Las mezclas proteínas/polisacáridos son ampliamente utilizadas en la industria alimentaria debido a que juegan un rol esencial en la estructura, textura y estabilidad de muchos productos elaborados. Estas características no solo dependen de las propiedades de los biopolímeros involucrados, sino también de la naturaleza y la fuerza de las interacciones entre ellos (1).
Los polisacáridos suelen adicionarse a los alimentos como estabilizantes, gelificantes, emulsificantes y espesantes (2). Actualmente, la industria alimentaria se encuentra atravesada por el constante aumento del costo de algunos de estos aditivos. Tal es el caso de la goma guar (GG), un galactomanano (GM) de origen extranjero que ha elevado su precio aproximadamente en diez veces, debido a que ha empezado a utilizarse en una de las etapas de producción del petróleo. Por otra parte, en 1965 se ha descripto la estructura de la goma espina corona (GEC) (3), un polisacárido neutro extraído de las semillas de un árbol que crece de manera natural en la región chaqueña de nuestro país y que está incluido en el Código Alimentario Argentino. El estudio de los procesos de interacción proteínas lácteas/GEC en sistemas simples (sistemas modelo) permite predecir el comportamiento de sistemas más complejos, y esto facilita el desarrollo y la formulación de nuevos productos.
La GG y la GEC son galactomananos con una composición fisicoquímica similar (relación manosa/galactosa), lo cual favorece la idea de reemplazar aquella, importada, por esta, regional, como forma de sustituir este tipo de importaciones.
El reemplazo de GG por GEC en productos de consumo masivo, como lo son los derivados lácteos, permitiría abaratar los costos mientras se favorecería la explotación de un producto autóctono subvalorado. A su vez, mejoraría la situación social y económica, principalmente, de la población del norte de nuestro país, aborígenes y campesinos, ya que se podría emplear mano de obra local en la extracción y producción de GEC.
1.2. Formulación de los yogures
Los productos de la fermentación de la leche son ampliamente comercializados en el mundo, y el yogur es el más popular. Su producción mundial llegó a exceder, en 1995, los 20 millones de toneladas, mientras que la del queso fue de alrededor de los 3 millones de toneladas. Su popularidad se debe en parte a sus propiedades saludables y a los beneficios terapéuticos que están asociados a algunos de estos productos (4).
En la manufactura de productos lácteos uno de los procesos más frecuentemente utilizados es la gelación o coagulación de las caseínas, ya sea por el agregado de enzimas y/o por la adición de sustancias o de cultivos bacterianos que modifican la acidez del medio.
Las bacterias ácido-lácticas (BAL) son cocos o bacilos Gram positivos, no esporulantes, que fermentan azúcares a través de la vía Embden-Meyerhof. Si bien su metabolismo es homofermentativo, en ciertas ocasiones, suelen realizar heterofermentación y dar lugar a diferentes productos metabólicos. Tienen grandes requerimientos nutricionales, como vitaminas y cofactores necesarios para su crecimiento (5).
Las BAL obtienen compuestos nitrogenados por hidrólisis enzimática de las caseínas. Al ser moderadamente proteolíticas, su uso en leche contribuye a dar textura y sabor a los productos elaborados. Se caracterizan, por lo tanto, por su importante rol tecnológico (6).
Estas bacterias son consideradas microorganismos GRAS, por las siglas en inglés de generalmente reconocido como seguro (7) Por tal motivo, se utilizan como cultivo iniciador en la industria láctea, fundamentalmente, en la elaboración de yogur y quesos. Dicho cultivo iniciador puede estar formado por una o más clases de microorganismos o incluso de varias cepas de una misma especie.
Particularmente para la fabricación de yogur suele emplearse la combinación de dos microorganismos: Streptococcus thermophilus y Lactobacillus delbrueckii spp. bulgaricus. Ambos son anaerobios facultativos, de metabolismo homofermentativo, con temperatura óptima de crecimiento de 40-45 °C. Entre ellos existe una relación protosimbiótica cooperativa. El lactobacilo estimula el crecimiento del estreptococo mediante la producción de valina, histidina y glicina; y este último desarrolla ácido fórmico necesario para el crecimiento del bacilo.
