UNIVERSIDAD VERACRUZANA FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS CAMPUS XALAPA
“Caracterización fisicoquímica de un producto tipo cajeta elaborado a partir del suero dulce de quesería”
TESIS PARA ACREDITAR LA EXPERIENCIA EDUCATIVA:
Experiencia Recepcional Programa Educativo: Ingeniería en Alimentos PRESENTA
Raymundo Hernández Mateos
DIRECTOR
Dra. Carmen Bulbarela Sampieri S ampieri CO-DIRECTOR
Dr. Micloth López del Castillo Lozano Xalapa Enríquez Veracruz
2013
DEDICATORIA A la memoria de mi abuelo, porque gracias a su ejemplo de esfuerzo y dedicación en el trabajo hoy he logrado un éxito más en la vida. A mi madre, por el apoyo que siempre me has brindado y porque gracias a ti, hoy concluyo esta importante etapa en mi vida. A mis hermanos y mis cuñadas, que siempre siempre han estado al pendiente de mí y brindándome su apoyo. A toda la familia Mateos, en especial a los Mateos Duran y a los Mateos Trujillo, porque siempre he tenido su apoyo incondicional, incondiciona l, moral y emocional. emocional.
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AGRADECIMIENTOS En primer lugar a Dios por darme la oportunidad de concluir esta etapa de mi vida con éxito, por la maravillosa familia y por todos esos seres queridos que has puesto en mi camino. A los que directa e indirectamente indirectamente contribuyeron contribuyeron en el desarrollo desarrollo de este trabajo. Especialmente con mucho respeto y admiración a mi directora la Dra. Carmen, por darme la confianza de trabajar bajo su dirección, por el apoyo, por el entusiasmo y por la orientación en el trabajo escrito pero sobre todo en lo lo experimental, hago extenso este agradecimiento a mi co-director el Dr. Micloth, por las observaciones observaciones y recomendaciones recomendaciones realizadas, realizadas, y por facilitarnos facilitarnos equipo del Instituto de Ciencias Básicas, para la determinación de algunas de las pruebas realizadas. realizadas. Gracias Gracias por todo su su apoyo. A mis sinodales, sinodales, la maestra Roció y el maestro Miguel, por las sugerencias sugerencias realizadas para reforzar el presente trabajo. A la maestra Yolanda, por el apoyo y las recomendaciones en la materia Experiencia Recepcional. Al maestro Rafael, director director de la Facultad de Ciencias Químicas, quien me permitió llevar a cabo la parte experimental experimental en los laboratorios laboratorios 3,4 y 6. Al maestro Ulises, encargado de los laboratorios, por proporcionarme el material y equipo necesario para las determinaciones realizadas. A los técnicos técnicos laboratoristas laboratoristas y auxiliares auxiliares de laboratorio de la Facultad de Ciencias Químicas, en especial a Mati, Charito y don Daniel, quienes día con día, además de atender las peticiones de las prácticas de grupo, se dan tiempo para atender las demandas de los tesistas. tesistas. A toda mi familia, en especial a mi madre, por ser el pilar central en mi vida, porque sin tu esfuerzo, trabajo y apoyo constate, no lo habría logrado. logrado. A mis hermanos Adrián y Miguel Ángel por su afecto y apoyo incondicional. A mis primos: Carlos Alberto, Yolanda y Leticia por darme la oportunidad de trabajar en su momento para ustedes.
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A mis amigos, Ana Cristina, Isa, Miriam R, Rebecka, Karen, Cristina, Julio, Bangiovi, Daniel y Niko por brindarme su apoyo cada que lo requiero, por esos momentos inmemorables y por demostrarme el verdadero valor de la amistad. A mis amigos y ex compañeros de fasti, Adrián, Gaby y Ramón, por enseñarme a trabajar en equipo. A betto por compartir conmigo uno de tus más grandes tesoros, la amistad de Miriam P., gracias a ambos por esos pocos pero muy significativos momentos que compartimos juntos. Y finalmente, a los analistas del departamento de control de calidad de Liconsa, en especial a las químicas Idalia y Adriana por la confianza y por darme la oportunidad de integrarme al mundo laboral. Y a la química Yasmin por la paciencia durante la capacitación.
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ÍNDICE INTRODUCCIÓN ............................................................................................................ 1 1. GENERALIDADES................................................................................................... 3 1.1. ANTECEDENTES ................................................................................................ 3 1.2. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ................................................................ 5 1.3. JUSTIFICACIÓN................................................................................................... 6 1.4. OBJETIVOS .......................................................................................................... 7 1.4.1.
Objetivo general ............................................................................................. 7
1.4.2.
Objetivos específicos .................................................................................... 7
1.4.3.
Hipótesis ......................................................................................................... 7
2. MARCO TEÓRICO .................................................................................................. 8 2.1. Leche y productos lácteos................................................................................ 8 2.2. Suero de quesería........................................................................................... 10 2.2.1.
Definición y clasificación. ............................................................................ 10
2.2.2.
Composición del suero................................................................................ 11
2.2.3.
Propiedades del suero ................................................................................ 13
2.2.4. Aprovechamiento actual del suero en la industria .................................... 14 2.2.4.1. Concentrados .................................................................................... 14 2.2.4.2. Hidrolizados y Aislados ...................................................................... 15 2.2.4.3. Biomasa............................................................................................. 15 2.2.4.4. Quesos .............................................................................................. 16 2.2.4.5. Bebidas fermentadas y bebidas frescas ............................................ 17 2.2.5.
Tratamiento del suero ................................................................................. 17
2.3. Cajeta ............................................................................................................... 18
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2.3.1.
Definición ...................................................................................................... 18
2.3.2.
Historia .......................................................................................................... 18
2.3.3.
Materia prima de elaboración ..................................................................... 19
2.3.4.
Tecnología de elaboración ......................................................................... 20
2.3.5.
Características organolépticas principales de la cajeta ........................... 22
2.3.5.1. Color y sabor ..................................................................................... 23 2.3.5.2. Reacciones que favorecen las características organolépticas.......... 24 2.3.5.3. Reacción Maillard .............................................................................. 24 2.3.5.4. Reacción de caramelización de azúcares.......................................... 26 3. METODOLOGÍA..................................................................................................... 27 3.1. Caracterización el suero ................................................................................. 28 3.1.1.
Muestreo y recolección de suero ............................................................... 28
3.1.2. Análisis del suero de quesería ................................................................... 28 3.1.2.1. Determinación de pH ......................................................................... 28 3.1.2.2. Determinación de acidez ................................................................... 29 3.1.2.3. Determinación de contenido de humedad y sólidos totales ............... 29 3.1.2.4. Determinación de cenizas.................................................................. 30 3.1.2.5. Determinación de sólidos solubles .................................................... 31 3.1.2.6. Determinación de proteínas ............................................................... 31 3.1.2.7. Determinación de grasas ................................................................... 32 3.1.2.8. Determinación de lactosa .................................................................. 32 3.1.2.9. Determinación de azúcares reductores ............................................. 32 3.1.2.10.
Determinación de color ............................................................... 32
3.1.2.11.
Determinación de viscosidad ...................................................... 33
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3.1.3.
Formulación productos tipos cajeta ........................................................... 33
3.1.4.
Elaboración de los productos tipo cajeta .................................................. 34
3.1.5.
Caracterización de la cajeta y los productos tipo cajeta .......................... 34
3.1.6.
Evaluación sensorial de los productos tipo cajeta .................................... 35
3.1.7.
Comparación con la normatividad vigente ................................................ 35
4. RESULTADOS Y DISCUSIÓN ............................................................................. 37 4.1. Muestreo y recolección de suero ................................................................... 37 4.2. Caracterización del suero de quesería ......................................................... 38 4.3. Caracterización de los productos tipo cajeta ................................................ 39 4.3.1.
Determinación de pH ......................................................................... 40
4.3.2.
Determinación de contenido de humedad y sólidos totales ............... 41
4.3.3.
Determinación de cenizas.................................................................. 43
4.3.4.
Determinación de sólidos solubles .................................................... 43
4.3.5.
Determinación de proteínas y grasa .................................................. 44
4.3.6.
Determinación de azúcares reductores ............................................. 45
4.3.7.
Determinación de color ...................................................................... 46
4.3.8.
Determinación de Viscosidad ............................................................ 49
4.4.
Evaluación sensorial de los productos tipo cajeta ............................. 50
5. CONCLUSIONES .................................................................................................. 53 6. RECOMENDACIONES ......................................................................................... 54 BIBLIOGRAFÍA.............................................................................................................. 55 ANEXOS ........................................................................................................................ 61 Anexo A: Proceso de elaboración de la cajeta .......................................................... 61 Anexo B: Determinación de pH.................................................................................... 63
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Anexo C: Determinación de acidez titulable ............................................................... 65 Anexo D: Determinación de humedad y solidos totales ............................................ 67 Anexo E: Determinación de cenizas ........................................................................... 70 Anexo F: Determinación solidos solubles (Brix) ......................................................... 72 Anexo G: Determinación de viscosidad. ..................................................................... 73 Anexo H: Determinación de proteína, grasa y lactosa con el lacticheck. ................ 74 Anexo I: Determinación de proteína por el método Kjeldahl .................................... 75 Anexo J: Determinación grasa por el método de Warner-Schmidt .......................... 78 Anexo K: Determinación azúcares reductores totales por la técnica de (DNS) ..... 80 Anexo L: Diagrama de flujo de elaboración de los productos tipo cajeta ................ 82 Anexo M: Cuestionario de la evaluación sensorial .................................................... 83
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ÍNDICE DE TABLAS Tabla 1. Composición de la leche ........................................................................... 8 Tabla 2. Productos lácteos principales .................................................................... 9 Tabla 3. Especificaciones de la composición del suero ........................................ 13 Tabla 4. Formulación de los productos tipo cajeta para un litro de producto......... 33 Tabla 5. Código de identificación de los productos comerciales caracterizados ... 34 Tabla 6. Codificación de los producto tipo cajeta .................................................. 35 Tabla 7. Especificaciones de la composición química de la cajeta ....................... 36 Tabla 8. Procedencia de los sueros de quesería muestreados ............................. 37 Tabla 9. Caracterización fisicoquímica de los sueros de quesería colectados ...... 38
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ÍNDICE DE FIGURAS Figura 1: Etapas de la reacción de Maillard .......................................................... 25 Figura 2: Desarrollo del trabajo de estudio. ........................................................... 27 Figura 3. pH de los productos comerciales y tipo cajeta. ...................................... 40 Figura 4: Humedad de los productos comerciales y tipo cajeta. ........................... 41 Figura 5: Sólidos totales de los productos comerciales y tipo cajeta. .................... 42 Figura 6: Cenizas de los productos comerciales y tipo cajeta. .............................. 43 Figura 7: Sólidos solubles de los productos comerciales y tipo cajeta. ................. 44 Figura 8. Grasa y Proteína de los productos comerciales y tipo cajeta. ................ 45 Figura 9: Azúcares reductores de los productos comerciales y tipo cajeta. .......... 46 Figura 10. Dispersión del valor de (L*) para los productos caracterizados............ 47 Figura 11. Dispersión del valor de (a*) para los productos caracterizados............ 48 Figura 12. Dispersión del valor de (b*) para los productos caracterizados............ 49 Figura 13. Viscosidad de cajeta en función del tiempo y husillo utilizado. ........... 50 Figura 14: . Evaluación sensorial de los productos comerciales y tipo cajeta. ...... 51
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RESUMEN La fabricación de queso por cualquiera que sea el sistema de elaboración da lugar a la producción de grandes cantidades de suero que son desechadas sin una valorización previa. En la actualidad, la eliminación de este subproducto se ha convertido en un problema de suma importancia desde un punto de vista industrial, ambiental y de la salud pública. Sin embargo su elevado contenido en lactosa y proteínas hacen de este subproducto de la industria quesera, una materia prima interesante para su reutilización. Su importante valor nutricional depende de la composición química de la leche y del proceso de elaboración del queso. La finalidad del presente trabajo fue el aprovechamiento del suero dulce de quesería mediante la elaboración de un producto tipo cajeta, con la finalidad de aprovechar el alto valor nutricional de este subproducto de la industria láctea. Se realizaron tres formulaciones de cajeta con sustitución de la leche por suero dulce de quesería en concentraciones de 100%, 75% y 50% de suero. A estas formulaciones se les realizó una caracterización fisicoquímica, se compararon con productos comerciales y se les evaluó sensorialmente. Los resultados muestran al suero como un producto desechado con un importante valor nutricional (3.2±0.984% de proteína y 5.202±1.421% lactosa) que puede ser aprovechado para la formulación de nuevos productos alimentarios, como es este caso se presentó un producto tipo cajeta.
