); Hongos; Levaduras Patógenos: Staphylococcus aureus Alimentos: Embutidos fermentados y maduros Queso cheddar curado Jamón tipo serrano Leche condensada azucarada aw entre 0,85 y 0,60 Alterantes: Hongos xerófilos y Levaduras osmófilas Patógenos: Hongos xerófilos (micotoxigénicos) Alimentos: Alimentos de humedad intermedia - Frutas secas - Harina -Cereales - Confituras y mermeladas - Melazas - Extractode carne - Pescado muy salado - Quesos maduros - Nueces aw inferiores a 0,60 - Los µorgs pueden sobrevivir a este aw pero no se multiplican Alimentos: - Dulces - Chocolate - Miel - Macarones, fideos - Galletas - Papas fritas - Verduras secas, huevos y leche en polvo (Silliker, 2007). 2.2.23 Microbiología de los Alimentos Deshidratados Luego de la recolección o cosecha de las frutas, estas se vuelven vulnerables a los microorganismos, debido al desprendimiento de su matriz, su propagación dependerá del almacenamiento adecuado y del producto ya que basta una pequeña porción microbiota presente en el producto para que se propague La microbiota se genera por contaminación inicial, la forma del sustrato, los factores ambientales y las características microbianas. Sin embargo, todo vegetal tiene de residente una microbiota que vive con cantidades muy pequeñas de sales inorgánicas, proteínas y carbohidratos. Otros factores de contaminación son el contacto en la cosecha y los contenedores con superficies sucias. Muchos tipos de microbios pueden existir tanto en las frutas (pH menor a 4,5 excepto el melón) como las hortalizas (pH entre 5-6). Pero las bacterias pueden 45 desarrollarse mucho rápido en las hortalizas que los mohos y levaduras y estos se desarrollan más rápido en las frutas que las bacterias (Jay, 2009). Existen muchos métodos para conservar las frutas y hortalizas entre las principales tenemos: deshidratación, apertización, enfriamiento, fermentación láctica, salación y maceración en vinagre, pero ninguno mejora la calidad del producto. Uno de los procedimientos para la eliminación de la contaminación en las hortalizas congeladas es el blanqueo. Los bacilos mayormente encontrados en vegetales congelados son gram- negativos, enterococos, Lactococcus y Leuconostoc, y algunos mohos, estos van a depender de la ubicación geográfica y del tipo hortícola. La mayoría de las frutas y hortalizas no son blanqueadas, por lo que conservan la microbiota obtenida en el cultivo y la del procesamiento. En este eslabón se encuentran las levaduras y los mohos, como el Geotrichum y bacterias lácticas como Zymomonas, Acetobacter y Gluconobacter (Adams y Moss, 1997). Las hortalizas pasan por el proceso de blanqueamiento antes de ser deshidratadas, para eliminar los microbios e inactivar algunas enzimas. Para evitar el oscurecimiento y reducir los microorganismos se utiliza el dióxido de azufre en proporción de mil a tres mil ppm. El proceso de secado al sol está expuesto a muchos contaminantes que podrán incluir al producto microorganismos y dependerá del clima. El secado mediante cabinas se ve afectado por las temperaturas, la saturación, la rapidez del flujo aéreo y el tiempo. La deshidratación de las frutas se obtiene a temperaturas entre 60-74°C y las hortalizas a 57-93°C. estas temperaturas son el rango para cubrir la caída térmica de los microorganismos, 46 por ejemplo, el Rhizopus nigricans cae a los 60°C, el Monilinia fructicola a 52°C y Penicillium digitatum a 58°C (Tarín y García, 2015). Según el artículo 824 del CAA las verduras desecadas o deshidratadas no deben presentar un contenido de humedad superior al 7%. La aparición microbiana depende del tipo de alimento, de sus condiciones y composición. En las hortalizas además de aparecer organismos como los esporos de Bacillus y Clostridium también se encuentran bacterias como Streptococcus, Alcaligenes, Escherichia, Corynebacterium, Pseudomonas, Enterobacter, Pantoea, y los mohos Aspergillus y Penicillium. En las frutas deshidratadas la microbiota existente son levaduras como la Pichia, Candida, Hanseniaspora, Zygosaccharomyces, Saccharomyces y mohos. (Silliker, 2007). 