i BEBIDA DESLACTOSADA Y FERMENTADA A PARTIR DEL LACTOSUERO, CON PULPA DE MARACUYÁ, Y ENRIQUECIDA CON L-GLUTAMINA ANGELLY PATRICIA MARTÍNEZ RODRÍGUEZ Ingeniera de Alimentos UNIVERSIDAD DE CORDOBA FACULTAD DE INGENIERIA MAESTRIA EN CIENCIAS AGROALIMENTARIAS BERASTEGUI 2012
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BEBIDA DESLACTOSADA Y FERMENTADA A PARTIR DEL LACTOSUERO, CON PULPA DE MARACUYÁ, Y ENRIQUECIDA CON L-GLUTAMINA
ANGELLY PATRICIA MARTÍNEZ RODRÍGUEZ Ingeniera de Alimentos
UNIVERSIDAD DE CORDOBA
FACULTAD DE INGENIERIA
MAESTRIA EN CIENCIAS AGROALIMENTARIAS
BERASTEGUI
2012
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BEBIDA DESLACTOSADA Y FERMENTADA A PARTIR DEL LACTOSUERO,
CON SABOR A MARACUYÁ Y ENRIQUECIDA CON L-GLUTAMINA
ANGELLY PATRICIA MARTÍNEZ RODRÍGUEZ Ingeniera de Alimentos
UNIVERSIDAD DE CORDOBA
FACULTAD DE INGENIERIA
MAESTRIA EN CIENCIAS AGROALIMENTARIAS
BERASTEGUI
2012
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BEBIDA DESLACTOSADA Y FERMENTADA A PARTIR DEL LACTOSUERO,
CON SABOR A MARACUYÁ Y ENRIQUECIDA CON L-GLUTAMINA
ANGELLY PATRICIA MARTÍNEZ RODRÍGUEZ
Ingeniera de Alimentos
Directora
CLAUDIA DENISE DE PAULA
Ph. D. Ciencia y Tecnología de Alimentos
UNIVERSIDAD DE CORDOBA
FACULTAD DE INGENIERIA
MAESTRIA EN CIENCIAS AGROALIMENTARIAS
BERASTEGUI
2012
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El jurado calificador de este trabajo no será responsable de las ideas emitidas por
los autores.
(Artículo 46, acuerdo 006 de mayo 29 de 1979, Consejo Directivo).
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Nota de aceptación
______________________________
______________________________
______________________________
______________________________
______________________________
______________________________ Firma del jurado
______________________________ Firma del jurado
______________________________ Firma del jurado
vi
DEDICATORIA
A Dios, mis padres, mis hermanitos y mi Padrino, muchas gracias por ayudarme a
cumplir esta meta.
ANGELLY PATRICIA
vii
AGRADECIMIENTOS
Mis más sinceros agradecimientos a:
A la Universidad de Córdoba por permitirme desarrollar mis estudios y por toda la
ayuda brindada.
A la Beca-pasantía “Jóvenes Investigadores e Innovadores de Colciencias”, por
apoyarme durante el desarrollo de esta investigación.
A los jurados evaluadores y el Comité de Maestría en Ciencias Agroalimentarias por su
colaboración, esfuerzo y respaldo.
A mi Directora Claudia Denise de Paula, por su excelente apoyo y asesoría oportuna e
incondicional durante el desarrollo de esta investigación.
Al Ingeniero de Alimentos Herney Lozano, Jefe de Planta de la empresa Proleche
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(Cereté), por ser la luz que me permitió salir de la oscuridad en la fase más importante
de esta investigación.
A todos mis compañeros de la Maestría, y mis amigos Mauricio Sierra, Leonardo
Miranda, Katia Cury, Carlos García, Eder González, Yeniret Marín, Ferney Doria, y
Cristian Mangones, por el apoyo brindado en las diferentes etapas de la investigación.
Al profesor Plinio Cantero y todos los estudiantes del programa de Ingeniería de
alimentos por su indispensable participación en este trabajo.
Al profesor Dager Plata y la profesora Agustina Noble, jefes de departamento de los
programas de Informática y medios audiovisuales y Bacteriología por su importante
apoyo y excelente colaboración y a todos los estudiantes del Programa de Informática y
Educación física por su participación en las pruebas realizadas.
A los Auxiliares y todo el personal de laboratorios y Planta Piloto de la Universidad de
Córdoba, por su colaboración, servicio y apoyo.
Al personal del laboratorio de Análisis químico e instrumental, y al personal del edificio
de Laboratorios de Alimentos de la Universidad Nacional de Colombia, sede Medellín,
por permitirme desarrollar parte de mi trabajo experimental en sus instalaciones, y por
gran amabilidad, apoyo y asesorías oportunas.
ix
A Yeni Isaza y Gabriel Restrepo, por ser las personas que me brindaron su apoyo y la
esperanza de terminar satisfactoriamente este trabajo de investigación.
x
TABLA DE CONTENIDO
Pág.