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INTRODUCCIÓN El rápido crecimiento poblacional, los daños al medio ambiente y la inadecuada distribución de los alimentos, son factores que en la actualidad causan preocupación a la sociedad. Estos factores están vinculados con la seguridad alimentaria, la cual se cimenta en la disponibilidad de los alimentos, el acceso de las personas a ellos y el aprovechamiento biológico de los mismos en una alimentación segura y nutritiva, necesaria para mantener una vida sana y activa. La alimentación es una necesidad específica de todos los seres vivos, aporta energía, previene enfermedades que se presentan por deficiencia de nutrientes y ayuda en el crecimiento y desarrollo adecuado del ser humano. La alimentación es la ingesta de alimentos que brindan una cantidad variada de nutrientes, tales como son: proteínas, carbohidratos, lípidos, vitaminas y minerales que permite al ser humano gozar de un bienestar pleno y una buena salud. Los principales grupos de alimentos de acuerdo a la tecnología de alimentos se clasifican en: cereales, lácteos, cárnicos y futas y hortalizas. Estos grupos son necesarios en el consumo diario debido al alto contenido de nutrientes que brindan al organismo. Uno de los grupos más recomendados para consumo diario, es el grupo de los lácteos. El consumo de la propia leche y sus derivados satisfacen la demanda nutricional, debido a que en su composición entran prácticamente todos los nutrientes que benefician las etapas de crecimiento del ser humano. Los lácteos son alimentos con proteínas de alto valor biológico por su importante contenido en todos los aminoácidos esenciales para el organismo. Sin embargo, la industria láctea genera cantidades significativas de suero, mayormente de leche diluida, leche separada, crema, helado, mantequilla, yogurt y queso, siendo este último el responsable del volumen mayoritario de este subproducto. El suero es un residuo con un alto valor nutricional que se vierte directamente a nuestros ríos, lagos y zonas, sin considerar que es un producto rico en lactosa y representa el 20 % de las proteínas de la leche, lo que hace a este residuo un producto con un valor biológico significativo. 1
Una de las características del perfil de un ingeniero en alimentos es obtener a través de la transformación de alimentos productos de buena calidad nutricional, empleando tecnologías que se basan en la selección, elaboración y conservación de alimentos seguros, nutritivos y saludables, logrando un buen aprovechamiento de las fuentes alimenticias y al menor precio posible. El presente trabajo de estudio es parte del grupo de investigación “Gestión Agroindustrial y Ambiental”, enfocada al aprovechamiento del suero de quesería desechado por las industrias queseras de la región. La aportación de este trabajo al grupo de investigación, se basó en caracterizar los diferentes tipos de suero que se generan en los municipios de Acatlán, Naolinco, Jilotepec, Coatepec y Xico, localizados en la Zona Centro del Estado de Veracruz, y elaborar y caracterizar fisicoquímicamente un producto tipo cajeta a partir de este subproducto.
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1. GENERALIDADES 1.1. ANTECEDENTES El gran impacto ambiental y el importante valor nutricional del suero lácteo de quesería, ha despertado en los últimos años el interés de los investigadores para aprovechar este subproducto como fuente de energía en la obtención de biomasa, como materia prima en la elaboración de nuevos productos o simplemente en la aplicación de tratamientos para disminuir su carga orgánica. Sin duda existe una gran variedad de trabajos de investigación relacionados con el aprovechamiento del suero lácteo de quesería, sin embargo, los más recientes que se relacionan con este trabajo de investigación fueron los siguientes: En el año 2008, Teniza realizó un estudio del suero de queso de leche de vaca para determinar los productos comerciales de interés que se pueden obtener a partir del mismo. Este estudio comprendió una caracterización fisicoquímica seguida de la elaboración de un concentrado líquido de suero y de un suero en polvo, su adición para la elaboración de queso tipo Oaxaca y el uso de suero líquido y deshidratado para elaborar una bebida con saborizantes artificiales. Rodríguez, et al (2010), realizaron una caracterización del suero de las queserías del valle Tulancingo, Hidalgo, con la finalidad de conocer las características fisicoquímicas y bromatológicas del suero que se produce en dicha región, para plantear una opción de uso y así evitar su desecho. Para este trabajo de estudio se eligieron 15 empresas queseras en el valle de Tulancingo y sus alrededores, la elección se hizo en base a su ubicación, origen de la materia prima (leche), productos elaborados y disposición de los dueños para participar en el muestreo. Al igual que los otros dos trabajos de investigación en este también se recomienda el uso del suero dulce para la elaboración de productos alimenticios. En la Universidad Veracruzana se han realizado varios proyectos en este mismo campo. En el año 2010, Segura López analizó la factibilidad de la elaboración de
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una bebida refrescante sabor naranja y fresa a partir del lacto suero como parte del “Programa para la Restauración Integral de la Microcuenca del Rio Naolinco, Veracruz”. En los resultados de este trabajo de investigación, se observó que la bebida refrescante comparada con marcas comerciales es más nutritiva debido a su alto contenido en proteínas, vitaminas y minerales. En el mismo año y como parte del mismo programa Lagunes Rendón hizo un análisis preliminar de la factibilidad de la elaboración de queso Mysost, a partir de suero. La finalidad de este trabajo de investigación fue la elaboración del queso y su evaluación sensorial, y se determinó el costo de inversión y producción del queso Mysost. Se determinó que este producto cumple los requerimientos nutricionales para una adecuada alimentación a un pecio accesible. Finalmente, en cuanto la caracterización de suero de quesería en el año 2012 Muños, caracterizó en suero de quesería como parte del análisis de una alternativa para la elaboración de una bebida fermentada con probióticos a partir de lacto suero. En cuanto a cajeta de leche de cabra y de vaca, existe una gran variedad de estudios realizados donde destacan: las caracterizaciones fisicoquímicas y organolépticas, la influencia de la temperatura en el dulce de leche y el tiempo de cristalización. Sin embargo, en estudios sobre la elaboración de cajeta o dulce de leche solo se encontró el siguiente: En el 2009, se realizó un estudio donde se midieron las características organolépticas de “dulce de leche” elaborado con dos concentraciones de quesería líquido y suero el polvo 25 y 50%. Las características organolépticas evaluadas fueron las que las que perciben nuestros cinco sentido. Los resultados de esta evaluación no registraron diferencias significativas (Madrona, et al, 2009). .
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1.2. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA La producción de la gran variedad de quesos elaborados ha hecho que la industria láctea crezca en el ámbito económico y alimenticio. Sin embargo, el suero que se obtiene como producto secundario en la elaboración de estos productos, se ha convertido en un problema industrial, ambiental y de salud pública, debido a que muchas veces es desechado al medio ambiente sin considerar el valor nutritivo que puede ser aprovechado en la seguridad alimentaria del ser humano. El suero de quesería es un residuo separado de la leche cuando ésta se coagula para la obtención del queso, es decir, son todos los componentes de la leche que no se integran en la coagulación de la caseína, constituyendo aproximadamente el 85%-90% del volumen de la leche, cuyos componentes principales son la lactosa, calcio, sales minerales y proteínas lacto-séricas, que hacen a este subproducto de la industria láctea un producto de interés para su transformación en la elaboración de productos que sean parte de la seguridad alimentaria humana.
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1.3. JUSTIFICACIÓN El crecimiento de la población en México requiere de un aumento en la producción de alimentos que garanticen una mejor alimentación de toda la población. Sin duda la industria láctea es uno de los sectores económicos y alimenticos de mayor importancia para obtener una adecuada seguridad alimentaria. El importante valor nutricional del suero, motiva a las prácticas industriales, ambientales y de salud pública a la continua búsqueda de tecnologías que permitan el aprovechamiento de este subproducto para su reutilización en la fortificación y/o enriquecimiento de alimentos y en la elaboración de nuevos productos. Actualmente, en la Facultad de Ciencias Químicas y en el Instituto de Ciencias Básicas de la Universidad Veracruzana se realizan investigaciones acerca del aprovechamiento de este subproducto para la producción de alimentos como quesos, productos similares al yogurt y bebidas lácteas, en la producción de biocombustibles y fertilizantes y en tratamientos para disminuir la carga orgánica.
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1.4.
OBJETIVOS
1.4.1. Objetivo general
Caracterizar fisicoquímicamente un producto tipo cajeta elaborado a partir del suero dulce de quesería.
1.4.2. Objetivos específicos 1 Caracterizar el suero de quesería obtenido a partir de los quesos frescos que se elaboran en la región. 2 Formular productos tipo cajeta, utilizando diferentes concentraciones de suero de quesería. 3 Caracterizar y comparar fisicoquímicamente los productos obtenidos con la normatividad vigente y con dos productos comerciales. 4 Evaluar y comparar sensorialmente los productos obtenidos con dos productos comerciales.
1.4.3. Hipótesis Es posible utilizar el suero de quesería para la elaboración de un producto tipo cajeta.
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2. MARCO TEÓRICO 2.1. Leche y productos lácteos La leche de acuerdo a la Norma Oficial Mexicana 155 se define como: “el producto obtenido de la secreción de las glándulas mamarias de las vacas, sin calostro el cual debe ser sometido a tratamientos térmicos u otros procesos que garanticen la inocuidad del producto; además puede someterse a otras operaciones tales como clarificación, homogeneización, estandarización u otras, siempre y cuando no contaminen al producto y cumpla con las especificaciones de su denominación” , es un producto nutritivo que posee substancias que se encuentran ya sea en solución, suspensión o emulsión en agua. La composición química de la leche influye mucho sobre la calidad de los productos lácteos. La composición pueden variar según la especie, la raza del animal, época del año, tratamiento sufrido por la leche, tipo de alimentación, salud del animal, fase de lactancia, clima, entre otras (Madrid, 1994). La composición de la leche en g/L de acuerdo a la NOM-155-SCFI-2012 se muestra en la tabla 1. Tabla 1. Composición de la leche
Parámetro
Especificación
Grasa
Mínimo 30 g/L.
Sólidos no grasos
Mínimo 83 g/L. Mínimo 43 g/L.
Lactosa Máximo 52 g/L. Proteína
Mínimo 30 g/L.
Caseína
Mínimo 24 g/L.
*Fuente: NOM-155-SCFI-2012
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Como se observa en la tabla 1 la importancia que tiene este producto alimenticio, se debe a su alto contenido en proteína, grasa y lactosa, que hace de este producto importante para el consumo de ser humano. Los productos lácteos son productos que pueden ser elaborados a partir de leche entera, parcialmente descremada, descremada y/o con grasa vegetal (Tabla 2), por lo que en algunos casos se emplean aditivos emulsificantes, estabilizantes o espesantes para restituir o añadir consistencia, manteniendo las cualidades organolépticas y nutriológicas del producto. Tabla 2. Productos lácteos principales
Producto
Tipos Entera, Descremada, Semidescremada,
Leches
deslactosada,
con
grasa
vegetal,
reconstituida, concentradas y evaporadas. Yogurt Queso Mantequilla Crema Dulce de leche
Aflanado, batido, liquido, frutal, natural y saborizado. Frescos, madurados y procesados. Mantequilla o margarina. Dulce o acida. De alta, intermedia y baja humedad.
Helado Suero
Dulce o ácido.
* Fuente: CANILEC 2011
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2.2. Suero de quesería A través de los años el suero de quesería ha dejado de ser un residuo de desecho de la industria láctea, para convertirse en materia prima en la elaboración de productos a base de este subproducto lácteo que contiene un importante valor nutricional. En este apartado se abordara su importancia, clasificación y composición, así como el uso y los tratamientos tecnológicos que se da actualmente la industria alimentaria.
2.2.1. Definición y clasificación. El lacto suero, suero, suero lácteo o suero de quesería es un líquido verdeamarillento que se separa de la leche cuando ésta se coagula para la obtención del queso, contiene todos los componentes de la leche que no se integran en la coagulación de la caseína y constituyendo aproximadamente el 85% - 90% del volumen de la leche. (Sánchez-Sánchez, et al , 2009). El suero está compuesto principalmente por lactosa, calcio, sales minerales y proteínas lacto-séricas Las proteínas del suero lácteo tienen un gran contenido en aminoácidos esenciales como lisina, triptófano además de aminoácidos azufrados (Hernández & Rudín, 2002). Según sea el procedimiento utilizado para la obtención del queso, el suero se clasifica de acuerdo al tipo de coagulación empleada en la obtención de la caseína. De esta manera se obtendrá suero ácido cuando el coagulo se forma por la fermentación y/o acidificación de ácidos orgánicos o ácidos minerales, provocando el descenso de pH menor a 5 (Denicia & Castillo, 2000). El suero dulce se obtendrá de la coagulación no acida por la acción enzimática de la renina alcanzando un valor de pH 6.5 (Parra-Huerta, 2010). El suero contiene una cantidad importante de calcio que varía dependiendo del tipo de coagulación. El suero ácido contiene menos lactosa y más minerales, en especial calcio y fosforo. La acción del ácido láctico ya sea añadido o producido por la acción de bacterias del ácido lácticas provoca, que el calcio abandone el
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complejo caseína calcio y que se forme lactato de calcio, quedándose así sin la protección del calcio, lo que origina su precipitación. Cuando la coagulación de la leche se realiza enzimáticamente, el complejo caseína-calcio se desdobla en paracaseinato de calcio y proteínas de suero, en este caso el calcio permanece unido a las proteínas coaguladas. En el suero dulce, al carecer de calcio, no se puede formar lactato y aunque se someta a una acidificación no se puede transformar en suero ácido. Otra variedad de suero es el suero industrial, el cual se obtiene por la coagulación de las proteínas por adicción de otros ácidos, por ejemplo por la adicción de ácido clorhídrico, de ácido sulfúrico o de ácido acético (Spreer, 1991).
