Mermeladas de bajo contenido calórico a partir de uva osmodeshidratada: efecto de la sustitución de azúcares naturales por steviósidos y maltodextrina en las propiedades físicas, antioxidantes y atributos sensoriales

Abstract

El objetivo del presente trabajo de investigación fue estudiar el proceso de elaboración de mermelada de uva rosada Red Globe (Vitis vinífera L.), a partir de las frutas osmodeshidratadas reducidas en calorías obtenidas mediante un proceso osmótico dual asistido por ultrasonido. A tal fin, en primer lugar se llevó a cabo la caracterización fisicoquímica de la uva, determinándose atributos de calidad y propiedades de importancia para el procesamiento (peso promedio de fruto, dimensiones características, densidad real y aparente, contenido de humedad y de sólidos solubles, pH, acidez, contenido de calcio, contenido de polifenoles totales y actividad antioxidante). Asimismo se evaluaron propiedades fisicoquímicas de la pectina extraída de la uva, relevantes para la obtención del gel en la elaboración de la mermelada (peso equivalente y de la acidez libre, contenido de metoxilo, contenido de ácido anhídrido galacturónico y grado de esterificación). Para obtener las uvas reducidas en calorías como insumo del proceso se utilizó un tratatamiento ultrasónico combinado en dos etapas sucesivas: la primera (Etapa I) de inmersión de las uvas en agua destilada tuvo como finalidad remover los azúcares calóricos propios de la fruta. Mientras que en la segunda fase (Etapa II), de deshidratación osmótica en solución concentrada de un edulcorante natural en base a Stevia sin calorías, se buscó recuperar el dulzor de la uva, obteniendo una fruta osmodeshidratada reducida en calorías como insumo para la producción de mermelada light. Se ensayaron distintas condiciones del proceso (tiempo de inmersión para la primera etapa; tiempo de inmersión y concentración de la solución osmótica para la segunda etapa) evaluándose su efecto sobre características de calidad (contenido de humedad, contenido de sólidos solubles, perfil de azúcares mayoritarios, pérdida ó ganancia de agua, pérdida o ganancia de sólidos solubles, reducción de peso). Como tratamiento testigo se realizaron los mismos ensayos sin aplicación de ultrasonido. Para determinar las mejores condiciones del proceso dual se plantearon diferentes funciones objetivos en relación a la variable principal (ganancia o pérdida de sólidos solubles): lograr la mayor reducción de los azúcares mayoritarios propios de la uva (fructosa y glucosa) durante la primera etapa, y conseguir la mayor incorporación de edulcorante natural sin calorías en base a Stevia durante la segunda fase. En la Etapa I, para todos los tiempos de inmersión se alcanzaron importantes reducciones de sólidos solubles cuando se empleó ultrasonido, obteniéndose la mayor reducción de azúcares propios de la uva a los 25 minutos de tratamiento, representando esta reducción el 30% de la fructosa y el 27% de la glucosa. Mientras tanto en la Etapa II, el tiempo de ósmosis y la concentración del jarabe de Stevia influyeron significativamente sobre la incorporación del edulcorante natural, así como la aplicación (o no) de ultrasonido. Las condiciones operativas óptimas para la máxima incorporación de Stevia resultó ser de 30 minutos de deshidratación osmótica de para una solución de Stevia de 18% p/p con aplicación de ultrasonido. En este punto como alternativa tecnológica de menor tiempo de proceso y costo operativo se optó por incorporar el edulcorante Stevia de manera directa en la cocción de la uva proveniente de la Etapa I. La formulación de la mermelada (a partir de uva pretratada, pectina de bajo grado metoxilo, ácido cítrico y edulcorante natural a base de Stevia) se definió a partir de información bibliográfica y pruebas preliminares de aceptación sensorial realizadas para evaluar el dulzor (prueba de ubicación central). La cocción se llevó a cabo en paila abierta hasta alcanzar 40ºBrix y se envasó en caliente en envases herméticos de vidrio con tapa media rosca. El tiempo de esterilización necesario se definió sobre la base de datos bibliográficos y las predicciones de modelos numéricos de transferencia de calor, corroborándose su eficacia mediante estudios microbiológicos de los productos obtenidos. Finalmente se determinaron propiedades fisicoquímicas, funcionales y sensoriales (composición proximal, contenido de polifenoles y capacidad antioxidante, atributos organolépticos) de la mermelada de uva osmodeshidratada reducida en calorías. Este trabajo de análisis y optimización del proceso, junto con la evaluación de parámetros de calidad del producto final permitieron obtener un producto saludable reducido en calorías de calidad diferencial, estable y con alta aceptabilidad por parte del consumidor, como contribución de agregado de valor a la cadena agroalimentaria nacional.

