Tecnologías verdes para el control del deterioro microbiano, nutricional y sensorial en jugos y frutas de IV gama

Abstract

Un consumo suficiente de frutas y hortalizas aporta importantes beneficios para la salud y previene enfermedades tales como cardiopatías, diabetes, obesidad y cáncer. Los consumidores de hoy en día eligen una alimentación más saludable, evitan el consumo de aditivos sintéticos y a su vez, buscan alimentos con excelente calidad sensorial. De esta manera, surgen productos mínimamente procesados como las frutas de IV gama y los jugos de fruta sin pasteurizar. Estos productos, altamente perecederos y susceptibles al deterioro, requieren del diseño de nuevas estrategias de preservación no térmicas de bajo impacto ambiental, que puedan cumplir con las demandas de los consumidores y a la vez, alargar la vida útil de estos productos, asegurando también su inocuidad. En particular, la presente Tesis se desarrollará empleando frutillas como sustrato (Fragaria x ananassa), una de las frutas finas de mayor importancia económica en nuestro país, y particularmente, uno de los cultivos predominantes del cinturón frutihortícola del partido de Gral. Pueyrredón (Buenos Aires, Argentina). De esta manera, el objetivo general de esta Tesis Doctoral fue incrementar la seguridad microbiológica y la vida útil de jugo de frutilla y frutilla de IV gama mediante la aplicación de tecnologías verdes de bajo impacto ambiental.En el Capítulo 1 de esta Tesis se realizaron estudios in vitro para evaluar la actividad antimicrobiana de dos preservantes de origen natural, vainillina y geraniol, frente a cuatro cepas indicadoras de importancia en la industria de alimentos: Listeria monocytogenes, Staphylococcus aureus, Escherichia coli O157:H7 y Pseudomonas aeruginosa. Además, se evaluó la actividad anti quorum sensing de estos bioactivos mediante un ensayo frente a Chromobacterium violaceum. Los resultados obtenidos en este Capítulo demostraron el potencial de los compuestos bioactivos estudiados para su aplicación como biopreservantes in vivo con el fin de garantizar la inocuidad de jugos de fruta y frutas mínimamente procesadas. En los Capítulos 2 y 3 se evaluaron diferentes tecnologías de preservación sobre jugo de frutilla. Por un lado, en el Capítulo 2 se aplicaron tres biopreservantes (vainillina, geraniol y extracto de granada) en diferentes concentraciones; por otro lado, en el Capítulo 3 se evaluaron tratamientos de ultrasonido a 40 kHz. Los jugos de frutilla tratados se almacenaron bajo refrigeración a 5°C para evaluar la evolución de parámetros de calidad microbiológica, nutricional y sensorial a través del tiempo. Además, se llevó a cabo una inoculación con E. coli O157:H7, para evaluar la efectividad de los tratamientos propuestos sobre el control del patógeno durante el almacenamiento. De esta manera, en el Capítulo 4 se propuso la evaluación de la aplicación combinada de ultrasonido con los biopreservantes estudiados en los capítulos previos, con el objetivo de potenciar su efecto antimicrobiano, reduciendo las concentraciones de cada agente y así, mejorar las propiedades sensoriales y nutricionales del jugo de frutilla. Se estudiaron dos combinaciones: ultrasonido + extracto de granada + vainillina (Combinación de barreras 1); y ultrasonido + extracto de granada + geraniol (Combinación de barreras 2). Cada una de las barreras, en cada combinación, fue evaluada en tres niveles o intensidades. Con el objetivo de hallar los niveles óptimos de cada barrera, se utilizó la Metodología de Superficie de Respuesta, combinando los niveles de las barreras de acuerdo a un diseño de Box-Behnken. De esta manera, para cada combinación propuesta se aplicaron 15 tratamientos diferentes sobre el jugo de frutilla. Luego de un almacenamiento refrigerado durante 14 días a 5°C, se evaluaron distintos parámetros de calidad microbiológica, nutricional y sensorial de los jugos. Se utilizó la función Deseabilidad para optimizar simultáneamente todos los parámetros. De esta manera, se halló un tratamiento óptimo para cada combinación estudiada: 7,5 min de tratamiento de ultrasonido + 360 g/mL de extracto de granada + 0,9375 mg/mL de vainillina (OPT1); y 30 min de ultrasonido + 360 μg/mL de extracto de granada + 0,15 μL/mL de geraniol (OPT2). El enfoque estadístico utilizado fue muy útil para alcanzar un compromiso entra las diferentes respuestas estudiadas, reduciendo la carga microbiana, y a la vez, maximizando las propiedades nutricionales y minimizando el impacto en la calidad sensorial en el jugo de frutilla. La combinación de barreras permitió hallar dos tratamientos óptimos que lograron estabilizar microbiológicamente el jugo de frutilla sin pasteurizar por 14 días, aumentando incluso la capacidad antioxidante del producto, con una vida útil limitada fundamentalmente por sus atributos sensoriales.En el Capítulo 5 de esta Tesis se evaluó la aplicación de diferentes tecnologías de preservación sobre la calidad microbiológica y sensorial de frutilla cortada. En primer lugar, se evaluaron diferentes recubrimientos basados en dos polisacáridos: gelano y quitosano. A estos recubrimientos se le incorporaron vainillina, geraniol y extracto de granada, para obtener diferentes recubrimientos compuestos. Por otro lado, se evaluaron tratamientos de ultrasonido a 40 kHz. Las frutillas cortadas y tratadas fueron almacenadas por 7 días bajo refrigeración (5°C) para evaluar la evolución de la microflora nativa y de los atributos sensoriales. Los tratamientos de preservación abordados en este Capítulo no lograron extender la vida útil del producto desde el punto de vista microbiológico y sensorial, y particularmente ninguno fue capaz de mejorar significativamente la textura, uno de los parámetros organolépticos claves en frutas y verduras mínimamente procesadas.Finalmente, en el Capítulo 6, se trabajó en el desarrollo de una bebida con efecto saciante a base de frutilla. La obesidad y el sobrepeso continúan en alza en nuestro país, y una nueva estrategia para afrontar este problema consiste en el desarrollo de alimentos funcionales no sólo con bajo aporte calórico, sino que además presenten capacidad saciante. Para ello, se evaluó la incorporación de fibras solubles (inulina + oligofructosa) y proteína de leche (leche en polvo descremada) sobre un batido de frutilla, con y sin agregado de saborizante. Por un lado, se estudió el impacto de las diferentes formulaciones sobre el perfil dinámico sensorial, mediante la evaluación del Predominio Temporal de Sensaciones con un panel de evaluadores entrenados. Por otro lado, se evaluó la aceptabilidad de los diferentes batidos y su expectativa de saciedad en un ensayo con 100 consumidores. Esta tarea se llevó a cabo en tres escenarios diferentes: condición esperada, donde los consumidores evaluaron únicamente las etiquetas de los batidos; condición ciega, donde probaron el producto en ciego sin información sobre su formulación; y condición informada, donde probaron el batido analizando en conjunto su etiqueta. Los resultados indicaron que la adición de fibras solubles podría ser una buena alternativa para el diseño de batidos de frutas y leche bajos en grasas y libres de azúcar, con capacidad saciante. La presente Tesis Doctoral contribuyó a ampliar los conocimientos acerca del uso de tecnologías verdes para la conservación de jugos de frutilla no tratados térmicamente y frutillas mínimamente procesadas. Principalmente, la optimización de tecnologías verdes combinadas propuestas en esta Tesis, permitió extender la vida útil del jugo de frutilla sin pasteurizar, mejorando la calidad global del producto.