UNIVERSIDAD DE CHILE FACULTAD DE CIENCIAS QUIMICAS Y FARMACEUTICAS DEPARTAMENTO DE CIENCIA DE LOS ALIMENTOS Y TECNOLOGIA QUIMICA ECONUT Ltda PATROCINANTE Eduardo Castro M. Departamento de Ciencia de los Alimentos y Tecnología Química DIRECTORES Eduardo Castro M. Departamento de Ciencia de los Alimentos y Tecnología Química Claudia Araya N. Empresa ECONUT LTDA. “DESARROLLO DE MANTEQUILLA DE NUEZ (Juglans regia L.), VARIEDAD SEMILLA CALIFORNIA” Memoria para optar al título de Ingeniero en Alimentos de la Universidad de Chile ALEJANDRO CRISTÓBAL MILLÁN VERA Santiago- Chile Junio 2007 Circulación Restringida Junio 2009
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UNIVERSIDAD DE CHILE FACULTAD DE CIENCIAS QUIMICAS Y FARMACEUTICAS DEPARTAMENTO DE CIENCIA DE LOS ALIMENTOS Y TECNOLOGIA QUIMICA ECONUT Ltda
PATROCINANTE Eduardo Castro M.
Departamento de Ciencia de los Alimentos y Tecnología Química
DIRECTORES
Eduardo Castro M.
Departamento de Ciencia de los
Alimentos y Tecnología Química
Claudia Araya N.
Empresa ECONUT LTDA.
“DESARROLLO DE MANTEQUILLA DE NUEZ (Juglans regia
L.), VARIEDAD SEMILLA CALIFORNIA”
Memoria para optar al título de Ingeniero en Alimentos de la Universidad de Chile
ALEJANDRO CRISTÓBAL MILLÁN VERA
Santiago- Chile Junio 2007
Circulación Restringida Junio 2009
Resumen
Se desarrolló y analizó mantequilla de nuez, como alternativa de uso
de las nueces de bajo valor comercial.
La mantequilla se elaboró siguiendo el proceso propuesto para la
mantequilla de maní, optimizando la fórmula a través de un diseño experimental de
24. La evaluación de un panel sensorial fue la variable respuesta del diseño. Los
valores óptimos fueron sal (0,8%), azúcar (0,7%), nivel de tostado (170ºC, 20 min),
aceite de soya full hidrogenado como estabilizante (2,0%).
De la caracterización del producto se obtuvo los siguientes
resultados:
humedad (0,5%), proteínas total (14,5%), materia grasa (65,7%), cenizas (1,9%),
fibra cruda (1,1%), extracto no nitrogenado (16,3%), calorías (715 kcal/100g),
actividad de agua (0,364), dureza (1,6 N).
La mantequilla optimizada se almacenó, en bolsas de polietileno de
baja densidad de 0,9 mm de espesor, a tres temperaturas distintas (20, 30 y 40ºC)
para el estudio acelerado de vida útil. Se estudió dos muestras, a una se le agregó
ácido ascórbico como antioxidante, y se comparó con una muestra sin antioxidante.
Se midió la pérdida de calidad de las muestras por medio del test de calidad de
Karlsruhe y la estabilidad oxidativa a través del índice de peróxido. Los resultados
fueron, 49 días para mantequilla con antioxidante, con un Q10 de 1,03 (rango de 20-
30ºC), 28 días para mantequilla sin antioxidante con un Q10 de 1,13 (rango de 20-
30ºC), según el test de Karlsruhe y ambas muestras con un índice de peróxido
inferior al límite impuesto por el Reglamento Sanitario de los Alimentos durante el
período que duró el estudio.
El análisis microbiológico determinó lo siguiente: Recuento de Mohos
(<10 ufc/g), Coliformes totales (<10 ufc/g), E. Coli (ausencia), Recuento de
Levaduras (<10 ufc/g). Valores bajo el límite estipulado por el Reglamento
Sanitario de los Alimentos de Chile.
Abstract
DEVELOPMENT OF WALNUT BUTTER (regal Juglans L. ), VARIETY CALIFORNIAN SEED "
Walnut butter, as alternative of use of the walnuts of low commercial
value was developed and analyzed.
Walnut butter elaborated following the proposed process for
mantequilla of peanut, optimizing the formula through an experimental design of 24.
The evaluation of a sensorial panel was the variable answer of the design. The
optimal values were salt (0,8%), sugar (0,7%), toasting level (170ºC, 20 min), soya
oil full hydrogenated like stabilizer (2,0%).
From the characterization of the product one obtained the following
results:
humidity (0,5%), total proteins (14,5%), total lipids (65,7%), ashes (1,9%), crude
fiber (1,1%), no nitrogen extract (16,3%), calories (715 kcal/100g), water activity
(0,364), hardness (1.6 N).
Walnut butter optimized was stored, in polyethylene bags of low
density of 0.9 mm of thickness, to three different temperatures (20, 30 and 40ºC) for
the accelerated study from life utility. Study two samples, to one added ascorbic acid
to him like antirust, and it was compared with a sample without antirust. The loss of
quality of the samples by means of the test of quality of Karlsruhe and the oxidation
stability through the peroxide index was moderate. The results were, 49 days for
butter with antirust, a Q10 of 1.03 (rank of 20-30ºC), 28 days for butter without
antirust with a Q10 of 1.13 (rank of 20-30ºC), according to the test of Karlsruhe and
both samples with an index of peroxide below to the limit imposed by the Sanitary
Regulation of Foods during the period that lasted the study.
The microbiological analysis determined the following thing: Recount
of Moulds (< 10 ufc/g), Coliformes total (< 10 ufc/g), E. Coli (absence), Leavening
Count (< 10 ufc/g). Values under the limit stipulated by the Sanitary Regulation of
Foods of Chile.
INDICE DE CONTENIDOS Pág.INTRODUCCIÓN 1 1.0 ANTECEDENTES GENERALES 2 1.1 El nogal 2 1.2 Enfermedades y plagas del nogal 3 1.2.1 Enfermedades 3 1.2.2 plagas 4 1.3 El fruto 5 1.4 Cosecha y poscosecha del fruto 6 1.4.1 La cosecha 7 1.4.2 El proceso 8 1.4.3 Envases y guarda 8 1.5 Mercado de la nuez Chilena 9 1.5.1 Distribución por mercado de las exportaciones de nueces Chilenas 14 1.6 Antecedentes generales de la mantequilla 16 1.7 Aceite de soya 17 1.7.1 Aceite de soya full hidrogenado 17 2.0 OBJETIVOS 19 2.1 Objetivo general 19 2.2 Objetivos Específicos 19 2.3 Hipótesis 19 3.0 MATERIALES Y MÉTODOS 19 3.1 Lugar del Estudio 19 3.2 Materiales 20 3.2.1 Materia Prima 20 3.2.2 Equipos 20 3.2.3 Reactivos Químicos pro Análisis 21 3.2.4 Materiales 21 3.3 Método 22 3.3.1 Pruebas preliminares 22 3.3.2 Análisis de separación del aceite (estabilidad) 23 3.3.3 Preparación mantequilla de nuez 23 3.3.4 Optimización de la mantequilla de nuez 26
3.3.4.1 Evaluación sensorial 27 3.3.5 Métodos analíticos para el análisis proximal de la mantequilla de nuez optimizada 28 3.3.5.1 Determinación de humedad 28 3.3.5.2 Determinación de proteínas 28 3.3.5.3 Determinación de grasa 28 3.3.5.4 Determinación de cenizas 28 3.3.5.5 Determinación de fibra cruda 28 3.3.6 Análisis microbiológicos 28 3.3.7 Determinación de la actividad de agua 29 3.3.8 Análisis de textura 29 3.3.9 Metodología de determinación de vida útil 29 3.3.9.1 Estudio acelerado de la vida útil de mantequilla de nuez 29 3.3.9.2 Análisis de la estabilidad oxidativa mediante la medición del índice de peróxidos a través del tiempo 30 4.0 RESULTADOS Y DISCUSIÓN 30 4.1 Pruebas preliminares 30 4.1.1 Test pareado de preferencia 30 4.2 Análisis de separación del aceite (estabilidad) 32 4.3 Optimización de la mantequilla de nuez 33 4.3.1 Preparación mantequilla nuez optimizada 37 4.4 Caracterización de la mantequilla de nuez 39 4.4.1 Resultados análisis proximal de mantequilla de nuez 39 4.4.2 Determinación de la actividad de agua (aw) 40 4.4.3 Análisis de textura 41 4.5 Resultados de determinación de vida útil 42 4.5.1 Resultados estudio acelerado de la vida útil de mantequilla de nuez 42 4.5.2 Resultados estudio vida útil a través de la estabilidad oxidativa de mantequilla
de nuez con y sin antioxidante, mediante la medición del índice de
peróxido 47 4.6 Resultados del análisis microbiológico aplicado a mantequilla de nuez 53 5.0 Conclusiones 54 BIBLIOGRAFIA 56 Anexo 1: Ficha de evaluación de test pareado de preferencia para Mantequilla de 59
Nuez
Anexo 2: Ficha de evaluación de mantequilla de nuez 60 Anexo 3: Ficha de evaluación mantequilla de nuez, 61 test de valoración de calidad y tabla de valoración de calidad Anexo 4: Actividad del Agua y Crecimiento de Microorganismos en Alimentos 63 Anexo 5: Tabla de resultados test de calidad de Karlsruhe 64 Anexo 6: Tabla de índices de peróxido para mantequilla de nuez con y sin
antioxidante almacenada a tres diferentes temperaturas 65 Anexo 7: Propiedades para película de polietileno - baja densidad 66 Anexo 8: Información nutricional mantequilla de maní 67 Anexo 9: Tabla de anova entre grupos para % de deformación en análisis de textura 67
INDICE DE FIGURAS
Pág.
