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EFECTO DE LA DESHIDRATACIÓN EN LAS PROPIEDADES ÓPTICAS Y MECÁNICAS DE DIFERENTES VARIEDADES DE BERENJENA. ESTUDIO DE LAS CONDICIONES DE ALMACENAMIENTO. Acurio, Liliana1; Igual, Marta2; Camacho, María del Mar2

RESUMEN

Los productos deshidratados son una alternativa que permite ampliar la gama de productos vegetales disponibles en el mercado. Sin embargo, la calidad de este va a depender de las características de la materia prima, de la temperatura a la que vaya a ser sometida, de su humedad final y de las condiciones de almacenamiento. En este trabajo tres variedades de berenjena fueron deshidratadas mediante tres tratamientos diferentes y analizadas en cuanto a su humedad, actividad del agua, propiedades mecánicas y de color. Por otra parte, con el fin de establecer las condiciones de almacenamiento óptimas, se determinaron las isotermas de sorción de cada una de las variedades de berenjena deshidratadas mediante cada uno de los tratamientos. Estos datos fueron ajustados a los modelos de GAB y BET. Posteriormente, a estas muestras se les realizó un test de compresión y se les analizó su color. Los resultados muestran una mayor influencia del tratamiento que de la variedad de berenjena en todos los parámetros estudiados. Así, el secado por aire caliente (SAC) provoca una mayor reducción de la humedad que el secado mediante microondas (MW) o la liofilización. Las condiciones de almacenamiento afectan tanto al color como a la textura de todas las muestras, siendo las muestras liofilizadas las que presentan menores diferencias de color y requieren mayor fuerza para llegar al mismo nivel de compactación que las obtenidas por SAC y MW.

Palabras clave: berenjena, secado por aire caliente, secado por microondas, liofilización, isotermas, BET, GAB, color, propiedades mecánicas.

RESUM

Els productes deshidratats són una alternativa que permet ampliar la gama de productes vegetals disponibles en el mercat. No obstant això, la qualitat d'este dependrà de les característiques de la matèria primera, de la temperatura a què vaja a ser sotmesa, de la seua humitat final i de les condicions d'emmagatzemament.

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En este treball tres varietats d'albergina van ser deshidratades per mitjà de tres tractaments diferents i analitzades quant a la seua humitat, activitat de l'aigua, propietats mecàniques i de color. D'altra banda, a fi d'establir les condicions d'emmagatzemament òptimes, es van determinar les isotermes de sorció de cada una de les varietats d'albergina deshidratades per mitjà de cada un dels tractaments. Estes dades van ser ajustats als models de GAB i BET. Posteriorment, a estes mostres se'ls va realitzar un test de compressió i se'ls va analitzar el seu color. Els resultats mostren una major influència del tractament que de la varietat d'albergina en tots els paràmetres estudiats. Així, l'assecat per aire calent (SAC) provoca una major reducció de la humitat que l'assecat per mitjà de micrones (MW) o la liofilització. Les condicions d'emmagatzemament afecten tant el color com a la textura de totes les mostres, sent les mostres liofilitzades les que presenten menors diferències de color i requerixen major força per a arribar al mateix nivell de compactació que SAC i MW.

Paraules clau: albergina, assecat per aire calent, assecat per microones, liofilització, isotermes, BET, GAB, color, propietats mecàniques.

ABSTRACT

Dehydrated products are an alternative for expanding the form of vegetable products available in the market. However, the quality of this will depend on the characteristics of the raw material the temperature at which it is to be subjected, their final moisture and storage conditions. In this work, three varieties of eggplant were dehydrated by three different treatments and analyzed for moisture, water activity, mechanical properties and color. Moreover, in order to establish the optimum storage conditions were determined sorption isotherms each eggplant varieties dehydrated by each of the treatments. These data were fitted to the GAB and BET models. Subsequently, these samples were evaluated by a compression test and were analyzed for their color. The results show a greater influence of treatment of the variety of eggplant in all parameters studied. Thus, the hot air drying (SAC) causes a greater reduction of the moisture by microwave drying (MW) or freeze-drying. Storage conditions affect both the color and texture of all samples being lyophilized samples which have lower color differences and require more force to achieve the same level of compaction that SAC and MW.

Key words: eggplant, hot air drying, microwave drying, freeze isotherms, BET, GAB, color, mechanical properties.

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INTRODUCCIÓN

La berenjena es una hortaliza con renombradas características nutricionales y funcionales. La elevada capacidad de absorción de radicales de oxígeno debido a sus constituyentes fenólicos (Cao et al., 1996) y su efecto hipolipidémico (Sudheesh et al., 1997) y otros efectos beneficiosos para la salud (Huang et al., 2004; Singh et al., 2009; Matsubara et al., 2005) además de por sus características sensoriales, la hacen una hortaliza muy interesante para el consumidor.

Como se muestra en la Tabla 1, es una hortaliza con alto contenido en agua y bajo contenido calórico además de ser una buena fuente de potasio y de vitamina C (Mataix et al., 2003).

TABLA 1. Composición nutricional de berenjena Macronutriente g/100g Micronutriente mg/100g

Humedad 93 Potasio 262

Hidratos de carbono 2,66 Fósforo 21 Glucosa 1,33 Cloro 14 Fructosa 0,97 Magnesio 13 Almidón 0,24 Calcio 10

Sacarosa 0,12 Vitamina C 2

Fibra 1,37 Vitamina B5 0,23

Proteínas 1,24 Vitamina B6 0,08

Grasa total 0,18 Vitamina B1 0,04 Ácidos grasos poliinsaturados 0,08 Vitamina B2 0,03 Colesterol 0 Vitamina E 0,03

Contenido calórico 17 kcal Niacina 0,03 mg Eq.