Estos microorganismos son los responsables de la acidificación, la textura y el sabor característicos del producto lácteo. A su vez, inhiben el crecimiento de otros microorganismos patógenos por la notable disminución del pH del medio. Los exopolisacáridos que producen algunas cepas contribuyen al aumento de la viscosidad del producto final (8).
1.2.1. Evaluación sensorial
El flavor de los productos lácteos fermentados se modifica continuamente durante la manufactura y el almacenamiento. Los cambios en la concentración de los compuestos relacionados con el flavor durante el almacenamiento se deben a reacciones que resultan en su formación o conversión a otros compuestos, mediante la actividad metabólica de las enzimas bacterianas y sus pérdidas debido a la volatilización. La oxidación lipídica está reconocida como una de las principales causas del deterioro de la calidad de productos lácteos durante el procesamiento o almacenamiento. La aparición de sabores indeseables limita la vida útil y la estabilidad de los alimentos.
La elevada actividad acuosa característica de estos productos favorece el crecimiento de microorganismos alterantes que pueden provocar la percepción de aromas y sabores extraños.
La evaluación sensorial resulta de gran importancia para evidenciar este tipo de defectos y puede contribuir a diferenciar leches fermentadas aptas para el consumo de aquellas que no lo son, y a cuantificar descriptores y atributos directamente relacionados a la aceptación sensorial por parte del consumidor (9).
2. Materiales y métodos
2.1. Formulación y evaluación sensorial de yogures adicionados con GEC y GG
2.1.1. Ensayos preliminares
Se realizaron diferentes mezclas a base de leche para la elaboración de yogures. La formulación seleccionada se detalla a continuación:
- Leche en polvo entera: 6% m/m.
- Leche en polvo descremada: 2,5% m/m.
- Concentrado de proteínas del lactosuero al 35% (WPC): 2,5% m/m.
- Sacarosa: 10% m/m.
- GEC (o GG): 0,45% m/m.
- Sorbato de potasio: 300 ppm.
- Esencia de vainilla.
- Leche fluida c.s.p.: 200 g.
La leche en polvo entera se disolvió en la leche fluida previamente calentada a 50 °C. Luego se agregaron los sólidos restantes, mezclando uniformemente hasta alcanzar 75 °C. Se dejó reposar durante 5 minutos a la temperatura mencionada, con el fin de lograr la pasteurización de la muestra y la correcta hidratación del agente espesante adicionado. Luego de transcurrido dicho intervalo, se enfrió a 40 °C y se adicionó el sorbato de potasio, que actúa como conservante de alimentos.
La acidificación se logró mediante el agregado del fermento microbiano YC X-16 (Chr. Hansen S.A.). Este se compone de una combinación de Streptococcus thermophilus y Lactobacillus delbrueckii spp bulgaricus.
Se realizó el seguimiento del descenso del pH a 40 °C de manera de alcanzar un valor cercano a 5,8. Se enfrió la muestra rápidamente a temperatura ambiente con el objetivo de evitar la posacidificación que provocaría un sabor demasiado ácido a la formulación.
Se realizó el mismo procedimiento para la elaboración de yogures con GEC o GG, de manera de comparar las características organolépticas de ambos.
Una vez finalizado el proceso, las muestras fueron tratadas a baja presión con un homogenizador a dos válvulas (Simes SA) de manera de mejorar su consistencia y evitar la formación de agregados o grumos, lo que modificó favorablemente su comportamiento reológico. Las formulaciones fueron almacenadas en heladera, en frascos de vidrio previamente esterilizados con etanol 70% P/V.
2.1.2. Análisis de las propiedades sensoriales
Un panel de siete evaluadores entrenados, pertenecientes al Instituto de Tecnología de Alimentos (ITA), de la Facultad de Ingeniería Química (FIQ) de la Universidad Nacional del Litoral (UNL), analizó los descriptores de textura, el flavor y los defectos encontrados en las muestras obtenidas, codificadas aleatoriamente y termostatizadas a 7 °C. Los análisis se realizaron a los 17 días posteriores a la elaboración de las muestras (tiempo de vida media).