Figura 1.1 Gráfico de los principales productores de nueces a nivel mundial 11
Figura 1.1 Gráfico de los principales productores de nueces a nivel mundial 12
Figura 1.1 Gráfico de los principales productores de nueces a nivel mundial 12
Figura 1.4 Gráfico de la evolución anual de las exportaciones de nueces con cáscara 13
Figura 1.5 Gráfico de la evolución anual de las exportaciones de nueces sin cáscara 14
Figura 1.6 Gráfico de distribución por mercado
de las exportaciones de nueces con cáscara 15
Figura 1.7 Gráfico de distribución por mercado de las exportaciones
de nueces sin cáscara 15
Figura 3.1 Diagramas de bloques del proceso de elaboración de mantequilla de
nuez, para pruebas preliminares 22
Figura 3.2 Diagrama de bloques general del proceso de elaboración de mantequilla 25
Figura 4.1 Gráfico de Pareto para puntaje sensorial de mantequilla de nuez,
como variable respuesta del diseño experimental 34
Figura 4.2 Gráfico de superficie estimada de respuesta para puntaje sensorial
de mantequilla de nuez, como variable respuesta del diseño experimental 35
Figura 4.3 Diagrama de bloque del proceso de mantequilla de nuez optimizada 38
Figura 4.4 Razón de la oxidación de los lípidos influenciada por la aw en alimentos 40
Figura 4.5 Gráfico curva de deformación para mantequilla de nuez
y mantequilla comercial 41
Figura 4.6 Gráfico valoración de calidad según el test de Karlsruhe para
mantequilla de nuez con antioxidante almacenada a tres temperaturas 43
Figura 4.7 Gráfico valoración de calidad según el test de Karlsruhe para
mantequilla de nuez sin antioxidante almacenada a tres temperaturas 43
Figura 4.8 Gráfico de logaritmo de la constante de velocidad de reacción en función
de la inversa de la temperatura para mantequilla de nuez sin antioxidante 45
Figura 4.9 Gráfico de logaritmo de la constante de velocidad de reacción en función
de la inversa de la temperatura para mantequilla de nuez con antioxidante 46
Figura 4.10 Gráfico de logaritmo de la constante de velocidad de reacción en función
de la inversa de la temperatura para mantequilla de nuez sin antioxidante 50
Figura 4.11 Gráfico de logaritmo de la constante de velocidad de reacción en función
de la inversa de la temperatura para mantequilla de nuez con antioxidante 51
INDICE DE TABLAS Pág.
Tabla 1.1 Composición química de la nuez 6
Tabla 1.2 Participación por empresa de las exportaciones
totales de nueces 10
Tabla 1.3 Composición de ácidos grasos del aceite de
soya full hidrogenado 18
Tabla 3.1 Atributos ficha para optimización y su definición 22
Tabla 3.2 Diseño Experimental factorial 24 26
Tabla 4.1 Tabla de preferencia entre mantequilla
sin cutícula y mantequilla con cutícula 30
Tabla 4.2 Valores de χ2 para dos colas 31
Tabla 4.3 Resultados del análisis de estabilidad,
método de migración acelerada 32
Tabla 4.4 Respuesta diseño experimental 33
Tabla 4.5 Análisis de varianza para puntaje sensorial
de mantequilla de nuez, como variable respuesta del diseño
experimental 34
Tabla 4.6 Coeficientes obtenidos por regresión para puntaje sensorial
de mantequilla de nuez, como variable respuesta del diseño experimental 35
Tabla 4.7 Resultados de la optimización de mantequilla de nuez 36
Tabla 4.8 Resultados análisis proximal de mantequilla de nuez 39
Tabla 4.9 Resultados análisis de textura 41
Tabla 4.10 Constantes de velocidad de reacción para mantequilla
de nuez almacenadas a distintas temperaturas 44
Tabla 4.11 Valores de Energía de activación para mantequilla
de nuez con y sin antioxidantes 46
Tabla 4.12 Predicción del Q10 para mantequilla de nuez con y sin antioxidante 47
Tabla 4.13 Constantes de velocidad de reacción para mantequilla
de nuez almacenadas a distintas temperaturas 49
Tabla 4.14 Valores de energía de activación
para mantequilla de nuez con y sin antioxidantes 50
Tabla 4.15 Predicción del Q10 para mantequilla de nuez con y sin antioxidante 52
Tabla 4.16 Análisis microbiológico realizado a la mantequilla de nuez 53
INTRODUCCIÓN
La especie Juglans regia (nogal) proviene de la familia Juglandaceae, árbol de
hoja caduca que puede alcanzar los 25 metros de altura y el tronco es grisáceo
(blanquecino), liso, puede llegar a tener un gran grosor. Las especies viejas tienen la
corteza con grietas verticales. Tiene muchas ramas, muy abiertas del mismo color que
el tronco.(http://www.apinguela.com/Plantas/J/Juglans-regia/juglans_regia.htm)
El fruto es una drupa ovalada de hasta 5 cm de largo, tiene una cubierta
verdosa, lisa y cubierta de glándulas blanquecinas. Esta cubierta tiene un líquido
(nogalina) que provoca manchas difíciles de sacar. En el interior se encuentra una
cubierta muy resistente, leñosa, muy rugosa y con dos valvas. En su interior hay una
sola semilla con aspecto cerebroido. Los frutos maduran a finales del verano.
Lípidos Totales 68,00 g Carbohidratos 3,20 g Fibra dietaria 9,70 g Cenizas 5,07 g Agua 3,20 g Minerales: Calcio 89,00 mg Cobre 1,30 mg Hierro 2,40 mg Magnesio 113,00 mg Manganeso 2,10 mg Fósforo 348,00 mg Potasio 391,00 mg Sodio 10,00 mg Zinc 2,90 mg Vitaminas: Ácido Ascórbico 0,88 mg Tiamina 0,30 mg Riboflavina 0,10 mg Niacina 0,82 mg Ácido Pantoténico 0,45 mg Vitamina B-6 0,44 mg Ácido Fólico 56,00 ug Vitamina A 146,00 IU
Fuente: Tabla de Composición de Alimentos para Latinoamérica y el Caribe, FAO, 2006
1.4 Cosecha y poscosecha del fruto En las nueces el momento y la forma en que se realiza la cosecha es
determinante en la calidad. Aspectos como la madurez del fruto, su contenido de
humedad y la rapidez con que se efectúa el secado son primordiales para la obtención
de un buen producto (Agroeconómico,2004).