Contiene compuestos fenólicos con actividad antioxidante formados en su mayoría por ácidos hidroxicinámicos conjugados (como el ácido cumárico, ácido cafeico y ácido ferúlico) (Whitaker & Stommel, 2003). A los compuestos fenólicos de la berenjena se les atribuye propiedades antitumorales, anticolesterolémicas y actividad captadora de radicales libres (Sawa et al. 1998; Triantis et al., 2005; Rodríguez de Sotillo & Hadley, 2002). Aunque el aumento del contenido de fenoles totales es deseable a nivel nutricional, la oxidación de los fenoles por acción de la polifenoloxidasa puede reducir la calidad de la pulpa a causa del pardeamiento (Prohens, 2007).

Las variedades seleccionadas para este estudio son la CS16, la Cristal y la IVIA por su consumo tradicional (Prohens et al., 2005). Estas variedades son diferentes en cuanto a su composición, sobre todo en potasio y en cinc. A nivel proteico la variedad IVIA tiene un contenido significativamente más alto y la variedad CS16 posee cantidades significativamente superiores en calcio y compuestos fenólicos totales (Tabla 2) (Raigón et al., 2010)

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TABLA 2. Composición nutricional de las berenjenas en estudio Nutriente Unidades

(peso fresco) CS16 Cristal F1 IVIA

Materia seca g/100g 9,06 8,80 8.39 Proteína g/100g 0,99 a 0,90 a b 0,84 b

Potasio mg/100g 202 a 169 b 180 a b

Cinc mg/100g 0,132 a b 0,121 b 0,155 a

Calcio mg/100g 11,7 a 8,7 b 9,4 b

Fenoles totales mg/100g 47,9 a 39,9 b 44,2 a b

Valores con diferentes letras en la misma fila son significativamente diferentes (p<0.05)

El consumo de estas hortalizas en fresco sería la mejor forma de aprovechar todas sus virtudes y propiedades nutritivas. Sin embargo, su estacionalidad y/o su corta vida útil, asociada a su alto contenido en agua, limitan su disponibilidad. Por ello se recurre a su procesado para la obtención de productos, los deshidratados entre otros, que permitan ampliar la gama de productos vegetales disponibles en el mercado.

En este contexto, someter a los alimentos a un tratamiento de secado perseguiría reducir la humedad de los alimentos a niveles seguros para el almacenamiento y comercialización (Restrepo & Burbano, 2005). La ventaja más importante de estos tratamientos es la limitación del crecimiento de microorganismos y la minimización de las reacciones indeseables de deterioro, permitiendo incluso el almacenamiento a temperatura ambiente (Doymaz & Pala, 2003). Además reduce el volumen y peso de los alimentos, disminuyendo los costes de envasado, almacenamiento y transporte (Jarayaman & Das Gupta, 1995).

Tradicionalmente, la industria de alimentos ha recurrido a tratamientos térmicos convencionales más o menos intensos. Estos tratamientos actúan bien por acción directa o bien mediante la reducción del agua disponible. Así, el secado por aire caliente (SAC) es uno de los métodos más comunes de conservación de alimentos. No obstante, las altas temperaturas alcanzadas por los productos, muchas veces durante un tiempo elevado, son responsables de importantes pérdidas de calidad relacionadas con cambios de color, aroma, flavor, valor nutritivo y funcional (Alibas et al., 2005). En el marco de la tendencia actual de consumir productos procesados de alta calidad sensorial, seguros y saludables, resulta de gran interés el estudio del impacto de tratamientos alternativos a los procesos térmicos convencionales. En este contexto, tecnologías que no requieren la aplicación de altas temperaturas, como pueda ser la liofilización (LIF) o aquellas que suponen una mayor eficiencia térmica permitiendo disminuir los tiempos de proceso, como las microondas (MW) han recibido creciente interés en los últimos años, debido a su potencial para inactivar microorganismos y enzimas y/o eliminar agua, al mismo tiempo que pueden ayudar a minimizar pérdidas de calidad en términos de aroma, flavor, textura, color, valor nutritivo y valor funcional.

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El secado por microondas se caracteriza por su fácil control, debido a la rapidez de respuesta del material al calentamiento (Ratti & Mujumdar, 1996), y su elevado poder de penetración, que hace que la conversión de la energía sea más eficiente y supone un calentamiento más rápido y homogéneo (Gulati et al., 2003; Yuyuan et al., 2007). Hay estudios que apuntan ventajas de la aplicación de MW frente al SAC desde el punto de vista de una mejor retención de fenoles totales, catequinas, vitamina C, carotenos totales y licopeno, por ejemplo (Igual et al., 2010; Zheng-Wei Cui et al., 2008). También, en algunos trabajos se indica que los productos tratados por MW mantienen mejor color, brillo, aroma y sabor (George, 1992; Zheng-Wei Cui et al., 2008). La liofilización es también una técnica de eliminación de agua que permite la obtención de productos de alta calidad. En este caso, se requiere la congelación previa del producto para posteriormente sublimar el agua en un proceso realizado a baja presión. Al ser un proceso a baja temperatura, es adecuado para alimentos con compuestos sensibles al calor. En este sentido, su efecto en los volátiles responsables del aroma, flavor, color y valor nutritivo es mínimo (Roos et al., 1996).

La calidad de los productos deshidratados depende del tratamiento de secado y humedad final del producto obtenido, de las características de la materia prima y de las condiciones de almacenamiento. Además de su impacto en el color y valor nutritivo y funcional, en el proceso de secado ocurren cambios estructurales que suponen alteraciones importantes de la textura. Estos cambios pueden interpretarse por medio de algunos parámetros físicos medidos en ensayos mecánicos. Las propiedades mecánicas están directamente relacionadas con la estructura desarrollada como consecuencia de las deformaciones celulares inducidas en el proceso (encogimiento/hinchamiento) y con el cambio en las fracciones pécticas que ocurre durante el secado.