The objective of this research work was to study the process of making red grape jam Red Globe (Vitis vinifera L.), from the osmodehydrated fruits reduced in calories obtained through a dual osmotic process assisted by ultrasound. To this end, the physicochemical characterization of the grape was carried out in the first place, determining attributes of quality and properties of importance for the processing (average fruit weight, characteristic dimensions, real and apparent density, moisture content and soluble solids, pH, acidity, calcium content, content of total polyphenols and antioxidant activity). Likewise, physicochemical properties of the pectin extracted from the grape, relevant for obtaining the gel in the preparation of the marmalade (equivalent weight and free acidity, methoxyl content, content of galacturonic anhydride acid and degree of esterification) were evaluated. To obtain the grapes reduced in calories as an input to the process, a combined ultrasonic treatment was used in two successive stages: The first (Stage I) consisted on the immersion of the grapes in distilled water with the purpose of removing the caloric sugars proper to the fruit. The second phase (Stage II) consisted on the osmotic dehydration in concentrated solution of a natural sweetener based on Stevia without calories, whith de objective of to recover the sweetness of the grape, obtaining an osmodehydrated fruit reduced in calories as an input for the production of light jam. Different process conditions were tested (immersion time for the first stage, immersion time and concentration of the osmotic solution for the second stage), evaluating the effect on quality characteristics (moisture content, soluble solids content, major sugar profile) , loss or gain of water, loss or gain of soluble solids, weight reduction). The same assays were carried out as a control treatment without the application of ultrasound. To determine the best conditions of the dual process, different objective functions were proposed in relation to the main variable (gain or loss of soluble solids): to achieve the highest reduction of the majority of the grapes' own sugars (fructose and glucose) during the first stage, and get the highest incorporation of natural sweetener without calories based on Stevia during the second phase. In Stage I, for all immersion times, more significant reductions in soluble solids were achieved when ultrasound was used, obtaining the highest reduction of grape natural sugars after 25 minutes of treatment, this reduction representing 30% of fructose and 27% of glucose. Meanwhile in Stage II, the time of osmosis and the concentration of the Stevia syrup significantly influenced the incorporation of the natural sweetener, as well as the application (or not) of ultrasound. Optimal operating conditions for the maximum incorporation of Stevia resulted in an osmotic dehydration time of 30 minutes for a solution concentration of 18% w / w with ultrasound application. At this point as a technological alternative of shorter process time and operating cost, the incorporation of the Stevia sweetener directly in the cooking of the grapes from Stage I was selected. The formulation of the marmalade (from pre-treated grape, low-grade methoxyl pectin, citric acid and natural sweetener based on Stevia) was defined from bibliographic information and preliminary tests of sensory acceptance made to evaluate the sweetness (location test central). Cooking was carried out in an open pan until it reached 40ºBrix and the product was hot-filled in sealed glass containers with half-threaded lid. The necessary sterilization time was defined based on bibliographic data and predictions of numerical models of heat transfer developed, and its effectiveness was corroborated by microbiological studies of the obtained products. Finally, physicochemical, functional and sensory properties (proximal composition, polyphenol content and antioxidant capacity, organoleptic attributes) of the calorie-reduced osmodehydrated grape marmalade were determined. This work of analysis and optimization of the process together with the evaluation of parameters of quality of the final product allowed obtaining a healthy product reduced in calories of differential quality, stable and with high acceptability by the consumer, as a contribution of adding value to the national agri-food chain.