6
Durante marzo y hasta los primeros días de abril, dependiendo de la
zona de producción y de la variedad, se realiza la cosecha de nueces en el país
(Agroeconómico,2004).
El momento de cosecha es el óptimo cuando el fruto está maduro, lo
cual se refleja en que el septum (tejido que cubre la mariposa al interior de la nuez)
está café. Se recomendaron realizar la recogida de la fruta no más allá de 20-25 días
después de que el septum ha cambiado a color café, pues pasado ese lapso las
nueces empiezan a oscurecerse y existe mayor riesgo de enfermedades
(Agroeconómico,2004).
La pérdida de calidad del producto comienza cuando el septum se pone
café. La idea es estabilizar la humedad del producto lo antes posible. Cuando el
septum se ha puesto café, la pulpa de la nuez tiene alrededor de 35% a 40% de
humedad, cuando el pelón se empieza a resquebrajar el contenido de humedad es de
25% a 30% y lo ideal es llevarla a un nivel entre 8% y 10% (Agroeconómico, 2004).
1.4.1.- La cosecha
Si bien parte de las nueces cae en forma natural, la cosecha se hace
remeciendo el árbol (ya sea manual o mecánicamente), para recoger la fruta de
inmediato. Lo ideal es que la nuez se recoja e ingrese a secador el mismo día en que
cayó del árbol, para evitar la pérdida de color y la contaminación con hongos del suelo
(Agroeconómico,2004).
Se estima que en Chile los huertos que realizan una cosecha
completamente mecanizada no superan el 15% de la producción nacional. La cosecha
más usada es la semi-mecanizada, que es remecer los árboles con alguna maquinaria
y recoger a mano (Agroeconómico,2004).
La nuez obtenida por cosecha totalmente manual es un producto con un
mayor descarte. Un lote cosechado en forma mecanizada o semi-mecanizadas tiene
un descarte de 1% o 2%. Lotes cosechados manualmente pueden llegar a descartes
de al menos 15% o 20% (Agroeconómico,2004).
7
1.4.2. El proceso Tras ser cosechadas y antes de ser procesadas, las nueces que han
sido recogidas mecánicamente pasan primero por una fase de limpiado (con agua o en
seco), a través de la cual se sacan los palos y hojas que también recoge la
cosechadora, así como los restos de pelón adheridos. Cuando han sido recogidas
manualmente, no es necesario que se laven, salvo que vayan con restos de pelón
(Agroeconómico,2004).
Luego el producto es llevado a los secadores, que funcionan con aire
forzado caliente. La temperatura de secado depende de la humedad que traiga la nuez
desde el huerto, si viene muy húmeda es recomendable secarla a 30-35ºC. Si la
humedad es cercana a un 13 - 14% de humedad, el secado debe ser a temperaturas
menores, siempre evitando que la pulpa de la nuez no tome mas de 30ºC de
temperatura (Agroeconómico,2004).
Después del secado, se aplica un fumigante gaseoso para el control de
insectos, en cámaras de fumigación. Su aplicación se hace en forma preventiva, antes
del ingreso de las nueces a la planta de proceso. En la planta de proceso las nueces
son calibradas y en el caso de las que se venden sin cáscara son partidas y
seleccionadas por color y corte (mitades, cuartos y cuartillos) (Agroeconómico, 2004).
1.4.3.Envases y guarda Si el producto se secó hasta un 8% a 10% de humedad, puede
guardarse hasta cinco meses sin problema. En invierno las nueces basta que se
conserven en bodega a temperatura ambiente, evitando que se mojen, que tengan
contacto con humedad o que queden al sol (Agroeconómico, 2004).
Las nueces sin cáscara normalmente son envasadas en bolsas de
polietileno, de 5 kilos con atmósfera modificada, que van en cajas de cartón con capacidad para 10 a 20 kilos. La posibilidad de presentar el producto en envases
destinados directamente al supermercado o consumidor, es un camino que la industria
nacional recién está probando. La nuez con cáscara se entrega generalmente en sacos
de polipropileno, de 5, 10 ó 25 kilos (Agroeconómico, 2004).
8
1.5 Mercado de la nuez Chilena Para las nueces de nogal existen dos mercados muy diferentes, el
mercado de las nueces sin cáscara (NSC) y el mercado de las nueces con cáscara
(NCC). La primera implica un mayor valor agregado y es muy exigente en cuanto a la
calidad del producto. El segundo es menos exigente en calidad y se comporta como un
mercado de commodity, en el cual el factor relevante es el tamaño de la nuez (INIA,
2004).
En relación con los aranceles para frutos de nuez provenientes de Chile,
el Tratado de Libre Comercio (TLC) con la Unión Europea señala que con la entrada en
vigencia del tratado el arancel es 0% para este tipo de frutos. Antes del acuerdo los
porcentajes variaban entre 3,2% (avellanas) y 5,6% (castañas y almendras con
cáscaras) (INIA, 2004).
En el 2005 el 85 a 90%, que representan 12.781 ton de la producción
total fue destinado a la exportación (tabla 1.2), en donde las nueces sin cáscara son
usadas para consumo directo e industrial, y las nueces con cáscaras solamente a
consumo directo. El 10 a 15% restante de la producción nacional, que representan
solamente 1.500 ton, son destinadas a consumo interno, las nueces sin cáscaras son
usadas para consumo directo e industrial (panaderías, heladerías, chocolaterías entre
otras.) y las nueces con cáscara solo como consumo directo (Chilenut, 2006).
Como se aprecia en la tabla 1.2, cerca del 88% de las exportaciones de
nueces se concentra solo en 20 empresas, dejando un 12 % a otras 24 empresas que
tienen una participación mucho menor en el mercado
9
Tabla 1.2: Participación por empresa de las exportaciones totales de nueces
19 Exp.e Imp. Sur Trade LTDA 620.403 1,4 166.545 1,3%
20 Exp. y Asesorias Alnuez LTDA 597.173 1,3 170.023 1,3%
21 Otros 24 Exportadores 5.472.006 12,2 1.587.831 12,4%
TOTAL 44.682.764 12.781.157
Fuente: Escenario Actual y Perspectivas Mercado de la Nuez Chile. Chilenut Agosto-2006
10
Como se muestra en la figura 1.1, los principales productores mundiales
de nueces son China, EEUU e Irán, representando un 60% de la producción total
mundial. Chile aporta con el 1% de producción lo que corresponde a 15 millones de
kilos producidos.
Figura 1.1: Gráfico de los principales productores de nueces a nivel mundial
Producción Mundial
China; 28%
EEUU; 21%
Irán; 10%
Chile; 1%
;
Fuente: Escenario Actual y Perspectivas Mercado de la Nuez Chile. Chilenut Agosto-2006
En el mercado de exportaciones de nueces, Chile representa el 2,8% de
las exportaciones mundiales en nueces sin cáscaras (figura 1.3) y un 3,4% de las
exportaciones mundiales en nueces con cáscaras (figura 1.2). El valor de las
exportaciones representa para Chile, en el caso de nueces sin cáscaras un 4,8% y
para nueces con cáscara un 4,0%, expresado un miles USD. Las nueces Chilenas son
un producto de nicho y reciben “Price Premium” en el mercado internacional (Chilenut,
2006).
11
Figura 1.2: Gráfico de los principales exportadores de nueces con cáscara (NCC)
Exportaciones NCC
EEUU; 37%
México; 23%
Francia; 15%Chile; 3,40%
Fuente: Escenario Actual y Perspectivas Mercado de la Nuez Chile. Chilenut Agosto-2006
Figura 1.3: Gráfico de los principales exportadores de nueces sin cáscara (NSC)
Exportaciones NSC
EEUU; 34%Rumania; 11%
Moldavía; 9%Chile; 2,80%
Fuente: Escenario Actual y Perspectivas Mercado de la Nuez Chile. Chilenut Agosto-2006
12
El mercado de las nueces es un mercado en alza en cuanto a
producción y volumen exportado (Chilenut, 2006). Expresado claramente en la línea de
tendencia de los gráficos representados en las figuras 1.4 y 1.5 correspondientes a la
evolución anual de las exportaciones de nueces con y sin cáscara respectivamente.