Por otra parte, un cambio en la humedad del producto puede afectar a las características microbiológicas y sensoriales del mismo. La ganancia de humedad se dará con una humedad relativa superior a la actividad del agua (aw) que tenga el alimento. La relación entre la aw y la humedad de equilibrio a una temperatura y presión constante constituye la isoterma de sorción. El conocimiento de esta puede ser útil para asegurar la calidad de la misma, seleccionando las condiciones de almacenamiento y prediciendo la vida útil en relación con la evolución en el contenido de humedad en el almacenamiento.

En este sentido, el objetivo del trabajo es evaluar el efecto de diferentes tratamientos de deshidratación (SAC, MW y LIF) en las propiedades ópticas y mecánicas de diferentes variedades de berenjena, así como establecer las condiciones óptimas almacenamiento, a través de las isotermas de sorción.

MATERIALES Y MÉTODOS

Materia prima

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Se trabajó con berenjena (Solanum melongena) de las variedades CS16 (berenjena morada), Cristal F1 (berenjena negra) e IVIA (berenjena listada de Gandía). Las piezas de fruta fueron seleccionadas visualmente en base a su tamaño, color, firmeza y ausencia de daños físicos en la superficie.

Preparación de la muestra

SECADO POR AIRE CALIENTE. Las berenjenas fueron lavadas y cortadas en rodajas de 5 mm de espesor. Posteriormente fueron deshidratadas por aire caliente, hasta peso constante, utilizando un secador de bandejas perforadas (Back to Basics FD-600) a 60ºC de temperatura y una velocidad del aire de 1,6 m/s.

SECADO POR MICROONDAS. Las rodajas de berenjena de 5 mm de espesor fueron colocadas en bandejas perforadas y deshidratadas en un microondas Molinex 5141 AFW2, hasta peso constante, empleando un ratio W/g de 0,27 (100 W para 370 g de producto).

LIOFILIZACIÓN. Las berenjenas, previamente lavadas y cortadas, fueron trituradas empleando un equipo Thermomix. El triturado se colocó sobre bandejas en capas finas y se sometió a congelación a -40 ºC durante 24 horas antes de su liofilización (liofilizador Telstar lioalfa-6) a 0,026 mbar y -56 ºC durante 48 horas. Las muestras liofilizadas se molieron para obtener los productos en polvo.

Determinaciones analíticas

El contenido de agua de las muestras previamente homogenizadas (Ultraturraz T25, Janke & Kurkel) se obtuvo mediante secado a vacío de las muestras en una estufa de vacío (Vacioterm, J.P Selecta) a 60 ºC de temperatura y 100mmHg de presión hasta alcanzar peso constante.

El equipo empleado para la determinación de la actividad del agua (aw) de las muestras fue un higrómetro de punto de rocío (DECAGON mod. CX-2) con una sensibilidad de 0,003. El equipo fue calibrado previamente con disoluciones salinas saturadas de actividad del agua similares a las de las muestras.

El pH de la materia prima (previamente triturada) se determinó con un pH-metro (Crison, España) con electrodo de contacto. Previamente, el equipo fue calibrado con soluciones tampón (pH 7,0 y 4,0) a una temperatura de 20ºC.

La determinación de los sólidos solubles (ºBrix) se realizó en la berenjena fresca mediante la medida del índice de refracción de la fracción líquida de las muestras previamente homogeneizadas con un equipo ultraturrax. Se efectuaron tres lecturas usando un refractómetro ABBE ATAGO 89553.

Para la obtención de las isotermas de sorción de las muestras se empleó el método gravimétrico estático propuesto por Spiess & Wolf (1987) y Wolf et al.,

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(1985). Para ello se prepararon cámaras herméticamente cerradas que contenían disoluciones sobresaturadas de sales con actividad del agua conocidas a la temperatura de trabajo (20ºC) (LiCl, CH3COOK, MgCl, K2CO3, Mg(NO3)2 y NaNO2) las cuales permitieron obtener ambientes con humedades relativas (HR) entre 11 y 60% (Greenspan, 1977).

Las diferentes muestras se introdujeron en las cámaras por triplicado y se registraron los valores de peso hasta llegar a peso constante (ΔP = ±0,0005 g), correspondiente al equilibrio de la muestra (Spiess & Wolf, 1983). En este momento, se asume que la HR del ambiente de la cámara es igual a cien veces la aw de la muestra (Greenspan, 1977) y la humedad en el equilibrio we (g H2O/ g materia seca) se calculó por diferencia de peso mediante la ecuación (1).

(1)

Donde: we = humedad en equilibrio (g H2O/ g materia seca) P0 = peso inicial de la muestra wo = humedad inicial de la muestra ΔP = variación de peso (diferencia entre el peso en el equilibrio y el peso inicial)

Los datos de sorción se ajustaron a dos modelos empleados ampliamente para caracterizar el fenómeno de sorción de agua en alimentos (Chirife e Iglesias, 1978; Van den Berg y Bruin, 1981), mediante las expresiones que se muestran en la Tabla 3.