1. INTRODUCCION 1
2. REVISION DE LITERATURA 5
2.1 LACTOSUERO 5
2.1.1 Clasificación y composición 5
2.1.2 Producción mundial y nacional 8
2.1.3 Derivados comerciales 10
2.1.4 Beneficios del lactosuero, sus componentes y aplicación deportiva 12
2.2 BEBIDAS A PARTIR DE LACTOSUERO 13
2.2.1 Tipos de bebidas de lactosuero 14
2.2.2 Aspectos tecnológicos de la producción de bebidas de lactosuero 15
2.2.3 Investigaciones recientes sobre bebidas de lactosuero 18
2.2.4 Reglamentación Colombiana de bebidas 19
2.3 HIDROLISIS DE LA LACTOSA POR VIA ENZIMATICA 19
2.3.1 Fuentes de la enzima β-galactosidasa industrial 19
2.3.2 Proceso de hidrólisis de la lactosa y su aplicación industrial 20
2.4 ALIMENTOS Y COMPONENTES FUNCIONALES 21
2.4.1 L-glutamina 23
2.4.2 Aplicaciones de la L-glutamina en la salud humana 24
2.4.3 Aplicaciones de la L-glutamina en atletas 27
xi
2.4.4 L-glutamina y seguridad de consumo 29
3. OBJETIVOS 31
3.1 OBJETIVO GENERAL 31
3.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS 31
4. MATERIALES Y METODOS 32
4.1 MATERIALES 32
4.2 METODOS 33
4.2.1 Recolección de lactosuero fresco 33
4.2.2 Caracterización fisicoquímica y bromatológica de la materia prima 33
4.2.3 Hidrólisis del lactosuero fresco 34
4.2.4 Elaboración de la bebida deslactosada y fermentada con pulpa de
maracuyá
35
4.2.5 Adición de L-glutamina y evaluación de su comportamiento 36
4.2.6 Diseño experimental y análisis de datos 39
5. RESULTADOS Y DISCUSIONES 41
5.1 CARACTERIZACIÓNFISICOQUÍMICA Y BROMATOLÓGICA
DE LA MATERIA PRIMA
41
5.2 HIDRÓLISIS DEL LACTOSUERO FRESCO 43
5.3 ELABORACION DE LA BEBIDA DESLACTOSADA Y
FERMENTADA CON PULPA DE MARACUYÁ
48
5.4 ADICIÓN DE L-GLUTAMINA Y EVALUACIÓN DE SU
COMPORTAMIENTO
51
6. CONCLUSIONES 60
7. RECOMENDACIONES 62
BIBLIOGRAFÍA 63
xii
LISTA DE TABLAS
Pág.
Tabla 1. Composición (%) del lactosuero dulce y ácido 5
Tabla 2. Composición nutricional (g/100g) del lactosuero dulce
comercializado en polvo
6
Tabla 3. Alternativas tecnológicas de hidrólisis de lactosa aplicables a producción de bebidas de lactosuero
17
Tabla 4. Fuentes comerciales de β-galactosidasa para hidrólisis en alimentos
20
Tabla 5. Aplicaciones de la hidrólisis de la lactosa 21
Tabla 6. Análisis fisicoquímicos y bromatológicos 34
Tabla 7. Análisis microbiológicos realizados a las bebidas adicionadas
con L-glutamina
37
Tabla 8. Parámetros fisicoquímicos y bromatológicos del lactosuero fresco
41
Tabla 9. Parámetros fisicoquímicos de la pulpa de maracuyá 42
Tabla 10. Parámetros fisicoquímicos y bromatológicos del lactosuero pasteurizado
43
Tabla 11. Cambios del punto crioscópico durante el proceso de hidrólisis 46
Tabla 12. Parámetros fisicoquímicos y bromatológicos del lactosuero hidrolizado
48
Tabla 13. Parámetros fisicoquímicos y bromatológicos de la bebida sin pulpa
49
Tabla 14. Resultados de la prueba sensorial de ordenamiento-preferencia 50
Tabla 15. Análisis de coliformes totales y fecales para las bebidas con 55
xiii
L-glutamina en el tiempo Tabla 16. Análisis de mesófilos aerobios, hongos y levaduras para las
bebidas con L-glutamina en el tiempo 55
Tabla 17. Aceptabilidad de las bebidas con L-glutamina en el tiempo 57
xiv
LISTA DE FIGURAS
Pág.
Figura 1. Volumen comercializado de quesos en Cundinamarca y
Antioquia
9
Figura 2. Productos obtenidos a partir del lactosuero 11
Figura 3. Evolución de la bebida carbonatada de lactosuero “Rivella” 15
Figura 4. Hidrólisis de lactosa por β-galactosidasa 20
Figura 5. Comportamiento del pH del lactosuero durante la hidrólisis 44
Figura 6. Comportamiento de la acidez del lactosuero durante la hidrólisis
45
Figura 7. Variación del punto crioscópico para el tratamiento 3 en el período de 16 horas
47
Figura 8. Resultados de pH y % de acidez de las bebidas con L-glutamina en el tiempo
51
Figura 9. Resultados de sólidos totales y sólidos solubles de las bebidas con L-glutamina en el tiempo
53
Figura 10. Resultados de proteína de las bebidas con L-glutamina en el tiempo
54
Figura 11. Seguimiento de la L-glutamina en el tiempo de almacenamiento
58
xv
LISTA DE ANEXOS
Pág.
Anexo A. Formulario de consignación: Análisis fisicoquímicos,
microbiológicos y determinación de L- glutamina
76
Anexo B. Proceso para la hidrólisis del lactosuero fresco 77
Anexo C. Proceso para la elaboración de la bebida deslactosada y
fermentada, adicionada con L-glutamina
78
Anexo D. Formato empleado en la evaluación sensorial: Prueba de
ordenamiento preferencia
79
Anexo E. Formato empleado en la evaluación sensorial: Prueba de
aceptación
80
Anexo F. Patrón puro y curva de calibración de la L-glutamina 81
Anexo G. Balances de ingredientes y formulaciones de las bebidas
enriquecidas con L-glutamina
88
Anexo H. Resultados cromatográficos de las bebidas enriquecidas con L-
glutamina
91
xvi
RESUMEN
El lactosuero obtenido de la elaboración de queso fresco contiene proteínas de alto valor
biológico, sin embargo no es aprovechado en Colombia. El consumo del lactosuero
deslactosado podría contribuir a la disminución de la desnutrición infantil y fortalecer el
sistema inmunológico por el enriquecimiento con L- glutamina. El objetivo de esta
investigación fue obtener una bebida deslactosada y fermentada a partir de lactosuero
con pulpa de maracuyá, enriquecida con L-glutamina. Esta investigación fue de tipo
experimental y utilizó lactosuero de queso costeño proveniente del Municipio del
glicomacropéptido, péptidos y minerales. Otro componente muy utilizado por atletas en
entrenamiento intensivo son las inmunoglobulinas, que ayudan a sostener el sistema
inmunológico y evitar el efecto inmunosupresor que presentan debido al agotador
entrenamiento y disminución de las defensas (Ha y Zemel, 2003).