La mayor pendiente de la línea de tendencia correspondiente a las
exportaciones de nueces sin cáscara (figura 1.5), en comparación a las exportaciones
de nueces con cáscara (figura 1.4), se debe a la inclinación de los productores a
producir un producto con mayor valor agregado y más exigente en calidad. Producto
que en el extranjero es cotizado con un mayor precio (INIA, 2004).
El aumento de las exportaciones de nueces sin cáscaras, conlleva un
aumento en los porcentajes de nueces de bajo valor comercial, lo que indica la
necesidad de buscar productos con un mayor valor agregado para la utilización de
estas nueces.
Figura 1.4: Gráfico de la evolución anual de las exportaciones de Nueces con cáscara (NCC)
Evolución anual de las exportaciones de NCC
3.716.327
2.859.885
4.932.961
3.551.843
4.258.149 4.087.756
5.605.142
4.342.8754.667.241
0
1.000.000
2.000.000
3.000.000
4.000.000
5.000.000
6.000.000
1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005
Tiempo (años)
Expo
rtac
ione
s (k
g N
)
Fuente: Escenario Actual y Perspectivas Mercado de la Nuez Chile. Chilenut Agosto-2006
13
Figura 1.5: Gráfico de la evolución anual de las exportaciones de nueces sin cáscara (NSC)
Evolución anual de las exportaciones de NSC
1.912.419 1.934.501 2.046.152 2.225.4902.729.671
2.400.947
3.295.371 3.224.420
4.056.958
0
1.000.000
2.000.000
3.000.000
4.000.000
5.000.000
1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005
Tiempo (años)
Exp
orta
cion
es (k
g N
)
Fuente: Escenario Actual y Perspectivas Mercado de la Nuez Chile. Chilenut Agosto-2006
1.5.1 Distribución por mercado de las exportaciones de nueces Chilenas Se destaca tanto en la figura 1.6, como en la figura 1.7, como los
principales importadores de nueces Chilenas, a Brasil, Italia, Alemania y España. El
mercado de las nueces es un mercado concentrado en cuanto a países de destino, en
donde solo Italia, Brasil y Alemania concentran al 61% de las exportaciones totales de
nueces (Chilenut, 2006).
El aumento de la producción nacional y regional (Argentina), requiere
buscar nuevos mercados, ya que hoy se encuentra muy concentrada, de lo contrario,
probablemente los precios serán inferiores que los actuales (Chilenut, 2006).
14
Figura 1.6: Gráfico de distribución por mercado de las exportaciones de nueces con cáscara
Distribución por mercado de las exportaciones de nueces con cáscara
ALEMANIA; 7,80%
PORTUGAL; 5,70%
OTROS 8 PAISES;
3,80%ESPAÑA; 19,30%
ITALIA; 43,60%
BRASIL; 19,80%
Fuente: Escenario Actual y Perspectivas Mercado de la Nuez Chile. Chilenut Agosto-2006
Figura 1.7: Gráfico de distribución por mercado de las exportaciones de nueces sin cáscara
Distribución por mercado de las exportaciones de nueces sin cáscara
BRASIL; 22,20%
ITALIA; 18,20%ALEMANIA;
12,50%ESPAÑA; 10,80%
SUIZA; 10,30%
PORTUGAL; 9,60%
OTROS 19 PAISES; 16,30%
Fuente: Escenario Actual y Perspectivas Mercado de la Nuez Chile. Chilenut Agosto-2006
15
1.6 Antecedentes generales de la mantequilla La mantequilla de maní fue inventada en 1894 por el pionero americano
medico y vegetariano, Dr. John Harvery Kellogg, como un alimento saludable y de fácil
digestión para sus pacientes. A pesar de su nombre, la mantequilla de maní no posee
mantequilla u otro tipo de productos lácteos, sino que generalmente contiene maní, sal
y algunas veces emulsificantes (Food-info, 2006).
Estado Unidos es el mayor productor y consumidor mundial de
mantequilla de maní, siendo el mercado abastecido mayormente por la producción
interna, los productores de mantequilla de maní recurren a las importaciones para
adquirir productos intermedios (pasta o maní blanqueado) (Ficha Producto/Mercado de
Mantequilla de Maní, 2005).
Mantequilla de maní es uno de los alimentos mas deseados por grupos
de población de 20 años y menor. Sin embargo, el consumo de maní por niños menor
a los tres años es no recomendable, para evitar el desarrollo de sensibilidad a este tipo
de producto como las alergias alimentarias. Se estima que en Estado Unidos, las
alergias alimentarias causan 30000 reacciones alérgicas por año, resultando en 2000
hospitalizaciones y sobre las 200 muertes (Lima y Guraya, 2005).
La mantequilla de maní natural es un producto popular entre algunos
grupos de consumidores, se caracteriza por no tener estabilizantes, es menos firme y
fluye mas fácilmente que las mantequilla comerciales. La mantequilla de maní sin un
estabilizador exhibe problemas de separación del aceite, junto con la formación de una
capa dura de sólidos en el fondo del envase (Aryana y cols., 2003).
La separación del aceite influye directamente a la estabilidad y duración
de la mantequilla de maní, ya que la exposición del aceite libre a la luz y el aire
produce la rancidez oxidativa del producto (Gills y Resurreccion, 2000).
Estabilizantes comúnmente usados son a base de aceite vegetales
hidrogenados o parcialmente hidrogenados. Los más utilizados son aceites de canola y
de semilla de algodón (Aryana y cols., 2003).
Las grasas comestibles consisten en suspensiones de cristales en aceite
líquido. La dureza, La suavidad y el comportamiento plástico de grasas dependen de
cómo actúan recíprocamente estos cristales basado en su forma, tamaño y número
16
(Aryana y cols., 2003). El ácido palmítico es el que proporciona la estructura cristalina
deseada para asegurar la estabilidad de los cristales y un buen resultado de las grasas
vegetales comestibles (Pryde, 1978)
1.7 Aceite de soya El aceite de soya es el más importante de los aceites vegetales
producidos en el mundo, debido a su disponibilidad y bajo costo.
Este aceite presenta muchas ventajas, pero también algunas
desventajas. Dentro de las ventajas se encuentra su alto nivel instauración y tiene una
buena presencia de antioxidantes naturales (tocoferoles) (Guerrero,2005). El aceite se
soya puede ser hidrogenado selectivamente para ser mezclado positivamente en la
elaboración de productos sólidos o semisólidos como grasas comestibles. Los
antioxidantes naturales o tocoferoles no se pierden totalmente durante su proceso de
transformación (Pryde, 1978). Entre las desventajas cabe mencionar sus cantidades
relativamente altas de fosfátidos (superior al 2%) y cantidades altas de ácido linolénico
(7-8%), responsable de la reversión de su sabor y olor (Guerrero, 2005).
1.7.1 Aceite de soya full hidrogenado
La hidrogenación es la reacción de las grasas y aceites con gas
hidrógeno en presencia de un catalizador. Este tratamiento resulta en la adición de
hidrógeno a la grasa o aceite, transformando los enlaces no saturados en enlaces
saturados (Mounts,1978).
Además de efectuar un reducción de no saturación, la hidrogenación
hace que se formen isómeros geométricos y de posición. Estos fenómenos
simultáneos resultan en un endurecimiento físico del aceite, es decir en un aumento del
punto de solidificación (una medida de la temperatura de solidificación de una grasa)
(Mounts,1978).