2.2.2. Composición del suero Al representar el suero cerca del 90% del volumen de la leche, contiene la mayor parte de los compuestos hidrosolubles de ésta, el 95% de lactosa (azúcar de la leche), el 25% de las proteínas y el 8% de la materia grasa de la leche. Su composición varía dependiendo del origen de la leche y el tipo de queso elaborado, pero en general el contenido aproximado es de 93.1% de agua, 4.9% de lactosa, 0.9% de proteína cruda, 0.6% de cenizas (minerales), 0.3% de grasa, 0.2% de ácido láctico y vitaminas hidrosolubles. Cerca del 70% de la proteína cruda que se encuentra en el suero corresponde a proteínas con un valor nutritivo superior al de la caseína, como son β-lacto-globúlina, α-lacto-albúmina, inmunoglobulinas y enzimas (García, et al , 1993; Kirk, et al , 2005). El agua es el nutriente requerido en mayor cantidad y la leche suministra al suero una cantidad de agua importante, conteniendo aproximadamente de 94-96%; sin embargo normalmente representa del contenido total de la leche. Dicha variación se debe a la alteración de cualquiera de sus otros componentes: proteínas, lactosa y, sobre todo, grasa (FAO, 1997). La materia grasa está constituida por un 98% de triglicéridos, 0.5-1% de fosfolípidos y otras sustancias. Ésta constituye un importante fuente de energía, además sirve como medio de transporte de vitaminas liposolubles como A, D, E y
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K. Lo que caracteriza a los lípidos de la leche en su presencia en forma de glóbulos grasos emulsionados, suspendidos en la fase acuosa del suero. Los componentes asociados a la materia grasa son esteroles, carotenos, xantofilas y vitaminas liposolubles. El colesterol lo encontramos en la fracción lipídica y en la fase acuosa en forma de proteína-colesterol y en la membrana de los glóbulos grasos. (Hernández & Rudín, 2002). Las proteínas del suero son proteínas globulares solubles en agua, no coagulables que son separadas de la cuajada, de forma manual o mecánica y representan el 20 % de las proteínas presentes en la leche; entre ellas se encuentran lactoalbúminas, lactoglobulinas, inmunoglobulinas, lactoferrina, proteasa-peptonas y lacto peroxidasa, también llamadas proteínas séricas. Las proteínas séricas o seroproteínas son consideradas proteínas de alto valor biológico que cuentan con un amplio perfil de aminoácidos que incluye aminoácidos azufrados como la cisteína y la metionina, aminoácidos de cadena ramificada como lisina y triptófano, con lo que se compensan las deficiencias de la caseína (Teniza, 2008).. La lactosa es el principal componente del suero, el cual es de gran importancia ya que le proporciona energía al ser humano, debido a que es un disacárido fácil de asimilar. La lactosa del suero tiene varias propiedades interesantes, presenta poder edulcorante (20 a 30% del poder edulcorante de la sacarosa), capacidad de fijación de aromas y de adsorción de pigmentos, temperatura de caramelización superior a la de otros azúcares, poder emulsificante y agregante, solubilidad en agua, aumento de la presión osmótica, alta estabilidad (química, física y microbiológica) ante la humedad. Estos aspectos le brindan a la lactosa amplios usos industriales. En la industria farmacéutica, su propiedad agregante es aprovechada como excipiente en la elaboración de píldoras y grageas, como aditivo para medio de cultivos y en leches maternizadas. En la industria química y alimentaria se emplea para incrementar la viscosidad y mejorar la textura, como soporte de salsas y sopas, en productos de repostería, panadería, confitería, bebidas, cárnicos, alimentos infantiles, alimentos bajos en calorías y como fuente de galactosa (azúcar que entra a formar parte en los cerebróxidos, lípidos
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presentes en gran cantidad en el tejido nervioso) en alimentos infantiles (Hernández & Rudín, 2002). En la tabla 3 se muestran las especificaciones del suero de acuerdo a la norma NMX-F-721-COFOCALEC-2012. Tabla 3. Especificaciones de la composición del suero
Especificación
Suero dulce
Suero ácido
Agua %
*N/R
*N/R
Proteína %
Mínimo 0.72
Mínimo 0.72
Lactosa %
Máximo 4.7
Máximo 4.7
Grasa %
Máximo 0.10
Máximo 0.10
Cenizas %
Máximo 0.53
Máximo 0.53
*N/R especificación no reportada Fuente: NMX-F-721-COFOCALEC-2012.
2.2.3. Propiedades del suero Las proteínas del suero lácteo representan una mezcla variada de proteínas, las cuales tienen una serie de efectos biológicos, que van desde un efecto anti cancerígeno hasta efectos en la función digestiva (Hernández & Rudín, 2002). Al referirse a las proteínas del suero de queso, es importante mencionar el glicomacropéptido,
también
conocido
como
caseinomacropéptido
o
caseinoglicopéptido. Este glicopéptido presente en el suero es liberado por la caseína después de la hidrólisis con el cuajo; en términos más simples, se produce después de agregar el cuajo a la leche durante la fabricación del queso. Hay muchos estudios que describen al glicomacropéptido como un alimento hipoalergénico; del mismo modo, se ha puesto en evidencia que tiene un sabor agradable y que es de fácil absorción y digestión. Por ende, su uso en los complementos alimenticios podría mejorar sensorialmente y optimizar la absorción de las proteínas que hay en dichos productos (Herrera & Verdalet, 2005).
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Sus principales propiedades son: a) emulsificantes muy efectivas, b) Solubles a pH bajos, c) apropiadas en productos acidificados, d) buena capacidad de gelatinización. e) aumentan la viscosidad y f) termolabilidad y precipitando progresivamente con los tratamientos térmicos (Teniza, 2008).
2.2.4. Aprovechamiento actual del suero en la industria Debido a las excelentes propiedades nutricionales y funcionales y a las grandes cantidades de suero de quesería que se producen, se ha convertido en una excelente materia prima para obtener diferentes productos a nivel tecnológico o como medio de formulación. Aun cuando, su alto contenido en agua, su salinidad elevada y su alterabilidad microbiana dificultan a menudo su aprovechamiento. (FAO, 1997).
2.2.4.1.
Concentrados
La FAO define los concentrados como: alimentos combinado con otro para mejorar el balance nutritivo del producto y que será posteriormente diluido y mezclado para producir un suplemento o un alimento completo. En la actualidad varias tecnologías pueden ser utilizadas para el aprovechamiento del suero de queso, entre ellas, el proceso de separación con membranas. La industria láctea es una de las que más utilizan los sistemas con membranas, para concentrar y fraccionar el suero de quesería (Brião & Tavares, 2007; Muñi, et al, 2005). Todo proceso que incluye el fraccionamiento y la concentración de las proteínas del suero debe considerar también la recuperación de la lactosa, que es el componente que se encuentra en mayor cantidad y la principal responsable por la elevada carga orgánica del suero. Por otra parte, la lactosa por ser una fuente de material energético puede ser utilizada en diversos procesos biotecnológicos, y es un componente muy usado en las industrias alimenticias y farmacéuticas. Así el fraccionamiento del suero en lactosa y proteínas representa una posibilidad que permite la utilización de los constituyentes de mayor importancia comercial presentes en los sueros de queso (Chollangi & Hossain, 2007; Bund & Pandit, 2007).
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2.2.4.2.
Hidrolizados y Aislados
Los aislados de proteína de suero tienen como características importantes un 90% de proteína y entre 4-5.5% de agua. Por su alta pureza, son usados extensivamente en suplementación nutricional, bebidas deportivas y medicinales La introducción dentro de la dieta de hidrolizados enzimáticos ricos en oligopéptidos, especialmente di- y tripéptidos, representan una manera de mejorar la utilización de la proteína del suero. Estas preparaciones han sido usadas en varios países como suplementación dietética para necesidades fisiológicas específicas, para personas de la tercera edad, bebes prematuros, atletas que controlan el peso a través de dietas y niños con diarrea. Los hidrolizados de proteínas son bastante utilizados debido a que los aminoácidos proporcionados son rápida y completamente absorbidos a nivel digestivo en comparación con la proteína intacta sin hidrolizar (Parra-Huerta, 2009).
2.2.4.3.
Biomasa
La biomasa es el conjunto de materia viva que se obtiene a partir del crecimiento de microorganismos en medios de desecho con alto valor biológico. Una alternativa es utilizar el suero como medio para el crecimiento de microorganismos para la producción de biomasa. La masa de microorganismos obtenida (levaduras, mohos, baterías, algas) posee un alto contenido proteico, por lo que recibe el nombre de proteína unicelular. En diversas investigaciones se ha indicado la posibilidad de obtener proteína unicelular mediante el crecimiento de microorganismos que hacen uso de la lactosa presente en el suero (ZumbadoRivera, et al , 2006). Con el fin de satisfacer la escasez en la producción de proteínas para alimentación humana y animal en los países en desarrollo, se han establecido en las últimas décadas varios procesos para la producción de microorganismos o biomasa microbiana. Se han estudiado numerosos sustratos para la producción de biomasa unicelular, siendo el suero lácteo uno de los que se ha considerado más importante debido a su bajo precio y su disponibilidad, aparte de que suele ser un
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contaminante importante en aguas de desecho, lo que causa serios problemas en el funcionamiento de las plantas de depuración. Aunque algunas investigaciones al respecto han utilizado el suero entero, la importancia que han adquirido los concentrados proteicos ha hecho que la producción de biomasa se haya desarrollado hacia el uso de suero desproteinizado para incrementar el atractivo económico del proceso (Col de Mendoza, et al , 2006). La biomasa de origen unicelular tiene aplicaciones como suplemento proteico en alimentación animal, además, se ha investigado su utilización en la fabricación de ingredientes funcionales, suplementos proteicos, para resaltar el sabor de alimentos procesados, entre otros (Zumbado, et al , 2006).
2.2.4.4.
Quesos
La necesidad de utilizar el suero de una forma más conveniente ha impulsado la difusión de su utilización y de sus proteínas para la alimentación humana. La elaboración de queso a partir de suero es una técnica antigua todavía empleada en muchas zonas. Todos los quesos de suero se elaboran de forma semejante, pero los ingredientes empleados en su elaboración son los que confieren las características que distinguen a las distintas variedades (Scott, 1991). El queso Ricotta es un queso de pasta fresca, sin corteza. Representa una forma de reutilización del suero de queserías, no requiere de una buena infraestructura, ni gastos elevados. La obtención de este producto, requiere de la precipitación de las proteínas séricas, albúmina y lacto globulina, que atrapan en su estructura a la lactosa y la materia grasa remanentes en el suero. Sus características organolépticas constan de: un color blanco, sin olor, con sabor dulce y textura suave (Haroldo, et al , 2009). El queso chanco, es el queso madurado de origen Chileno y se elabora con leche pasteurizada de vaca. Su obtención es por medio de la combinación de una coagulación enzimática seguida de la maduración con cultivos lácticos puros, la maduración que debe alcanzar este queso es de al menos 21 días. Tomando en cuenta la importancia del suero, Artega et al (2009), elaboraron y compararon el 16
curso de la maduración y calidad de queso Chanco sin y con diversas concentraciones de suero agregadas a la leche para la elaboración de queso.
2.2.4.5.
Bebidas fermentadas y bebidas frescas
El lacto suero desproteinizado o completo puede ser fermentado para producir una gama de bebidas. La principal ventaja ofrecida por el lacto suero como sustrato para la producción es que tienen un gran valor nutritivo y rehidrate y son menos ácidas que los jugos de frutas. La comercialización de estos productos generalmente enfatiza en la salud y beneficios nutricionales, especialmente si ellas aun contienen las proteínas de lacto suero. El sabor del lacto suero, especialmente el ácido, es más compatible con las bebidas de frutas cítricas. Sin embargo, su utilización como bebida refrescante es obstaculizada por la presencia de proteínas de lacto suero y componentes grasos. Después de la segunda guerra mundial, este problema se solucionó al utilizar lacto suero desproteinizado y sin grasa. Un ejemplo bien conocido de bebida refrescante es “Rivella” producida en Suiza desde 1950 y hoy en día consumida en Canadá y Holanda. Rivella es una bebida de lacto suero pasterizada, carbonatada, con un sabor de fruta agridulce y un pH de 3,7 (Parra-Huerta, 2009).
2.2.5. Tratamiento del suero En el pasado, la mayor parte de las fábricas de queso eliminaron sus aguas residuales por la descarga directa a tierra, ríos, lagos, océano, etc. sin ningún tratamiento previo. Hoy en día existen tres opciones de tratamiento de aguas residuales de quesería que pueden ser consideradas. La primera opción se basa en la aplicación de la valoración tecnologías. Estas tecnologías se aplican para recuperarse valiosos compuestos como proteínas y lactosa. Cada litro contiene aproximadamente 50 g de lactosa y 10 g de proteínas con un nivel más alto alimenticio y valor funcional. La segunda opción se basa en la aplicación de tratamientos biológicos. Estos procesos también se pueden usar como valoración tecnologías. Por ejemplo, la hidrólisis de lactosa y proteínas lleva a la generación de los monosacáridos de 17
lactosa (glucosa y galactosa), péptidos y/o aminoácidos. La Fermentación se está considerando en la producción de ácido láctico, ácido butírico, butanol, ácido acético, glicerol, acetona, etanol, hidrógeno, proteínas de la célula solas, etc. La tercera opción es la aplicación de tratamientos fisicoquímicos como coagulación y/o floculación, ozonización, precipitación térmica e isoeléctrica, precipitación ácida y alcalina, oxidación electroquímica, etc. Los gastos asociados a tecnologías de valorización no son normalmente tolerables a pequeñas y medianas empresas, entonces los tratamientos biológicos y fisicoquímicos constituyen una alternativa viable (Carvalho, et al, 2012).
2.3. Cajeta La importancia de este apartado se incluyó con la finalidad del estudio de la naturaleza de la cajeta, de los principios subyacentes y de la tecnología empleada para su elaboración y conservación. Estos estudios fueron de suma importancia en la elaboración del producto estándar y la elección, el proceso de conservación y de la tecnología empleada en la elaboración de los productos tipo cajeta a partir de suero de quesería.
2.3.1. Definición La cajeta es un producto alimenticio dulce elaborado principalmente con leche de cabra, también puede ser elaborado con leche de vaca o la mezcla de ambas; al cual se le adiciona azúcares y algunos aditivos como el bicarbonato de sodio; procesado en caliente hasta obtener su viscosidad y color café claro o pardo rojizo que caracteriza al producto (NMX-F-480-1985).Es un producto común en América Latina, con una alta concentración de azúcares (sólidos totales entre 65 y 70 %) y un agradable sabor característico (García-Márquez, 1999).
2.3.2. Historia En México, la cajeta se fabrica desde la época del virreinato, cuando los españoles que fundaron Celaya, en 1570, trajeron la receta de la leche quemada. Celaya fue nombrada “Muy noble y Leal Ciudad de Celaya de la Purísima
18
Concepción” en 1698. El origen de del dulce de leche es español, pero se elaboraba con leche de vaca, sin embargo cuando los españoles llegan a la región del Bajío de México, se encontraron con muchas cabras, por lo que modificaron la receta. Su nombre proviene del envase o “cajete” de madera para vaciar el dulce. Con el paso del tiempo se le empezó a llamar cajeta, haciendo referencia a la cajita de madera. En Celaya las primeras fábricas se fundaron a fines del siglo XIX por los señores Antonio Zúñiga y Pedro Figueroa. Más de 40 empresas familiares conservan la tradición y su producción es de 130 L/día (cabra) y 800 L/día (vaca) (Rocha, 2007).