Dentro de los componentes benéficos del lactosuero, también se encuentran las proteínas
del suero, las cuales son una fuente de aminoácidos esenciales, una fuente de proteínas
para la defensa contra infecciones microbianas y una fuente de factores de crecimiento y
moduladores de las propiedades biológicas (Harper, 2008). También se ha demostrado,
que la proteína de suero en dosis bajas (2-4 %) aumenta la saciedad en humanos en
comparación con los carbohidratos, incrementa la energía (348 kJ) y reduce la ingesta de
alimentos de forma espontánea, mientras que la presencia del ion calcio aumenta la
13
excreción fecal de grasa en un 5,2 g/día; por esta razón es ampliamente utilizada en
programas para pérdida de peso en atletas (Astrup et al., 2010; Poppitt et al.,2011;
Chung et al.¸2009). En el área deportiva, estas proteínas son de alto consumo ya que
permiten el aumento de la masa, fuerza muscular y el mantenimiento del sistema
inmunológico, gracias a los BCAA (aminoácidos de cadena ramificada) y aminoácidos
como la arginina. Los BCAA son indispensables ya que son metabolizados en el
músculo causando directamente un aumento de la fuerza muscular, mientras que la
arginina es la encargada de la producción de la “GH” (hormona de crecimiento) y el
“NO” (óxido nítrico). La “GH” aumenta el diámetro de las fibras musculares y el “NO”
produce la vasodilatación que permite el transporte adecuado de los aminoácidos a los
músculos (Jackson y Stoppani, 2007; Wataru et al., 2006).
La proteína de suero es tan importante que se han incorporado en bebidas deportivas y
barras de chocolate especiales para deportistas, por el alto contenido de aminoácidos de
cadena ramificada (BCCA) que son los únicos capaces de proporcionar una fuente
rápida de energía durante el ejercicio de resistencia, en donde la síntesis de toda la
proteína corporal se reduce logrando disminuir la fatiga durante el ejercicio aeróbico
prolongado (Gonca, 2008).
2.2 BEBIDAS A PARTIR DE LACTOSUERO
Las bebidas de lactosuero son un producto tradicional potable basado en el lactosuero
líquido como el principal o por lo menos como un componente importante, y
14
generalmente es usado el lactosuero como materia prima ideal para la elaboración de
bebidas lácteas nutricionales (Jelen, 2009; Jelen y Tossavainen, 2003).
2.2.1 Tipos de bebidas de lactosuero. Existen varios tipos de bebidas desarrolladas a
base de lactosuero, sin embargo los cuatro tipos básicos de bebidas a base de lactosuero
son los siguientes:
a) Bebidas de lactosuero tipo jugos de frutas: Son las más comunes y utilizan
lactosuero desproteinizado (sin proteínas) o el permeado de lactosuero
ultrafiltrado (UF) con mezcla de jugos de frutas, encontradas en los mercados
locales de hoy en día. Los ingredientes básicos son lactosuero líquido y jugos de
frutas líquidos o concentrados. Los sabores empleados son naranja, limón,
mango, maracuyá, y combinación de frutas exóticas. El lactosuero ácido es
utilizado para elaboración de bebidas isotónicas para deportistas con sabores
ácidos, enriquecidas con vitaminas y minerales (Jelen, 2009).
b) Bebidas tipo lácteo: Se utiliza el lactosuero, o componentes del lactosuero como
un ingrediente en una bebida tipo yogurt. Puede desarrollarse en dos formas:
leche no fermentadas y en productos fermentados. Las únicas diferencias son las
características del producto final (pH neutro o ácido) (Jelen, 2009).
c) Bebidas tipo carbonatadas refrescantes: Se caracterizan por utilizar lactosuero
altamente clarificado, desproteinizado y carbonatado. El producto más
representativo en el mercado mundial (Suiza, Alemania, Finlandia, Austria y
15
Noruega) es la bebida suiza “Rivella” consumida en Canadá y Holanda desde
1952. Es una bebida de lactosuero pasteurizada, carbonatada con diversos
sabores “Rivella Red” estimulante con extractos de hierbas, “Rivella blue” baja
en calorías, “Rivella Green” con extractos de té verde y “Rivella yellow” sin
edulcorantes artificiales, refrescante y sabor delicado a base de vegetales como
la soya (Parra, 2009; Rivella, 2011). En la Figura 3 se observan estos productos y
su evolución en el tiempo.
Figura 3. Evolución de bebida carbonatada de lactosuero “Rivella” Fuente: Rivella, 2011.
d) Bebidas basadas en lactosuero y otros componentes: Estas bebidas se
desarrollan para deportistas durante el periodo de gran ansiedad previa a las
competencias, ya que abarca las bebidas nutricionales basadas en la proteína del
lactosuero debido a su fácil digestión. Estas bebidas emplean componentes del
lactosuero como PSC (Proteína de suero concentrada), APS (aislado de proteína
de suero) y lactosuero hidrolizado para elaboración de bebidas deportivas e
isotónicas y con multi-minerales (Jelen, 2009; Harper, 2008).
