RESUMEN - revista de la asociacion colombiana de ciencias

APROVECHAMIENTO DE CACHAMA (Colossoma macropomum)
EN LA ELABORACIÓN Y DESARROLLO DE ALIMENTOS
FUNCIONALES DE ALTO VALOR BIOLOGICO
ELABORATION AND OPTIMISATION OF CACHAMA (Colossoma
macropomum) FUCTIONAL PRODUCTS
Diana Carolina Díaz Crismat1; Boris Eduardo Salazar Mendoza1; Guillermo
Salamanca Grosso1; Maida Cacique2; Raúl Casanova Ostos2
Grupo de Investigaciones Mellitopalinológicas y Propiedades Fisicoquímicas de
Alimentos, Universidad del Tolima.
1
Universidad Nacional Experimental del Táchira, San Cristóbal Estado Táchira
Venezuela
2
RESUMEN
La carne de pescado contiene proteínas de importante valor biológico, vitaminas,
minerales y lípidos, fracción constituida por triglicéridos y fosfolípidos; el
contenido de carbohidratos es bajo; en muchos países es la principal fuente de
alimentación. En este trabajo se relacionan la metodología y aspectos relevantes
del procesado para la obtención de un embutido cárnico tipo bologña a base de
cachama (Colossoma macropomum), harina de sagú (Marantha arundínacea L.)
y soja texturizada. Se ha usado cachama sin deshuesar como base de un grupo de
mezclas, derivadas del diseño experimental. En este caso se evaluaron 16
composiciones diversas con restricciones en los componentes, identificándose
tres opciones posibles con características sensoriales y tecnofuncionales
deseables. Las mezclas se caracterizan por su alto valor nutricional y energético.
La vida útil de los productos es de 3 a 4 semanas bajo condiciones de refrigeración
de 5º-7°C (41º-44,6ºF). No se observo evolución por rancidez, presencia de
agentes microbiológicos haciéndolos aptos para el consumo humano.
Fecha de recepción: Agosto 31 de 2007
Fecha de aceptación: Mayo 2 de 2008
Correspondencia: E-mail: gsalaman@ut.edu.co - rcasanov@unet.edu.ve.
Universidad del Tolima. Altos de Santa Helena, Ibagué- Colombia.
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APROVECHAMIENTO DE CACHAMA
El valor biológico global del producto provee de minerales, fibra, grasa total,
carbohidratos y proteína. Los valores observados para las propiedades térmicas
del producto a 70°C (158ºF) fueron: densidad 1103.6 kg/m3, capacidad calorífica
(Cp 3.36 Kjkg-1ºC-1), conductividad térmica (k 0.523 W/m-1ºC-1), difusividad
térmica aparente (α 0.141 m2s-1. El autoclavado de las muestras se simulo en
botes de chapa de 99mm x 102mm (401x400) y 127mm x 156mm (500x512), para
E.coli y S. aureus a 70°, 80° y 100°C (158º, 176° y 212°F). Los perfiles de
termorresistencia fueron mayores para S. aureus.
Palabras Clave: Alimentos. Agroindustria. Propiedades fisicoquímicas.
Alimentos funcionales.
ABSTRACT
Fish have very important biological proteins, vitamins, minerals and fats,
constituted by phospholipids and triglycerides, carbohydrates proportion is low
although in some countries they are the principal feed source. This research relates
the metodolgy and the main aspects for the “Bologna” meet delicatessen, based on
cachama (Colossoma macropomum), sagú flour (Marantha arundínacea L.) and
soja. Fresh cachama was used as base of the mixture design, from experimental
design. 16 compositions were evaluated, with components restrictions; 3 options
were identified due to their functional ands attractive properties. Mixtures are
characterized for their high energetic and nutritional value. Lifetime under
refrigeration conditions (5-7 ºC) was 3-4 weeks. There was not microbial agents'
presence, nor rancidness, make them able to human consumption. The whole
biological values of this product, provides minerals, fiber, fat, carbohydrates and
proteins. Thermal properties at 70ºC were: specific heat capacity 3,36 Jkg-1ºC-1,
thermal conductivity: 0,523 Wm ºC, thermal diffusivity 0,141 mm2 s-1
. The retort system was settled with 3 different types of tin cans (99X102 mm),
(401X400mm) and (127X156mm), for E coli, S aureus at 70, 80, and 100ºC. Each
case showed a great thermal resistance by S aureus in this scenario, also thermal
treatments duration decreased as the retort temperature increased although is
necessary to evaluate the effects on the final product quality properties.
