Bebida a base de productos infrautilizados de zanahoria (daucus carota), remolacha (beta vulgaris) y mora (rubus glaucus) por liofilizaci�n.

Brink based on underutilized carrot (daucus carota), beet (beta vulgaris) and blackberry (rubus glaucus) products by freeze-drying.

Bebida � base de produtos subutilizados de cenoura (daucus carota), beterraba (beta vulgaris) e amora (rubus glaucus) por liofiliza��o.

Diego -Moposita 1

deividflak@hotmail.com

ORCID https://orcid.org/0000-0002-9066-6070

Guillermo -D�valos ^III

eduardo.davalos@espoch.edu.ec ORCID https://orcid.org/0000-0003-2347-8632

Ana Bel�n -Mej�a^II

anejia@yahoo.es

ORCID https://orcid.org/0000-0002-1125-9128

Jos�- Escobar ^IV

jose.escobar6818@utc.edu.ec

ORCID https://orcid.org/0000-0002-9850-0155

Correspondencia:��� deividflak@hotmail.com

Ciencias T�cnicas y Aplicadas Art�culo de Investigaci�n

* Recibido: 23 de enero de 2023 *Aceptado: 12 de febrero de 2023 * Publicado: 14 de marzo de 2023

^IMagister en Gesti�n de la Producci�n Agroindustrial, Ingeniero Agroindustrial, Docente-Investigador en Universidad Nacional de Chimborazo. Riobamba, Ecuador.

^IIMagister en Biotecnolog�a, Ingeniera en Biotecnolog�a Ambiental, Docente-Investigadora en Universidad Nacional de Chimborazo. Riobamba, Ecuador.

^IIIMagister en Agroindustria menci�n en calidad y seguridad alimentaria, M�dico veterinario y zootecnista, Docente en Escuela Superior Polit�cnica del Chimborazo. Riobamba, Ecuador.

^IVMagister en Gesti�n de la Producci�n Agroindustrial, Ingeniero Agroindustrial, Docente en Universidad T�cnica de Cotopaxi. Latacunga, Ecuador.

http://polodelconocimiento.com/ojs/index.php/es

Resumen

Los residuos agroindustriales generados por las industrias se los pueden encontrar en diferentes lugares, tales como: expendios de comidas, industrias, parcelas agr�colas, entre otros; debido a su deficiente manejo son poco aprovechados y en su mayor�a provocan contaminaci�n ambiental. En la presente investigaci�n se elabor� una bebida a base de productos infrautilizados de la mora, zanahoria y remolacha, mediante la combinaci�n de los polvos liofilizados. Se caracteriz� la materia prima (polvos de c�scara de zanahoria, c�scara de remolacha y residuos de mora) mediante un an�lisis bromatol�gico. Se formularon 9 bebidas con diferentes proporciones de materia prima. Se aplic� una prueba de aceptabilidad por medio de 30 catadores semientrenados, mediante una escala de calificaci�n del 1 al 5. Se utiliz� el programa Infostat versi�n 6.2, donde se verific� la normalidad de los datos y se analiz� la varianza �ANOVA� a las variables param�tricas y Kruskal Wallis a las variables no param�tricas, con la finalidad de seleccionar la mejor bebida se utiliz� la prueba de comparaci�n Tukey. Se seleccion� como mejor bebida al tratamiento cuyas combinaciones fueron: 0.18 % de polvo de c�scara de zanahoria, 0.12 % de polvo de residuos de mora������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� y

0.06 % de polvo de c�scara de remolacha. Adem�s, se realizaron an�lisis f�sicos y qu�micos a la bebida seleccionada para comparar sus resultados tanto con una bebida comercial como con la NTE INEN 2337:2008 jugos pulpas, concentrados, n�ctares, bebidas de frutas y vegetales. Como resultado se pudo evidenciar que la prote�na y los s�lidos solubles resaltaron en el producto elaborado, en cuanto al pH los resultados fueron similares a la bebida comercial y la acidez present� un menor valor.

Palabras clave: Bebidas, Residuos agroindustriales; zanahoria; remolacha; mora, liofilizado.

