División Ciencias de la Vida Campus Irapuato-Salamanca XII CONGRESO NACIONAL DE CIENCIA Y TECNOLOGIA DE ALIMENTOS Jueves 27 y Viernes 28 de Mayo de 2010 Guanajuato, Gto. ESTABILIDAD EN EL COLOR Y LA CONCENTRACIÓN DE CAROTENOS EN ZANAHORIAS ESCALDADAS A DIFERENTES TEMPERATURAS Hernández R.G. A.a,*, Candelas C. M. G.a, Meza V. J. A.a, Minjares F. R.a a Facultad de Ciencias Químicas de la Universidad Juárez del Estado de Durango Gómez Palacio, Durango, México. Av. Artículo 123 s/n. Fraccionamiento Filadelfia. CP 35010. Tel. (871) 715 88 10 y 715 29 64 candelascadillo@gmail.com RESUMEN: Los carotenos son probados antioxidantes naturales, y una de las fuentes principales es la zanahoria, con alto contenido de βcaroteno. Por otro lado, el escaldado, por ser un tratamiento térmico, puede tener efectos adversos en la concentración de estos pigmentos y por consecuencia en el color. En este trabajo se evalúa el porcentaje de retención de carotenos y el cambio de color cuando las zanahorias en rodajas se escaldan en agua a 60, 70 y 90°C. La medición del contenido de carotenos se hizo en espectrofotómetro de luz visible a 450 nm y los paramétros de color usando el colorímetro Minolta CR-300. La zanahoria fresca contiene en promedio 305 µg carotenos/g zanahoria. Después del escaldado son retenidos entre el 65.4 y 69.1% de los carotenos presentes, la mayor retención se logró con el tratamiento de 90°C. Con respecto al cambio de color, el tono, la cromaticidad y la luminosidad disminuyeron ligeramente luego del escaldado a las tres temperaturas, por lo tanto, el cambio de color total fue estadísticamente semejante. Palabras clave: retención de carotenos, zanahoria, cambio de color ABSTRACT: Carotenes are natural antioxidants and one of its main sources is carrot with a high βcarotene content. Blanching, is a heat treatment that can have adverse effects on the concentration of these pigments and color. This work evaluates the percent of carotene retention and change of color on o cut carrots scalded at 60, 70 and 90 C. Carrot determination was made with UV spectrophotometry at 450nm and color using Minolta CR-300 colorimeter. Fresh carrots contain 305 µg carotene/g. After the blanchimg the retained carotene is 65.4 and 69.1%, the highest retention was obtained with 90°C. Color, hue, chroma and luminosity decreased lightly after the blanching at the 3 temperatures, so, the total color change was statistically the same. Key words: carotenes retention, carrot, color change INTRODUCCIÓN La zanahoria es de un alto valor nutritivo que produce efectos benéficos en el organismo humano y tiene un alto contenido de β caroteno. Es un pigmento anaranjado que se encuentra en frutas y vegetales. Está relacionado al grupo de compuestos llamados carotenos que tienen propiedades antioxidantes. El betaFH1481 División Ciencias de la Vida Campus Irapuato-Salamanca XII CONGRESO NACIONAL DE CIENCIA Y TECNOLOGIA DE ALIMENTOS Jueves 27 y Viernes 28 de Mayo de 2010 Guanajuato, Gto. caroteno también es una fuente mayor de la vitamina A, el crecimiento de huesos, y el desarrollo de dientes. Los carotenos se requieren para la visión, actúan como antioxidantes y como secuestradores de radicales libres y pueden funcionar en la prevención de enfermedades (Sander y col., 2000). Los carotenos son hidrofóbicos, lipofílicos y son virtualmente insolubles en agua. Se disuelven en solventes grasos como acetona, alcohol, éter etílico, tetrahidrofurano y cloroformo. Los carotenos son fácilmente solubles en éter de petróleo y hexano (Rodríguez-Amaya, 1999a) Estas sustancias son los pigmentos responsables de la mayoría de los colores