Keywords: Food,Agroindustry, Physical chemistry properties, Functional food.
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Díaz et al
Introducción
La cachama
( C o l o s o ma
ma cropomun) está ampliamente
distribuida en los ríos Venezuela,
desde la cuenca del Orinoco y el
Caroni hasta el occidente venezolano.
Ha sido objeto de estudios para la
producción de alevines e implantación
de cultivos de engorde en varios
estados en ese país, en especial en los
estados llaneros y regiones aledañas al
rio Orinoco. Tiene pocos
requerimientos para su cultivo en
criadero, por lo que existe una elevada
producción nacional de la especie.
Existen dos variedades de la especie,
la cachama blanca, que se distingue
por su alta producción y sobre la cual
Brasil y Colombia, han centrado su
atención para su explotación y la
cachama negra que es el resultado de la
deriva genética por cruce.(1,2)
Ésta, puede llegar a alcanzar hasta un
metro de longitud y un peso de 30 kg;
tradicionalmente su consumo se hace
de forma fresca, seca y salazonada (1).
El ciclo biológico de la especie se
inicia luego de la madurez sexual que
se alcanza a los 3 años,es una especie
condicionada a los periodos de lluvias,
en condiciones normales y
dependiendo de los periodos de sequia
o intensa lluvia se comporta como
especie migratoria (3). Al igual que
otras especies de pescado constituye
un alimento de elevada calidad
nutricional; sus proteínas contienen
todos los aminoácidos esenciales, es .
76
altamente digerible y presenta un
importante contenido de ácidos grasos
poliinsaturados tales como el acido
eicosapentaenoico y el acido
docosahexaenoico de gran
importancia para el hombre, debido a
que su consumo habitual ha sido
asociado con una disminución de los
accidentes cardiovasculares (4, 5, 6,
7). Las proteínas del pescado, son de
elevado valor biológico, con una
digestibilidad superior al 80% y una
eficiencia proteica similar o superior a
la del patrón caseína (8), aporta
además
entre un 10-20% de
minerales, cantidades variables de
vitaminas hidrosolubles y un
porcentaje importante de las vitaminas
liposolubles A, D y E, además aporta
nutrientes esenciales (9). El embutido
tipo bologña a base de pescado es una
mezcla de filete de cachama sin
d e s h u e s a r, s o j a y s a g ú , c o n
preservativos autorizados por la
legislación alimentaria, sal y
condimentos; esta mezcla fue empaca
en una manga la cual se sello y luego
puesta en cocción. La elaboración del
embutido tipo bologña se realizo de
manera eficiente con la utilización del
diseño de mezcla permitiendo
encontrar las proporciones adecuadas
de los ingredientes llevando implícitos
en su tecnología de elaboración, los
procesos de mezclado, embutido,
madurado y refrigerado, para obtener
una apariencia, color y sabor
aceptable, las cuales pueden variar por
los hábitos alimenticios en las
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APROVECHAMIENTO DE CACHAMA
diferentes regiones geográficas (10,
11). La importancia de este producto
además de utilizar la pulpa cachama
sobresale por la introducción de la
soya como fracción de los
componentes de la mezcla aportando
un alto valor biológico que ayuda a
suplir las exigencias nutricionales en
la dieta humana, con un bajo costo,
excelentes propiedades funcionales en
los sistemas alimenticios.
Materialesy Metodos
Cachama: Especies obtenidas por
reproducción inducida de la Unidad
Experimental de Piscicultura de la
UNET, ubicada en San Antonio de
Caparo, región del Táchira –
Venezuela. Se uso ejemplares
pequeños (0.7 a 1.5kg) y medianos
(1.5 a 3.0Kg).
Otras materias primas: Se utilizó
proteína de soya texturizada, harina de
sagú, especias, condimentos,
estabilizantes, colorantes y
conservantes de origen comercial.
Operaciones: La trasformación
comprendió operaciones de selección
de materia prima, limpieza, escamado,
eviscerado y corte de cabezas, colas y
aletas del pescado.
Tratamientos previos: El filete de
cachama sin deshuesar se sumergió en
una solución de ácido fosfórico con el
objetivo de ablandar el hueso, se lavó
con agua destilada para neutralizar el
pH hasta conseguir un filete limpio.
Una vez cumplido el tiempo de
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inmersión en el ácido el filete fue
sometido a reducción de tamaño en un
molino RAMON™ M- TOP-114 con
un disco de 4mm. La soya texturizada
fue sometida a hidratación 2 horas
previas al proceso en una relación 1:2
de soya-agua.