2.3.3. Materia prima de elaboración Las materias primas principales empleadas para la elaboración de cajeta son: leche, sacarosa, glucosa y bicarbonato de sodio. La leche debe tener la composición promedio, sin crecimiento de bacterias coliformes, que no presente desarrollo de acidez, es decir, con un rango de 14 a 20° Dormin (García-Márquez, 1999). Si bien la composición de la leche varía con las épocas del año y la alimentación de los animales, se puede generalizar diciendo que en promedio la leche posee: lactosa 4,8%, proteínas 3,5%, grasa 3,2%, cenizas 0,8% (Granados-Lara, et al , 2010). La lactosa y ciertos minerales se encuentran en la leche como soluciones verdaderas, las proteínas como soluciones coloidales, la caseína como dispersión gruesa y las grasas como emulsiones (Zunini, 1998). La sacarosa, se refiere al azúcar de caña, además de su importancia como componente del sabor típico del dulce de leche tiene un papel clave en la determinación del color final, consistencia y cristalización. Este carbohidrato está formado por una molécula de glucosa y una de fructosa. Es un sólido incoloro que cuando se calienta a temperatura mayor a 170°C cristaliza gradualmente al punto de formar caramelo color café. Además, la sacarosa es un importante conservador y saborizante en alimentos (Granados-Lara, et al, 2010).
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El jarabe de glucosa es un derivado vegetal, fácilmente digerible. Este jarabe es menos dulce que la sacarosa y es soluble en agua de la cual puede ser cristalizada. La función de este azúcar es reducir la cristalización de la lactosa ya que la solubilidad de esta última aumenta en presencia de glucosa, aunque el mecanismo no se conoce del todo. Además, proporciona brillo al producto final. La concentración de glucosa no debe ser mayor al 2%, pues si se excede, el producto final será gomoso, desagradable para el consumidor (Zunini, 1998). El bicarbonato se utiliza como neutralizante. La leche debe ser neutralizada ya que durante el proceso de evaporación el producto va perdiendo humedad. Esto conlleva a una concentración del ácido láctico, por lo que la acidez va aumentando de una manera tal que el proceso podría culminar por producir una sinéresis. El uso de leche con acidez elevada produce una cajeta con textura arenosa y áspera. Asimismo, una acidez excesiva impide que el producto terminado adquiera su color característico, ya que las reacciones de Maillard son retardadas por un pH bajo (Granados-Lara, et al , 2010; Zunini, 1998).
2.3.4. Tecnología de elaboración La tecnología del proceso de elaboración de alimentos se fundamenta esencial mente en el manejo de una serie de operaciones físicas y químicas. Cada una de estas operaciones es una operación unitaria. Este concepto fue introducido en 1915 por el profesor Little, del Massachussets Institute of Technology (M.I.T.). La definición dada entonces, fue la siguiente: “... todo proceso químico conducido en cualquier escala puede descomponerse en una serie ordenada de lo que pudieran llamarse operaciones unitarias, como pulverización, secado, cristalización, filtración, evaporación, destilación, etc. El número de estas operaciones básicas no es muy grande, y generalmente sólo unas cuantas de entre ellas intervienen en un proceso determinado” (Gomis, 1998). El objetivo de las operaciones unitarias en alimentos es modificar las condiciones de una determinada cantidad de materia de forma que el producto resultante sea más útil a nuestros fines. Este cambio puede llevarse a cabo por tres diferentes
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formas: modificar su masa o composición, modificar el nivel o calidad de energía que posee y modificar sus condiciones de movimiento. De acuerdo con estas ideas, normalmente se clasifican las operaciones unitarias en función de la propiedad materia, energía o cantidad de movimiento que se transfiere en la operación o la que sea más relevante. Atendiendo al tipo de propiedades de transporte, las operaciones unitarias se pueden clásica en: operaciones de trasferencia de materia, operaciones de transferencia de energía, operaciones de transferencia simultanea de materia y energía y operaciones de cantidad de movimiento (Castello, 2006). Las principales operaciones unitarias del proceso de elaboración de cajeta constan principalmente de la trasferencia de materia en el mezclado de los ingredientes y la transferencia de color presente en la evaporación de la fase continua. El mezclado en la cajeta es la operación unitaria en la que a partir de todos los componentes, dispersos uno en el seno del otro, se obtiene una mezcla uniforme. Al componente mayoritario que es el agua se le denomina fase continua y los minoritarios que son el resto las materias primas, fases dispersas. El mezclado no tiene un efecto conservador sobre la cajeta y se usa tan sólo como ayuda en el proceso de elaboración para modificar la comestibílidad o calidad del producto. Esta operación unitaria suele ejercer un efecto importante sobre las propiedades funcionales y las características organolépticas. Su principal efecto consiste en homogenizar los productos y conseguir una óptima distribución de los diversos ingredientes. (Sánchez, 2003). La operación unitaria más importante para la conservación de la cajeta es la evaporación parcial del agua por ebullición. Esta importante operación unitaria involucra la trasferencia de masa de la fase líquida a la gaseosa. Sin embargo el término de evaporación en la elaboración de cajeta, se refiere, generalmente, al proceso de concentración de los sólido totales de la solución acuosa donde lo evaporado es agua en forma de vapor. La transferencia de calor para logra la
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evaporación es el vapor saturado que no se mezcla con la solución sino que cede su calor latente a la solución (Olivares, SF). En Anexo A se muestra el diagrama de flujo para la elaboración de cajeta industrial de acuerdo a Granados-Lara et al (2010). El tiempo total de concentración oscila entre 2 y 3 horas. Siendo de suma importancia, el punto de retirar el dulce y cerrar el vapor. Un dulce sacado antes es demasiado fluido y sacado después, altera sus características organolépticas. Para determinar el dulce o cerrar el vapor se usa un refractómetro, con el cual se determinan los sólidos de la cajeta. En el dulce la medición oscila entre 65 y 68 ° Brix en el momento de dar por terminada la cocción (Granados-Lara, et al , 2010; Rocha, 2007). En los métodos tradicionales artesanales se trabaja en tinas de cobre en donde a diferencia del proceso industrial, el bicarbonato de sodio es adicionado desde el inicio del tratamiento térmico, al igual que en el proceso industrial en este método se calienta ligeramente de 60-70°C la leche para adicionar el azúcar. El producto se deja concentrar de 55 a 60 % aproximadamente de sólidos, momento en el cual si lleva glucosa, debe agregarse. Se continúa la concentración hasta llegar a 65-70 °Brix. Este método tiene desventajas por el tamaño que deben tener las tinas, y lo difícil que resulta controlar la ebullición (García-Márquez, 1999).
2.3.5. Características organolépticas principales de la cajeta Los consumidores son la herramienta más adecuada para determinar los límites de tolerancia para atributos sensoriales y defectos de un producto alimenticio determinado. Cuando los consumidores degustan y/o evalúan un producto alimenticio, ellos decidirán si lo aceptan o lo rechazan. En este contexto, podemos decir: que la aceptación o el rechazo es un análisis de supervivencia, dicho análisis puede ser utilizado para determinar qué tan alta es la intensidad o concentración de un defecto sensorial antes de que los consumidores puedan rechazar el producto. Esta metodología se centra en el riesgo de que el consumidor; de rechazo al producto, estime el nivel máximo de un defecto
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sensorial, y dé el nivel necesario para alcanzar un porcentaje de los consumidores (Ares, et al , 2006). La aceptación del producto por los consumidores es vital en proceso de desarrollo y mejora de un producto. Pruebas sensoriales son utilizadas con el propósito de medir y analizar estadísticamente actitudes subjetivas de panelistas sin entrenamiento. En pruebas de laboratorio las condiciones de interferencia se controlan fácilmente, siendo entre 25 y 50 el número necesario de consumidores para una prueba (Wanderley, et al , 2005). Amerine, Pangborn y Roessler y ASTM citado en
(Wanderley,et al , 2005)
sugirieron un mínimo de 30 consumidores para la aplicación de pruebas sensoriales realizadas en laboratorio. Una pruebas efectiva es la escala hedónica en la que la aceptación de un producto se expresa en la escala que varía entre el atributos gusta y disgusta, en diferentes grados de intensidad.
2.3.5.1.
Color y sabor
El color se puede definir como la sensación que experimenta el observador, cuando la energía radiante del espectro visible (380- 770nm) alcanza la retina del ojo. De las características sensoriales de las cajetas y dulces de leche, el color juega un papel relevante en la evaluación de la calidad y aceptación de los consumidores. Hough et al. (1986; 1992) encontraron que para el consumidor el color y la textura eran más importantes que el sabor. En cuanto al color no hay una uniformidad específica, hecho que refleja la variedad de productos en el mercado con intensidad y luminosidad significativa. Durante el tratamiento térmico de cajeta, se producen reacciones. Esto conduce al desarrollo de un producto de color marrón con un sabor característico y agradable. Sin embargo, esta reacción de pardeamiento no enzimático también puede disminuir el valor nutritivo al dañar aminoácidos esenciales (Rodríguez-Blanco, et al , 2012).
23
2.3.5.2.
Reacciones que favorecen las características organolépticas
Las reacciones de pardeamiento son fenómenos importantes ocurridos tanto en el procesamiento a altas temperaturas como en el almacenamiento de alimentos. En la industria alimentaria, la formación del sabor, color, y aroma, está relacionada con las reacciones de pardeamiento no enzimática, siendo las reacciones de Maillard y de caramelización las responsables. Ocurren simultáneamente, dependiendo del tipo de azúcar y las condiciones de reacción que pueden ser influenciadas por muchos factores como: temperatura, pH, tiempo, actividad del agua y concentración de los reactantes (Miranda, et al , 2007).
2.3.5.3.
Reacción Maillard
La reacción de Maillard se basa en el estudio realizado por primera vez del Químico Louis- Camille Maillard en 1912, quien descubrió que al calentar azúcares y aminoácidos libres con agua, se obscurecían hasta un color amarillo-marrón y que a su vez provocaban un aroma agradable. La Reacción de Maillard es la descripción general de una serie de reacciones complejas debidas a la reacción de grupos amino libres como aminas, aminoácidos, péptidos y proteínas con compuesto carbonilo, particularmente azúcares reductores. La interacción de estos compuestos es responsable de productos de la reacción de Maillard que da atributos sensoriales esenciales a productos alimenticios sometidos a tratamiento térmico, lo que contribuye a la mejora de sus características organolépticas (Deborah, et al , 2012). La reacción de Maillard se lleva a cabo a través de la formación de una base de Schiff, seguido del reordenamiento de Amadori, la formación de dicetosaminas, una enolización y la reacción de Strecker (Figura 1) (Miranda, et al, 2007).
24
*
Fuente: Deborah, 2012. Figura 1: Etapas de la reacción de Maillard
En esencia, se afirma que en una primera etapa, un azúcar reductor, se condensa con un compuesto que posee una conexión grupo amino para dar un producto de condensación glucosilamina N-sustituido, que reorganiza para formar el producto de transposición de Amadori (ARP). La degradación subsiguiente del producto de Amadori es dependiente del pH del sistema. A un pH de 7 o por debajo, se sufre principalmente 1,2-enolización con la formación de furfural cuando se trata de pentosas, o hidroxi- metilfurfural (HMF) cuando se trata de hexosas. En pH> 7 la degradación del compuesto de Amadori involucra principalmente 2,3 enolización, dando reductona, tales como 4-hidroxi-5-metil-2 ,3-dihidro-furano-3-uno (HMFuno), Y una variedad de productos de fisión, incluyendo acetol, piruvaldehído y diacetil son formado. Todos estos compuestos son altamente reactivos y participar en otras reacciones. Los grupos carbonilo se condensan con los grupos amino libres, lo que resulta en la incorporación de nitrógeno en los productos de reacción. Compuestos dicarbonilo van a reaccionar con aminoácidos con la formación de aldehídos y α-aminocetonas. Esta reacción se conoce como la degradación de Strecker. Posteriormente se lleva a cabo una serie de reacciones incluyendo polimerización, reacciones derivadas de la glucosilamina, deshidrataciones e
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isomerizaciones, que en última instancia, en una etapa final, conducir a la formación de polímeros nitrogenados marrones conocidos como melanoidinas. La degradación oxidativa de Strecker es la principal responsable de la formación de aromas y sabores, debido a que hay producción de aldehídos. En una mezcla de glucosa-aminoácidos se producen aromas diferentes con calentamiento, pues es distinto a 100°C y 180°C (García-Márquez, 1999; Deborah, et al , 2012; Sara, et al , 2000).
2.3.5.4.
Reacción de caramelización de azúcares
El proceso de caramelización de azúcares es la oxidación de los azúcares u obscurecimiento no enzimático que sucede cuando una solución de sacarosa altamente concentrada se calienta a altas temperaturas, influenciada por pH neutro y sin grupos de aminoácidos implicados. Es la fase de retardo sobre la degradación de sacarosa que produce la caramelización de alimentos causando obscurecimiento a una coloración que va del amarillo, café, café rojizo y negro. La primera etapa en la reacción de caramelización es la hidrólisis de sacarosa. Además de la degradación estos productos son responsables de la formación de otro compuesto 5-hidroximetilfurfural (HMF). El color marrón típico desarrollado durante la caramelización se atribuye a la producción del polímero durante el curso de la reacción y el furfural y HMF (Mafalda, 2007). El estudio de las reacciones de pardeamiento no enzimático, es de suma importancia en este trabajo de estudio, debido a que en las tres formulaciones de los productos tipo cajeta a base de suero dulce de quesería, la concentración de suero y leche varía una de otra. En este contexto podemos decir que en cada una de las formulaciones predominara una de las dos reacciones.
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3. METODOLOGÍA Para caracterizar fisicoquímicamente un producto tipo cajeta elaborado a partir del suero duce de quesería, se realizó la metodología mostrada en la figura 2, cabe mencionar que la parte experimental se llevó a cabo en los laboratorios 3,4 y 6 la Facultad de Ciencias Químicas y en el laboratorio de alimentos del Instituto de Ciencias Básicas de la Universidad Veracruzana, en la ciudad de Xalapa, Veracruz.