La reducción de los ácidos grasos no saturados durante la
hidrogenación se muestra en la tabla 1.3
17
Tabla 1.3: Composición de ácidos grasos del aceite de soya full hidrogenado
Ac. Grasos % ésteres metílicos
C 12:0 Ac. Láurico 0,00 C 14:0 Ac. Mirístico 0,44 C 15:0 Ac. Pentadecanoico 0,09 C 16:0 Ac. Palmítico 8,53 C 18:0 Ac. Esteárico 87,25 C 20:0 Ac. Araquídico 0,89 C 22:0 Ac. Behénico 1,04 C 24:0 Ac. Lignocérico 0,27 Total Saturados 98,50 C 16:1 Ac. Palmitoleico 0,12 C 18:1 t(w 9) Ac. Eládico 0,58 C 18:1 c(w 9) Ac. Oleico 0,42 C 20:1 c Ac. Eicosaenoico 0,00 C 22:1 Ac. Docosaenoico 0,00 Total Monoinsaturados 1,11 C 18:2 Ac. Octadecadienoico (trans-9, trans-12) 0,00 C 18:2 Ac. Octadecadienoico (cis-9, trans-12) 0,00 C 18:2 Ac. Octadecadienoico (trans-9, cis-12) 0,00 C 18:2 Ac. Octadecadienoico (cis-9, cis-12) 0,39 C 18:3 Ac. Octadecatrienoico (cis,cis,cis-9,12,15) 0,00 Total Poliinsaturados 0,39 No identificados 0,00 Total 100,00 Total AGT 0,58
Fuente: Guerrero, (2005).
18
2.0 OBJETIVOS 2.1 Objetivo general:
• Desarrollar mantequilla de nuez con buenas condiciones texturales y
sensoriales
2.2 Objetivos Específicos:
• Desarrollar mantequilla de nuez y estudiar su cinética de deterioro
• Optimizar la producción de mantequilla de nuez a través de un diseño
estadístico que considera la evaluación sensorial
• Determinar inocuidad del producto mediante análisis microbiológicos
• Determinar perdida de calidad en el tiempo, mediante análisis sensorial
y medición del índice de peróxido.
• Caracterizar la mantequilla de nuez
• Comparar textura de mantequilla elaborada en el laboratorio con una
mantequilla de maní comercial.
2.3 Hipótesis:
• La mantequilla de nuez es estable en condiciones de almacenamiento a
temperatura ambiente, con una baja exposición a la luz y al oxígeno.
3.0 MATERIALES Y MÉTODOS
3.1 Lugar del Estudio El presente estudio e investigación se llevó a cabo en las dependencias
del Departamento de Ciencias de los Alimentos y Tecnología Química en la Facultad
de Ciencias Químicas y Farmacéuticas de la Universidad de Chile, ubicada en la
ciudad de Santiago, Chile.
19
3.2 Materiales 3.2.1 Materia Prima
Nuez (Juglans regia), semilla tipo California cosecha 2• 006, obtenida de Econut
Fórmula Lima y Guraya (2005): Nueces: 90%, Azúcar: 7,0 %, Sal: 1%, Estabilizante: 2,0 %
25
3.3.4 Optimización de la mantequilla de nuez
Se determinó las variables y los niveles de la formulación: Nivel de
tostado (alto: 170ºC, 20 min; bajo: 170ºC, 10 min), porcentaje de sal (0,8%; 1,0%),
porcentaje de azúcar (7,0%, 9,0%) y porcentaje de estabilizante (2,0%, 3,0%). Se
determinaron estos porcentajes para tener un rango de variación importante en sabor,
aroma y textura.
El diseño experimental se desarrolló mediante un plan factorial 24,
utilizando 4 variables en 2 niveles dando una matriz de 16 corridas experimentales. La
matriz completa se muestra en la tabla 3.2. El análisis estadístico del diseño se realizó
según la metodología de superficie de respuesta MSR mediante el programa
Statgraphics 4.0.
3.3.4.1 Evaluación sensorial La variable respuesta dentro de la matriz corresponde a un puntaje
sensorial dado por un panel semi-entrenado, compuesto por individuos de entre 20 y
27 años. Se utilizó mantequilla de maní comercial (Planters Creamy®, peanut butter,
USA) como referencia para la correcta asociación con algunos atributos de la ficha de
evaluación (anexo 2). Los jueces definieron y desarrollaron los descriptores o atributos
de la tabla 3.1 evaluando un producto parecido al que se va a desarrollar, en este caso
mantequilla de maní. Los panelistas deben llegar a definir y calificar en una escala de
uno a nueve los atributos en consenso, carente de ambigüedad o redundancias (Lee y
Resurreccion, 2002).
26
Tabla 3.1: Atributos ficha para optimización y su definición:
Atributo Definición
Tostado
(Roasted)1
Aroma asociado con nueces tostadas
Dulzor
(sweet)1
Grado de sensación del gusto dulce asociado
a la mantequilla comercial.
Salado
(Salty)1
Grado de sensación del gusto salado asociado
a la mantequilla comercial.
Aceitosidad
(Oiliness)2
Cantidad de aceite en la superficie de la
muestra
Aceitosidad después del tragado
(Oiliness swallow)2
Cantidad de una película de aceite en la
superficie oral
1 Gills y Resurreccion (2000)
2 Lee y Resurreccion (2002)
Tabla 3.2: Diseño Experimental factorial 24
Nº Muestra Aceite Sal Azúcar Tostado 1 A -1 -1 -1 -1 2 B -1 +1 -1 -1 3 C -1 -1 +1 -1 4 D -1 -1 -1 +1 5 E -1 +1 +1 -1 6 F -1 +1 -1 +1 7 G -1 -1 +1 +1 8 H -1 +1 +1 +1 9 I +1 -1 -1 -1
10 J +1 +1 -1 -1 11 K +1 -1 +1 -1 12 L +1 -1 -1 +1 13 M +1 +1 +1 -1 14 N +1 +1 -1 +1 15 O +1 -1 +1 +1 16 P +1 +1 +1 +1
27
Donde:
Sal -1 0,8% +1 1,0%
Azúcar -1 7,0% +1 9,0%
Tostado -1 170ºC 10 min +1 170ºC 20 min
Aceite -1 2,0% +1 3,0%
3.3.5 Métodos analíticos para el análisis proximal de la mantequilla de nuez optimizada El análisis proximal fue realizado en los laboratorios de ANALAB CHILE S.A.
3.3.5.1 Determinación de humedad: Método Kart Fisher.
3.3.5.2 Determinación de proteínas: Método A.O.A.C. 1995 984.13/991.20
3.3.5.3 Determinación de grasa: Método A.O.A.C. 1995 954.02
3.3.5.4 Determinación de cenizas: Método A.O.A.C. 1995 923.03
3.3.5.5 Determinación de fibra cruda: Método A.O.A.C. 1995 962.09
3.3.6 Análisis microbiológicos Los análisis microbiológicos realizados fueron Coliformes totales, E.Coli,
Recuento de mohos y levaduras. (RSA, 2003). Estos se realizaron en un laboratorio
externo, de acuerdo al método ISO 7954:1987.
28
3.3.7 Determinación de la actividad de agua La actividad de agua se determinó en duplicado mediante el equipo
Novasina, a una temperatura de 25 ºC. El equipo consta de un sensor (higrómetro de
conductividad) que contiene un material higroscópico, (cloruro de litio), una cámara
para la muestra y un potenciómetro. La conductividad del material higroscópico cambia
de acuerdo a la humedad relativa de la cámara donde esta contenida la muestra.
3.3.8 Análisis de textura La textura fue evaluada en el equipo universal de ensayo de materiales
Lloyd Instruments Limited modelo LR5K. El análisis de textura se realizó en triplicado y
se comparó la dureza de la mantequilla de nuez estudiada con una mantequilla de
Un sensor de 18 mm de diámetro atraviesa la muestra a una velocidad
de 30 mm/min penetrando hasta 25 mm de profundidad. La dureza fue medida como la
máxima altura del peak positivo (máxima fuerza de penetración) en la curva de
deformación, en Newtons (N).
3.3.9 Metodología de determinación de vida útil 3.3.9.1 Estudio acelerado de la vida útil de mantequilla de nuez
El objetivo básico de los ensayos acelerados es realizar estudios a
temperaturas elevadas para luego poder predecir el deterioro a temperaturas menores.
Para poder extrapolar los resultados obtenidos a temperaturas elevadas a
temperaturas más bajas, es necesario aplicar la ecuación de Arrhenius cuyo parámetro
clave es la energía de activación (Hough y Contarini 2001).
En la gran mayoría de las reacciones de pérdida de calidad sensorial, la
velocidad de reacción (k) varía en función de la temperatura según la ecuación de
Arrhenius (Hough y Contarini 2001).