TABLA 3. Modelos empleados en la caracterización de isotermas de sorción de agua en alimentos

Modelo Ecuación

Brunauer, Emmett y

Teller (BET)

(2)

(3)

Donde: humedad de equilibrio (g agua/ g sólidos secos)

humedad en la monocapa (g agua/ g sólidos secos)

constante relacionada con el calor de sorción

Van den Berg & Bruin (GAB)

( ) ( ) (4)

(5)

Donde: humedad de equilibrio (g agua/ g sólidos secos)

humedad en la monocapa(g agua/ g sólidos secos)

constante relacionada con el calor de sorción en la monocapa

constante relacionada con el calor de sorción en las multicapas

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El modelo de Brunauer, Emmett y Teller (BET) se obtiene a partir de una descripción física del proceso de sorción y por lo tanto, los parámetros que se obtienen del mismo tienen un sentido físico. Sin embargo, presenta un intervalo limitado de aplicabilidad, de manera que a los valores de humedad-aw en los que los fenómenos de disolución soluto-solvente empiezan a ser importantes deja de ser aplicable (aw del orden de 0,4-0,6). El modelo de Van den Berg & Bruin (GAB), extiende, sin embargo, su aplicabilidad a todo el intervalo de aw (Martínez-Navarrete et al, 2011)

Las propiedades de color de las muestras se midieron por triplicado con un colorímetro MINOLTA CM 3600-D, utilizando una ventana de 6 mm de diámetro, iluminante D65 y observador 10º. A partir de las coordenadas CIE L*a*b* obtenidas se calculó el tono (h*ab), croma (C*ab) y la diferencia global de color (ΔE*) tomando como referencia en el caso de las muestras equilibradas la muestra con menor aw. Las ecuaciones utilizadas se presentan en la Tabla 4.

TABLA 4. Ecuaciones para calcular atributos de color Atributo Ecuación

Tono

(6)

Croma √ (7)

Diferencia global de color √ (8)

Para analizar las propiedades mecánicas de las muestras equilibradas se empleó un analizador universal de textura TA-XT2 con una sonda cilíndrica de 10 mm. Las muestras se colocaron en cápsulas de aluminio de 11 mm de diámetro y 5 mm de altura, registrando su peso. La cápsula fue encajada sobre el soporte de acero del equipo, que presenta una hendidura en el centro geométrico de 11,5 mm de diámetro y 4 mm de profundidad (Telis & Martínez- Navarrete, 2010). La velocidad del ensayo fue de 0,1 m/s, penetrando en la muestra desde la superficie hasta una distancia fijada de 2 mm. A partir de las curvas fuerza (N) vs distancia (mm) se analizó por triplicado la fuerza máxima.

El análisis estadístico de los resultados se realizó mediante un análisis de la varianza (ANOVA) con un nivel de significación de 95% (p<0,05), empleando el programa Statgraphics Plus, versión 5.1.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

La Tabla 5 muestra los valores de humedad, aw, pH, ºBrix y parámetros de color de las 3 variedades de berenjena objeto de estudio. El contenido de agua y el pH presentaron diferencias significativas entre las variedades evaluadas, siendo mayor, en ambos casos, en CS16 y menor en Cristal F1. La aw fue significativamente menor en la berenjena Cristal F1, no encontrándose diferencias significativas entre las variedades CS16 e IVIA.

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Las tres variedades mostraron una luminosidad (L*) alta, previsible por el color claro de la materia prima. El valor de L* de la variedad CS16 fue significativamente mayor que la de la variedad Cristal F1 mientras que la variedad IVIA no presentó diferencias significativas con ninguna de las otras dos variedades estudiadas. Por otra parte, la variedad IVIA fue significativamente diferente de las demás en cuanto al croma o saturación de color (C*ab), mostrándose una coloración más apagada, mientras que fue la Cristal F1 la que presentó un valor de tono (h*ab) significativamente menor, que se traduce en una diferencia de matiz con las otras variedades.

En general, el análisis estadístico de los valores obtenidos en la caracterización en fresco de las muestras, reveló que la variedad de las berenjenas tiene un efecto estadísticamente significativo sobre todos los parámetros caracterizados (humedad, aw, pH, ºBrix, luminosidad (*L), coordenadas a* y b*, croma (C*ab) y tono (h*ab), con un 95,0% de nivel de confianza (Tabla 5).

TABLA 5. Caracterización de la materia prima CS16 Cristal F1 IVIA

Humedad (g/g producto)

0,942 (0,004) a 0,915 (0,005) c 0,933 (0,002) b

aw 0,998 (0,003) a 0,994 (0,003) b 0,998 (0,003) a pH 5,00 (0,01) a 4,26 (0,09) c 4,61 (0,03) b ºBrix 5,05 (0,07) c 5,55 (0,07) a 5,45 (0,07) b

Color

L* 75,4 (1,5) a 69 (3) b 73,6 (1,0) a b

a* -2,1 (0,3) c -0,5 (0,2) a -1,36 (0,06) b

b* 21 (2) a 20,5 (0,6) a 11,7 (0,5) b

C* 21 (2) a 20,5 (0,6) a 11,8 (0,5) b

h* 94 (3) a 90 (2) b 96,6 (0,6) a

Promedios con diferentes letras en la misma fila fueron significativamente diferentes (p<0.05) Valor entre paréntesis: desviación estándar

Las muestras deshidratadas mediante los diferentes tratamientos fueron caracterizadas en cuanto a su humedad y su aw (Tabla 6). El tipo de tratamiento (SAC, MW, LIF) tiene un efecto estadísticamente significativo sobre el contenido de agua, lográndose una mayor reducción de humedad al deshidratar las muestras con aire caliente (SAC). El tratamiento con microondas provoca una menor reducción de humedad debido probablemente a que el calentamiento en el producto no es uniforme, siendo esta una desventaja conocida de este tipo de secadores. Se alcanzaría mayor nivel de deshidratación al variar la velocidad de calentamiento, trabajando con tiempos y potencias más elevadas; sin embargo, velocidades de calentamiento muy altas generan cambios físicos indeseables para la calidad del producto (Singh & Heldman, 2001).