Figura 2: Desarrollo del trabajo de estudio.
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En figura 2 se muestra como para elaborar y caracterizar fisicoquímicamente un producto tipo cajeta a partir del suero dulce de quesería, fueron necesarias cuatro etapas las cuales son detalladas a continuación:
3.1.
Caracterización el suero
La primera fase fue la caracterización el suero de quesería obtenido a partir de los que quesos frescos que se elaboran en la región.
3.1.1. Muestreo y recolección de suero Se realizó la recolección de suero de quesería de diversos productores de queso de los municipios/localidades: de Acatlán, Naolinco, Jilotepec, Coatepec, Xico y la Joya. Las muestras de los diferentes sueros se recolectaron en botellas de plástico con capacidad de 250 mL, las cuales se transportaron en hieleras pequeñas refrigeradas y se guardaron en refrigeración a 8°C hasta su análisis.
3.1.2. Análisis del suero de quesería La caracterización del suero se basó en la determinación de sus propiedades fisicoquímicas y bromatológicas. Para lo cual se realizaron los siguientes análisis; pH, acidez, humedad, sólidos totales, cenizas, materia orgánica, sólidos solubles, cantidad de proteína, cantidad de lactosa y cantidad de grasa. Los cuales se describen posteriormente. Se realizaron las mismas determinaciones en suero de quesería, cajetas comerciales y los productos elaborados tipo cajeta a partir del suero de quesería. Sin embargo, al tratarse de muestras de naturaleza diferente, las técnicas empleadas fueron modificadas de acuerdo a la naturaleza de cada muestra. Los cuales se describen a continuación:
3.1.2.1.
Determinación de pH
El pH se determinó en base al método potenciométrico descrito por Sierra & Morante (2007). Con un potenciómetro digital DENVER INST. UP 10, provisto de un electrodo de vidrio. Se ajustó el potenciómetro y la muestra a 20±1°C, y se
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realizaron lecturas por duplicado sobre las muestras homogeneizadas. Se realizaron determinaciones de pH sobre el suero de quesería y en los productos obtenidos de acuerdo a la norma NMX-F-317-S-1978 (Anexo A). Para la medición del suero se realizó directamente sobre 100 mL de la muestra. Para la cajeta y los productos obtenidos, se realizó una dilución de 10 g de muestra en 100 mL de agua destilada.
3.1.2.2.
Determinación de acidez
Se determinó acidez titulable en las muestras de suero, cajeta y productos obtenidos, para lo cual se cuantifico el contenido del ácido láctico por titulación con hidróxido de sodio 0,1 N (Merck), hasta el vire de color de la fenolftaleína (Anexo B). La determinación de acidez del suero se realizó en 20 mL de muestra y se adicionó 40 mL de agua destilada. Para la cajeta y los productos obtenidos se realizó una dilución al 10 % donde se pesaron 10 g de la muestra en 100 mL de agua destilada. La acidez presente en las muestra, se calculó utilizando la siguiente fórmula:
En donde:
3.1.2.3.
Determinación de contenido de humedad y sólidos totales
El contenido de humedad se realizó mediante la metodología de la norma NMX-F083-1986 (Anexo C), en una estufa de secado MAPSA Modelo HDP-334. Se tomó una muestra 1.5 g de suero de quesería en crisoles previamente tarados. Se dejó secar a 100 °C por 4 horas, y hasta obtener el peso constante de las muestras. 29
El contenido de humedad y sólidos totales se determinó mediante la/s siguientes fórmulas
En donde:
En donde:
3.1.2.4.
Determinación de cenizas
Las muestras de 1.5 g en crisoles previamente tarados fueron primeramente evaporadas a sequedad en parrilla a una temperatura aproximada de 80°C y posteriormente se incineraron en una mufla marca Génesis 20 de 500°C a 550°C, durante 2 h (NMX-F-066-S-1978) (Anexo C). Después de incinerar las muestras, se pesaron hasta obtener peso constante. La cantidad de cenizas se determinó mediante la diferencia de peso mediante el uso de la siguiente fórmula:
En donde:
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3.1.2.5.
Determinación de sólidos solubles
Para la determinación se utilizó un refractómetro ATAGO PR-201, el cual expresa directamente el contenido de sólidos solubles en Brix a 20°C (Anexo E). En la determinación de sólidos solubles de los productos obtenidos, se midieron los grados brix a una serie de diluciones: 1:9, 2:9, 3:9, 4:9, 5:9. 6:9 y 7:9 (g de producto: mL de agua destilada) a las cuales se les midió los °Brix. Para obtener el contenido total de sólidos solubles se realizó la gráfica de diluciones contra °Brix mediante extrapolación en la imagen 2 se muestra la como se graficaron los datos.
3.1.2.6.
Determinación de proteínas
En la determinación de cantidad de proteína en el suero se utilizó el LactiCheck Ultrasonic Analyzer modelo LC-02, basado en espectroscopia ultrasónica, que permite obtener resultados rápidos en 85 segundos. Los componentes que detecta este equipo son grasa, sólidos no grasos, proteína, densidad, lactosa y agua añadida, los resultados son expresados en porcentajes (Anexo F). La determinación de cantidad de proteína en las cajetas comerciales y los productos obtenidos se realizó mediante el método Kjeldahl-Gunning. El principio está basado en la digestión de la muestra con una mezcla de
ácido
sulfúrico/sulfato de potasio y cobre (II) como catalizador para convertir todo el nitrógeno orgánico presente en la muestra a sulfato de amonio. Un exceso de hidróxido de sodio concentrado es adicionado a la muestra digerida y fría para liberar amonio. El amonio es destilado y condensado en una solución de ácido bórico con indicador Wesslon. La concentración de amonio se titula empleando ácido clorhídrico 0.1 N (Anexo G).
31
3.1.2.7.
Determinación de grasas
En la determinación de cantidad de grasa en el suero se utilizó el LactiCheck Ultrasonic Analyzer modelo LC-02, basado en espectroscopia ultrasónica, que permite obtener resultados rápidos en 85 segundos. Los componentes que detecta este equipo son grasa, sólidos no grasos, proteína, densidad, lactosa y agua añadida, los resultados son expresados en porcentajes (Anexo F). Para la determinación de la grasa en cajeta y los productos obtenidos se utilizó el método gravimétrico de Warner-Schmid, basado en la hidrolisis acida de las grasas, seguida de una extracción con éter etílico. En los productos obtenidos la determinación de grasa de realizó por el método gravimétrico de Warner-Schmid, que se basa en la hidrolisis ácida de la grasa en HCl concentrado, seguida de una extracción con éter etílico (Anexo H).
3.1.2.8.
Determinación de lactosa
En la determinación de cantidad de lactosa en el suero se utilizó el LactiCheck Ultrasonic Analyzer modelo LC-02, basado en espectroscopia ultrasónica, que permite obtener resultados rápidos en 85 segundos. Los componentes que detecta este equipo son grasa, sólidos no grasos, proteína, densidad, lactosa y agua añadida, los resultados son expresados en porcentajes (Anexo F).
3.1.2.9.
Determinación de azúcares reductores
El método se basa en la determinación de azucares mediante el reactivo DNS, el cual tiene la capacidad de oxidar azucares reductores dando resultados colorimétricos que pueden medirse a longitud de onda de 540 nm. Se determinó la cantidad de azúcares totales en la cajeta mediante la técnica de DNS (Anexo I).
3.1.2.10. Determinación de color Para la determinación del color de los productos obtenidos se utilizó un espectrofotómetro KIONICA MINOLTA 8D80. En este quipo fueron medidos los
32
parámetros L, a y b, siendo el parámetro L la luminosidad, que tiene valores de 100 (blanco) hasta 0 (negro), el parámetro a indica colores de rojo (+) hasta el verde (-) y b que va de amarillo (+) hasta azul (-). Las mediciones fueron realizadas en 40 mL, cada muestra se realizó por triplicado.
3.1.2.11. Determinación de viscosidad Se determinó la viscosidad de dos tipos de cajetas, una de ellas elaborada a partir de suero de quesería, cuyo contenido fue de 50%; mientras que, la otra muestra de cajeta fue elaborada con leche entera. Para ello, se utilizó un viscosímetro Brookfield, probando los diferentes husillos y velocidades de corte disponibles (Anexo G). Los resultados satisfactorios generados fueron aquellos en los cuales se utilizaron los husillos 5 y 6 (2.1 y 1.5 cm, respectivamente), manteniendo la temperatura a 40 °C y una velocidad de corte de 1.05 radianes por segundo (equivalente a 10 rpm). Para más información sobre la metodología empleada, se recomienda consultar la tesis de Martínez-Rizo (2012).
3.1.3. Formulación productos tipos cajeta Las formulaciones de los productos tipo cajeta se realizaron en base a porcentajes para un litro, las cuales son presentadas en la tabla 4. Tabla 4. Formulación de los productos tipo cajeta para un litro de producto.
Materia prima
Formula 0
Formula 1
Formula 2
Formula 3
Suero dulce (%)
0
100
75
50
Leche líquida (%)
100
0
25
50
Sacarosa (%)
30
30
30
30
Glucosa líquida (%)
15
15
15
15
0.4
0.4
0.4
0.4
NaHCO3 (%)
33
3.1.4. Elaboración de los productos tipo cajeta En la elaboración de los productos tipo cajeta con base en las formulaciones especificadas en el inciso anterior. El bicarbonato de sodio se disolvió en cada una de las mezclas de suero de quesería y leche, se homogeneizó la suspensión, y se llevó a una temperatura de 60 °C, en una parrilla a gas marca Delher, la mezcla se agitó constantemente. Una vez alcanzada la temperatura se le adicionó el 50 % de la sacarosa y 50 % de la glucosa, se continuó el calentamiento con agitación constante hasta alcanzar una temperatura de 90°C. Cuando la mezcla se redujo hasta 1/3 del volumen total se añadió la cantidad restante de sacarosa y glucosa continuando con la evaporación hasta obtener una concentración de sólidos totales de 65 a 80°Brix. El producto final fue enfriado a 70°C en baño de agua fría, posteriormente se envasó en frascos de vidrio previamente esterilizados. El producto fue guardado a temperatura ambiente. El diagrama de flujo del proceso de elaboración de los productos tipo cajeta se muestra en el Anexo J.
3.1.5. Caracterización de la cajeta y los productos tipo cajeta Se caracterizaron dos tipos de cajeta comercial marca “Selecto” uno a base de leche de vaca y el otro elaborado con leche de cabra, y las formulaciones de productos tipo cajeta realizados en el presente trabajo. Las determinaciones que se hicieron fueron: pH, humedad, sólidos totales, cenizas, sólidos solubles, cantidad de proteína, cantidad de grasa, cantidad de azúcares reductores, y color. En la determinación de todos los productos caracterizados, a cada muestra se le asignó un código de identificación. Los códigos de identificación de las muestras comerciales se muestran en la tabla 5. Tabla 5. Código de identificación de los productos comerciales caracterizados
Producto comercial
Código
Cajeta Selecto de leche de cabra
CC
Cajeta Selecto de leche de vaca
CV
34
Todas las muestras fueron codificadas para identificar y diferenciar los productos tipo cajeta a partir de suero dulce de quesería de los productos comerciales. En la tabla 6 se reportan las codificaciones que se le dieron a cada uno de los productos tipo cajeta obtenidos. Tabla 6. Codificación de los producto tipo cajeta
Producto obtenido
Código
Producto estándar
C.E.
Producto tipo cajeta con 50% Suero
P.T.C. 50%
Producto tipo cajeta con 75% Suero
P.T.C. 75%
Producto tipo cajeta con 100 % Suero
P.T.C. 100%
3.1.6. Evaluación sensorial de los productos tipo cajeta Se realizó una evaluación sensorial hedónica con la finalidad de medir cuanto agradan o cuanto desagradan los productos tipo cajeta, en esta evaluación se incluyeron dos muestras de cajeta comercial marca “Selecto”, una elaborada con leche de vaca y otra elaborada con leche de cabra. La prueba se llevó a cabo en el laboratorio 6 de la Facultad de Ciencias Químicas con 45 jueces no entrenados de los cuales 27 fueron mujeres entre 19 y 58 años; y 19 hombres entre 20 y 65 años. El cuestionario de evaluación aplicado se encuentra en el Anexo K.
3.1.7. Comparación con la normatividad vigente En los resultados los productos obtenidos fueron comparados con las especificaciones de las normas: NMX-F-743-COFOCALEC-2011 y NMX-F-4801985. Las especificaciones de la composición química de la cajeta se muestran en la tabla 7.
35
Tabla 7. Especificaciones de la composición química de la cajeta
Especificación
Especificación
NM-F-743
NMX-F-480
Proteína %
Mínimo 3.0
Mínimo 3.0
Grasa %
Mínimo 2.0
N/R
Humedad %
12-20
18-26
Reductores totales %
N/R
55
Parámetro
65-82 CV Grados brix ° B
N/R 75-82 CC
N/R: Especificación no reportada. Fuente: NMX-F-743-COFOCALEC-2011 y NMX-F-480-1985
36
4. RESULTADOS Y DISCUSIÓN Este trabajo se realizó en los laboratorios 3, 4 y 6 de la Facultad de Ciencias Químicas y del laboratorio de alimentos del Instituto de Ciencias Básicas de la Universidad Veracruzana. Tanto el muestreo como la caracterización de las muestras se realizaron por triplicado
4.1.