Abstract

The agro-industrial residues generated by the industries can be found in different places, such as: food expenses, industries, agricultural plots, among others; Due to poor management, they are little used and mostly cause environmental pollution. In the present investigation, a drink based on underused blackberry, carrot and beetroot products was elaborated, by combining the freeze-dried powders. The raw material (carrot peel powder, beetroot peel and blackberry residue) was characterized by bromatological analysis. Nine drinks were formulated with different proportions

of raw material. An acceptability test was applied by means of 30 semi-trained tasters, using a rating scale from 1 to 5. The Infostat version 6.2 program was obtained, where the normality of the data was verified and the "ANOVA" variance was analyzed for the variables. parametric and Kruskal Wallis to the non-parametric variables, in order to select the best drink, the Tukey comparison test was shown. The treatment was selected as the best drink whose combinations were:

0.18 % carrot peel powder, 0.12 % blackberry residue powder and

0.06 % beetroot peel powder. In addition, physical and chemical analyzes were carried out on the selected drink to compare its results both with a commercial drink and with NTE INEN 2337:2008 juices, pulps, concentrates, nectars, fruit and vegetable drinks. As a result, it was possible to show that the protein and soluble solids stood out in the elaborated product, in terms of pH the results were similar to the commercial drink and the acidity presented a lower value.

Keywords: Beverages; agro-industrial residues; carrot; beets; blackberries; freeze-dried.

Resumo

Os res�duos agroindustriais gerados pelas ind�strias podem ser encontrados em diversos locais, tais como: despesas com alimenta��o, ind�strias, ro�as, entre outros; Devido ao mau manejo, s�o pouco utilizados e, em sua maioria, causam polui��o ambiental. Na presente investiga��o, foi elaborada uma bebida � base de produtos subutilizados de amora, cenoura e beterraba, combinando os p�s liofilizados. A mat�ria-prima (p� de casca de cenoura, casca de beterraba e res�duo de amora) foi caracterizada por an�lise bromatol�gica. Nove bebidas foram formuladas com diferentes propor��es de mat�ria-prima. Foi aplicado um teste de aceitabilidade por meio de 30 provadores semitreinados, utilizando uma escala de avalia��o de 1 a 5. Obteve-se o programa Infostat vers�o 6.2, onde foi verificada a normalidade dos dados e analisada a vari�ncia "ANOVA" para as vari�veis . param�tricas e Kruskal Wallis �s vari�veis n�o param�tricas, para selecionar a melhor bebida, foi apresentado o teste de compara��o de Tukey. O tratamento foi selecionado como a melhor bebida cujas combina��es foram: 0,18 % p� de casca de cenoura, 0,12 % p� de res�duo de amora e

0,06% de casca de beterraba em p�. Al�m disso, foram realizadas an�lises f�sicas e qu�micas na bebida selecionada para comparar seus resultados tanto com uma bebida comercial quanto com NTE INEN 2337:2008 sucos, polpas, concentrados, n�ctares, bebidas de frutas e vegetais. Como

resultado foi poss�vel mostrar que a prote�na e s�lidos sol�veis se destacaram no produto elaborado, em termos de pH os resultados foram semelhantes a bebida comercial e a acidez apresentou um valor menor.

Palavras-chave: Bebidas; res�duos agroindustriais; cenoura; beterraba; Amora silvestre; liofilizado.