2.2.2 Aspectos tecnológicos de la producción de bebidas de lactosuero. Además de
operaciones como la filtración para remover residuos de grasa y caseína, la preparación,
2011
16
pasteurización, enfriamiento y almacenamiento, existen 5 etapas especializadas para la
elaboración de productos a base de lactosuero, las cuales son:
a) Procesos de membrana para remover o concentrar la proteína del lactosuero: Se
emplean operaciones como microfiltración (MF) para separar las caseínas. La
ultrafiltración (UF) para retirar las proteínas del lactosuero y obtener un lactosuero
desproteinizado empleado para elaboración de bebidas carbonatadas (Jelen, 2009).
b) Desmineralización parcial o total: La desmineralización se realiza por
nanofiltración, ya que los minerales son cerca del 10% del total de los sólidos del
lactosuero. Cuando se requiere una desmineralización más completa como en el caso
la manufactura de PCS, APS y especialmente la producción de fórmulas infantiles, se
debe realizar el procesamiento del suero por electrodiálisis o por intercambio iónico
para garantizar una desmineralización al 90% (Berrocal y Chaveron, 2005)
c) Fermentación: El lactosuero UF contiene lactosa como componente principal y su
fermentación no presenta ningún tipo de inconvenientes, pero se ha demostrado que
en fermentaciones con microorganismos tipo Lactobacilli, el lactosuero UF es un
medio nutricionalmente incompleto lo cual ocasiona que el crecimiento de este
microorganismo sea más lento comparado con el mismo medio enriquecido
(Vasiljevic y Jelen, 2001). Un beneficio adicional de la fermentación es la obtención
de péptidos bioactivos cuando se emplean cepas adecuadas de LAB (Lactobacillus)
en procesos fermentativos (Korhonene y Philanto, 2006)
17
d) Hidrolisis de lactosa: Se realiza por razones relacionadas con la nutrición
(intolerancia a la lactosa), conveniencia sensorial (incremento del dulzor) y por
tecnología (para facilitar crecimiento de microorganismos no fermentadores de
lactosa como la Saccharomyces cerevisiae). En la Tabla 3, se muestran algunas
alternativas para la hidrólisis de lactosuero a nivel industrial (Gänzle et al., 2008).
Tabla 3. Alternativas tecnológicas de hidrolisis de lactosa aplicables a producción
de bebidas de lactosuero. PROCESO CARACTERISTICAS
Hidrolisis catalizada con ácido Solución acuosa de lactosa calentada a pH< 1.5 Adición directa de ácido Temperatura alrededor de 90 °C Intercambio iónico Temperatura alrededor de 150 °C Tecnología de enzima inmovilizada Reactor con lactasa inmovilizada en columna o
membrana. Enzima soluble (libre) Preparación de enzima purificada adicionada al
producto, de un solo uso no reutilizable. Reactores de membrana con enzima
soluble (libre) Enzima libre que permanece en el reactor por
continua separación por UF. Extracto crudo celular Homogeneizado de lactasa producido por cultivos
microbianos como la fuente de enzima. Fuente: Gänzle et al., 2008.
La lactosa hidrolizada en bebidas de lactosuero puede ser ventajosa para la reducción de
un alto contenido calórico de estos productos, especialmente en bebidas tipo jugos de
frutas, donde el lactosuero excede el 80% del total del volumen, además de incrementar
el dulzor alrededor de 4 veces, comparado con la lactosa sin hidrolizar (Repelius, 2001).
e) Parcial eliminación de lactosa por procesos cromatográficos: Esta remoción se
realiza especialmente en lactosuero para la elaboración de bebidas tipo lácteo
saborizadas o producidas a partir de PCS líquida o adicionando lactosuero dulce a la
leche antes de la remoción cromatográfica de la lactosa. La remoción de la lactosa
18
del lactosuero destinado a la producción de bebidas a base de lactosuero pre-
concentrado se realiza con el fin de evitar la cristalización (Jelen y Tossavainen,
2003).
2.2.3 Investigaciones recientes sobre bebidas de lactosuero. Países diferentes a Suiza
han realizado diversas investigaciones con el fin de aprovechar el lactosuero de sus
industrias. Honduras, ha realizado investigaciones por parte de la Universidad de
Zamorano, en el cual se elaboró una bebida a partir de suero de queso y leche
descremada con sabor a mango (Endara, 2002). En México, el Departamento de
Graduados e Investigación en Alimentos desarrolló una bebida de lactosuero usando una
fermentación con el hongo del té (Belloso y Hernández, 2003).
En Colombia, también se ha intentado aprovechar el lactosuero, un ejemplo de ello son
las investigaciones desarrolladas por las Universidades de Córdoba y Libre de
Barranquilla, en la cual se obtuvo una bebida fermentada con adición de pulpa de
maracuyá (Flórez y Peña, 2001) y una bebida refrescante tipo lácteo por
biotransformación del lactosuero con un microorganismo del kéfir (Lara y Caselles,
2003).
Todas las investigaciones buscan aumentar los beneficios provenientes del lactosuero,
por ello se han incursionado probióticos como en el caso de la investigación desarrollada
en la Universidad Nacional de Medellín, donde se obtuvo una bebida fermentada de
suero de queso fresco inoculada con Lactobacillus casei (Londoño et al., 2008).
19
2.2.4 Reglamentación Colombiana de bebidas. En Colombia no existe una
reglamentación para las bebidas desarrolladas a partir de lactosuero hidrolizado. Sin
embargo el Ministerio de Salud exige que todas las bebidas lácteas fermentadas cumplan
con las normas NTC 805/2005 y la Resolución 2310/1986 del Ministerio de Salud para
derivados lácteos. Si la bebida contiene pulpa de frutas, ésta debe cumplir con la
Resolución 7992/1991 del Ministerio de Salud de Colombia.