29
La mantequilla de nuez optimizada fue almacenada a tres temperaturas
20ºC, 30ºC y 40ºC, en bolsas de polietileno de baja densidad con un espesor de 0,9
mm, en un formato de 26g. La pérdida de calidad del producto fue medida a través de
un panel sensorial mediante el test de calidad de Karlsruhe (anexo 3). Se realizaron
dos muestras y a una de ellas se le incorporó ácido ascórbico como antioxidante
3.3.9.2 Análisis de la estabilidad oxidativa mediante la medición del índice de peróxidos a través del tiempo La mantequilla de nuez optimizada se almacenó a tres temperaturas: 20
ºC, 30 ºC y 40ºC, en bolsas de polietileno baja densidad con un espesor de 0,9 mm,
en un formato de 26g. Se realizaron dos muestras y a una de ellas se le incorporó
ácido ascórbico como antioxidante.
La estabilidad oxidativa se determinó mediante el índice de peróxidos de
acuerdo al método oficial A.O.C.S. Cd. 8-53 (1993).
4.0 RESULTADOS Y DISCUSIÓN 4.1 Pruebas preliminares 4.1.1 Test pareado de preferencia La tabla 4.1 muestra el resultado del total de las preferencias de 25
jueces, encuestados mediante el test pareado de preferencia. Tabla 4.1: Tabla de preferencia entre mantequilla sin cutícula y mantequilla con cutícula
Total de
Jueces Mantequilla C/cutícula Mantequilla S/cutícula Total 25 20 5
30
Cálculo del χ2 para Test Pareado de Preferencia:
( )eeo
calculado
22 2/12 −−×
=χ
n = Juicios Totales
o = Preferencias totales por la muestra mayormente preferida
e = Valores Esperados = n/2 = 25/2= 12,5
χ2
calculado = 2·( I o – e I – ½ )2 = 2·( I 20 – 12,5 I – ½ )2 e 12,5
χ2 calculado = 7,84
La distribución de chi cuadrado nos permite estimar la probabilidad de
obtener cualquier serie de desviaciones de los valores observados a partir de los
valores esperados. O sea, comparamos si la distribución de frecuencia determinada
por el panel, corresponde a la distribución teórica esperada (Wittig, 1981)
El valor de χ2 calculado, se compara con los valores tabulados de la
tabla de mínimo de juicios (tabla 4.2), para ver el nivel de significancia de una muestra
Porcentajes de separación superiores al 6% son considerados altos
según Lima y Guraya, (2005). Porcentajes entre 3 y 4%, son valores de separación del
aceite aceptables (tabla 4.3).
Se consideraron los porcentajes de 2 y 3% de estabilizantes para la
optimización de la fórmula, ya que, el porcentaje de separación de aceite para un valor
de 3,5% de estabilizante no varía significativamente en relación al valor que se obtuvo
con un 3% de este mismo (como se observa en la tabla 4.3). Un valor excesivo de
estabilizante influye directamente en la dureza y en la reducción de la esparcibilidad de
la mantequilla.
4.3 Optimización de la mantequilla de nuez El diseño de 24, con cuatro variables y dos niveles por variables, dio un
matriz con 16 corridas experimentales, evaluadas con una variable respuesta
correspondiente a un puntaje sensorial dentro de una escala de 1 a 9. Los resultados
resumidos del diseño se muestran en la tabla 4.4.
Tabla 4.4: Respuesta diseño experimental
Variables Respuesta Muestra Aceite(estabilizante) Sal Azúcar Tostado (170ºC) Puntaje Sensorial
A 2,0% 0,8% 7,0% 10 min 6,1 B 2,0% 1,0% 7,0% 10 min 6,2 C 2,0% 0,8% 9,0% 10 min 7,1 D 2,0% 0,8% 7,0% 20 min 6,6 E 2,0% 1,0% 9,0% 10 min 6,4 F 2,0% 1,0% 7,0% 20 min 6,7 G 2,0% 0,8% 9,0% 20 min 6,4 H 2,0% 1,0% 9,0% 20 min 6,5 I 3,0% 0,8% 7,0% 10 min 5,0 J 3,0% 1,0% 7,0% 10 min 5,3 K 3,0% 0,8% 9,0% 10 min 7,1 L 3,0% 0,8% 7,0% 20 min 6,7 M 3,0% 1,0% 9,0% 10 min 5,0 N 3,0% 1,0% 7,0% 20 min 6,6 O 3,0% 0,8% 9,0% 20 min 7,6 P 3,0% 1,0% 9,0% 20 min 6,9
33
El análisis estadístico del diseño se evaluó en forma completa, donde el
programa estadístico calcula la desviación estándar a través de las interacciones de
alto orden entre los efectos de las variables.
Figura 4.1: Gráfico de Pareto para puntaje sensorial de mantequilla de nuez, como variable respuesta del diseño experimental.
Standardized Pareto Chart for Puntaje sensorial
Standardized effect0 1 2 3 4
A:
nsidad de tostadoIntensidad de Tostado
salSal
Efectos Estandarizados
Tabla 4.5: Análisis de varianza para puntaje sensorial de mantequilla de nuez, como variable respuesta del diseño experimental.
Variable P-Value
Sal 0,0382
Intensidad de tostado 0,0089
R2= 63,1915 % R2 ajustado = 65,9902 %
34
Se determinó a través del gráfico de Pareto (figura 4.1) que los efectos
de las variables de sal e intensidad de tostado eran significativos. La tabla de
ANOVA,(taba 4.5) mostró un p-value ≤ 0,05, con un cinturón de confianza de un 95%,
para las variables de sal e intensidad de tostado, indicando significancia de estas
variables en el puntaje sensorial.
Figura 4.2: Gráfico de superficie estimada de respuesta para puntaje sensorial
de mantequilla de nuez, como variable respuesta del diseño experimental.
Sal 0,8% Azúcar 7% Aceite 2% de soya(estabilizante)
38
4.4 Caracterización de la mantequilla de nuez 4.4.1 Resultados análisis proximal de mantequilla de nuez Tabla 4.8 Resultados análisis proximal de mantequilla de nuez
Análisis Resultados
HUMEDAD 0,5 %
PROTEINA TOTAL *14,5%
MATERIA GRASA 65,7%
CENIZAS 1,9%
FIBRA CRUDA 1,1%
EXTRACTO NO NITROGENADO 16,3%
CALORIAS 715 kcal/100g
Observaciones *= N x 6,25
En el análisis proximal (tabla 4.8) destacó la importante entrega calórica
de la mantequilla de nuez, un poco más alta que una mantequilla de maní comercial
(Planters Creamy®,peanut butter, USA) que es de 594 Kcal./100g (anexo 6), esto
debido principalmente al alto porcentaje de materia grasa que tiene el producto, dado
mayormente por el aceite propio de la nuez, ya que solo se le adicionó un 2% de aceite
de soya full hidrogenado.
A la mantequilla de nuez se le puede llamar un alimento nutritivo por la
gran cantidad de materia grasa donde abundan ácidos grasos polinsaturados como el
En la gran mayoría de las reacciones de pérdida de calidad
sensorial, el valor de k varía en función de la temperatura según la ecuación de
Arrhenius:
Ecuación Nº3: Ecuación de Arrhenius ln k = ln A – Ea . 1 , R T Donde: Ea = energía de activación (cal/mol). R = constante universal de los gases en cal/(mol ºK) igual a 1,98 T = temperatura en ºK. k = constante de velocidad de reacción a la temperatura T
La linealización de la ecuación de Arrhenius para mantequilla de nuez
con y sin antioxidante se muestran en los gráficos de las figura 4.8 y 4.9
respectivamente. Donde la pendiente de las rectas corresponde al valor de Ea/R.