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TABLA 6. Nivel de deshidratación después de los tratamientos

Variedad Tratamiento xw

(g/100g producto) aw

CS16

SAC

0,8975 (0,0013) c

0,088 (0,003) b

MW 6,907 (0,001) a 0,0691 (0,003)

a b

LIF 4,3627 (0,021) b 0,321 (0,003)

a

CRISTAL F1 SAC

0,1915 (0,0014)

c

0,067 (0,003) b

MW 6,67 (0,05) a 0,226 (0,003)

a b

LIF 5,270 (0,001) b 0,371 (0,003)

a

IVIA

SAC 0,733 (0,012) c 0,132 (0,003)

b

MW 6,709 (0,002) a 0,306 (0,003)

a b

LIF 5,308 (0,009) b 0,367 (0,003)

a

Promedios con diferentes letras en la misma columna son significativamente diferentes (p<0,05) con la prueba de Tukey

Utilizando el método SAC se consigue reducir la aw a valores menores que los alcanzados mediante los otros dos procesos, como era de esperar teniendo en cuenta el contenido de humedad final, aunque sólo se presentan diferencias significativas entre las muestras SAC y LIF (p<0,05) (Tabla 6).

Según el análisis estadístico, las variedades de berenjena no influyen significativamente en el nivel de deshidratación (p<0,05), además no existe interacción entre los factores de estudio (variedad y tratamiento de secado).

En las Figuras 1, 2 y 3 se muestra el contenido en humedad en el equilibrio (we) en función de la aw de las muestras estudiadas CS16, Cristal F1 e IVIA deshidratadas mediante SAC, MW Y LIF. Las isotermas de sorción resultantes se consideran de tipo II, mostrando un comportamiento similar de absorción de agua, lo que coincide con los resultados obtenidos en estudios realizados en berenjenas liofilizadas y secadas al vacío que presentan isotermas del tipo II a 5ºC, 25ºC y 45ºC, cambiando a tipo III a 60ºC (Wolf et al., 1973).

De las muestras obtenidas a partir de los tres tratamientos, las liofilizadas son las menos higroscópicas (we menor a todas las aw estudiadas). Esta tendencia es contraria a la manifestada por Barbosa-Cánovas & Vega (2002), ya que al utilizar altas presiones de vacío en el proceso de liofilización, se produce un polvo poco compacto con muchos poros y gran tendencia a la alta higroscopicidad. El efecto contrario puede deberse a la baja cantidad de sólidos solubles que presenta la berenjena (Tabla 5), existiendo así menor posibilidad de interacción entre los azúcares (de naturaleza hidrofílica) y el vapor de agua del medio ambiente. Este fenómeno es inverso en frutas liofilizadas que por ser ricas en azúcares de bajo peso molecular así como en ácidos orgánicos, son susceptibles a la higroscopicidad, pegajosidad y apelmazamiento (Aguilera et al., 1995; Chen, 2007). Por otra parte, esta diferencia entre las muestras liofilizadas y las tratadas por MW o SAC puede ser debido a las altas temperaturas que se alcanzan con los últimos tratamientos y que pueden afectar a la estructura del producto desprotegiéndolo y haciéndolo más higroscópico.

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La baja capacidad de las muestras liofilizadas para absorber la humedad atmosférica es una característica positiva, ya que por el contrario una alta higroscopicidad podría provocar que una parte de las partículas se disuelvan, deshaciendo su estructura física.

FIGURA 1. Isotermas de sorción de agua de las muestras de berenjena CS16 (SAC: secado por aire caliente; MW: secado por microondas; LIF: liofilizadas)

FIGURA 2. Isotermas de sorción de agua de las muestras de berenjena CRISTAL F1 (SAC: secado por aire caliente; MW: secado por microondas; LIF: liofilizadas)

FIGURA 3. Isotermas de sorción de agua de las muestras de berenjena IVIA (SAC: secado por aire caliente; MW: secado por microondas; LIF: liofilizadas)

0,00

0,04

0,08

0,12

0,16

0,20

0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7

we (

g H

2O/g

mate

ria s

eca)

aw SAC MW LIF

0,00

0,04

0,08

0,12

0,16

0,20

0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7

we (

g H

2O/g

mate

ria s

eca)

aw SAC MW LIF

0,00

0,04

0,08

0,12

0,16

0,20

0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7

we (

g H

2O/g

mate

ria s

eca)

aw SAC MW LIF

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Durante el almacenamiento y teniendo en cuenta la estabilidad microbiológica, se recomienda que los alimentos deshidratados no superen los valores de aw de 0,6 (Barreiro & Sandoval, 2006). Esto supondría valores de humedad de 0,12 (g H2O/g materia seca) para las muestras LIF y valores de 0,14 – 0,16 (g H2O/g materia seca) para las muestras SAC y MW.

Los puntos experimentales de las isotermas de sorción obtenidos se ajustaron a los modelos de BET (r2 ≥ 0,95) y GAB (r2 ≥ 0,90) (Tabla 7).

TABLA 7. Parámetros obtenidos de los ajustes de BET y GAB para las isotermas de sorción de las berenjenas CS16, Cristal F1 y IVIA, deshidratadas mediante SAC, MW y LIF.