Introducci�n

Las diversas actividades de la industria generan una gran cantidad de residuos org�nicos, lo que provoca en muchos casos contaminaci�n ambiental, sin embargo, estos subproductos pueden ser utilizados como materia prima para generar un producto terminado. Se ha podido determinar que los residuos agr�colas se encuentran divididos de la siguiente manera: 30 % en cereales, el 40 % en ra�ces y frutas, el 50 % en verduras y el 20 % en semillas oleaginosas (Kwan, et al., 2018). Una investigaci�n realizada en la Universidad Aut�noma de Puebla, M�xico, menciona que las industrias dedicadas a la elaboraci�n de n�ctares, zumos y mermeladas desechan cerca del 50 % del fruto (Ramos, 2014). Es importante destacar que el aprovechamiento de los residuos industriales puede generar diferentes tipos de productos, en especial utilizarlos para la producci�n de bebidas con una alta calidad nutricional. La zanahoria es una hortaliza de gran consumo humano muy utilizado en la industria de bebidas, contiene propiedades nutritivas como carotenos, vitaminas E, B y B3 y minerales como K, P, Mg, I y Ca. Seg�n el Censo General Agropecuario del a�o 2011, la producci�n de zanahoria en la provincia Chimborazo fue de 1543 hect�reas (Allauca, 2013). Otro de los productos utilizados en la industria de bebidas es la remolacha, considerada como una hortaliza que contiene propiedades nutritivas, se puede destacar el hierro, az�cares, carotenos y vitaminas (C, B y K). Seg�n SIGAGRO en el 2009 se cosecharon 614 hect�reas en el Ecuador (Espinoza, 2013). Con respecto a la mora es una fruta de bajo valor energ�tico (bajo contenido en hidratos de carbono), se estima una producci�n aproximada de 5247 ha. en el Ecuador mismas que son cultivadas por 15000 peque�os productores. Las provincias productoras de las hortalizas (zanahoria y remolacha) y de la fruta (mora) son Tungurahua, Cotopaxi, Bol�var, Chimborazo, Pichincha, Imbabura y Carchi ( Instituto Nacional de Investigaciones Agropecuarias, INIAP, 2013) El zumo de frutas y hortalizas es un l�quido que se obtiene a partir de la parte comestible, se prepara mediante procedimientos apropiados para conservar sus caracter�sticas f�sicas, qu�micas, organol�pticas y nutricionales, tambi�n es una mezcla de uno o m�s zumos diferentes (T�llez & Narv�ez, 2007).

La norma del Servicio Ecuatoriano de Normalizaci�n (NTE INEN 2304, 2017) define a las bebidas como: bebidas no alcoh�licas, sin adici�n de di�xido de carbono (CO2) a base de agua como principal componente, que contiene o no una mezcla de ingredientes como az�cares, jugos, pulpas, concentrados o trozos de fruta, te o hierbas arom�ticas o sus concentrados y aditivos alimentarios. Es conocido que las propiedades nutricionales de muchos alimentos se pierden durante el proceso de secado, por ello la importancia de realizar un proceso que minimice la perdida de nutrientes, el secado por liofilizaci�n es utilizado en diversas industrias como las alimenticias, farmac�uticas y biotecnol�gicas, con el objetivo de estabilizar y preservar los productos (Navas, 2006). Adicionalmente, ayuda a disminuir las p�rdidas de aquellos compuestos que confieren el sabor y aroma (Cort�z et al., 2015). Adem�s constituye el proceso de deshidrataci�n m�s confiable para la conservaci�n de las caracter�sticas sensoriales y nutricionales de un producto alimenticio, debido al uso de bajas temperaturas y condiciones especiales de vac�o (Surco et al., 2017).

En la presente investigaci�n se elabor� una bebida a base de productos infrautilizados de la zanahoria, remolacha y mora, mediante un proceso de liofilizaci�n. Con la finalidad de determinar la mejor bebida, se combinaron los polvos liofilizados dando como resultado 9 formulaciones, donde mediante un an�lisis exploratorio de datos y con la ayuda de un an�lisis de varianza se seleccion� la combinaci�n m�s id�nea.

Mediante el desarrollo de esta bebida se pretende satisfacer las expectativas de los consumidores que se encuentran al cuidado de su salud, ya que es un producto natural no convencional con un potencial nutricional. En tal sentido, el sector industrial podr�a realizar un estudio exploratorio para la producci�n de bebidas naturales no convencionales bajo estrictos procesos de calidad y comercializarlas bajo condiciones de un mercado abierto, lo cual puede generar considerables beneficios econ�micos, sustentables y sostenibles.