Figura 4.8: Gráfico de logaritmo de la constante de velocidad de reacción en función de la inversa de la temperatura para mantequilla de nuez sin antioxidante
FIgura 4.9: Gráfico de logaritmo de la constante de velocidad de reacción en función de la inversa de la temperatura para mantequilla de nuez con antioxidante
Tabla 4.11: Valores de Energía de activación para mantequilla de nuez con y sin antioxidantes
Muestra Ea (cal/mol)
Mantequilla sin antioxidante 484,4
Mantequilla con antioxidante 2224,7
Con la energía de activación calculada (tabla 4.11), se puede predecir el
número de veces que cambia la velocidad de reacción por cada 10ºC de aumento de
temperatura mediante el Q10 (tabla 4.12), lo que equivale a un cambio en la vida útil
del alimento cuando se incrementa en 10 ºC su temperatura de almacenamiento.
(Savage, 1999).
46
Ecuación Nº4 : Ecuación de la variación en la velocidad de reacción cada 10ºC: Q10
Q10 = e(Ea/R) (10/T(T+10)) Tabla 4.12: Predicción del Q10 para mantequilla de nuez con y sin antioxidante
Muestra Ea (cal/mol) Q10 rango 20-30 (ºC)
Q10 rango 30-40 (ºC)
Mantequilla sin
antioxidante
484,4 1,03 1,02
Mantequilla con
antioxidante
2224,7 1,13 1,12
4.5.2 Resultados estudio vida útil a través de la estabilidad oxidativa de mantequilla de nuez con y sin antioxidante, mediante la medición del índice de peróxido.
Los valores de índice de peróxido que se obtuvieron durante el tiempo
en que duró el estudio de vida útil se muestran en el anexo Nº6 y en forma gráfica se
representan en los gráficos de las figuras 4.10 y 4.11 para mantequillas de nuez con y
sin antioxidante respectivamente.
Según lo establecido por el Reglamento Sanitario de los Alimentos, los
límites de índice de peróxidos para la comercialización de un producto alimenticio se
encuentran entre 2,5 meq O2/ kg grasa y 10 meq O2 /kg grasa (RSA, 2003), este límite
no se alcanzó durante el período del estudio (figuras 4.10 y 4.11)
47
Figura 4.10: Gráfico variación del índice de peróxido en el tiempo para mantequilla de nuez con antioxidante almacenada a tres temperaturas.
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
0 10 20 30 40 50 60
Tiempo (días)
I.P.(m
eq O
2/kg
gra
sa)
20ºC30ºC40ºC
Figura 4.11: Gráfico variación del índice de peróxido en el tiempo para mantequilla de nuez sin antioxidante almacenada a tres temperaturas.
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
0 10 20 30 40 50 60
Tiempo (días)
I.P. (
meq
O2/
kg g
rasa
)
20ºC30ºC40ºC
48
La pérdida de calidad de un alimento se representa de la siguiente
forma: - dA = kAn dt Donde. A = calidad del factor medido
t = tiempo
k = constante dependiente de la temperatura
n = exponente indicativo del orden de la reacción
dA = la proporción del cambio de A en función del tiempo dt
Se graficó el logaritmo del índice de peróxido en función del tiempo para
las mantequillas con y sin antioxidante donde se obtuvo una línea recta, por lo tanto la
reacción es de primer orden (ecuación Nº2). La pendiente de la línea recta que se
obtuvo al graficar el logaritmo del índice de peróxido en función de la temperatura
correspondió al valor de la constante de velocidad de reacción para las distintas
temperaturas de almacenaje (tabla 4.13)
Ecuación Nº2: Ecuación de reacción de primer orden Ln (A) = Ln(Ao) -kt Donde: A = Calidad a tiempo t
Ao = Calidad a tiempo cero
k = Constante de velocidad de reacción
t = Tiempo de almacenamiento
Tabla 4.13: Constantes de velocidad de reacción para mantequilla de nuez almacenadas a distintas temperaturas.
En la gran mayoría de las reacciones de pérdida de calidad por la
oxidación de los ácidos grasos, el valor de k varía en función de la temperatura según
la ecuación de Arrhenius.
Ecuación Nº3: Ecuación de Arrhenius ln k = ln A – Ea . 1 , R T Donde: Ea = energía de activación (cal/mol). R = constante universal de los gases en cal/(mol ºK) igual a 1,98 T = temperatura en ºK. k = constante de velocidad de reacción a la temperatura T
La linealización de la ecuación de Arrhenius para mantequilla de nuez
con y sin antioxidante se muestran en los gráficos de las figuras 4.10 y 4.11
respectivamente. Donde la pendiente de las rectas corresponde al valor de Ea/R.
Figura 4.10: Gráfico de logaritmo de la constante de velocidad de reacción en función de la inversa de la temperatura para mantequilla de nuez sin antioxidante
Figura 4.11: Gráfico de logaritmo de la constante de velocidad de reacción en función de la inversa de la temperatura para mantequilla de nuez con antioxidante
Tabla 4.14: Valores de Energía de activación para Mantequilla de Nuez con y sin antioxidantes
Muestra Ea (cal/mol)
Mantequilla sin antioxidante 36,523
Mantequilla con antioxidante 65,027
Con la energía de activación calculada (tabla 4.14), se puede predecir el
número de veces que cambia la velocidad de reacción por cada 10ºC de aumento de
temperatura mediante el Q10 (tabla 4.15), lo que equivale a un cambio en la vida útil
del alimento cuando se incrementa en 10 ºC su temperatura de almacenamiento
(Savage y cols, 1999).
51
Ecuación Nº4 : Ecuación de la Variación en la velocidad de reacción cada 10ºC: Q10
Q10 = e(Ea/R) (10/T(T+10))
Tabla 4.15: Predicción del Q10 para mantequilla de nuez con y sin antioxidante
Muestra Ea (cal/mol) Q10 rango 20-30 (ºC)
Q10 rango 30-40 (ºC)
Mantequilla sin
antioxidante
36,523 1,00 1,00
Mantequilla con
antioxidante
65,027 1,00 1,00
A los 49 días de estudio la mantequilla de nuez presentó estabilidad
oxidativa tanto en la muestra que contenía antioxidante, como en la que no lo contenía,
con marcadas diferencias en los índices de peróxido (figura 4.10 y 4.11). A pesar de
esta estabilidad el panel sensorial determinó a los 28 días variaciones considerables en
la calidad sensorial de la mantequilla de nuez sin antioxidante (figura 4.7) y
aproximadamente a los 49 días para la mantequilla de nuez con antioxidante (figura
4.6).
Los factores que influyeron en la estabilidad oxidativa que se mostró en
la mantequilla de nuez, fueron el almacenamiento en oscuridad y la baja permeabilidad
del polietileno de baja densidad al oxígeno (anexo 7).
El problema que mostró el material de envase fue la migración del aceite
al envase, haciéndolo aceitoso al tacto.
4.6 Resultados del análisis microbiológico aplicado a mantequilla de nuez. Los análisis microbiológicos se aplicaron al producto terminado y se realizaron
en el laboratorio Analab y se muestran en la tabla 4.16.
52
Tabla 4.16: Análisis microbiológico realizado a la mantequilla de nuez
ANALISIS RESULTADOS
Coniformes Totales <10 ufc/g
E. Coli Ausencia
Rcto. Levaduras <10 ufc/g
Rcto. Mohos <10 ufc/g
El valor del parámetro microbiológico para el cual o por debajo del cual el
alimento no representa un riesgo para la salud es de 10 ufc/g para Coliformes y
recuento de levaduras y de 102 para recuento de mohos (RSA,2003).
53
5.0 Conclusiones
• Se logró elaborar mantequilla de nuez en el laboratorio, con buenas
condiciones nutricionales y texturales.
• Se mantuvo la cutícula de las nueces en la preparación de la mantequilla por la
sensación de naturalidad y características propias de las nueces sin procesar
en la mantequilla.
• Se eligió aceite de soya full hidrogenado como estabilizante, con resultados
aceptables en la prueba de migración acelerada.
• Las variables de nivel de tostado y sal fueron significativas en la optimización
de la mantequilla, un alto nivel de tostado y un bajo porcentaje de sal mejoran el
puntaje sensorial en el panel, las otras variables como no tuvieron una
influencia significativa en el puntaje sensorial, se fijaron en los valores más
bajos.
• El análisis proximal mostró una mantequilla de nuez de gran valor nutritivo, con
una alta cantidad de calorías (715 kcal/100g) y un alto porcentaje de lípidos
polinsaturados otorgados por el aceite de la nuez.