Variedad Tratamiento Parámetro Valor r2

CS16

SAC

BET

C 723,30 0,99

w0 0,07

GAB C 31,02

0,95 w0 0,09 K 0,77

MW

BET

C 210,18 0,99 w0 0,07

GAB C 85,11

0,98 w0 0,07 K 0,91

LIF

BET C 19,83 0,98 w0 0,05

GAB C 13,12

0,90

w0 0,06 K 0,96

Cristal F1

SAC

BET C 709,09 0,97 w0 0,07

GAB C 31,00

0,98

w0 0,09 K 0,60

MW

BET C 149,35 0,98 w0 0,09

GAB C 29,07

0,99

w0 0,13 K 0,56

LIF

BET C 20,19 0,97 w0 0,07

GAB C 16,13

0,92

w0 0,08 K 0,87

IVIA

SAC

BET C 184,90 0,98 w0 0,07

GAB C 30,22

0,99

w0 0,08 K 0,78

MW

BET C 21,20 0,95 w0 0,08

GAB C 14,09

0,93

w0 0,11 K 0,61

LIF

BET C 17,46 0,97 w0 0,06

GAB C 13,48

0,95

w0 0,08 K 0,81

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El modelo de BET permitió modelizar las isotermas hasta una aw igual 0,43 mientras que el modelo de GAB, tal y como se ha explicado anteriormente, permitió predecir los parámetros en todo el intervalo de aw.

Ambos modelos están en función de la humedad del producto correspondiente a la situación en que los puntos de adsorción primaria están saturados por moléculas de agua (w0, humedad de la monocapa). Este es un parámetro importante en la estabilidad de los alimentos y representa el contenido mínimo de humedad que cubre los sitios hidrófilos en la superficie del alimento. Por debajo de esta humedad las reacciones de deterioro son mínimas, a excepción de la oxidación de las grasas saturadas. Para los dos modelos evaluados (Tabla 7), se obtienen valores que varían entre 0,05 y 0,13 (g H2O/g materia seca) sin desviarse de los valores reportados para diversos alimentos (Kiranoudis et al, 1993; Moraga et al, 2006), y que se corresponde con aw de 0,12 y 0,22 respectivamente, siendo el último valor el de la muestra tratada por MW.

En todos los casos, el contenido de humedad calculado en la monocapa (w0) mediante el modelo de BET fue ligeramente inferior al obtenido a partir del modelo de GAB para todas las muestras evaluadas, esta tendencia se observa en estudios de isotermas en productos vegetales (Timmermann et al., 2001; Timmermann, 2003).

Los valores de contenido de humedad en la monocapa (w0), a excepción de la muestra CS16 tratada por microondas, fueron mayores que la humedad alcanzada por las muestras después del tratamiento de deshidratación. Esta relación permite predecir una buena estabilidad del producto deshidratado a lo largo del tiempo.

En cuanto a las constantes de la ecuación de GAB, los valores del parámetro C oscilaron entre 13 y 85 y el factor de correlación relacionado con el calor de sorción de la multicapa (K) osciló entre 0,55 y 0,95, sin salirse del intervalo en el que se presentan en la mayoría de los productos alimenticios reportados en la literatura (Rahman, 1995).

Teniendo en cuenta el parámetro C del modelo de BET se puede identificar si las isotermas son de tipo II (C > 2) y de tipo III (C < 2) según la clasificación del Brunauer. Mediante este parámetro se confirma que las isotermas obtenidas son del tipo II (Brunauer et al., 1940).

Con el fin de comparar de forma objetiva el efecto de los diferentes tratamientos sobre el color, se evaluó el valor del coeficiente K/S según la teoría de Kubelka-Munk, para comprobar la translucidez u opacidad de las muestras. Una vez comprobado que las muestras eran opacas se trabajó con el espacio uniforme de color CIEL*a*b*.

Los valores de la luminosidad de cada una de las muestras obtenidas mediante los diferentes tratamientos a las diferentes aw almacenadas se presentan en la Tabla 8. En general se observa una disminución de la luminosidad y del tono en todas las muestras a medida que aumenta la aw,

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dando un aspecto pálido que afectaría a la calidad sensorial. Estas variaciones no resultan significativas en el caso de las muestras LIF, mientras que SAC presenta diferencias significativas entre las muestras de aw 0,113 y el resto. En el caso de las muestras tratadas por MW, la luminosidad disminuyó significativamente a partir de la aw de 0,33 mientras que el tono disminuyó significativamente en todo el intervalo.

En conclusión, si comparamos la influencia de los diferentes tratamientos en las tres variedades de berenjena estudiadas se observa que el método SAC es el que afecta menos a la luminosidad, sin que existan diferencias significativas entre las variedades de berenjenas (p<0,05). Al deshidratar por microondas se reduce significativamente la luminosidad en la variedad CS16, lo que no ocurre para las variedades IVIA y Cristal F1. En las muestras liofilizadas la variedad IVIA presenta mayor luminosidad siendo significativamente diferente (p<0,05).

Además, se observa que los valores más altos de luminosidad se alcanzan al trabajar con la variedad IVIA sin diferencias considerables entre los tres tratamientos. El valor de luminosidad más elevado es el de las muestras IVIA-SAC e IVIA-MW.

Por otra parte las muestras LIF de las variedades IVIA y Cristal F1 tienen valores de tonalidad significativamente más bajos (p<0,05) que las muestras SAC y MW, mientras que la tonalidad de la berenjena CS16 no presenta diferencias entre los tratamientos de deshidratación estudiados (Tabla 8).

En general, se observa que los valores de tonalidad más cercanos al amarillo estricto (90º) se alcanzan al trabajar con las variedades IVIA y Cristal F1 deshidratada por SAC y MW sin evidenciar diferencias significativas (p<0,05). Las muestras con menor tonalidad son las liofilizadas de las tres variedades, y las muestras de la variedad CS16 para los tres tratamientos ensayados, presentando valores equivalentes entre ellos (p<0,05).