Formulación: Se planteo un diseño de
mezclas que arrojo como resultado 16
f o r mu l acio n es co n d if e r en tes
proporciones de pulpa de cachama,
soja texturizada y harina de sagú.
Ver figura 1.
Proceso de elaboración: Para las 16
formulaciones los ingredientes fueron
sometidos a un mezclado mecánico
utilizando el cutter RAMON™ MAS-30, embutido en fibra sintética tipo
bologña en una embutidora hidráulica
vertical RAMON™ M-SC-30,
cocción del embutido hasta alcanzar
una temperatura interna del mínima
absoluta de 72°C en una marmita de
cocción eléctrica Mod. CEA 20 y
enfriamiento con agua con una
temperatura de 4ºC. El producto
obtenido se colocó en refrigeración
durante 24 horas a 5°C, en un cuarto
frió Neverama™, luego se ubicó en
refrigeración por 21 días para
determinar la vida útil mediante
observación directa, cambios de color,
humedad y pH cada 3 días.
Ver figura 2.
CaracterizacionesFisicoquímicas:
Se realizaron pruebas de
proteína cruda, grasa, pH,
humedad y peso para la
77
Díaz et al
cachama y los productos finales,
siguiendo metodologías
estandarizadas en las Normas
Covenin.
CaracterizacionesMicrobiológicas:
Se analizaron los productos finales,
realizando contaje por duplicado de
recuentos de aeróbios mesófilos, S.
aureus, mohos y levaduras,
determinación de coliformes fecales,
totales y Salmonella. Se uso
metodología de acuerdo a las normas
Covenin.
Análisis Sensorial:
La evaluación
sensorial se realizó por etapas, la
primera para evaluar de la sensación
de espinas en una muestra patrón
después de aplicarle al filete de
cachama sin deshuesar tres
tratamientos con el objetivo de
ablandar el hueso A). Inmersión del
filete en una solución de ácido
fosfórico al 0,75% durante 45
minutos. B). Inmersión del filete en
una solución con ácido fosfórico al
0.5% durante 60 minutos. y C).
78
Inmersión del filete en una solución de
ácido fosfórico al 1% durante 30
minutos. En la segunda etapa se
evaluaron 16 productos en los
atributos de color, aroma, apariencia,
sabor, jugosidad, textura, nivel de sal y
masticabilidad, mediante una escala
hedónica de 9 puntos.
Vida Útil: El producto final obtenido
fue envuelto en una película
impermeable y almacenado en un
nevera tipo casera a una temperatura
promedio de 10ºC sin mezclarse con
otros productos y evitando al máximo
intercambio con el ambiente.
Normativas: Se usaron normativas
técnicas venezolanas industriales
COVENIN.
E va lu a ción E st a d íst ica : S e
realizaron pruebas de normalidad y
análisis de varianza. Se usaron los
paquetes Minitab 15™ Statgraphics
Plus 5.1™ y Design Expert™ 7.0 para
la valoración de las mezclas con las
siguientes restricciones: sagú
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APROVECHAMIENTO DE CACHAMA
Figura 1. Estructura del diseño de
mezclas para la optimización de un
nuevo producto.
Figura 2. Diagrama de flujo para la elaboración de
bologña a partir de cachama (Colossoma macropomum)
sin deshuesar.
ResultadosyDiscusión
Propiedades fisicoquímicas del
producto base: El pH, humedad (%),
grasa total (%) y proteína (%), de la
pulpa utilizada para el desarrollo del
producto se encuentran dentro de los
parámetros establecidos en cada una
de las normas técnicas venezolanas. El
contenido de grasa es alto en relación a
los estándares sugeridos por la FAO,
esta variación probablemente se debe
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al contenido nutricional del alimento
suministrado a las cachamas en la
estación, los perfiles de ácidos grasos
para esta especie corresponde
principalmente a poliinsaturadas y
algunos ácidos grasos como el omega
(-3), aunque hay que resaltar que el
pescado graso contiene una
importante cantidad de vitaminas
liposolubles, especialmente vitamina
Ay vitamina D.
79
Díaz et al
Tabla 1. Características fisicoquímicas observadas en pulpas de cachama (Colossoman
macropomum)
Resultados
Limite1
Mínimo Máximo
pH
5.8
6.5
6.30±1.10 2
Hume da d (%)
70
82
71.0±1.70 2
Gra s a Tota l (%)
18
10.6± 2.1 2
P roteína (% )
16
17.5±1.15 2
Características
Tabla 2. Parámetros fisicoquímicos para producto terminado tipo bologña de cachama, sagú y
soya texturizada.