2.2.24 Análisis y parámetros control de frutas deshidratadas CONTROL QUIMICO El status encargado de evaluar los alimentos deshidratados según su color y el sabor y de saber si los alimentos han sido preservados tanto en sus nutrientes como la composición es el control químico para asegurar que la vida útil del producto sea mayor. Para detener la acción de las enzimas microbianas el producto pasa por un proceso químico antes de ser llevado a deshidratación, produciendo una pérdida del sabor natural. Algunas enzimas causan perdida del color, nutrientes y cambios del sabor. Las frutas duran más tiempo sin deterioro que las hortalizas por ser ricas en azucares y ácidos que provocan que la acción enzimática sea menor (Martínez y López, 2012). 1. Solución ácida. 47 A diferencia de las hortalizas las frutas no se someten a blanqueamiento o escaldado debido a que surge cambios en su sabor, sin embargo, el inconveniente principal es la pérdida de vitaminas A y C y el pardeamiento por oxidación. Este problema se da mayormente en los frutos pálidos por la acción de la fenoloxidasa. Para contrarrestar este efecto las frutas pasan por un proceso de control químico que consiste en un lavado del alimento en una solución de agua y ácido (mayormente es el ácido ascórbico) (Keqing, 2004). 2. Sulfitación o azufrado. Este método tiene un mayor efecto que el baño en ácido ascórbico dado a que el tiempo de duración de los alimentos es mayor, retrasa el proceso de descomposición y el pardeamiento, disminuye la pérdida de vitaminas A y C. Sin embargo, el sulfitado no es recomendable puesto que el azufre puede originar una reacción asmática (Orrego, 2003). 3. Blanqueamiento o escaldado. El blanqueamiento si es realizado en las hortalizas para desaparecer las enzimas a este proceso se le da el nombre de escaldado. Existen dos enzimas muy invulnerables al calor que se encuentran en las hortalizas son: la catalasa y la peroxidasa (Martínez y López, 2012). 2.2.25 Factores de secado de pulpas 1. Transferencia de calor y masa. En la deshidratación se aplica calor para volatilizar el agua y para eliminar el vapor después de la disociación de los tejidos. Aplicar calor al alimento involucra racionamiento de energía. Dos de los aspectos más importantes del cambio de masa son: 48 · La transferencia del agua del interior al exterior material y · La sustracción del vapor desde el exterior material. Para tener una mejor calidad de deshidratado este debe darse en el menor tiempo posible (FAO, 2014). Los aspectos que afectan la velocidad y el tiempo del deshidratado son cuatro: Las características físicas del alimento La conciliación geométrica del producto de acuerdo al fragmento calórico de transferencia. Las tipologías físicas del medio del deshidratado. Las características del equipo (Fellows, 2002). 2. Superficie. La superficie para el deshidratado es un factor importante, debido que su tamaño influye en la forma de secado; en una superficie grande el secado será más rápido porque provee una mayor fuente de calor y la humedad tiene más espacio para poder escapar, mientras que al ser una superficie pequeña se disminuye la distancia de escape de la humedad del núcleo, las frutas y hortalizas son trozadas en porciones diminutas y esparcidas sobre las superficies en capas muy delgadas (Maupoey, 2001). 3. Temperatura. Si se requiere de una mayor energía calórica para el producto mayor tiene que ser el diferencial de temperatura esto permite una mayor fuente de calor para eliminar la humedad. Si el agua se extrae del alimento en forma de vapor se debe trasladar afuera de la superficie. 49 La razón del aire para eliminar humedad es el factor de arrastre y oscila entre un 30% y 50% de la cantidad hipotética. Así como a mayor aire, mayor vapor extraído tendrá (Meyer, 2007). 