El croma o saturación de color (Tabla 8) aumenta significativamente, en todas las muestras estudiadas, hasta una aw. de 0,33, a partir de la cual sigue aumentando pero no de manera significativa. Por otra parte, se observan valores superiores de este parámetro, estadísticamente significativos, en las muestras liofilizadas.

Los productos que presentan valores más altos de saturación de color son de la variedad CS16 deshidratada por los tres métodos y las muestras liofilizadas de las variedades IVIA y Cristal F1. La muestra que presenta un valor significativamente menor es IVIA-MW (p<0,05)

La diferencia global de color se calculó mediante la ecuación (8) que aparece en la Tabla 4 para cada muestra, a cada aw respecto de la aw más baja (0,113, LiCl) (Tabla 8). En general, el color se ve afectado en menor grado al almacenar las muestras a aw bajas. Las muestras deshidratadas mediante SAC y MW presentaron diferencias de color similares a partir de 0,33 de aw, mientras que las muestras liofilizadas mostraron valores de ΔE* mucho menores en todo el intervalo (p<0,05).

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En la variedad IVIA existen diferencias significativas entre los tres tratamientos analizados, observando mayor variación global de color en las muestras sometidas a un tratamiento SAC. El cambio de color durante el secado por aire caliente es un indicativo de la gravedad de las condiciones de deshidratación y se relaciona con la composición y concentración de los pigmentos. Cuantas menos alteraciones de color se produzcan menor será la descomposición de compuestos colorantes y se logrará una menor formación de pigmentos indeseables. Para las variedades CS16 y Cristal F1, las muestras LIF presentaron menores variaciones de color que las muestras deshidratadas mediante SAC o MW, las cuales no mostraron diferencias significativas.

En conclusión, el proceso de liofilización produce menor variación de color en todas las variedades estudiadas, este efecto también se ha analizado para pimentón liofilizado y se determina que es el método de secado más adecuado para el mantenimiento de la calidad de color (Park & Kim, 2007)

Considerando que a valores de ΔE* entre 1,5 y 12 la diferencia de color es evidente, todos los productos obtenidos presentarían una variación que es fácilmente apreciable. Se considera que la variación es muy grande a valores de ΔE* mayores a 12, este el caso de la muestra CS16-SAC. La elevada temperatura del aire podría reducir el principal pigmento de la berenjena (delfinidina-3-rutinósido), como se afirma en bibliografía donde se contrasta el efecto de altas temperaturas sobre la degradación de compuestos y la formación de nuevas sustancias por diferentes mecanismos, como por ejemplo las reacciones de Maillard (Lo Scalzo et al. 2010).

Parte del estudio pretendió averiguar los cambios estructurales que ocurren en el proceso de secado mediante un análisis de la textura (Tabla 8). Para ello a cada una de las muestras utilizadas para la obtención de las isotermas se les realizó un test de compresión. La fuerza máxima (Fuerza máx) para cada una de las muestras alcanzó valores diferentes tanto si tenemos en cuenta la variedad como los tratamientos, observándose un aumento de esta con la aw hasta 0,33, valor a partir del cual disminuye hasta alcanzar el valor de la aw más baja o menor. Esto coincide con el punto de inflexión de las isotermas de sorción, es decir, con el momento en el que empiezan los fenómenos de disolución y la estructura del producto cambia.

Por otra parte, se observó que las muestras liofilizadas requieren mayor fuerza para llegar al mismo nivel de compactación que las otras muestras tratadas mediante SAC y MW, entre las que no se observan diferencias significativas (p<0,05). De entre ellas la variedad CS16 presenta valores superiores y es significativamente diferente a las demás muestras analizadas. Es evidente que el proceso de LIF genera una estructura diferente a la inicial que se caracteriza por el rompimiento celular, el ensayo de comprensión reorganiza la estructura granular con el aporte de una elevada fuerza de compactación. Para el resto de muestras no se observa diferencias significativas en la fuerza máxima sin importar la variedad ni el tratamiento de deshidratación al que son sometidas.

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TABLA 8. Resultados de análisis de color y propiedades mecánicas

Variedad Tratamiento aw L* h*ab C*ab ΔE* Fuerza máx (N/g)

CS16

SAC

0,113

74 (4) 83 (2) 21 (3) 278 (72)

0,23 66 (4) 78 (3) 25 (1) 11 (3) 789 (555)

0,33 65 (3) 78 (1) 25 (1) 11 (4) 1933 (1402)

0,43 66,6 (3,3) 77,0 (1,4) 26 (1) 9 (1) 484 (113)

0,52 58 (1) 77 (1) 26 (1) 12 (4,1) 284,3 (82,1)

0,68 54 (2) 74,7 (2,2) 27 (3) 15 (4) 201 (142)

MW

0,113

67 (2) 83 (1) 18 (3) 992 (164)

0,23 61,9 (0,1) 83 (2) 22 (3) 6 (3) 1252 (454)

0,33 58,9 (0,3) 78 (3) 25 (3) 10 (2) 1554 (847)

0,43 58 (1) 75,5 (1,4) 27 (1) 11,4 (2) 651,1 (40,4)

0,52 53 (2) 74 (2) 27 (2) 16 (2,1) 508 (97)

0,68 50 (4) 71,2 (3,2) 27 (1) 18 (3) 359,1 (185,2)

LIF

0,113 61 (2) 77 (2) 21 (2) 4102 (691)

0,23 61 (1) 77 (1) 23,9 (0,1) 3,2 (2) 8127 (504)

0,33 61 (1) 77,2 (0,1) 25 (1) 4 (2) 9536 (520)

0,43 60 (1) 77 (1) 26,7 (0,2) 6,1 (1,4) 7159,7 (526,3)

0,52 60,3 (0,3) 75,3 (0,3) 28 (1) 7,4 (1,1) 5195,4 (819,1)

0,68 60 (1) 75 (1) 28,1 (0,3) 8 (2) 1974 (635)

CRISTAL F1

SAC

0,113 68,1 (0,3) 86 (3) 18,1 (1,2) 631 (161)

0,23 67 (1) 84 (1) 20,8 (1,4) 3,3 (1) 1006 (520)

0,33 63 (1) 81 (2) 24,2 (0,3) 8 (3) 1377 (55)

0,43 63 (1) 80 (1) 23,4 (2,2) 8,4 (1,3) 1128 (222)

0,52 61,6 (0,4) 78 (1) 25,2 (0,3) 10 (1) 852 (420)

0,68 60 (1) 75 (1) 28 (2) 14 (2) 371 (123)

MW

0,113 66,8 (1,4) 84,7 (0,2) 20 (2) 450,5 (209,3)

0,23 64 (1) 83 (1) 23 (2) 3,1 (0,1) 664 (394)

0,33 64,5 (0,3) 81 (1) 26 (2) 12 (3) 877 (485)

0,43 60 (1) 81 (1) 24 (1) 10 (2) 626 (118)

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TABLA 8. Resultados de análisis de color y propiedades mecánicas (continuación)

Variedad Tratamiento aw L* h*ab C*ab ΔE* Fuerza máx (N/g)

0,52 59 (1) 77 (3) 24,4 (2,1) 10,4 (0,2) 515,3 (199,2)

0,68 58,4 (0,4) 75 (2) 25 (3) 12,3 (0,4) 316 (99)

LIF

0,113 61 (1) 78,4 (1,4) 22 (1) 2353 (754,2)

0,23 60 (1) 78 (1) 23 (1) 1,5 (0,8) 3558 (472)

0,33 60 (1) 77,4 (0,4) 25 (1) 3 (2) 4296 (250)

0,43 60,1 (1,4) 78 (1) 25 (1) 4 (1) 5021 (732)

0,52 60 (1) 76 (0,4) 25 (1) 3,1 (1,3) 4653,4 (180,2)

0,68 60 (1) 74,8 (0,3) 26,8 (0,3) 5 (1) 957 (571)

IVIA

SAC

0,113 76 (3) 85 (2) 18 (1) 476 (80)

0,23 69 (6) 79 (3) 22,4 (0,1) 8,3 (3,4) 386 (524)

0,33 66 (3) 81 (2) 22,3 (3,1) 9 (1) 1876 (42)

0,43 63 (5) 79 (1) 24,3 (1,1) 10 (2) 768 (30)

0,52 63,1 (0,4) 79,1 (1,1) 24,3 (1,4) 13 (4) 704 (72)

0,68 56 (1) 76 (2) 25 (2) 16 (4) 227 (48)

MW

0,113 68 (1) 85 (1) 16,5 (0,4) 486 (197)

0,23 66 (1) 80,7 (2,2) 19 (2) 3,3 (0,4) 1202 (778)

0,33 73 (3) 81,3 (0,3) 21,1 (0,2) 7 (2) 1291 (370)

0,43 65 (4) 77 (1) 20,4 (1,3) 6 (2) 593 (876)

0,52 62,7 (0,3) 78 (1) 23,3 (0,4) 9,1 (0,4) 671 (255)

0,68 58 (1) 75,1 (2,3) 24 (1) 13 (1) 465 (130)

LIF

0,113 65 (1) 78 (1) 23 (1) 829 (197)

0,23 65,4 (0,1) 78 (1) 24 (1) 1,2 (0,4) 1321 (114)

0,33 65 (1) 77 (1) 24 (1) 1,8 (0,4) 4801,2 (522,2)

0,43 65 (1) 77 (1) 24 (2) 3,2 (0,4) 2066 (921)

0,52 64 (1) 76,2 (0,3) 25 (0,3) 3,1 (01) 671 (53)

0,68 61 (4) 76 (2) 25,1 (1,4) 8 (3) 819,2 (17,2)

Valor entre paréntesis: desviación estándar

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CONCLUSIONES

La variedad de berenjena no influye en el nivel de deshidratación aunque es el método SAC con el que se consigue reducir la humedad, y por tanto la aw, a valores menores que los alcanzados mediante secado por microondas o liofilización. Estas últimas son las que presentan menor humedad en el equilibrio a todas las aw estudiadas y por tanto se consideran las menos higroscópicas.

Durante el almacenamiento y teniendo en cuenta la estabilidad microbiológica, se recomienda que los alimentos deshidratados no superen los valores de aw de 0,6. Esto supondría valores de humedad de 0,12 (g H2O/g materia

seca) para las muestras LIF y valores de 0,14 – 0,16 (g H2O/g materia seca) para las muestras SAC y MW.

Los cambios en el color van a depender más de los tratamientos que de la variedad de berenjena siendo la liofilización la que afecta en menor medida. Por otra parte, las condiciones de almacenamiento afectan al color de todas las muestras, si tenemos en cuenta que sensorialmente se observan diferencias de color con valores de ΔE* entre 1,5 y 12.

También las propiedades mecánicas se ven más afectadas por los tratamientos que por la variedad de berenjena, siendo las muestras liofilizadas las que requieren mayor fuerza para llegar al mismo nivel de compactación que SAC y MW. La liofilización generaría una estructura diferente a la inicial caracterizada por la ruptura celular. El ensayo de comprensión podría reorganizar la estructura granular con el aporte de una fuerza de compactación elevada. Durante el almacenamiento se observa un cambio en la tendencia de la fuerza máxima coincidente con el punto de inflexión de las isotermas de sorción, es decir, con el momento en el que empiezan los fenómenos de disolución y la estructura del producto cambia.

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