Descriptores de textura
Los términos sensoriales aspereza (falta de suavidad, irritante), astringencia (sensación resultante de una contracción de la mucosa de la boca) y cremosidad (sensación combinada de suavidad y viscosidad del gel, asociada con sensación de recubrimiento de grasa en la boca) se evaluaron utilizando escalas de 10 cm no estructuradas ancladas en los extremos ("casi nada" y "mucho"). Luego la intensidad de la sensación se transformó en un número: "casi nada" = 0 y "mucho" = 10, para realizar posteriormente el análisis estadístico.
Descriptores de flavor
Se evaluaron los siguientes atributos de flavor: crema, suero, leche en polvo, cocido, ácido y dulce, estimando para cada uno la intensidad con que se presentaba en la muestra. Las intensidades fueron valoradas según una escala de intervalos de cinco puntos. A cada una de ellas se le asignó un valor: 1, 3, 5, 7 y 9, respectivamente.
El promedio ponderado se calculó mediante la sumatoria de los puntajes asignados a cada opinión (1 = "apenas perceptible", 3 = "poco perceptible", 5 = "moderadamente perceptible", 7 = "muy perceptible", 9 = "extremadamente perceptible") multiplicados por el número de panelistas que eligió dicha opinión, dividido el número total de panelistas. Al trabajar con el promedio, a cada valor se le asignó una ponderación y, por lo tanto, algunos valores influyeron más que otros.
Por otro lado, el porcentaje percibido resultó ser el porcentaje de evaluadores que detectó el descriptor en algún nivel de intensidad respecto del total de evaluadores entrenados del panel.
Defectos
En el caso de encontrarse algún defecto (rancio, oxidado, metálico, entre otros) se procedió a evaluar la intensidad de este marcando la intensidad percibida en una escala no estructurada de 10 cm anclada en los extremos, donde 1 correspondía a "apenas perceptible" y 9 a "muy perceptible".
3. Resultados y discusiones
3.1. Formulación y evaluación sensorial de yogures adicionados con GEC y GG
3.1.1. Ensayos preliminares
Se ensayaron diferentes condiciones para la elaboración de los yogures. Se evaluó la utilización de leche fluida o en polvo y se propuso la acidificación de la leche mediante agregado de fermento microbiano o glucono-δ-lactona (GDL). A su vez, se realizaron muestras variando la concentración de espesante y fermento. En función de estos ensayos se determinó la formulación para la elaboración de los productos, tal como se detalla en la sección 2.1.1. de Materiales y métodos.
La Figura 1 muestra algunos de los productos elaborados.
3.1.2. Análisis de las propiedades sensoriales
Descriptores de textura
El análisis de los descriptores de textura se observa en la Figura 2.
La cremosidad resultó mayor (aproximadamente un 30%) en el caso de los postres realizados con GG, mientras que la aspereza y astringencia fueron muy bajas y similares en ambos productos, con puntajes promedios menores de 2 ("casi nada perceptible").
Descriptores de flavor
En cuanto a los descriptores de flavor (Figura 3), el gusto a crema fue mayor en las muestras con GG (promedio ponderado igual a 2,29), y fue percibido por más de la mitad de los panelistas (57%). En el caso de los yogures con GEC, la intensidad del gusto a crema fue más baja (0,71), y calificó como "apenas perceptible".
Para el caso de los gustos a suero, leche en polvo y cocido, ambas muestras recibieron puntajes muy bajos (cercanos a 1: "apenas perceptible"). Se adicionó a todas las formulaciones una concentración constante de concentrado de proteínas de suero en polvo (2,5% P/P), motivo por el cual es razonable que el sabor a suero se detecte por los evaluadores entrenados. Aun así, los valores detectados para la mayoría de las experiencias resultó menor que el punto mínimo de la escala, por lo cual sería altamente probable que los consumidores no identifiquen este sabor.
La intensidad del sabor cocido no dependería de la composición de las muestras, sino posiblemente de la metodología (discontinua) utilizada en el proceso de elaboración de las leches fermentadas (sobrecalentamiento durante el tratamiento térmico de la mezcla base inicial y/o baja velocidad de enfriamiento).