2.3 HIDRÓLISIS DE LA LACTOSA POR VIA ENZIMATICA
La hidrólisis de la lactosa por vía enzimática se realiza empleando de la enzima β-
galactosidasa (lactasa). Este proceso también es conocido como “deslactosado” y se
aplica a la leche y derivados lácteos como el lactosuero, con el objetivo de disminuir el
contenido de lactosa, cuyo principal fin es facilitar su consumo a personas que presentan
intolerancia a la lactosa (Demirhan y Ozbek, 2007).
2.3.1 Fuentes de la enzima β-galactosidasa industrial. La enzima β-galactosidasa
(lactasa) es ampliamente distribuida en la naturaleza de acuerdo a varias funciones entre
ellas la digestión, degradación lisosomal y catabolismo. Esta enzima se encuentra en las
microvellosidades del tracto intestinal de mamíferos y varios microorganismos como en
bacterias de forma intracelular, y en hongos y levaduras en forma extracelular o
intracelular (Whitaker et al., 2003). Para uso comercial la lactasa es extraída de fuentes
microbianas, principalmente levaduras y hongos, considerados seguros y enzimas de
grado alimentario. Las más utilizadas se observa en la Tabla 4.
20
Tabla 4. Fuentes comerciales de β-galactosidasa para hidrolisis en alimentos.
La acidez y el porcentaje de grasa del lactosuero hidrolizado permanecieron constantes
con relación al lactosuero fresco, mientras que los sólidos totales presentaron un
aumento de 7,15 + 0,14 a 8,20 + 0,2, debido al proceso de hidrólisis de la lactosa, en el
cual se produce galactosa y glucosa. La proteína disminuyó de 0,98 + 0,02 a 0,96 +
0,20 y el pH disminuyó de 6,58 + 0,01 a 6,53 + 0,01, valores pequeños, pudiendo decir
insignificantes.
En el desarrollo de las bebidas se estableció que debían tener una concentración final de
14 °Brix, para esto se realizaron varios pre-ensayos, en los cuales se determinó que el
proceso de fermentación a las condiciones establecidas presentaba un aumento en los
sólidos solubles de 1,4 °Brix. Esto fue tenido en cuenta en la formulación para adición
49
de sacarosa. Luego de pasteurizada la mezcla, se realizó la fermentación hasta alcanzar
un pH de 5,8 (Anexo G).
Los resultados de los parámetros fisicoquímicos y bromatológicos de la bebida sin
pulpa pasteurizada y fermentada son observados en la Tabla 13.
Tabla 13. Parámetros fisicoquímicos y bromatológicos de la bebida sin pulpa CARACTERISTICA B. PASTEURIZADA* B. FERMENTADA* Acidez (% ác. láctico) 0,11 + 0,01 0,15 + 0,01 pH 6,52 + 0,01 5,83 + 0,06 S. totales (%) 13,98 + 0,11 14,28 + 0,11 S. solubles (%) 13,67 + 0,35 13,83 + 0,29 Proteína (%) 0,94 + 0,02 1,20 + 0,09 M. grasa (%) 0,20 + 0,00 0,17 + 0,06
* Media de 3 repeticiones + Desviación estándar
La bebida pasteurizada sin pulpa elaborada a partir de lactosuero hidrolizado presentó un
aumento de sólidos totales del 5,78% y un aumento de sólidos solubles del 6,20%,
debido a la sacarosa adicionada. También se presentó una disminución de la proteína del
0,02% y una disminución de la grasa del 0,2%, ya que al adicionar otros sólidos estos
componentes disminuyen proporcionalmente; sin embargo, características como el pH y
la acidez permanecieron constantes.
La bebida fermentada sin pulpa presentó un incremento de sólidos totales del 0,3%, un
incremento de sólidos solubles del 0,16%, un incremento de acidez del 0,04% y una
disminución del pH del 10,58%, debido a la fermentación de los azúcares presentes
(glucosa, galactosa y restos de lactosa) por las bacterias. La grasa disminuyó levemente
en un 0,03%, mientras que la proteina se incremento en un 0,26% comparada con la
50
bebida pasteurizada.
La Tabla 14 presenta los resultados de la prueba sensorial realizada a las bebidas
deslactosadas, fermentadas y saborizadas a diferentes porcentajes de sólidos solubles (S.
S) aportados por la pulpa de maracuyá.
Tabla 14. Resultados de la prueba sensorial de ordenamiento- preferencia por el test de Friedman
S. S. APORTADOS POR LA PULPA (%) RESULTADO* 3,9 219a
5,7 181ab 7,5 156b 9,1 188ab
10,7 172ab * Medias con misma letra no difieren entre sí al nivel del 5 % de probabilidad
para el test de Friedman. (dms = 47, 6)
La bebida con menor calificación (156) fue la bebida donde la pulpa aportó el 7,5% de
sólidos solubles a la formulación siendo evaluada como la más preferida (p < 0,05),
mientras que la bebida con la mayor calificación (219) fue la bebida donde la pulpa
aportó solamente el 3,9% de sólidos solubles a la formulación, la cual fue considerada
como la menos preferida. Las bebidas donde la pulpa aportó el 5,7, 9,1, y 10,7% de
sólidos solubles no presentaron diferencias significativas entre sí. Los catadores
declararon que les gustó la combinacion de un derivado lácteo con sabor a maracuyá, les
pareció un producto muy bueno, novedoso e interesante desarrollado a partir de un
subproducto con mejores caracteristicas y un mayor valor agregado.
Con base a lo anterior, se seleccionó la bebida de lactosuero deslactosado y fermentado
donde la pulpa de maracuyá aportó el 7,5% de sólidos solubles de la formulación.