Muestreo y recolección de suero
El muestreo y la recolección del suero de las queserías de la Zona Centro del Estado de Veracruz requirieron de un muestreo representativo de los municipios de Acatlán, Naolinco Jilotepec, Coatepec, Xico y la Joya. En la tabla 8 se muestran los principales municipios y localidad muestreados, la clasificación del suero y el tipo de producto del que se obtuvo. Tabla 8. Procedencia de los sueros de quesería muestreados
Municipio de procedencia
Tipo de queso
Clasificación de suero
Acatlán y Jilotepec
Queso de ranchero
Dulce
Xico y Naolinco
Queso panela
Dulce
Queso de hebra
Ácido
Requesón
Dulce
Xico, Naolinco y La Joya Coatepec
Como se muestra en la tabla 8, los principales sueros recolectados se obtuvieron de comunidades cercanas a Xalapa, y fuero principalmente sueros dulces, resultado de la coagulación enzimática obtenida por la elaboración de queso panela y queso de rueda, mientras que el suero ácido se obtuvo de la combinación de una coagulación ácida seguida de una coagulación enzimática para la obtención de queso de hebra.
37
4.2. Caracterización del suero de quesería Las determinaciones realizadas de la caracterización del suero de las queserías (Tabla 9) se basaron en la norma NMX-F-721-COFOCALEC-2012 para su posterior comparación. Tabla 9. Caracterización fisicoquímica de los sueros de quesería colectados Determinación pH Acidez Humedad % Sólidos totales % Cenizas % Proteína % Lactosa % Grasa %
Suero dulce 6.34 ±0.42 0.09±0.03 93.89±1.05 6.10±1.05 1.18±0.84 3.20±0.98 5.20±1.42 0.54±0.21
Referencia 6.4-6.7* 0.07-0.12* >90 <7 >0.53* >0.72* 4.7* <0.10*
Suero ácido 4.77±0.82 0.33±0.25 94.79±0.32 5.21±0.32 0.49±0.16 2.54±0.233 4.10±0.08 0.59±0.34
Referencia < 6.4* >0.12* >90 <5 >0.53* >0.72* 4.7* <0.10*
*Los valores de referencia estan reportados en la norma NMX-F-721-COFOCALEC-2012
Los estudios obtenidos de la caracterización de pH sin pasteurizar fueron de 6.1 a 5.7 en suero dulce y de 5.5 a 3.9 en suero ácido, dando como resultado valores de pH igual a 6.236 ± 0.415% y 4.775 ± 0.821% respectivamente. En la tabla 9 se puede observar que las muestras de suero dulce se encuentran ligeramente fuera de la especificación de la norma, sin embargo, datos reportados por Rodríguez, et al , (2009) y por Muños (2012), van de 5.95 a 6.59, lo que hace aceptables los valores de pH de esta caracterización. La acidez de los sueros caraterizados se encuentran dentro de la especificacion marcada por la norma, con un promedio de 0.09 ± 0.03% en dulce y 0.33 ± 0.25% en ácido. Si el porcentaje de acidez del suero dulce de la tabla 10 se convierte a g/L, el valor seria de 0.9 g/L valor ligeramente menor al reportado por Muños (2012) de 0.923. La humedad mínima del suero de queserías de acuerdo a la bibliografía del marco referencial, está por arriba del 90%. El porcentaje de humedad en los sueros dulces caracterizados fue de 93 a 95%, mientras que en los ácidos se registro un porcentaje de 94 y 95%. La humedad de los sueros fue de 93.89 ± 1.05% para el
38
suero dulce y 94.79 ± 0.32% para el ácido. Los resultados de humedad de suero dulce reportados por Teniza (2008) van del 92.43 ± 0.069% a 93.57 ± 0.028%, resultados parecidos a los obtenidos en esta trabajo investigacion. Los sólidos totales están relacionados con el % de humedad, de esta manera a mayor porcentaje de humedad menor será el porcentaje de sólidos totales. La caracterización del suero dulce realizada por Teniza (2008) y por Rodríguez, et al , (2010) reporta valores cercanos a 7.00%. El contenido de sólidos totales de los sueros dulces caracterizados va de 4 a 7%, mientras que en los ácidos el porcentaje se encuentra entre 4 y 5%, los valore obtenidos de los sueros son 6.10 ±1.05% en el dulce y 5.21± 0.32% en el ácido. Las sales minerales del suero caracterizado se encuentran entre 0.50 hasta casi un 3 % en ambos sueros, el aumento de los minerales del suero se debe a la adicion de aditivos a la leche para obtención del queso. Las proteínas, grasa y lactosa son características bromatológicas que le dan el valor nutricional a los alimentos. El suero de quesería a pesar de ser un producto de desecho lleva una gran cantidad de estos nutrientes que de acuerdo a la norma el porcentaje de estos nutrientes es: proteínas mayor a 0.72%, grasa menor a 0.10% y para lactosa 4.7% tanto para suero dulce como para el ácido. En los sueros dulces caracterizados el contenido de los componentes nutricionales fueron de 3.2 ±0.0.98% de proteína, 5.20 ±1.42% de lactosa y 0.54 ±0.21% de grasa. En cuanto al suero ácido su contenido fue de 2.54±0.23% de proteína, 4.10±0.08 en lactosa y 0.59±0.34 en grasa.
4.3. Caracterización de los productos tipo cajeta La finalidad de la caracterización de los productos tipo cajeta a partir de suero de quesería se realizó con la finalidad de comparar a los mismos productos entre ellos, con dos muestras comerciales y con la normatividad vigente para ver si los productos obtenidos en este trabajo de estudios cumplían con la normatividad y que tan parecidos eran los valores con los productos comerciales. Para identificar
39
el resultado de cada producto productos recordamos la codificación que se le dio a cada uno en el apartado 3.1.5.
4.3.1. Determinación de pH El pH es un parámetro de calidad en alimentos que al igual que la acidez, en ciertas condiciones pueden favorecer el crecimiento de microorganismos que con combinado con otros parámetros se vuelven más favorables para el crecimiento y reproducción de los mismos. La figura 3 muestra el valor de pH tanto de los productos tipo cajeta como de los productos comerciales caracterizados.
Figura 3. pH de los productos comerciales y tipo cajeta.
Actualmente en las normas vigentes no hay una especificación para los parámetros de acidez y pH en cajeta, sin embargo, valores de pH cercanos a 7 son mucho mejor. Al utilizar como materia prima leche de vaca y suero de quesería, lo más esperado era obtener valor de pH o bien iguales o parecidos a la materia prima. Sin embargo al adicionar bicarbonato de sodio para neutralizar el ácido láctico que se produce durante el proceso de los productos, este aumenta.
40
Los valores más altos de pH registrados fueron en la cajeta comercial de leche de vaca y en el producto tipo cajeta con 75% de suero dulce de quesería.
4.3.2. Determinación de contenido de humedad y sólidos totales La humedad es un factor importante que favorece el desarrollo y crecimiento de microorganismo en los alimentos. La eliminación de este componente mediante la evaporación del mismo, da al alimento una estabilidad mayor contra la proliferación de agentes microbianos. La figura 4 muestra el porcentaje de humedad de las cajetas y de los productos tipo cajeta.
Figura 4: Humedad de los productos comerciales y tipo cajeta.
La figura 4 muestra como el contenido de humedad de la cajeta de leche cabra es menor que la de leche de vaca, esto se debe a que el contenido de sólidos en la leche de cabra es mayor que el de la leche de vaca (Wanderley, et al , 2005). De acuerdo a la norma NMX-480-1985, el contenido de humedad en cajetas es de 18 a 26 %, como se observa en la gráfica la mayoría de los productos cumplen con la normatividad consultada, a excepción del producto tipo cajeta con 50% de suero,
41
sin embargo hay datos reportados de humedad en cajeta que van de 31.1496% a 38.58% (Madrona, et al , 2009; Lamothe, 2006). El porcentaje de sólidos totales dependerá del contenido de agua evaporada durante el proceso de elaboración, el porcentaje de cuerdo a García-Márquez (1999) es de 65 a 70%. La figura 5 reporta el contenido de la concentración de los sólidos totales en las cajetas y en los productos tipo cajeta.
Figura 5: Sólidos totales de los productos comerciales y tipo cajeta.
La figura 5 muestra que el contenido de sólidos en cajeta de cabra es ligeramente mayor que en la de vaca, esto, debido a que el contenido de sólidos en leche de vaca es menor que en la leche de cabra. Es preciso mencionar que el porcentaje de sólidos en el producto tipo cajeta con 50 % de suero está ligado a una ligera falta de concentración en la elaboración de los productos, la cual fue detectada en la evaluación sensorial.
42
4.3.3. Determinación de cenizas El porcentaje de sólidos minerales tanto en las cajetas comerciales como el los productos tipo cajeta se encuentra dentro de la especificación de la norma NMX-F480-1985, donde establece que el contenido de minerales va de 1 a 2%. En la figuara 6 se reporta el porcentaje de de los minerales, los cuales se encuentran dentro de la especificacion marcada por la normatividad.
Figura 6: Cenizas de los productos comerciales y tipo cajeta.
En la figura 6 se observa que el contenido más bajo de sólidos minerales se registró en la cajeta de cabra comercial con 1.2%, seguido del producto tipo cajeta con 50% de suero dulce de quesería con 1.6%. Los valores más altos fueron los obtenidos de la terminación de la cajeta comercial de leche de vaca.
4.3.4. Determinación de sólidos solubles Recordemos que para la determinación de este componente de los productos, se elaboró una gráfica de grados Brix contra la dilución realizada. La figura 7muestra el contenido sólidos solubles.
43
Figura 7: Sólidos solubles de los productos comerciales y tipo cajeta.
Los sólidos solubles de las cajetas y los productos tipo cajeta caracterizados es de 73 a 87%, los cuales cumplen con la norma NMX-743-COFOCALEC-2011, que especifica que el porcentaje para un producto elaborado con leche de vaca es de 65 a 82°Brix.
4.3.5. Determinación de proteínas y grasa Los resultados de la caracterización bromatológica de los productos tipo cajeta, se encuentran dentro de las especificaciones marcadas por norma. La figura 8 muestra los resultados obtenidos.
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Figura 8. Grasa y Proteína de los productos comerciales y tipo cajeta.
De acuerdo a la figura 8 el contenido de proteínas en la muestra de cajeta de leche cabra es de 6.4%, en la cajeta con leche de vaca el contenido de proteína es de 3.5% y en los productos tipo cajeta a partir de suero dulce de quesería se muestra con el contenido de proteína disminuye a medida que la concentración de suero aumenta y la concentración de leche de vaca disminuye. Respecto al contenido de grasa, todos los valores son menores a dos por ciento, y también se observa que en los productos tipo cajeta tiende a disminuir conforme aumenta la concentración de suero dulce de quesería.
4.3.6. Determinación de azúcares reductores Para la obtención de azúcares reductores totales se recurrió a una hidrólisis de las muestras con lo cual se cuantificó la cantidad de glucosa y sacarosa añadida y de lactosa propia del suero. Las cantidades de glucosa y sacarosa fueron iguales para todas las muestras, únicamente varió la cantidad de lactosa debido a las diferentes proporciones suero-leche que se utilizaron en la elaboración de los diferentes productos. La figura 9 muestra los resultados obtenidos de esta cuantificación. Se observa un aumento en la cantidad de azúcares reductores a
45
medida que se disminuye la proporción de leche en los productos formulados esto puede ser deberse
Figura 9: Azúcares reductores de los productos comerciales y tipo cajeta.
4.3.7. Determinación de color El color de los productos tipo cajeta y las cajetas comerciales fue evaluado mediante los parámetro L, a* y b*. Los resultados fueron analizados mediante una prueba de Tukey, la cual nos indicó que casi todas las muestras fueron diferentes en los tres parámetros evaluados. La figura 10 muestra los valores de la luminosidad (L) del color de los productos caracterizados y la diferencia significativa.
46
33
f 32
31
e ) *
30
L( d a
c id s o
29
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d u L e
28
d r ol a V
27
b 26
a 25 95% confianza 24 0
1
2
3
4
5
6
7
MUESTRA
Figura 10. Dispersión del valor de (L*) para los productos caracterizados. Las letras indican grupos homogéneos por la prueba Tukey a un alfa de 0.05. Letras iguales indican que no hay diferencia estadísticamente significativa. Muestra 1: CC; muestra 2: CC; muestra 3: P.T.C. 0%; muestra 4: P.T.C. 50%; muestra 5: P.T.C. 75%; muestra 6: P.T.C. 100%.
Las cajetas comerciales presentan los valores más altos en luminosidad, indicando que tienden más al tono blanco o son más claras. En cambio los productos tipo cajeta al presentar valores más bajos son más opacas. La figura 11 muestra los valores de a* entre los diferentes productos. Se encontró que las cajetas comerciales presentan una tendencia más marcada hacia el rojo, en cambio las cajetas elaboradas con suero presentan un color menos intenso el cual disminuye conforme se aumenta el contenido de suero en el producto, siendo el P.T.C. 100% el que presentó un color menos rojo con un valor de 0.354. Únicamente las formulaciones de 0% y 50% de suero añadido no mostraron diferencia significativa en a*. El efecto de disminución de coloración debido al aumento en la concentración de suero en el producto puede ser atribuido a las caseínas, las cuales se precipitan en la cuajada durante la elaboración del queso sean las responsables mayoritarias de las reacciones de formación de compuestos de Maillard que dan los tonos cafés-rojizos a los productos.
47
9
e 8
7
d
6
c
5
* a e d
c
4
r ol a V
3
b 2
a
1
0 95% confianza -1 0
1
2
3
4
5
6
7
MUESTRA
Figura 11. Dispersión del valor de (a*) para los productos caracterizados. Las letras indican grupos homogéneos por la prueba Tukey a un alfa de 0.05. Las letras indican grupos homogéneos por la prueba Tukey a un alfa de 0.05. Letras iguales indican que no hay diferencia estadísticamente significativa. Muestra 1: CC; muestra 2: CC; muestra 3: P.T.C. 0%; muestra 4: P.T.C. 50%; muestra 5: P.T.C. 75%; muestra 6: P.T.C. 100%.
La figura 12 señala los parámetro b*, estos nos indica la tendencia de los productos hacia el color amarillo (+) o al azul (-). Los resultados obtenidos para este parámetro indican que las cajetas y los productos tipo cajeta tienen tendencia al color amarillo. Los valores obtenidos muestran que todos los productos fueron diferentes significativamente, observando que los dos de la determinación de color indicaron que las cajetas comerciales tienden más hacia los tonos amarillos que los productos tipo cajeta elaborados.