amarillos, anaranjados y rojos de frutos y verduras, debido a la presencia en su molécula de un cromóforo consistente, principal o totalmente, en una cadena de dobles enlaces conjugados. La concentración a la que normalmente se encuentran es baja, pero varía enormemente de una fuente a otra (Mínguez, 1997). Clinton (1998) señala que la estructura de cada carotenoide determina el color y las propiedades fotoquímicas de la molécula. La estructura también contribuye a la reactividad química de los carotenoides hacia agentes oxidantes o radicales libres, lo cual puede ser relevante para procesos en vivo en animales que los consumen en su dieta. De acuerdo con Moreiras et al. (1995), las zanahorias contienen 7998 (µg/100 g muestra. Heinonen (1990) determinó el contenido de provitamina A en 19 cultivares de zanahoria color naranja encontrando que el α-caroteno variaba de 22 a 49 µg/g el β-caroteno de 46 a 103 µg/g y el γ-caroteno de 6.3 a 27 µg/g. Simon y Wolff (1987) estudiaron siete zanahorias típicas y de color naranja intenso; el contenido total de caroteno que consistía principalmente de β-caroteno y αcaroteno, fluctuó de 63 a 548 µg/g. Los carotenoides son pigmentos estables en su ambiente natural, pero cuando los alimentos se calientan, o cuando son extraídos en disoluciones o aceites o en disolventes orgánicos, se vuelven mucho más lábiles. No todos los tipos de cocinado afectan en la misma medida a los carotenoides, de forma que la pérdida de estos pigmentos aumenta en el siguiente orden: cocinado al vapor < hervido < salteado (Rodríguez-Amaya, 1999b). En el caso de las zanahorias, cuando se someten a procesos de congelación, deshidratación o enlatado, previamente son escaldadas con agua a temperaturas entre 60°C y ebullición, lo que puede disminuir la concentración del βcaroteno que contienen. La aplicación del escaldado de pulpas permite la inactivación de enzimas como catalasa, lipasa, lipoxigenasa, peroxidasa y polifenoloxidasa, con disminución de la pérdida de ácido ascórbico, de aroma, sabor y color, se reduce la fermentación y se ayuda a la estabilización de la textura (Savas et al., 2005). Sin embargo, este tratamiento térmico debe ser debidamente controlado con el fin FH1482 XII CONGRESO NACIONAL DE CIENCIA Y TECNOLOGIA DE ALIMENTOS División Ciencias de la Vida Campus Irapuato-Salamanca Jueves 27 y Viernes 28 de Mayo de 2010 Guanajuato, Gto. de reducir la generación de sabor a cocido, degradación de ácido ascórbico, daño en la textura y una posible degradación de los cromóforos de la célula (Rosenthal, 2001). Dietz et al. (1988) reportan 60% de retención de βcaroteno en zanahorias escaldadas en agua hirviendo por 30 minutos y 99% cuando se escaldan con vapor durante el mismo tiempo. Por su parte Bao y Chang (1994) informan que se retiene el 45% de β-caroteno y 50% de α-caroteno en zanahoria escaldadas por 5 minutos en agua hirviendo, y que fueron utilizadas para elaborar jugo. El color de la zanahoria, que está relacionado con el contenido de carotenos, también puede disminuir después de ser sometidas a escaldado. Para medir el color, es común utilizar un colorímetro, el cual es capaz de medir los colores que reflejan las superficies. El color, tal y como lo percibe el ojo humano tiene tres dimensiones: matiz o tono, cromaticidad y luminosidad. El matiz se calcula h (hue) = artg (b*/a*) expresado en grados; y la cromaticidad, C* (chroma) = (b2 + a2)1/2. Para 0° corresponde un tono rojo; a 90°, amarillo, a 180°, verde y a 270° azul. Pero estas dos coordenadas no pueden describir el color completamente, así que se incluye el factor luminosidad para cuantificar