La percepción de los gustos ácido y dulce resultó mayor para el caso de los yogures con GEC (cercano a "moderadamente perceptible"), y fueron detectados por más del 80% de los evaluadores. Como es de esperarse una acidez típica en este tipo de productos (propia del metabolismo de las bacterias ácido-lácticas), se considera una acidez aceptable un puntaje de entre 3 y 5 ("poco y moderadamente perceptible") para este tipo de evaluaciones. La adición de sacarosa y saborizante de vainilla a las formulaciones en adecuada cantidad contribuye al gusto dulce presente en las muestras, característica de agrado entre los consumidores. Sería conveniente disminuir la concentración de saborizante para que la intensidad de este descriptor sea menor.
Un solo evaluador detectó un gusto amargo ("apenas perceptible") para el caso de la muestra con GEC.
Defectos
En general no se detectaron defectos en las muestras. Un evaluador detectó gusto metálico ("apenas perceptible"), mientras que otro evaluador acusó el gusto ácido como un defecto ("poco perceptible") en ambos casos.
Cabe señalar que no se encontraron tendencias que relacionaran la variación de estos defectos en función de la variable investigada. Por esto, podría concluirse que no existiría una dependencia de los defectos encontrados respecto a la composición variable de las leches fermentadas en estudio, sino que posiblemente se relacionarían con cuestiones asociadas al proceso de elaboración (materia prima en polvo, metodología discontinua de calentamiento y enfriamiento, falta de estanqueidad, entre otras) y quizás a reacciones enzimáticas y del metabolismo de las BAL y otros microorganismos alterantes difícilmente controlables.
4. Conclusiones
Solamente se obtuvo mayor puntuación utilizando GG para la cremosidad y el gusto a crema, mientras que este aspecto se invirtió para la mayoría de los demás atributos y descriptores.
Por ende, se considera que la incorporación de GEC a los yogures elaborados no modifica de manera negativa sus propiedades sensoriales respecto de los adicionados con GG.
Consecuentemente, se concluye que sería posible el reemplazo de un aditivo importado y de muy elevado precio, goma guar, por uno autóctono, goma espina corona, para la elaboración de productos a base de leche fermentada.
Este trabajo podría permitir a futuro una sustitución parcial de importaciones promoviendo la aplicación de la GEC en otras áreas, como ser la petroquímica.
Por último, posibilitaría el desarrollo industrial y económico de una de las zonas más vulnerables de la Argentina (región chaqueña), debido a que el fruto del árbol de espina corona es recolectado manualmente por las comunidades aborígenes y campesinas del lugar.
Bibliografía
(1) Dickinson, E. Stability and rheological implications of electrostatic milk protein–polysaccharide interactions. Trends. Food. Sci. Tech. 1998, 9 (10), 347-354.
(2) Stephen, A. M.; Phillips, G. O. Food polysaccharides and their applications (2.a ed.); CRC Press: Boca Raton, 2014; vol. 160.
(3) Cerezo, A. S. The Constitution of a Galactomannan from the Seed of Gleditsia amorphoides. J. Org. Chem. 1965, 30 (3), 924-927.
(4) Lucey, J.; Singh, H. Formation and physical properties of acid milk gels: a review. Food Res. Int. 1997, 30 (7), 529-542.
(5) Cabeza-Herrera, E.; Canales, I. C.; Rodríguez, J. M. Z. Característica de los principales grupos microbianos asociados al deterioro de los productos cárnicos cocidos almacenados a refrigeración. Alimentación, Equipos y Tecnología. 2006, 25 (211), 47-51.
(6) Spreer, E. Milk and dairy product technology. CRC Press: Nueva York, 1998; vol. 83.
(7) Burdock, G. A.; Carabin, I. G. Generally recognized as safe (GRAS): history and description. Toxicol. Lett. 2004, 150 (1), 3-18.
(8) Lourens-Hattingh, A.; Viljoen, B. C. Yogurt as probiotic carrier food. Int. Dairy J. 2001, 11 (1), 1-17.
(9) Ott, A., Hugi, A., Baumgartner, M.; Chaintreau, A. Sensory investigation of yogurt flavor perception: Mutual influence of volatiles and acidity. J. Agr. Food Chem. 2000, 48 (2), 441-450.