P a rá me tro s
Hume da d y
gra s a (%)
P rote ína
Gra s a Tota l
pH
Limite 1
Res u lta d os
A
B
C
87 Má x.
67.3
67.3
67.1
11 Min.
32 Má x.
6.5 Má x.
26
2.25
6.46
27
2.25
6.50
25
1.13
6.47
Estos límites son tomados en los requisitos de producción para mortadela según norma COVENIN 1944/1982.
Caracterizacionesmicrobiológicas:
Los resultados demuestran que las tres
mejores mezclas, cumplen con
características microbiológicas de un
producto apto para el consumo
humano (Tabla 3), consecuencias
satisfactorias que fueron posibles a la
utilización de buenas prácticas de
manufactura
(BPM) y buenas
prácticas higiénicas (BPH) aplicadas
en el proceso de elaboración de los
80
productos, sin embargo hay que
aplicar un control en el ambiente para
el área de proceso de la planta de
cárnicos. En el recuento de aerobios
mesófilos se observó un número
elevado de colonias que van de
3.7x105 y 3.7x105, al igual que para
mohos y levaduras con valores
de34.5x103 y 4.8x103, pero dentro de
los límites máximos establecidos en
las normas venezolanas.
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Tabla 3. Parámetros microbiológicos para producto terminado sobre tres mezclas
Criterios
Ae robios
me s ófilos
S . a ure us
Mohos y
Le va dura s
Coliforme s
Fe ca le s
S a lmone lla
Limites
Resultados
(ufc/g)
Min . Má x.
A
B
C
10 5 3.7x10 5 3.8x10 5 3.8x10 5
104
10
2
10
2
10 3
4
10
<3
10
<3
<3
<3
-
-
-
-
-
Diseño de mezclas: En la aplicación
del diseño de mezclas se obtuvieron
los siguientes resultados: Una mezcla
ternaria con restricciones de carácter
técnico y económico para cada uno de
los componentes: sagú < 10; 20 < soya
50; 30 < cachama < 60%. Las tres
mejores mezclas de componentes
correspondieron a A): Sagú (2.5), Soja
(46.3) y Cachama (51.3); B) Sagú
3
3
3
4.5x10 4.7x10 4.8x10
(0.0), Soja (40) y Cachama (60%) y C)
Sagú (5.0), Soja (35) y Cachama
(60%). La valoración estadística para
el parámetro de color de acuerdo al
diseño de mezclas y criterios
sensoriales, se ajusta a un modelo
cuadrático no significativo (P= Valor
0.201). La expresión general (Ec-1),
para el parámetro es de la forma:
Color =[-6.12*Sg+6.71Soy+6.53*Cch+22.7Sg*Soy+27.4Sg*Cch-4.33Soy*Cch]
B
A
C
Figur a 3. Valores optimizados para mezclas de componentes. A) Sagú; B) Soya y C) Cachama.
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Análisis sensorial: La evaluación de
textura (sensación de espinas) en el
nuevo producto arrojo los siguientes
resultados para tres tratamientos
diferentes (A, B y C) aplicados al filete
de cachama con hueso: La mezcla
elaborada con la aplicación del
tratamiento A se caracteriza por la
ausencia de espinas en un 90%, la B
presencia moderada (90%) y en C
30.3% de los encuestados
identificaron presencia moderada de
espinas. De esto se deduce que el
tratamiento A con acido fosfórico es
mejor en el procesado para la
obtención de las mezclas. Respecto a
las percepciones del panel para las
mezclas optimas, los atributos de
sabor, nivel de sal, aroma, apariencia y
aptitud de compra para los tres
productos fue altamente aceptable,
mientras que para color, textura,
jugosidad y masticabilidad fue menor.
El análisis estadístico demostró que
los productos obtuvieron menor
agrado en los panelistas (30) por su
color (X=6.47; X=5.73 y X=5.43), ABC
hecho que puede deberse al color
claro de la pulpa de cachama debido a
que la “harina de sagú” y la “soja” son
ingredientes con un bajo color rojizo,
además del bajo uso de colorantes y
potencializadores de color. El mayor
agrado se debió a los atributos de sabor
y aroma (X=7.70; X=7.67y ABX=7.67)
y (X=7.76; X=7.73y CAB
X=7.76) respectivamente. Se deduce C
igualmente que en el caso del producto
A el panel entrenado manifestó agrado
82
moderado a extremado con una
frecuencia de 57%, entre ligero y
moderado, es decir valor entre 6 y 7
con un 33% y apenas un 10% de los
panelistas señalaron calificaciones
menores a 6 puntos, indicando cierta
indiferencia hacia el producto. En
forma general los tres productos
presentan calificaciones altas, sin
embargo la respuesta del panel
entrenado para el producto A presento
mayor uniformidad y aceptabilidad
por lo que el nivel de preferencia para
este producto es más alto.