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12
f
10
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8
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d a V
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1
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3
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7
MUESTRA
Figura 12. Dispersión del valor de (b*) para los productos caracterizados. Las letras indican grupos homogéneos por la prueba Tukey a un alfa de 0.05. Letras iguales indican que no hay diferencia estadísticamente. Las letras indican grupos homogéneos por la prueba Tukey a un alfa de 0.05. Letras iguales indican que no hay diferencia estadísticamente significativa. Muestra 1: CC; muestra 2: CC; muestra 3: P.T.C. 0%; muestra 4: P.T.C. 50%; muestra 5: P.T.C. 75%; muestra 6: P.T.C. 100%.
En general, en la determinación de L, a* y b* en las cajetas comerciales se obtuvieron valores más altos comparados con los determinados para los productos tipo cajeta. La diferencia puede deberse principalmente a que en la elaboración de los productos tipo cajeta a base de suero, no se adiciono ningún colorante o aditivo, el color característico obtenido en dichos productos fue exclusivamente el resultado de la propia reacción de Maillard. En la composición de las cajetas comerciales se agregan otros componentes que dan al producto una superficie más luminosa y brillante, aun cuando no se registren en la etiqueta.
4.3.8. Determinación de Viscosidad En la gráfica 13 se observa el efecto del tiempo de prueba en la viscosidad de las dos muestras de cajeta analizadas. La viscosidad de la muestra de cajeta elaborada a partir de leche entera es casi tres veces más viscosa que la muestra elaborada a partir de suero de quesería; por lo tanto, la cantidad de sólidos 49
presentes en la cajeta es una variable que modifica sustancialmente la viscosidad. Se observa además que al utilizar el husillo con el diámetro menor (husillo 6), la viscosidad fue ligeramente mayor que la obtenida con el husillo de diámetro mayor (husillo 5), comportamiento observado en ambas muestras de cajeta. Se sugiere ampliar este estudio a otras velocidades de corte y otras concentraciones de sólidos disueltos para analizar el efecto de éstas variables en la viscosidad de la cajeta.
Figura 13. Viscosidad de cajeta en función del tiempo y husillo utilizado.
4.4. Evaluación sensorial de los productos tipo cajeta Los parámetros sensorial evaluados de la prueba sensorial fueron: textura, color, olor, sabor y la aceptación general tanto de los productos tipo cajeta como de las cajetas comerciales. En general, casi todos los panelistas atribuyeron valores de aceptación entre 6 y 9 para todas las formulaciones, lo que indica que todas las formulaciones logran una
50
buena aceptación casi parecida a las comerciales. En la figura 14 se presenta la aceptación de la evaluación sensorial de los productos tipo cajeta comparados con la aceptación de las cajetas comerciales.
Figura 14: Evaluación sensorial de los productos comerciales y tipo cajeta.
En la figura 14 se observa que el producto comercial de leche de vaca fue el que mayor aceptación tuvo en casi todos sus parámetros. Dicho producto tuvo en su mayoría evaluaciones de 7, 8 y 9 teniendo como medias generales 8.1 en sabor, 7.8 en textura, 7.6 en olor, 7.7 en color y una aceptación general de 7.8. Del producto comercial elaborado con leche de cabra se esperaba mayor aceptación entre los evaluadores: sin embargo, su aceptación queda por debajo del elaborado con 0% de suero de quesería. La aceptación fue alrededor de 7, obteniendo valores en sabor 7 y 7.2 en color, mientras que en los parámetros de textura, olor, y aceptación general, fueron de 6.9, 6.6 y 6.9 respectivamente. En cambio para el producto PTC 0% se obtuvieron valores de aceptación de 6.9 en
51
sabor, 7.3 en textura, 7 en olor, 7.4 en color y 7.2 en aceptación general, sin embargo, este producto tuvo más aceptación que la leche de cabra comercial. En cuanto a los productos tipo cajeta a base de suero el que mayor aceptación tuvo entre los evaluadores fue el producto con 50% de suero de quesería obtenido valores de 6.5 en sabor, textura, y aceptación general, mientras que en el olor y el color los valores fueron de 6.2. La aceptación del producto tipo cajeta a base del 75% de suero, fue ligeramente menor a la del producto con 50% de suero con arriba de 6 en sabor, textura y color, en el olor obtuvo un valor de 5.7. Como era de esperarse el producto con 100% de suero tuvo los valores de aceptación más bajos. .
52
5. CONCLUSIONES Los valores fisicoquímicos de los sueros de quesería de la región quesera de los Municipios de Acatlan, Naolinco, Jilotepec, Coatepec, Xico y La Joya, muestran que aún contienen porcentajes considerables de proteínas, lactosa, grasa y sales minerales, lo que hace factible a este subproducto de la industria láctea para su reutilización en la elaboración de nuevos productos y/o fortificación de alimentos. Estos valores muestran que dichos sueros de quesería se encuentran dentro de los valores reportados en la normatividad vigente y de bibliografía. Se utilizó el suero de quesería tipo dulce para la elaboración de los productos tipo cajeta, por ser el que contiene contiene mayor contenido en proteína y lactosa. La caracterización fisicoquímica de los productos fabricados, nos muestra que los resultados obtenidos cumplen la normatividad y son parecidos o iguales a los productos comerciales con los que fueron comparados. Sensorialmente, los productos P.T.C. 50% y P.T.C. 75%, se encuentran dentro de la aceptación de los evaluadores muy ligeramente por debajo de la aceptación de los productos comerciales, no mostrando diferencia significativa entre los productos evaluados. Sin embargo, el producto P.T.C. 100%, presento una menor aceptación como un producto tipo cajeta debido a la reacción de caramelización de los azúcares agregados al producto.
53
6. RECOMENDACIONES Se recomienda realizar un estudio más profundo en cuanto a la viscosidad tanto de las cajetas comerciales y los productos tipo cajeta, para evaluar este parámetro ya que no se encuentra caracterizado y es un factor importante en la calidad de los productos.
54
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ANEXOS Anexo A: Proceso de elaboración de la cajeta La tecnología para la elaboración de cajeta se basa esencialmente en el manejo del azúcar, su principal ingrediente, con vistas a la obtención de diversas texturas, las cuales se logran mediante la regulación del estado de cristalización del azúcar y de la humedad. 1. Recepción y clasificación de la leche: Se recibe la leche y se verifican sus contenidos de acidez láctica y grasa butírica. Para la determinación de la acidez se utiliza el método de Dornie. La determinación de la acidez nos ayuda a conocer la calidad de la leche y nos indica la cantidad de neutralizante (bicarbonato de sodio) a utilizar en la elaboración del dulce. 2. Se agrega al recipiente la mitad de la cantidad total de la leche que se emplea en cada elaboración. 3. Después de agregar la leche en el recipiente se inicia el calentamiento a 93 °C. 4. Posteriormente se realiza el agregado de azúcar. Se debe tener la precaución de no efectuar el calentamiento en forma precipitada, pues se puede producir la caramelización del azúcar sobre las paredes de las pailas recalentadas con la formación de “costra” que actuara como aislante, reduciendo la penetración del calor al interior del recipiente. 5. Después de la agregación de azúcar se realiza el cocimiento a 100 °C. Mientras dure el proceso de concentración se debe agitar continuamente el contenido del recipiente para que el mismo no se pegue a las paredes y se queme, así también para que la leche no se derrame como consecuencia de la formación de espuma. Agitando la mezcla se facilita la evaporación y concentración de la leche. 6. Se agrega bicarbonato de sodio. El bicarbonato efectúa la neutralización de la acidez agregándose cuando todavía actúa el calor, produciendo lactato
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de sodio y desprendimiento de anhídrido carbónico con gran formación de espuma. 7. Se deja hervir la mezcla hasta que se reduzca a la tercera parte de su volumen original. 8. Se agrega la leche restante, que debe ser previamente calentada. 9. Terminada la concentración se interrumpe el calentamiento y se continúa agitando el dulce en el mismo recipiente hasta que se enfría a 60 °C. De esta manera se permite la salida de vapor de la mezcla, lo que permitiría la uniformidad característica y evitar la apariencia de cortado. 10. Es conveniente filtrar, para separar los grumos que puedan haberse formado durante la cocción. 11. Se envasa la cajeta colocándola en frascos de vidrio, con tapa de hojalata. Este proceso se realiza al vacío. 12. El producto es transportado al área de etiquetado y empacado.
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Anexo B: Determinación de pH El pH se define como el logaritmo negativo de la concentración del ión hidrógeno y es una medida conveniente de la acidez o alcalinidad de una solución acuosa. La concentración del ion en alimentos, es de suma importancia debido a que de este valor dependerá la inhibición de las reacciones enzimática y el crecimiento microbiano en alimentos La determinación de pH se puede medir de acuerdo a la norma mexicana: NMX-F317-S-1978. Este método a que esta norma se refiere, se basa en la medición electrométrica de la actividad de los iones hidrógeno presentes en una muestra del producto mediante el uso de un potenciómetro.
Material y equipo
Potenciómetro digital
Vaso de precipitado 250 mL
Probeta graduada 100 mL
Termómetro
Pizeta
Reactivos y soluciones
Soluciones Buffer de pH 7 y 4
Aguas destilada
Técnica 1 Homogenizar y ajustada la muestra a 20 °C. 2 Se miden 100 mL de muestra con una probeta graduada y se depositan en un vaso de precipitados de 250 mL. 3 El potenciómetro digital, se calibra con las soluciones reguladoras de referencia de pH 4 y pH 7. 4 Una vez calibrado el potenciómetro el bulbo del electrodo se enjuago y seco, antes de sumergirlo en el vaso de precipitados con la muestra.
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5 Se hace la medición del pH, este valor se lee directamente en la escala del potenciómetro, por lo que se espera unos segundos mientras se toma la lectura. 6 Se retira el electrodo de la muestra, se lava y seca el bulbo antes de medir el pH de la siguiente muestra.
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Anexo C: Determinación de acidez titulable La acidez titulable es la cantidad de ácido disuelta en una solución determinada por titulación usando una solución estándar de hidróxido de sodio y un indicador químico que cambia su color en un punto cierto. En los alimentos la acidez se encuentra bajo dos formas distintas: no disociada, cuando el ácido esta simplemente disuelto, y disociada, cuando el ion hidrógeno se separa del ácido y puede ser medido por otro método (determinación de pH). De esta manera el número de iones hidrógeno en dilución es indicador de la acidez real o activa. La determinación de acidez titulable puede ser realizará de acuerdo a la norma oficial mexicana: NOM-155-SCFI-2003; en la cual se cuantifico el contenido del ácido láctico por titulación con hidróxido de sodio 0,1 N hasta un punto final que depende del indicador seleccionado regularmente fenolftaleína.
Material y equipo
Bureta Graduada 50 mL
Soporte universal
Pinzas para bureta
Matraces Erlenmeyer 250 mL
Pipeta volumétrica 20 mL
Reactivos y soluciones
Solución de NaOH 0.1 N
Solución alcohólica de fenolftaleína al 1 %
Agua destilada
Técnica 1 Medir 20 mL de muestra con una pipeta volumétrica y colocar en un matraz Erlenmeyer. 2 Adicionar al matraz 40 mL de agua destilada. 3 Añadir 2 mL del indicador químico fenolftaleína.
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4 En una burata de 50 mL agregar hidróxido de sodio 0,1 N. 5 Ttituladas con hidróxido de sodio 0,1 N hasta la aparición de un color rosa persistente por 30 segundos. El resultado se expresa en términos de g/L de ácido dado por lo que se utiliza la formula siguiente:
En donde:
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Anexo D: Determinación de humedad y solidos totales La calidad de los alimentos depende de varios factores que afectan su composición fisicoquímica. Uno de los principales factores que afectan dicha calidad es el contenido de humedad, dicho factor es el responsable de las reacciones químicas, enzimáticas y microbiológicas que altera la calidad de los mismos. La humedad de un alimento se define como la perdida de la masa húmeda que experimenta un alimento en condiciones específicas de tiempo y temperatura. La determinación de humedad en la industria alimentaria es el análisis al que se le conoce como contenido de humedad o materia seca contenida en un alimento. De esta manera la diferencia entre el peso inicial y el peso del producto seco será el contenido de humedad y la diferencia entre el peso fresco del alimento y el contenido en agua es lo que denominamos materia seca (MS) y/o solidos totales de un alimento. El método utilizado para la determinación de humedad es el método gravimétrico de la norma NMX-F-083-1986. ALIMENTOS. DETERMINACIÓN DE HUMEDAD EN PRODUCTOS ALIMENTICIOS. Este método se basa en la reducción de peso que experimenta un alimento cuando se elimina el contenido de humedad por la acción de una temperatura elevada a un tiempo determinado, después de haberlo pesado previamente. La diferencia entre el peso del alimento fresco y el peso resultante después de la eliminar del agua será el contenido de humedad. El contenido de humedad se expresa en generalmente en gramos por kilogramo (g/kg) o en tanto por ciento (%).