Metodolog�a

Para el desarrollo de este estudio se utilizaron investigaciones cuantitativas y experimentales, debido a la manipulaci�n de variables a nivel de laboratorio.

Poblaci�n: Para el desarrollo de la investigaci�n se cont� con las c�scaras de zanahoria, c�scaras de remolacha y residuos de mora, obtenidas de la Asociaci�n de productores Los Espinales del cant�n Riobamba, provincia de Chimborazo.

Dise�o muestral: La t�cnica para la recolecci�n de las muestras fue aleatorio simple, que permiti� obtener 1 kg de c�scara de zanahoria, 1kg de c�scara de remolacha y 1kg de residuos de mora, mismos que posteriormente fueron liofilizados.

Recolecci�n de datos: Se lo realiz� a nivel de campo mediante una bit�cora, lo que permiti� el registro de los par�metros cualitativos y cuantitativos de los an�lisis f�sicos y qu�micos, realizados a la materia prima y bebida generada a partir de productos infrautilizados de la industria. Para la prote�na se utiliz� el analizador Kendal VELP.SCIENTHIC, el secado se realiz� en un liofilizador (Christ, 23982, Germania) a -52�C y 0.030 mbar, durante 120 horas., la humedad se determin� en la estufa MEMMERT GmbH, adem�s, se utilizaron pH metro y refract�metro. En la tabla 1 se detallan los m�todos utilizados para el an�lisis cualitativo y cuantitativo de los polvos liofilizados.

Tabla 1

M�todos de an�lisis para los polvos liofilizados

Elaborado por: Grupo de investigaci�n INVAGRO.

T�cnicas estad�sticas: Se inici� con un an�lisis exploratorio de datos para cada una de las variables en estudio, mediante el paquete estad�stico Infostat versi�n 6.2, cuyos resultados fueron provenientes de los an�lisis f�sicos y qu�micos de la materia prima utilizada para la elaboraci�n de la bebida (polvos de residuos de mora, polvo de c�scara de zanahoria y remolacha).

Localizaci�n de estudio: La investigaci�n se desarroll� en la Universidad Nacional de Chimborazo, campus Norte, Grupo de Investigaci�n vegetal Agroindustrial (INVAGRO).

Elaboraci�n de bebidas: Se lo realiz� mediante la combinaci�n de los polvos liofilizados en diferentes proporciones, como se describen en la tabla 2.

Tabla 2.

Combinaciones de polvos de zanahoria, remolacha y residuos de mora para la elaboraci�n de bebidas.

Nota. PCZ: Polvo liofilizado de zanahoria; PCR: Polvo liofilizado de remolacha; PRM: Polvo liofilizado de residuos de mora.

Los tratamientos (bebidas) fueron sometidos a una prueba de aceptabilidad por un panel de 30 catadores semi entrenados, donde se identific� el mejor tratamiento. Los resultados obtenidos fueron sometidos a un an�lisis de normalidad con la finalidad de verificar el comportamiento de los datos mediante una ley normal, posteriormente se realiz� un an�lisis de varianza param�trica y no param�trica seg�n corresponda. Se aplic� una prueba de Tukey para seleccionar el tratamiento con mayor ponderaci�n. Finalmente, se analiz� la bebida seleccionada bajo los m�todos descritos en la tabla 3.

Tabla 3

M�todos de an�lisis para la bebida

Elaborado por: Grupo de investigaci�n INVAGRO.

Resultados

Dentro del an�lisis bromatol�gico realizado a la c�scara de remolacha se obtuvieron los resultados descritos en la tabla 4.

Tabla 4

An�lisis exploratorio de datos para el polvo de c�scara de remolacha

Elaborado por: Grupo de investigaci�n INVAGRO.