Estabilidad del producto: La pérdida
de humedad en el producto es gradual,
es más pronunciada en la mezcla C. En
los tres casos ésta perdida se ajusta a
una función polinómica de la forma:
32%Humedad
= [-0.001t+0.062t0.806t+66.82, con (r² = 0.98) para la 3
mezcla C; %Humedad = [-0.0001t + 2
0.042t-0.703t+65.7], con (r² = 0.99) 3
para B y % Humedad = [-0.0001t + 2
0.033t - 0.486t + 65.7], con (r² =
0.922) en su orden. En general, las
mezclas, llevan asociadas perdidas
pequeñas de agua libre, debido a la
utilización de la envoltura o manga de
baja permeabilidad que evita la
deshidratación del producto
refrigerado, siendo esta cualidad de la
envoltura beneficiosa para el mismo
producto ya que impide que en el
transcurso del almacenamiento se
genere un producto seco con
c a r a c t e r í s t i c a s o rg a n o l é p t i c a s
indeseables (Figura 4.). Los valores de
pH para las mezclas B y C
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= [ -7E-05t3+ 0.001t2 - 0.012t + 6.525]
y (r² = 0.962). (Figura 5.).
Las variaciones de pH son más
notorias después de 15 días para la
mezcla A respecto de B y C. Al día 28
de almacenamiento, los productos A,
B y C conservaron las características
organolépticas iniciales, sin embargo a
partir de esta fecha se empiezan a ver
cambios lentos de color y aspecto, no
hay presencia de rancidez y olores
desagradables que nos indiquen
alteración microbiana o
descomposición química del
producto.
presentaronligeras variaciones entre
si. Cabe señalar que las muestras A, B
y C (productos) fueron cortados y
recubiertos nuevamente con
Termoplas™ en el transcurso de cada
medición de pH. El producto A
presento un descenso notable del pH
con un sabor y olor ligeramente acido,
lo que determina una vida útil inferior
respecto de las muestras B y C. los
cambios observados se ajustan a
polinomios de tercer orden: pH = [ 0.000t3 + 0.004t2 - 0.038t+6.509], con
(r² = 0.963) para A; pH = [-6E-06t3 0.0001t2 - 0.0001t + 6.471] y (r² =
0.994), para C y finalmente para B pH
6.6
6.4
H
p
6.2
6.0
0
5
10
Mezcla A Mezcla B
Figur a 4. Perfil para la perdida de
humedad en tres mezclas tipo bologña a
base de cachama, sagú y soja.
20
25
Tiempo (días)
Mezcla C
Figura 5. Perfil para los cambios de pH en tres
mezclas tipo bologña a base de cachama sagú y soja.
Simulación de la esterilización del
embutido: El autoclavado de las
muestras se simulo en botes de chapa
de 99mm x 102mm (401x400) y
127mm x 156mm (500x512), para
E.coli y S. aureus a 70, 80 y 100 °C. En
cada caso las curvas mostraron una
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15
mayor termorresistencia del S. aureus
en este medio, además de la
disminución de los tiempos de proceso
cuando se utilizan altas temperaturas
aunque vale la pena recalcar los
efectos de dichas temperaturas sobre
las características del producto.
83
Díaz et al
Conclusiones
La cachama deshuesada presenta un
rendimiento bajo de 35,8% aprox. el
utilizar filete con hueso permite
alcanzar rendimientos de un 57.25%
aprox. objetivo conseguido en este
trabajo. De igual manera se comprobó
que la especie de tamaño mediano en
los rangos de 1,5 a 3,0kg ofrece
mejores rendimientos y permite una
reducción favorable de tiempos de
operación, por lo cual se recomienda
utilizar este rango de peso a escala
industrial. El diseño de mezclas arrojo
los valores de la mezcla optima así:
5.60% sagú, 42.2 % de soya y 52.2%
de cachama considerando los puntales
obtenidos en la evaluación para
parámetros de color, aroma, textura,
masticabilidad y aceptabilidad.
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