el color con más precisión (Konica Minolta Holdings Inc., 2003). De acuerdo con Aguilera (2009), el cambio de color está dado por la diferencia aritmética de la luminosidad y los parámetros a* y b* al inicio y al final de un proceso en particular y se calcula ∆E = ( L1 − L0 ) 2 + ( a1 − a 0 ) 2 + ( b1 − b0 ) 2 Por estas razones, en este trabajo el objetivo fue determinar el cambio de color y la estabilidad de los carotenos en zanahorias escaldadas con agua a diferentes temperaturas. METODOLOGÍA El trabajo se realizó de abril de 2009 a abril de 2010, en los laboratorios de la Facultad de Ciencias Químicas de la Universidad Juárez del Estado de Durango. Las zanahorias, se seleccionaron de islas en un centro comercial, sin control de calidad ni de humedad. Ya seleccionadas y lavadas con agua potable, se pelaron manualmente y se cortaron rodajas de 4 mm de espesor. Se utilizaron cuchillos afilados obteniendo superficies lisas. Cada unidad experimental fue de 45 rodajas, a 15 de ellas se les midió el color inmediatamente después del rebanado y se procedió a la extracción y cuantificación de carotenos, como se describe más adelante. Las otras rodajas fueron sometidas a escaldado en agua durante 7 minutos a 60, 70 y 90°C. Al término del proceso se volvió a registrar el color de las zanahorias y se les determinó la concentración de carotenos. FH1483 División Ciencias de la Vida Campus Irapuato-Salamanca XII CONGRESO NACIONAL DE CIENCIA Y TECNOLOGIA DE ALIMENTOS Jueves 27 y Viernes 28 de Mayo de 2010 Guanajuato, Gto. El color se midió 15 veces con el colororímero Minolta CR-300, sobre la superficie de las zanahorias colocadas en una caja petri y se regristraron los parámetros L, a* y b*, este procedimiento se realizó antes y después del escaldado. Para calcular el cambio de color total se utilizó la ecuación mencionada por Aguilera (2009). Par la extracción de carotenos, se tomaron 15 rodajas de zanahorias, antes y después de cada tratamiento de escaldado, y fueron homogenizadas en una licuadora. Se tomó 1 gramo de éstas, el cual se colocó en un mortero con 80 ml de acetona a 10°C y se molió hasta lograr extraer todo el pigmento. El extracto obtenido se filtró al vacio y se lavó el residuo que queda en el papel de filtro con acetona fría. Se repitió el proceso hasta extraer completamente los pigmentos y obtener sólidos blancos en el papel filtro. El extracto se llevó al rotavapor a 40°C para eliminar la mayor cantidad de acetona. Enseguida se sometió a una atmósfera de nitrógeno y luego se pasó a la estufa de vacio a una temperatura de 45ºC por 24 horas. Se retiró y se dejó enfriar para luego transferir el extracto a un matraz de 100 ml y se aforó con éter de petróleo. Se registró la absorbancia en el espectrofotómetro de luz visible a una longitud de onda de 450 nm, por triplicado para cada muestra. Se utilizó éter de petróleo como blanco. Previamente se realizó una curva de calibración con un estándar de β caroteno calidad analítica, del Laboratorio Sigma en solución con éter de petróleo, preparando las siguientes concentraciones: 0. 0.5, 1.0, 1.5 y 2.0 µg/ml. Los datos obtenidos de absorbancia y concentración de β caroteno se ajustaron mediante regresión lineal obteniendo y = 0.182 x; R² = 0,999. El análisis de datos para la retención de carotenos y el cambio de color se realizó con ANOVA, y la comparación de medias con la diferencia mínima significativa (LSD), ambos con 0.05 de nivel de significancia. RESULTADOS Y DISCUSIÓN En la Figura 1 se presentan las concentraciones de carotenos en zanahoria fresca y escaldada a diferentes temperaturas. Se observa que en general existe una