Los datos correspondientes a la desviaci�n est�ndar muestran mediciones homog�neas ya que no se evidencia un grado de dispersi�n significativa respecto a la media, lo cual se confirma con el coeficiente de variaci�n, al indicar que las variables analizadas muestran valores similares ya que son menores al 5%. Mencionados resultados fueron comparados con el estudio de (Moreiras et al.,, 2013), quien reporto un valor de 1.3% de prote�na en la remolacha, mientras que en el presente estudio se obtuvo un promedio de 5.28%, denotando mayor cantidad de prote�na en el polvo liofilizado de la remolacha. Los valores reportados en las variables cenizas, pH y solubilidad se compararon con la norma (INEN, 2013), quien establece l�mites m�ximos del 14%; 5.5 y solubilidad total respectivamente, pudiendo manifestar que los datos obtenidos en el presente estudio se encuentran dentro del rango establecido, y finalmente se evidencio una humedad del 4.23%, por lo tanto, se demuestra que la t�cnica de liofilizaci�n es efectiva durante el proceso de secado.

Tabla 5

An�lisis exploratorio de datos para el polvo de c�scara de zanahoria

Elaborado por: Grupo de investigaci�n INVAGRO.

La desviaci�n est�ndar indica que las mediciones son homog�neas, al no evidenciarse un grado de dispersi�n significativa respecto a la media, mientras que el valor del coeficiente de variaci�n es menor al 5%, lo que indica que las variables en estudio presentaron valores similares.

Dentro de la variable prote�na se obtuvo un valor de 4.73%, lo que se compar� con el estudio de (Moreiras, et al., 2013) quien estableci� un valor de 0.9%, pudiendo evidenciar que el polvo liofilizado de la c�scara de zanahoria presenta mayor contenido de prote�na que la zanahoria en su estado natural, mientras que, las variables cenizas, pH y solubilidad se compararon con la norma (INEN, 2013), quien establece valores m�ximo de 14%, 5.5% y solubilidad total respectivamente, evidenciando que los datos obtenidos se encuentran dentro del rango permitido por la normativa, la variable humedad reporto un valor de 5.63%, con esto se demuestra que la t�cnica de liofilizaci�n es efectiva durante el proceso de secado.

Tabla 6

An�lisis exploratorio de datos para el polvo residuos de mora

Elaborado por: Grupo de investigaci�n INVAGRO.

La baja dispersi�n de la desviaci�n est�ndar referente a la media muestra mediciones homog�neas, y se confirma con los valores del coeficiente de variaci�n al ser inferior al 5%.

La variable prote�na se compar� con el estudio reportado por (Xu, Tianyou, 2022) quien evidenci� un valor de 4% en la mora en su estado natural, siendo superior al valor de la presente investigaci�n que fue de 2.39%. Los an�lisis de cenizas, pH y solubilidad se compararon con la norma (INEN, 2013), quien establece l�mites m�ximos de 14%, 5.5%, solubilidad total respectivamente, pudiendo mencionar que los datos obtenidos a nivel de laboratorio para el polvo liofilizado de residuos de mora se encuentran dentro del rango establecido, la humedad calculada en el estudio fue de 5.45%, lo que evidencia que la liofilizaci�n es una t�cnica que permite extraer el agua libre del producto.

Elaboraci�n de las bebidas

En 400 mL de agua tratada sin gas a temperatura de 85�C, se adicionaron los polvos liofilizados de c�scara de remolacha, zanahoria, residuos de mora (en las proporciones detalladas en la tabla 2), az�car, �cido c�trico, sorbato de potasio y citrato de sodio, los que fueron sometidos a un proceso de agitaci�n hasta conseguir una soluci�n homog�nea, posterior las bebidas fueron envasadas en recipientes herm�ticos de cristal de 100 mL, los cuales se sometieron a un proceso t�rmico de 75�C durante 30 minutos y luego enfriados hasta alcanzar una temperatura de 15�C, con la finalidad de realizar un choque t�rmico para reducir la carga microbiana que podr�an presentar las bebidas.

Una vez obtenidas las 9 bebidas, se realiz� una prueba de aceptabilidad mediante un panel de 30 personas semientrenadas para seleccionar el mejor tratamiento. A la mejor formulaci�n se realizaron an�lisis f�sicos y qu�micos como: prote�na, s�lidos solubles, acidez y pH; cuyos resultados fueron comparados con una bebida comercial.