4. Velocidad del aire. Cuando mayor sea la velocidad con la que fluctué el aire más efectivo será para extraer la humedad del producto ya que extraerá con mayor rapidez la humedad que va desde el núcleo hasta la superficie e imposibilitaque se sature la masa de aire (Maupoey, 2001). 5. Sequedad del aire. Para secar el producto en el aire es importante saber el índice de sequedad del mismo ya que un aire con mayor sequedad posibilita rapidez del deshidratado, mientras que el aire húmedo tiende a la saturación, por medio de este sistema también se determina el nivel de humedad del producto a deshidratar. El aire está preparado de trasladar agua por medio del vapor, mientras mayor sea la temperatura mayor será su capacidad de transporte, la humedad será menor y podrá contener mayor vapor antes de alcanzar el punto de saturación (Coloma, 2008). 6. Presión atmosférica. La presión atmosférica juega un papel importante en la humedad debido que el producto al ser colocado en una cámara de vacío la humedad se extraerá en temperatura menor, mientras que a una temperatura establecida con o sin vacío, la rapidez de extracción será mayor con menor influencia (Fellows, 2002). 7. Evaporación y temperatura. Mientras el agua se evapora desde su superficie, la va enfriando. Este enfriamiento es el resultado de la absorción del calor latente por el agua en su 50 fase de transformación de líquido a gas. El calor para la evaporación se obtiene del medio, lo que produce su enfriamiento. La cantidad de calor requerida para evaporar un gramo de agua a una temperatura de 60°C es de 560 kcal (Ariel, 2014). 8. Tiempo y temperatura. Los constituyentes de los alimentos son sensibles al calor, por ello la temperatura de deshidratación influye directamente en el mantenimiento de la calidad del alimento. Temperaturas bajas de deshidratado y tiempos de deshidratado menores son especialmente importantes en el caso de alimentos sensibles al calor. Temperaturas elevadas producen encostramiento en productos ricos en almidones. Este fenómeno se produce cuando el agua que hay dentro del alimento no puede salir debido a la velocidad con que se ha secado la superficie. En otros casos, aumentar la temperatura para intensificar el proceso de deshidratado destruye las vitaminas, lo que origina la pérdida de color y sabor. La decoloración suele ocurrir tanto durante las fases preliminares como en las del deshidratado propiamente dicho. Así, se produce el pardeamiento causado por reacciones químicas y bioquímicas o por sobrecalentamiento. Por otra parte, temperaturas un poco mayores que las del ambiente, junto a un alto grado de humedad dentro del túnel de secado, favorecen el desarrollo de hongos, levaduras y bacterias (Ruiz y Castro, 2015). 9. Producto. El deshidratado está relacionado con las características del producto, su naturaleza y el tamaño de las partículas. La deshidratación de cereales o granos enteros es más dificultosa y no se completa en su totalidad, puede facilitarse la deshidratación si el alimento se pela y/o se corta. Factores como la superficie del 51 producto, su humedad o la velocidad de secado afectara directamente el tiempo de deshidratación, la que varía de un producto a otro. Por ejemplo, a diferencia de los materiales con almidón, los alimentos ricos en azúcares liberan más lentamente su contenido de humedad, por lo que necesitan más tiempo para su deshidratado. Técnicas como el cortado y rebanado son muy útiles en la deshidratación, debido que mientras más pequeña sea la porción a deshidratar será menor el camino que debe recorrer la humedad del interior al exterior por lo cual se agilitaría este proceso en menor tiempo (Alvarado, 2012). 