51
5.4 ADICIÓN DE L-GLUTAMINA Y EVALUACIÓN DE SU
COMPORTAMIENTO
A la bebida de lactosuero deslactosado y fermentado con aporte de sólidos solubles del
7,5% de la pulpa de maracuyá, se le adicionó dos concentraciones de L-glutamina (1 g/L
y 2 g/L) y se les realizó un seguimiento de los parámetros fisicoquímicos,
bromatológicos, microbiológicos, sensoriales y la estabilidad de la L-glutamina como
factor principal durante su almacenamiento.
En la Figura 8 se presentan los valores medios con intervalos LSD (95%) del pH y la
acidez expresada en porcentaje de ácido láctico, de cada bebida adicionada con L-
glutamina (1 g/L y 2 g/L).
Figura 8. Resultados de pH y % de acidez de las bebidas con L-glutamina en
el tiempo
Se observa que existen diferencias significativas (p < 0,05) sobre el ph y la acidez de las
bebidas por el efecto de la cantidad de L-glutamina (1 g/L y 2 g/L). También difieren en
el mismo nivel de significancia en el tiempo de almacenamiento, ya que se observa una
tendencia a disminuir el pH durante ese período, del cual la bebida con 2 g/L de L-
52
glutamina presentó el pH más bajo durante el almacenamiento (4,52). En la acidez de las
bebidas, el tiempo presentó el mismo comportamiento, permaneciendo constante los
últimos 7 días. La bebida de pH más bajo, obtuvo un porcentaje de acidez expresado en
porcentaje de ácido láctico superior (0,74%) al final del periodo. Los cambios del pH
con relación a la formulación podrían deberse a la variabilidad propia de la pulpa
adicionada y a la cantidad de L-glutamina, ya que al ser un aminoácido de carácter
ácido, podría llegar a afectar el pH (Galera et al., 2010).
Corroborando con otros estudios en los que se obtuvieron bebidas fermentadas similares
a partir del lactosuero fresco, se observa que los valores obtenidos con relación al pH
son superiores a los reportados por Londoño et al. (2008) (3,73-3,51%) y por Londoño y
Marciales (1999) (4,45-4,30), mientras que la acidez es inferior a los valores reportados
por Londoño et. al. (2008) (0,81 a 0,90%) y por Londoño y Marciales (1999) (0,38 a
0,42%), lo cual podría atribuirse a que estas investigaciones detuvieron el proceso de
fermentativo a un pH de 4,41 con acidez de 0,32%, valores inferiores comparados con
los empleados en ésta investigación.
Los valores obtenidos cumplen con lo exigido en la Resolución 2310/1986, donde una
bebida fermentada y descremada con adición de pulpa “yogurt descremado” debe
mantener una acidez comprendida entre 0,70-1,50%.
En la Figura 9 se presentan los valores medios con intervalos LSD (95 %) de los sólidos
totales y los sólidos solubles de las bebidas con L-glutamina expresados en porcentaje.
53
Figura 9. Resultados de sólidos totales y sólidos solubles de las bebidas con
L-glutamina en el tiempo
Se observa que no existen diferencias significativas (p > 0,05) sobre los sólidos totales y
los sólidos solubles de las bebidas por el efecto de la cantidad de L-glutamina
adicionada (1 g/L y 2 g/L) durante los 21 días de almacenamiento; sin embargo, si existe
significancia (p < 0,05) en estas variables por el efecto del tiempo.
Los sólidos totales presentaron una tendencia al aumento pronunciado en ambas bebidas
(1 g/L y 2 g/L de L-glutamina) durante el lapso del tiempo del día 0-7 y del día 14-21,
en el cual, la bebida con 1 g/L de L-glutamina presentó el mayor incremento de sólidos
totales. Sin embargo, durante el transcurso del día 7 al día 14, se observó una
disminución pronunciada de los sólidos totales en ambas bebidas, en el cual la bebida
con 1 g/L presentó el valor más bajo, lo cual podría ser una variabilidad propia de la
pulpa adicionada.
Los sólidos solubles presentaron menor variación en el tiempo. La bebida enriquecida
con 1 g/L de L-glutamina se mantuvo constante hasta el día 14 y finalmente presentó un
ligero incremento hasta día 21, obteniendo el mayor valor (14,3 %); mientras que la
bebida enriquecida con 2 g/L del aminoácido presentó un comportamiento diferente los
54
primeros 7 días donde se mantuvo constante, con una elevación en el día 14, para
mantenerse constante nuevamente los 14 y 21 días.
Al comparar los resultados obtenidos con otras investigaciones realizadas en bebidas
fermentadas similares a las del presente estudio, se determinó que los valores de sólidos
totales obtenidos son inferiores a los reportados por Londoño et al. (2008) (16-17,5%) y
similares a los reportados por Jaramillo et al. (1996) (14,5%), mientras los de sólidos
solubles son muy similares a los obtenidos por Londoño et al. (2008) (14,1-14,3 °Brix) y
Jaramillo et al. (1996) (12-14,5 °Brix), cumpliendo así con lo establecido en la
resolucion 2310/1986 que establece valores ente 14 y 16 °Brix.
En el Figura 10 se presentan los valores medios con intervalos LSD (95%) del
porcentaje de proteína para las bebidas con L-glutamina.
Figura 10. Resultados de Proteína de las bebidas con L-glutamina en el tiempo
Se observa que no existen diferencias significativas (p > 0,05) en el porcentaje de
proteína por efecto de la cantidad de L-glutamina adicionada (1 g/L y 2 g/L). Sin
embargo, existen diferencias significativas (p < 0,05) en el tiempo, ya que se presenta
55
una clara tendencia a la disminución de las proteínas (0,3%) en ambas bebidas durante
este período. Los valores de proteína concuerdan con los obtenidos por Londoño et al.