disminución después del tratamiento térmico. La concentración de carotenos (305 µg/g) en zanahoria fresca, coincide con lo reportado por Simon y Wolff (1987) y es más alto que lo que encontraron Moreiras et al. (1995) y Heinonen (1990). FH1484 División Ciencias de la Vida Campus Irapuato-Salamanca XII CONGRESO NACIONAL DE CIENCIA Y TECNOLOGIA DE ALIMENTOS Jueves 27 y Viernes 28 de Mayo de 2010 Guanajuato, Gto. Figura 1. Concentración de carotenos en zanahoria fresca y escaldada a diferentes temperaturas En general, como se indica en la Tabla 1, el porcentaje de retención de carotenos cuando la zanahoria se escalda es mayor de 65%, lo cual concuerda con Dietz et al. (1988) y está por encima de lo que reportan Bao y Chang (1994). Se encontró diferencia significativa entre los tres tratamientos (p = 0.00002), ocurriendo la mayor retención a 90°C. Tabla 1. Porcentaje de retención de carotenos en zanahorias escaldadas a diferentes temperaturas Temperatura de % Retención de escaldado (°C) carotenos 60 67.8a 70 65.4b 90 69.1c p= 0.00002 Respecto a los parámetros de color de la zanahoria, se observa en la Figura 2, la luminosidad es muy similar tanto en la zanahoria fresca como las escaldadas, entre 51.5 y 56.7. En cuanto al tono, se ubica entre 63.8° y 72.4° que corresponden al color naranja, cuando las zanahorias se escaldan, aumenta el ángulo, lo cual significa que el tono disminuyó. La cromaticidad resultó entre 44.9 y 50.4, indicando una alta intensidad de color, pero que disminuye ligeramente cuando ocurre el tratamiento térmico. FH1485 División Ciencias de la Vida Campus Irapuato-Salamanca XII CONGRESO NACIONAL DE CIENCIA Y TECNOLOGIA DE ALIMENTOS Jueves 27 y Viernes 28 de Mayo de 2010 Guanajuato, Gto. Figura 2. Luminosidad (L), tono y cromaticidad de la zanahoria fresca y escaldada a diferentes temperaturas El cambio total de color fue mínimo y no se encontró diferencia significativa entre los tratamientos (p = 0.761). Existe discrepancia entre los resultados de cambio de color y del porcentaje de retención de carotenos, por lo que sería conveniente hacer un estudio para determinar cuáles son los que se afectan más, α, β o γ carotenos, y que tal vez no estén relacionados con el color. Tabla 2. Cambio total de color en zanahorias escaldadas a diferentes temperaturas Temperatura de escaldado (°C) 60 70 90 Media del cambio de color 5.84 5.67 10.67 p = 0.761 CONCLUSIONES La concentración de carotenos en zanahoria fresca coincide con los datos reportados en la bibliografía. El porcentaje de retención de carotenos luego de que la zanahoria es escaldada resultó mayor de 65%. Los parámetros de color (L, tono y cromaticidad) son similares antes y después del escaldado, por lo que no se encontró diferencia significativa en el cambio de color total. FH1486 División Ciencias de la Vida Campus Irapuato-Salamanca XII CONGRESO NACIONAL DE CIENCIA Y TECNOLOGIA DE ALIMENTOS Jueves 27 y Viernes 28 de Mayo de 2010 Guanajuato, Gto. Se recomienda analizar el tipo de carotenos presentes en la zanahoria fresca y escaldada, para determinar cuál es el que es más afectado por el escaldado. REFERENCIAS Aguilera O. M. 2009. Caracterización y estabilidad de las antocianinas de higo (Ficus carica variedad Mission) cultivado en Cd. Lerdo, Dgo. México. Tesis doctoral de la Facultad de Ciencias Biológicas de la Universidad Autónoma de Nuevo León. San Nicolás de los Garza, N. L. Bao, B. and K. C. Chang. 1994. Carrot juice color, carotenoids. and nonstarchy polysaccharides as affected by processing conditions. J. Food Sci. 59:1155 1158. Clinton S. K. 1998. 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