• Se encontró que la mantequilla de nuez es un producto estable, por el bajo
valor de actividad de agua (0,364). Valor que evita la proliferación microbiana y
posee un efecto antioxidante frente a la oxidación de los lípidos.
• Se encontró que la mantequilla de nuez es un producto seguro desde el
aspecto microbiológico por los valores arrojados por el análisis microbiológico
que dio bajo los límites estipulados por el Reglamento Sanitario de los
Alimentos
• La mantequilla de nuez presentó valores de dureza menores a la mantequilla de
maní comercial, pero se presentó como un producto más esparcible que la
mantequilla comercial.
• La adición de ácido ascórbico como antioxidante aumentó el período de vida útil
del producto.
54
• La vida útil de la mantequilla de nuez se fijó en un período de 49 días, luego de
ese tiempo la calidad sensorial bajó el límite comercial establecido por el test de
calidad de Karlsruhe. Para el mismo período de tiempo la mantequilla mantuvo
su estabilidad oxidativa por debajo del límite estipulado en el Reglamento
Sanitario de los Alimentos, medido a través del índice de peróxido.
55
BIBLIOGRAFIA
1. A.O.C.S.(1993) Oficial Methods and Recommended Practices of the American
Chemistrs Society. Fourh Edition. Champaign.
2. Agroeconómico.(2004) Santiago, Chile. Nº 78 Enero
3. Aldunce, P. (1994) “Efecto de la temperatura de almacenamiento sobre la calidad
de tres cultivares de nueces”. Memoria de Título Ingeniero Agrónomo. Universidad
de Chile. Facultad de Ciencias Agrarias y Forestales. Santiago. Chile 82 p.
Productos frescos y enlatados, vegetales, carne, pescado y leche, salchichas cocinadas y pan, alimentos conteniendo aproximadamente hasta 40% (p/p) de sucrosa o 7% de cloruro de sodio
0.95 – 0.91
Salmonella, Vibrio parahaemoliticus, C. botulinum, Lactobacillus, algunos mohos, levaduras (Rhodotorula, Pichia)
lgunos quesos (Cheddar, Suizo, Muenster, Provolone), carnes curadas (jamones), algunos concentrados de fruta, alimentos conteniendo 55% (p/p) de sucrosa o 12% de cloruro de sodio
0.91 – 0.87
Muchas de las levaduras (Candida, Torulopsis, Hansenula), Micrococcus
Embutidos fermentados (salami), pasteles esponjosos, quesos secos, margarinas, alimentos conteniendo 65% (p/p) de sucrosa saturada o 15% de cloruro de sodio
0.87 – 0.80
La mayoría de los mohos (micotoxigenic penicillia), Staphylococus aureus, la mayoría de los sacaromicetes (bailii) spp., Debariomicetes
La mayoría de los jugos concentrados, leche condensada azucarada, siropes de chocolate, maple y frutas; harina, arroz conteniendo 15-17% de humedad, pasteles de frutas, jamones estilo country, fondants
0.80 – 0.75
Muchas de las bacterias halófilas, aspergilli micotoxigénico.
Jaleas, Mermeladas, masapán, frutas glaceadas, algunos marshmallows
0.75 – 0.65
Mohos Xerófilos (Aspergillus chevalieri, A. candidus, Wallemia sebi), Saccharomyces bisporus
Hojuelas de avena conteniendo aproximadamente 10% de humedad, marshmallows, jaleas, malazas, azúcar morena, algunas frutas secas, nueces
0.65 – 0.60
Levaduras Osmófilas (Sacaromyces rouxii), algunos mohos (Aspergillus echinulatus, Monascus bisporus)
Frutas secas conteniendo del 15 al 20% de humedad, algunos toffes y caramelos, miel
0.50 No existe proliferación microbiana
Pastas conteniendo 12% de humedad aproximadamente, especies conteniendo 10% de humedad aproximadamente
0.40 No existe proliferación microbiana
Huevos deshidratados conteniendo aproximadamente 5% de humedad.
0.30 No existe proliferación microbiana
Galletas, miga de pan, etc, conteniendo del 3 al 5% de humedad
0.20 No existe proliferación microbiana
Leche entera en polvo conteniendo del 2 al 3% de humedad, vegetales deshidratados conteniendo 5% de humedad, hojuelas de maíz (corn flakes), pastel de frutas, galletas.
63
ANEXO 5 Tabla de resultados test de calidad de Karlsruhe
Tabla de índices de peróxido para mantequilla de nuez con y sin antioxidante almacenada a tres diferentes temperaturas.
Temperatura (ºC)
Muestra
Tiempo (días) I.P.(meq O2/kg
grasa) 20
I.P.(meq O2/kg grasa)
30
I.P.(meq O2/kg grasa)
40
0 0,1 ± 0,00 0,1 ± 0,00 0,2 ± 0,00
7 0,2 ± 0,00 0,1 ± 0,00 0,1 ± 0,03
14 0,2 ± 0,00 0,2 ± 0,00 0,2 ± 0,00
28 0,2 ± 0,00 0,3 ± 0,03 0,3 ± 0,00
35 0,4 ± 0,00 0,4 ± 0,03 0,6 ± 0,03
Mantequilla con
antioxidante
49 1,0 ± 0,41 1,1 ± 0,14 1,3 ± 0,15
0 0,1 ± 0,03 0,2 ± 0,00 0,1 ± 0,03
7 0,2 ± 0,03 0,2 ± 0,00 0,2 ± 0,03
14 0,3 ± 0,03 0,3 ± 0,03 0,3 ± 0,00
28 0,3 ± 0,03 0,3 ± 0,00 0,3 ± 0,03
35 0,7 ± 0,14 0,8 ± 0,00 1,0 ± 0,01
Mantequilla sin
antioxidante
49 1,7 ± 0,00 2,1 ± 0,02 2,2 ± 0,29
65
ANEXO 7
Propiedades para película de polietileno - baja densidad
Propiedad Valor Alargamiento a la Rotura % 100-700
Factor de Disipación @1 MHz 0,0003
Permeabilidad al Agua @25C x10-13 cm3. cm cm-2 s-1 Pa-1 70
Permeabilidad al Agua @38C x10-13 cm3. cm cm-2 s-1 Pa-1 120
Permeabilidad al Dióxido de Carbono @25C x10-13 cm3. cm cm-2 s-1 Pa-1 10
Permeabilidad al Hidrógeno @25C x10-13 cm3. cm cm-2 s-1 Pa-1 8
Permeabilidad al Nitrógeno @25C x10-13 cm3. cm cm-2 s-1 Pa-1 0,7
Permeabilidad al Oxígeno @25C x10-13 cm3. cm cm-2 s-1 Pa-1 2
Resistencia Dieléctrica a 25µm de grosor kV mm-1 200
Resistencia al Desgarro Inicial g µm-1 1,2-10,3
Temperatura de Sellado en Caliente C 120-204
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ANEXO 8
Información Nutricional Mantequilla de Maní 100 g Energía (kcal) 594 Proteinas (g) 25 Lípidos total 50 de los cuales Ac. grasos sat (g) 6 Ac. grasos pol (g) 12 monoinsatur.(g) 25 Colesterol (mg) 0 Hidr. Carb. Disp. (g) 15 Sodio (mg) 437
Planters Creamy®,peanut butter, USA
ANEXO 9 Tabla de anova entre grupos para % de deformación en análisis de textura ANOVA Table
Analysis of Variance-----------------------------------------------------------------------------Source Sum of Squares Df Mean Square F-Ratio P-Value-----------------------------------------------------------------------------Between groups 14,4083 1 14,4083 2,81 0,1692Within groups 20,5369 4 5,13424-----------------------------------------------------------------------------Total (Corr.) 34,9453 5
The StatAdvisor--------------- The ANOVA table decomposes the variance of the data into twocomponents: a between-group component and a within-group component. The F-ratio, which in this case equals 2,80633, is a ratio of thebetween-group estimate to the within-group estimate. Since theP-value of the F-test is greater than or equal to 0,05, there is not astatistically significant difference between the means of the 2variables at the 95,0% confidence level.