Material y equipo Crisoles
Desecador
Pinzas para crisol
Balanza analítica
Estufa
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Técnica 1 Los crisoles utilizados son tarados y puestos a peso constante. 2 Pesar 1 a 2 g de muestras en los crisoles de peso conocido y se llevaron a la estufa a 100 °C por 4 horas. 3 Pasadas las 24 horas sacar las muestras de la estufa y colocarlas en un desecador. 4 Dejar enfriar en el desecador durante 20 minutos, posteriormente pesar en balanza analítica. 5 Colocar nuevamente las muestras dentro de la estufa para ser desecadas por 30 minutos. 6 Pasados los 30 minutos sacar las muestras de la estufa y colocar nuevamente en el desecador. 7 Enfriar en el desecador durante 20 minutos para posteriormente pesar en la balanza analítica. 8 Si aún no se llega al peso constante de las muestras se repiten los pasos 5, 6 y 7 hasta alcanzar el peso constante de la muestras. El contenido de humedad de las muestras se reportan en por ciento (% de humedad), por lo que se recurre a la siguiente formula:
En donde:
El contenido de materia seca de las muestras se reportan en por ciento (% de solidos totales), por lo que se recurre a la siguiente formula:
68
En donde:
69
Anexo E: Determinación de cenizas Las cenizas representan el contenido en minerales del alimento suponen menos del 5% de la materia seca de los alimentos, se determinan como el residuo que queda al incinerar en mufla los componentes orgánicos. La determinación de minerales se establece en la norma mexicana: NMX-F-066-S1978. DETERMINACIÓN DE CENIZAS EN ALIMENTOS. Este método se basa en la incineración del alimento hasta la obtención de cenizas, es el residuo que queda tras la combustión completa de los componentes orgánicos de un alimento en condiciones determinadas. Una vez que se eliminan otras posibles impurezas y partículas procedentes de una combustión incompleta, este residuo se corresponde con el contenido de minerales del alimento.
Material y equipo
Crisoles de porcelana
Desecador
Mufla
Mechero
Pinzas para crisol
Balanza analítica
Mufla
Técnica 1 En crisoles de peso conocido a peso constante, agregar 1 a 2 g de muestra. 2 Carbonizadas las muestras directamente al mechero, hasta el cese del desprendimiento de humo. 3 Llevadas las muestras a la mufla a 550 °C por dos horas hasta la obtención de cenizas blancas o grises. 4 Enfriaron las muestras en un desecador a temperatura ambiente. 5
Pesar las muestras en la balanza analítica.
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Una vez que se obtiene la masa de las cenizas, se calcula el porcentaje de ceniza de acuerdo a la fórmula de la norma mexica NMX-F-066-S-1978 la cual especifica lo siguiente:
En donde:
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Anexo F: Determinación solidos solubles (Brix) La concentración de solidos solubles se expresa en grados Brix (°B), lo que representa la concentración de azúcar en una solución, esto equivale al porcentaje de peso de la sacarosa en una solución. La determinación grados Brix (°B) se puede realizar de acuerdo a la norma mexicana: NMX-F-436-SCFI-2011, el cual se basa el índice de refracción de soluciones que contengan principalmente sacarosa. Este índice, es una medida exacta de la concentración de sustancia disuelta en soluciones que contengan principalmente sacarosa.
Material y equipo Refractómetro
Técnica 1 Calibrar el refractómetro con agua destilada. 2 La temperatura indicada para la determinación de grados brix en una muestra es de 20 °C, 3 Tomaron una gota de la muestra y colocar en el prisma del refractómetro. 4 Observar la escala del refractómetro y se anota la lectura indicada. 5 La lectura indicada por el refractómetro es igual al °Brix de la muestra.
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Anexo G: Determinación de viscosidad. Para iniciar con las muestras se montara el viscosímetro con su dispositivo de protección sobre su soporte. Se llena un vaso con el producto a ensayar, teniendo cuidado de no producir burbujas de aire. Introducirlo en el baño de agua a la temperatura del ensayo. Esperando que se equilibren las temperaturas. Sumergir el vástago en el líquido a medir hasta la marca que figura sobre el eje. Bajar el viscosímetro sobre su soporte y fijar el vástago al eje. Comprobar verticalidad y temperatura. Poner el motor en marcha. Ajustar a la velocidad deseada. Desbloquear la aguja y dejar que gire hasta que se estabilice sobre el dial. Generalmente tarda entre 5 y 10 segundos. Bloquear la aguja y anotar la lectura. Después, volver a poner en marcha el motor y tomar otra lectura. Teniendo el viscosímetro listo se procederá al análisis de la papilla de zanahoria elaborada casera y la elaborada a nivel industrial, en el cual se realizara lo siguiente: 1) Establecido el lugar y la muestra analizar buscar el primer huesillo a utilizar para la primera muestra de obtención de viscosidad. 2) Observar que coincida el huesillo seleccionado con el eje del instrumento, enroscando hacia la izquierda. 3) Ya colocado firmemente el huesillo se debe verificar que no golpee las paredes del contenedor del fluido mientras se ajusta, para evitar un daño en el eje y por tanto resultados erróneos. 4) Se coloca el vaso de precipitado con la papilla de zanahoria industrial, y de igual manera la casera, para su medición. 5) Observar mientras el viscosímetro realiza la operación que esté totalmente cubierta la muestra con el huesillo, esto es para evitar que haya burbujas en el disco. 6) Iniciar a tomar la muestra y anotar las observaciones.
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Anexo H: Determinación de proteína, grasa y lactosa con el lacticheck. En la determinación de cantidad de proteína en el suero se utilizó el LactiCheck Ultrasonic Analyzer modelo LC-02, basado en espectroscopia ultrasónica, que permite obtener resultados rápidos en 85 segundos. Los componentes que detecta este equipo son grasa, sólidos no grasos, proteína, densidad, lactosa y agua añadida, los resultados son expresados en porcentajes.
Material y equipo
LactiCheck Ultrasonic Analyzer modelo LC-02
Técnica 1 Limpiar el equipo con agua destilada a 50°C. 2 Llenar el contener del equipo con 20 mL de muestra. 3 Colocar el contenedor con la muestra en el sostenedor del recipiente de tal forma que el aspirado sea emergido en la muestra. 4 Se pulsa el botón “OK” y en la pantalla aparecerán todos los resultados de los parámetros. Notas: Si la muestra no es homogénea, invertir suavemente muestra de 3 - 4 veces para mezclar. Asegúrese de que no hay burbujas de aire en la muestra. Si hay burbujas de aire evidentes, deje reposar la muestra durante al menos 10 minutos.
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Anexo I: Determinación de proteína por el método Kjeldahl Este método se basa en la descomposición de los compuestos de nitrógeno orgánico por ebullición con ácido sulfúrico. El hidrógeno y el carbón de la materia orgánica se oxidan para formar agua y bióxido de carbono. El ácido sulfúrico se transforma en sulfato, el cual reduce el material nitrogenado a sulfato de amonio. El amoniaco se libera después de la adición de hidróxido de sodio y se destila recibiéndose en una solución al 2 % de ácido bórico. Se titula el nitrógeno amoniacal con una solución valorada de ácido, cuya normalidad depende de la cantidad de nitrógeno que contenga la muestra. En este método se usa el sulfato de cobre como catalizador y el sulfato de potasio para aumentar la temperatura de la mezcla y acelerar la digestión.
Material y equipo
Equipo de digestión con control de temperatura ajustable.
Unidad de destilación y titulación, para aceptar aceptar tubo de digestión digestión de 250 mil y frascos para titulación; de 500 mil.
Tubos de digestión y destilación.
Reactivos y soluciones
Ácido sulfúrico concentrado al 98 % (libre de nitrógeno)
Hidróxido de sodio al 40 %
Sulfato de Potasio
Sulfato de Cobre pentahidratado
Ácido bórico al 2 %
Solución de ácido clorhídrico 0,1 N
Indicador Wesslob
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Técnica Preparación de la muestra: Pesar de 0.1-0.2g de muestra e introducir en un tubo de Kjeldahl, y agregar 0.15g de sulfato de cobre pentahidratado, 2.5g de sulfato de potasio o sulfato de sodio y 10 mL de ácido sulfúrico concentrado. Encender el aparato y precalentar a la temperatura de 360°C. Colocar los tubos en el porta tubos del equipo Kjeldahl y colocarlo en el bloque de calentamiento. Poner la unidad de evacuación de gases con las juntas colocadas sobre los tubos de digestión. Accionar la trampa de succión de gases antes de que se produzcan estos. Calentar hasta total destrucción de la materia orgánica, es decir hasta que el líquido quede transparente, con una coloración azul verdosa. Una vez finalizada la digestión, sin retirar la unidad de evacuación de gases, colgar el porta tubos para enfriar. espus del enfriamiento, terminar la digestión con la tecla “stop” y desconectar la trampa. En un matraz Erlenmeyer de 250 mL adicionar (según se indique) 50 mL de HCl 0.1N y unas gotas de indicador rojo de metilo .1% o bien 50 mL de ácido bórico 4% con indicadores (fenolftaleína 0.035 mg%, rojo de metilo 6.6 mg%, verde de bromocresol 3.3 mg%). Conectar el aparto de destilación y esperar unos instantes para que se genere vapor. Colocar el tubo de digestión con la muestra diluida y las sales disueltas en un volumen no mayor de 10 mL de agua destilada, en el aparato de destilación cuidando de introducir la alargadera hasta el fondo de la solución. Presionar el botón blanco para adicionar sosa al 36% (hasta 40 mL aproximadamente). Colocar la palanca de vapor en posición “ON” hasta alcanar un volumen de destilado en el matraz Erlenmeyer de 100-150mL, lavar la alargadera con agua destilada, recoger el agua de lavado sobre el destilado. Una vez finalizada la destilación, regresar la palanca de vapor a la posición original.
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Titular el exceso de ácido (en el caso de recibir el destilado en HCl 0.1N) con una solución de NaOH 0.1 N. En el caso de recibir con ácido bórico, con una solución de HCl 0.1N. El nitrógeno presente en la muestra, expresada en porciento se calcula mediante la siguiente formula:
En donde:
El % de proteína se obtiene multiplicando multiplicando el % de nitrógeno en peso por el el factor de 6.8.
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Anexo J: Determinación grasa por el método de Warner-Schmidt Este método se basa en una hidrólisis ácida de las grasas, seguida de una extracción con éter etílico.
Materiales y Equipo
Pipetas graduadas de 10 mL
Matraces Erlenmeyer de 250 mL
Vasos de precipitado de 100 y 250 mL
Baño María
Pipeta volumétrica de 10 mL
Probeta de 100 mL
Embudo de separación de 250 mL
Pinzas para crisol
Desecador
Parrilla de calentamiento
Estufa
Balanza analítica
Reactivos HCl
Éter etílico
Etanol
Técnica 1 Pesar en un vaso de precipitado 2 g de muestra. 2 Adicionar 4 mL de HCl concentrado y colocar en baño de agua hirviendo por 15 minutos o hasta que la caseína se haya disuelto. En esta etapa la mezcla se observa color café o violeta. 3 Enfriar el vaso. Pasar la mezcla a un embudo de separación. 4 Lavar el vaso con 5 ml de éter etílico y pasarlo al embudo.
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5 Extraer la grasa por inversión suave del embudo (para evitar que se emulsione) con 10 ml de éter etílico. 6 Reposar hasta que se aclaren las capas y separar la capa etérea (clara) en un vaso tarado. Si se observa que no se separan bien las capas adicionar 2 ml de etanol. 7 Repetir la extracción 3 veces con 5 ml de éter etílico y reunir los extractos. Eliminar el solvente por evaporación en baño María. 8 Después de eliminar todo el solvente secar la grasa a 100 ºC por 30 min. Enfriar en desecador y pesar El porcentaje extraído de grasa se expresa en porcentaje usando la formula siguiente:
En donde:
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Anexo K: Determinación azúcares reductores totales por la técnica de (DNS) El método se basa en la determinación de azucares mediante el reactivo DNS, el cual tiene la capacidad de oxidar azucares reductores dando resultados colorimétricos que pueden medirse a longitud de onda de 540 nm.
Materiales y Equipo
Pipetas graduadas de 5 y 10 mL;
Tubos de ensayo;
Matraces balón aforados de 100 mL y 1 L;
Papel filtro ;
Matraz Erlenmeyer 50 mL;
Espátula;
Cubeta de cuarzo;
Baño María;
Probeta de 25 mL;
Perilla;
Varilla de agitación;
Embudo de gravedad;
Gradilla;
Parrilla de calentamiento;
Espectrofotómetro
Balanza analítica
Reactivos
Ácido 3,5-dinitrisalisilico;
Tartrato de sodio y potasio tetrahidritado;
Ácido sulfúrico 1,5 M;
Agua destilada;
Hidróxido de sodio 2 M
Hidróxido de sodio 10%
Glucosa
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Técnica Preparación de la solución de DNS Solución DNS: 10 g se disolvieron en 50 mL de NaOH 2 M. Paralelamente, 75 g de tartrato de sodio y potasio tetrahidratado fueron disueltos en 12.5 mL de agua destilada. Las dos soluciones fueron mezcladas y se aforó a un litro.
Preparación de los estándares de glucosa Preparar soluciones de 0.25, 0.5, 1.25 y 1.5 mg/ml por dilución de un stock de glucosa en solución de 15 mg/ml, usando agua destilada y frascos volumétricos de 100 ml.
Muestra problema Pipetear 1.0 ml de muestra (o de 0.1-0.2 g si es sólida) en un Erlenmeyer de 50 mL y adicionar 10 mL de ácido sulfúrico 1.5M, caliente en baño de agua hirviendo por 20 minutos con agitación ocasional con el fin de hidrolizar los polisacáridos y azucares no reductores. Enfrié y adicione cuidadosamente 12 mL de hidróxido de sodio al 10%. Mezclar y filtrar si es necesario. Luego aforar con agua destilada a 1L y mezclar bien.
Medida de absorbancia Tomar 1 mL de cada uno de los estándares, la muestra problema y un blanco consistente en agua destilada y adicione 2 mL de agua y 1 mL de DNS en un tubo de ensayo. En total habrá 7 tubos de ensayo. Calentar todos los tubos en baño de agua hirviendo por 5 minutos para permitir que la reacción de glucosa y DNS ocurra, enfriar, ajustar cada volumen a 20 precisamente (adicionando 16 ml) con agua destilada, usando pipeta o bureta, y mezclar bien. Leer la absorbancia de cada solución a 540 nm.
Resultados y cálculos Elaborar la curva de calibración en papel y Excel, y determine los valores del coeficiente de correlación (R 2), el corte del eje, y la pendiente m, y la ecuación de la gráfica.
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Anexo L: Diagrama de flujo de elaboración de los productos tipo cajeta
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