Mediante el programa estad�stico Infostat versi�n 6.2, se determin� la normalidad de la variable aceptabilidad, que obtuvo un Pvalue < 0.05, por lo que se concluy� que los valores no tienen una distribuci�n normal, por lo que se procedi� a realizar un an�lisis no param�trico como se muestra en la tabla 7.

Tabla 7

An�lisis no param�trico KRUSKAL WALLIS para aceptabilidad

Elaborado por: Grupo de investigaci�n INVAGRO.

Tras el an�lisis de prueba no param�trica de Kruskal Wallis, se evidenci� que existe diferencia estad�stica significativa (p≤0,01) entre los tratamientos, pudiendo concluir que al menos unas de las medias son diferentes a las dem�s.

Tabla 8

Promedio � Ranks de la variable aceptabilidad

Medias con una letra com�n no son significativamente diferentes (p < 0,05); media y Ranks.

Elaborado por: Grupo de investigaci�n INVAGRO.

En relaci�n a la comparaci�n de medias para la variable aceptabilidad, el T9 present� una mayor ponderaci�n por el panel de catadores semientrenadas, en consecuencia, se tom� esta combinaci�n (bebida) como la m�s id�nea frente a los dem�s tratamientos.

An�lisis f�sicos y qu�micos al mejor tratamiento

Se analizaron los par�metros f�sicos y qu�micos al mejor tratamiento y sus resultados se compararon con una bebida comercial de similares caracter�sticas, los valores obtenidos fueron validados mediante la comprobaci�n de normalidad y como resultado se obtuvo que tienen una distribuci�n normal, por lo que se procedi� a realizar un an�lisis param�trico (ANOVA), como se detalla en la tabla 9:

Tabla 9

An�lisis de varianza para los an�lisis f�sicos � qu�micos

Elaborado por: Grupo de investigaci�n INVAGRO.

Tras el an�lisis de varianza realizada para las variables prote�na, s�lidos solubles, acidez y pH, se evidencia que no existe diferencia estad�stica significativa, con ello se detalla que la bebida realizada en la presente investigaci�n, presenta caracter�sticas similares a la bebida comercial.

Conclusiones

Se aplic� la t�cnica de liofilizaci�n a las c�scaras de remolacha, zanahoria y residuos de mora, con la finalidad de reducir la humedad del producto minimizando la perdida de nutrientes durante el proceso, a las que finalmente se realizaron an�lisis f�sicos y qu�micos, cuyos datos fueron contrastados con la normativa INEN 1122 2013 e investigaciones relevantes, pudiendo identificar que los valores se encuentran dentro del rango establecido.

Se realizaron 9 formulaciones o bebidas mediante la combinaci�n de los polvos liofilizados de la c�scara de remolacha y zanahoria, y residuos de mora, en combinaciones que vari� desde el 0.06%

� 0.18%, los que fueron sometidos a un panel de 30 catadores semientrenados, con la finalidad de seleccionar el mejor producto o tratamiento. Los resultados emitidos por el panel de catadores se tabularon mediante el paquete estad�stico Infostat versi�n 6.2 (prueba no param�trica), donde se determin� como la mejor bebida, el tratamiento 9 (ver tabla 2).

De la misma manera se realiz� an�lisis f�sicos y qu�micos a la mejor bebida (T9), como: prote�na, solidos solubles, acidez y pH, los que fueron contrastados con una bebida comercial y mediante un an�lisis de varianza (ANOVA) se determin� que no existe diferencia estad�stica, pudiendo concluir

que la bebida realizada en la presente investigaci�n tiene similares caracter�sticas que la bebida comercial.

Agradecimiento

Hacemos extensiva el agradecimiento por la participaci�n en el desarrollo de este art�culo cient�fico a la Ing. Rosa Allauca y la se�orita estudiante Mikaela Godoy.

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� 2023 por los autores. Este art�culo es de acceso abierto y distribuido seg�n los t�rminos y condiciones de la licencia Creative Commons Atribuci�n-NoComercial-CompartirIgual 4.0 Internacional (CC BY-NC-SA 4.0) (https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/).