2.3 Marco Legal Ecuador Plan Nacional toda una vida 2017 – 2021 El Buen Vivir o Sumak Kawsay, es una idea movilizadora que ofrece alternativas a los problemas contemporáneos de la humanidad. El Buen Vivir construye sociedades solidarias, corresponsables y recíprocas que viven en armonía con la naturaleza, a partir de un cambio en las relaciones de poder. El Sumak Kawsay fortalece la cohesión social, los valores comunitarios y la participación activa de individuos y colectividades en las decisiones relevantes para la construcción de su propio destino y felicidad. Se fundamenta en la equidad con respeto a la diversidad, cuya realización plena no puede exceder los límites de los ecosistemas que la han originado. Objetivo 5: Impulsar la productividad y competitividad para el crecimiento económico sostenible de manera redistributiva y solidaria. 5.2 Promover la productividad, competitividad y calidad de los productos nacionales, como también la disponibilidad de servicios conexos y otros insumos, para generar valor agregado y procesos de industrialización en los sectores productivos con enfoque a satisfacer la demanda nacional y de exportación. 5.3 Fomentar el desarrollo industrial nacional mejorando los encadenamientos productivos con participación de todos los actores de la economía. 5.4 Incrementar la productividad y generación de valor agregado creando incentivos diferenciados al sector productivo, para satisfacer la demanda interna, y diversificar la oferta exportable de manera estratégica. 5.6 Promover la investigación, la formación, la capacitación, el desarrollo y la transferencia tecnológica, la innovación y el emprendimiento, la protección de la propiedad intelectual, para impulsar el cambio de la matriz productiva mediante la vinculación entre el sector público, productivo y las universidades (Plan Nacional de Desarrollo, 2017, p.80). 52 Objetivo 6: Desarrollar las capacidades productivas y del entorno para lograr la soberanía alimentaria y el Buen Vivir Rural. 6.1 Fomentar el trabajo y el empleo digno con énfasis en zonas rurales, potenciando las capacidades productivas, combatiendo la precarización y fortaleciendo el apoyo focalizado del Estado e impulsando el emprendimiento. 6.3 Impulsar la producción de alimentos suficientes y saludables, así como la existencia y acceso a mercados y sistemas productivos alternativos, que permitan satisfacer la demanda nacional con respeto a las formas de producción local y con pertinencia cultural (Plan Nacional de Desarrollo, 2017, p.84). Políticas y lineamientos estratégicos 1. Diversificar y generar mayor valor agregado en la producción nacional. 2. Promover la intensidad tecnológica en la producción primaria, de bienes intermedios y finales. 3. Impulsar la producción y la productividad de forma sostenible y sustentable, fomentar la inclusión y redistribuir los factores y recursos de la producción en el sector agropecuario, acuícola y pesquero. 4. Fortalecer la economía popular y solidaria y las micro, pequeñas y medianas empresas en la estructura productiva (SENPLADES, 2015, p.359). Ley orgánica del régimen de la soberanía alimentaria Título I Principios generales Artículo 1. Finalidad. - Esta Ley tiene por objeto establecer los mecanismos mediante los cuales el Estado cumpla con su obligación y objetivo estratégico de garantizar a las personas, comunidades y pueblos la autosuficiencia de alimentos sanos, nutritivos y culturalmente apropiados de forma permanente. El régimen de la soberanía alimentaria se constituye por el conjunto de normas conexas, destinadas a establecer en forma soberana las políticas públicas agroalimentarias para fomentar la producción suficiente y la adecuada conservación, intercambio, transformación, comercialización y consumo de alimentos sanos, nutritivos, preferentemente provenientes de la pequeña, la micro, pequeña y mediana producción campesina, de las organizaciones económicas populares y de la pesca artesanal así como microempresa y artesanía; respetando y protegiendo la agro biodiversidad, los conocimientos y formas de producción tradicionales y ancestrales, bajo los principios de equidad, solidaridad, inclusión, sustentabilidad social y ambiental. El Estado a través de los niveles de gobierno nacional y subnacionales implementará las políticas públicas
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