(2008) (1- 0,95%) presentando la misma tendencia y son semejantes a los reportados por
Londoño y Marciales (1999) (0,94-0,92 %) y Flórez y Peña (2001) (0,98 - 1,55%).
Los resultados del porcentaje de grasa para cada una de las bebidas fue de 0,2% + 0,06 el
cual se mantuvo constante durante todo el período de estudio. La NTC 805/2005,
establece para bebidas lácteas fermentadas descremadas valor máximo de 0,5% m/m,
por lo tanto, ambas bebidas enriquecidas con L-glutamina pueden considerarse como
descremadas ya que su porcentaje es inferior al estipulado en la normatividad.
Los resultados de los análisis microbiológicos: coliformes fecales y totales expresados
en NMP/mL, para cada una de las bebidas con L-glutamina durante el tiempo de
almacenamiento, pueden ser visualizados en la Tabla 15.
Tabla 15. Análisis de coliformes totales y fecales (NMP/mL) para las bebidas con L-glutamina en el tiempo *
TIEMPO BEBIDA G1 (1 g/L) BEBIDA G2 (2 g/L) (Días) C. totales C. fecales C. totales C. fecales
0 < 3 < 3 < 3 < 3 7 < 3 < 3 < 3 < 3
14 < 3 < 3 < 3 < 3 21 < 3 < 3 < 3 < 3
* Resultados promedio de tres repeticiones.
Las bebidas con adición de L-glutamina durante todo el tiempo de almacenamiento se
mantuvieron por debajo de los parámetros establecidos por la NTC 805/2005 para
56
bebidas lacteas fermentadas y la Resolución 2310/1986 para derivados lácteos,
considerando ambas bebidas como un producto que cumple con la normatividad
Colombiana.
Los resultados de los análisis microbiológicos para mesófilos aeróbios, hongos y
levaduras expresados en UFC/mL, para cada una de las bebidas con L-glutamina durante
el almacenamiento, se presentan en la Tabla 16.
Tabla 16. Análisis de mesófilos aerobios, hongos y levaduras (H y L) (UFC/mL) para las bebidas con L-glutamina en el tiempo *
Según la NTC 805/2005, la Resolucion 2310/1986 establecida para hongos y levaduras
en leches fermentadas y derivados lácteos, y los resultados observados en la Tabla 16,
ambas bebidas desde el día 0 hasta el día 14 se consideraron como un producto que
cumple con la norma, mientras que el día 21 las bebidas se salieron de los parámetros
establecidos, siendo por lo tanto descartadas por no ser consideradas aptas para consumo
humano.
Los resultados de la prueba de aceptacion de las bebidas con L-glutamina se observan en
la Tabla 17.
TIEMPO BEBIDA G1 (1 g/L) BEBIDA G2 (2 g/L)
(Días) Hongos y Mesófilos Hongos y Mesófilos Levaduras aerobios Levaduras aerobios
0 <200 <2000 <200 <2000 7 <500 <2000 <500 <2000
14 <500 <3000 <500 <2000 21 >500 >3000 >500 >3000
* Resultados promedio de tres repeticiones.
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Tabla 17. Aceptabilidad de las bebidas con L-glutamina en el tiempo
Por medio de la Tabla 17 se observa que no hubo diferencia (p > 0,05) en la aceptación
de las bebidas en relación a la concentración de L-glutamina en cada uno de los días
evaluados. Sin embargo, el tiempo afectó significativamente (p < 0,05) presentandose
una tendencia al aumento en la calificación hedónica desde “Me gusta ligeramente” (día
0), hasta “Me gusta mucho” (días 7 y 14) por parte de los catadores. Este incremento en
la aceptabilidad de las bebidas podría atriburse a la disminución del pH del producto lo
cual modificaría el sabor de las bebidas acentuando el sabor ácido y a la tendencia a
incrementar los sóludos solubles, que podrían estar proporcionando un balance dulzor-
ácido de sensación más agradable, que fue manifestada por los catadores los últimos días
de evaluación. Estos también expresaron que las bebidas presentaban excelente
presentación y un sabor exquisito al paladar, refrescante y delicioso, con una buena
combinacion entre lácteo y cítrico, un producto de buena calidad, innovador,
homogeneo con un sabor característico a la fruta natural “maracuyá”, y les gustaría que
el producto saliera al mercado. Algunos catadores manifestaron comprar el producto,
pues estaba interesados en su consumo.
En las bebidas se determinó la presencia de L-glutamina (HPLC) durante el
almacenamiento siendo detectada en un tiempo de retención aproximado de 7,3 minutos
TIEMPO BEBIDA G1* BEBIDA G2* (Días) (1 g/L) (2 g/L)
0 6,20a 6,49a 7 7,21b 7,44b
14 7,49b 7,47b * Medias en la misma columna con misma letra no difieren entre sí (p > 0,05). Calificación: 6= Me gusta ligeramente; 7= Me gusta mucho; 8= Me gusta muchísimo.
58
a 338 nm (Anexo H).
La figura 11 presenta los valores del contenido de L-glutamina (g/L) en función del
tiempo y las formulaciones de estudio.
Figura 11. Seguimiento de la L-glutamina el tiempo de almacenamiento
Se observa que la L-glutamina fue detectada en ambas bebidas en cantidades superiores
a las adicionadas (1 g/L y 2 g/L), lo cual confirma la presencia del aminoácido después
de elaborada la bebida. Lo anterior, está acorde a los resultados de Pescuma et al (2010),
el cual determinó la presencia del aminoácido L-glutamina (53,2 µg/mL finalizada la
fermentación y 15 µg/mL después de 28 días de almacenamiento) en una bebida
fermentada a partir lactosuero con adición de proteína concentrada de suero al 35 %
(PCS35), donde el aminoácido fue obtenido solamente por la proteólisis de la proteína
de suero realizada por el L. delbrueckii bulgaricus durante 24 horas de fermentación.
Cabe aclarar, que el cultivo L. bulgarigus y el St. Termophilus es capaz de degradar la
59
mayor parte de las proteínas de lactosuero en la fermentación, y después de liberados los
aminoácidos, no los consumen cuando el tiempo de fermentación inferior a 24 horas
(Pescuma et al., 2008); es por esto, que las bebidas desarrolladas en este estudio podrían
presentan una cantidad del aminoácido superior a la adicionada.
Las bebidas enriquecidas con el aminoácido presentaron una tendencia a la disminución
de la cantidad de L-glutamina en 0,14 g/L para la bebida G1 y 0,08 g/L para la bebida
G2, es decir, un 1,19% y 0,33% durante los 21 días de almacenamiento; sin embargo, las
bebidas en almacenamieno mantuvieron la cantidad mínima suministrada del
aminoácido y la variación del componente fue muy poca. El excedente del aminoácido
detectado en ambas bebidas, podría representar la cantidad del aminoácido inicial
presente en el lactosuero sumado a la cantidad de aminoácido obtenido después de la
fermentación. La Resolución 333/2011 del Ministerio de Protección Social establece que
solo puede declararse un alimento con el término enriquecido cuando se le ha adicionado
por lo menos en un 10% el valor del componente de referencia, por lo tanto, estas
bebidas pueden ser declaradas como bebidas enriquecidas con L-glutamina ya que la
cantidad adicionada en ambas bebidas supera el 10% de la cantidad inicial cumpliendo
con lo exigido por la normatividad.
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6. CONCLUSIONES
- Los tres tratamientos con β-galactosidasa obtuvieron el mismo porcentaje de
variación del punto crioscópico y por ende el mismo grado de hidrólisis.
- El tratamiento seleccionado fue el que contenía la concentración más baja de
enzima β-galactosidasa favorecido por el bajo costo de producción.
- La relación bebida deslactosada y fermentada/pulpa preferida por los
consumidores fue aquella donde la pulpa de maracuyá aportó el 7,5% de los
sólidos solubles
- Las bebidas enriquecidas con L-glutamina cumplieron los requerimientos de la
normatividad colombiana hasta los 14 días de almacenamiento.
- La concentración de L-glutamina no presentó diferencias en el grado de
aceptación de las bebidas, sin embargo el incremento de sólidos solubles y la
disminución del pH afectó positivamente aumentando la calificación hedónica de
“Me gusta ligeramente” a “Me gusta mucho”.
- La bebida deslactosada y fermentada a partir de lactosuero con sabor a maracuyá,
puede declararse como enriquecida con L-glutamina según la resolución
333/2012, y podría brindar al cuerpo humano parte de las bondades funcionales
61
referenciadas por este aminoácido.
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7. RECOMENDACIONES
- Determinar la concentración inicial de L-glutamina en cada una de las materias
primas utilizadas, y realizar una evaluación del comportamiento del aminoácido
en el tiempo por triplicado.
- Estandarizar el proceso de hidrólisis del lactosuero y realizar la determinación
inicial de lactosa y su evolución durante la hidrólisis para establecer el porcentaje
exacto de azúcar hidrolizado.
- Elaborar la bebida implementando procesos de homogenización, ultrafiltración y
carbonatación para que pueda abarcar otros tipos de bebidas a base de lactosuero
como las bebidas refrescantes carbonatadas y bebidas deportivas.
- Realizar un análisis de viabilidad para determinar la posible comercialización del
producto en el mercado Nacional.
- Realizar un análisis para determinar el costo de producción de las bebidas bajo
un proceso de producción estandarizado.
- Realizar la producción de la bebida a nivel industrial, para ajuste real de las
variables.
- Realizar un análisis nutricional específico de las bebidas obtenidas.
63
BIBLIOGRAFIA
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64
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placebo-controlled trial on intravenous l-alanyl-l-glutamine in the incidence of oral
mucositis following chemoradiotherapy in patients with head-and-neck cancer.
ANEXO E- FORMATO EMPLEADO EN LA EVALUACION SENSORIAL
PRUEBA DE ACEPTACION
Nombre: ___________________ Edad: ___ Sexo: ___ Fecha: ___/___/_____ Usted está recibiendo dos muestras de una bebida de lactosuero deslactosado, fermentado, con sabor a maracuyá adicionado con L-glutamina. Por favor, indique utilizando la escala de abajo, cuanto le gusta o disgusta cada muestra. Enjuague la boca después de la evaluación y espere 30 segundos:
CODIGO: 379 827
Me gusta extremadamente ___________ ___________ Me gusta muchísimo ___________ ___________ Me gusta mucho ___________ ___________ Me gusta ligeramente ___________ ___________ Ni me gusta, ni me disgusta ___________ ___________ Me disgusta ligeramente ___________ ___________ Me disgusta mucho ___________ ___________ Me disgusta muchísimo ___________ ___________ Me disgusta extremadamente ___________ ___________ Observaciones:
- Reemplazando en la ecuación 3 tenemos: A = 125,6g – 0,0747LH A = 125.6g – 0,0747(845,7g) A = 125,6g – 63,17g Entonces: A = 62,43g
CONCLUSION
Para elaborar una bebida deslactosada y fermentada con una pulpa de maracuyá a 11,67°Brix, que aporte solamente 7,5% de sólidos solubles a la bebida enriquecida con 2g/L de L-glutamina se necesitan los siguientes ingredientes: