Cháfer, M; Ortolá, MD; Chiralt, A y Fito, P.
Departamento de Tecnología de Alimentos.
Universidad Politécnica de Valencia.
Camino de Vera, 14. 46022 Valencia (España)

RESUMEN

En la actualidad, la elaboración de zumos representa casi la mitad del consumo total de naranja, con una tendencia al aumento en coherencia con el cambio de los hábitos de consumo hacia productos con un mayor nivel de transformación. Esto, supone la acumulación de grandes cantidades de cortezas (50% del peso del fruto) con el consiguiente problema medioambiental que generan estos excedentes, y que en el caso de la corteza han tenido tradicionalmente un aprovechamiento industrial de escasa rentabilidad. Este subproducto, la corteza de cítricos, tiene a la vez una composición, tanto desde el punto de vista cualitativo como cuantitativo, especialmente en los sistemas de producción agraria ecológicos que garantizan la inexistencia de residuos en el producto. Además la corteza tiene una interesante composición nutricional e incluso aplicaciones en la industria farmacéutica por sus propiedades funcionales. Entre estos componentes funcionales cabe destacar los flavonoides de aplicación en la industria farmacéutica por su actividad biológica (acción preventiva de la fragilidad capilar); la pectina, que forma parte de la fibra dietética natural, de gran importancia en la dieta diaria para el adecuado funcionamiento del organismo; los carotenoides (colorantes naturales y provitamina A) y el d-limoneno, ambos con un importante papel preventivo en determinados tipos de cáncer.

Todas estas propiedades funcionales justifican la necesidad de mejorar las características organolépticas de las cortezas para favorecer sus aplicaciones, a través por ejemplo de la incorporación de azúcar, así como su estabilidad. En este sentido, la deshidratación osmótica del producto hasta niveles que permitan asegurar su estabilidad microbiana a temperaturas moderadas puede ser una alternativa de proceso interesante mediante la combinación de técnicas de deshidratación osmótica a presión atmosférica (DO) y con un pulso de vacío (DOPV) e impregnación a vacío (IV). Estas técnicas pueden mejorar la calidad sensorial de la corteza (textura y sabor), intentando mantener algunas de los atributos del producto fresco como el color y aroma potenciando así su uso para consumo directo o como ingrediente alimentario.

1. INTRODUCCIÓN

Actualmente las naranjas son los frutos de mayor producción a escala mundial, fundamentalmente en la Comunidad Valenciana donde se producen y exportan más del 80% del total nacional. Esta producción de cítricos ha pasado de 55 millones de toneladas en los años 1984/1986 a 66 millones en 1998 y se espera que alcance cerca de 85 millones en el año 2000, según datos de la FAO. La cuenca mediterránea produce más del 23% del total de cítricos, siendo España el primer productor, así como el primer exportador mundial de fruta fresca. Esta gran producción de cítricos ha superado ampliamente la demanda del consumo en fresco, existiendo pocas alternativas a este problema. En este sentido los Sistemas Ecológicos representan una alternativa de futuro al garantizar alimentos y suelos de cultivos libres de productos químicos de síntesis, asegurando así la sostenibilidad de los sistemas agrarios.

En los últimos años, los hábitos de consumo han cambiado hacia productos con una mayor nivel de transformación, que representan más del 50% de la compra diaria, y una mejor calidad de nuestra alimentación. Así en la actualidad, una de las principales líneas de investigación y desarrollo dentro del sector alimentario son los alimentos denominados funcionales que entre otras reúnen características como aportar nutrientes vitales deficitarios en nuestra dieta (Girard y Mazza, 1998). A estos alimentos se le pueden sumar además los beneficios que aportan los productos procedentes de la Agricultura Ecológica, es decir la garantía de la ausencia en su composición de productos químicos de síntesis y residuos perjudiciales para la salud del consumidor, productor y de su entorno en general. Otro gran problema relacionado con la Industria de Alimentos es la gran cantidad de excedentes y subproductos que se generan con la consiguiente problemática medioambiental. Por tanto, se necesitan sistemas de procesado alternativos que permitan aprovechar subproductos de la Industria de Alimentos de interés, en especial de los procedentes de la Agricultura Ecológica, mejorando su aceptación organoléptica y potenciando sus característica funcionales.

El presente estudio analiza la viabilidad de una técnica de procesado de un subproducto que se genera en grandes cantidades en las Industrias de Zumos de Naranja, donde se procesa en la actualidad más de la mitad de estos cítricos, y que posee una interesante composición nutricional y con fines médicos (Cohn y Cohn, 1996). Su alto contenido en pectina (70% de fibra total) que parte del complejo conocido como fibra dietética natural, resulta muy conveniente en la dieta actual, deficitaria en este tipo de componente (Aranvatinos et al, 1994; Borroto et al, 1995; Larrauri et al, 1995). Además los flavonoides actuán como factores vitamínicos, ayudando a corregir problemas de permeabilidad capilar (Primo, 1997; Hendrix y Redd, 1998). Los carotenoides (provitamina A) (Cerezal y Piñera, 1996), y dentro de los aceites esenciales el limoneno, juegan un papel muy importante en la prevención de algunos tipos de cáncer (Chander et al, 1994; Philips et al, 1995). Estas propiedades unido a la gran porosidad de la estructura de la corteza (Monselise, 1986) la convierten en ideal para su procesado por técnicas de deshidratación osmótica (DO) e impregnación a vacío (IV) (Fito et al, 1992; Fito et al, 1995; Chiralt et al, 1999). Estas técnicas consisten en sumergir el alimento en jarabes con una alta concentración en azúcares, pudiendo controlar variables como la presión (atmosférica o vacío) o la temperatura para facilitar la entrada de estos azúcares en el interior de la estructura del alimento. Esta incorporación de azúcares supondrá una salida de agua del interior del alimento, aumentando de forma natural su estabilidad microbiológica y mejorando su aceptación organoléptica por la posible reducción del amargor y ablandamiento de la estructura. Esto permitiría revalorizar una materia prima, la corteza de naranja, de escaso aprovechamiento industrial y con un gran valor añadido tanto por sus propiedades funcionales como por proceder de la Agricultura Ecológica.

Las soluciones para la impregnación de las cortezas serán jugos naturales de frutas, en concreto el mosto de uva rectificado y concentrado, subproducto de las bodegas vinícolas que aportará azúcares naturales de frutas a la corteza. Estas técnicas de procesamiento mínimo permitirán obtener productos de corteza ligeramente azucarados, de consumo directo o como ingredientes alimentarios para productos de confitería, pastelería, lácteos, dulces, etc.

2. OBJETIVOS

Se pretende analizar la viabilidad de la aplicación de técnicas de deshidratación e impregnación a vacío con jugo natural de fruta (mosto) para obtener productos de corteza de naranja mínimamente procesados y con una buena aceptación por parte del consumidor. Para ello, se caracterizará la porosidad, color y parámetros mecánicos de la materia prima, así como la evolución del contenido en agua y azúcares de las muestras por efecto de diferentes tratamientos osmóticos: a presión atmosférica (DO) y durante un período de vacío (DOPV). Además se caracterizarán los posibles cambios que sufren las muestras por efecto de los tratamientos en atributos directamente relacionados con la aceptación por parte del consumidor, como son el color, la textura (a partir de los parámetros mecánicos) y algunos aspectos sensoriales de interés.

3. MATERIALES Y METODOS

Materia prima

El trabajo se ha realizado con cortezas de naranja dulce Citrus Sinensis (var. Valencia Late). A partir de estas naranjas se obtienen piezas rectangulares, de 2 x 6 cm de tamaño, mediante cortes longitudinales en sentido axial (en el mismo sentido que la disposición de los gajos). Como solución osmótica se utiliza concentrado de mosto de uva rectificado.

Los tratamientos osmóticos se han llevado a cabo en un equipo de planta piloto con recirculación de la solución osmótica (jarabe azucarado) y control de presión y temperatura. Todos los experimentos se han realizado a una temperatura constante de 30ºC, considerándose dos tipos de tratamiento: deshidratación osmótica a presión ambiente (atmosférica) (DO) y deshidratación osmótica haciendo vacío durante un período de tiempo al que se denomina pulso de vacío (DOPV). En estos tratamientos, las muestras permanecen los primeros 5 minutos de tratamiento a una presión de 100 mbar, continuando el proceso a presión atmosférica.

En este equipo, las muestras de corteza colocadas en un portacestas se sumergen en la solución osmótica y son sometidas a los distintos tratamientos durante un tiempo determinado (15, 30, 60, 90 120 y 180 min), transcurrido el cual se determina su peso y se analiza su contenido en agua y sólidos solubles.

Determinaciones analíticas

El contenido en humedad de las muestras se determina por secado a 60ºC hasta peso constante (método 20.013 AOAC, 1980).

El contenido en sólidos solubles (azúcares) se determina por medida refractométrica en un equipo Carl Zeiss modelo 89553 en las muestras previamente homogeneizadas con un volumen conocido de agua destilada.

La determinación de la densidad real (¿_r) y aparente (¿) se realiza por desplazamiento de volumen, utilizando un picnómetro de sólidos y solución isotónica del jarabe (igual concentración en azúcares que la corteza) como líquido de referencia. En las determinaciones de densidad real, las muestras sumergidas en el líquido isotónico se desgasifican previamente a vacío (50 mbar). La porosidad total (¿_T) se estima mediante la ecuación 1:

Mediciones de color

El alto contenido en componentes colorantes (carotenoides) de las cortezas y la apreciación de este atributo por parte del consumidor, hacen necesaria la consideración de esta variable. Las medidas de color de las muestras se han realizado por reflexión de la superficie cubierta con vidrio óptico, con un espectrocolorímetro Minolta modelo CM-1000. A partir del espectro de reflexión de las muestras se obtienen las coordenadas de color CIE-L^*a^*b^*, utilizando como referencia el iluminante D65 y el observador 10º. A partir de las coordenadas L^*, a^*, b^* se estiman las coordenadas psicrómetricas tono (h^*_ab) y croma (C^*_ab) mediante las ecuaciones:

 

Parámetros mecánicos

Los parámetros mecánicos están directamente relacionados con la apreciación de la textura por parte de los consumidores, siendo necesario mejorar en la corteza fresca este atributo. Las muestras de corteza de naranja utilizadas en el estudio de los parámetros mecánicos se someten a un ensayo de punción. La prensa utilizada es una Stable Micro System modelo TA-XT2 versión 3.7 H, conectada a un ordenador que contiene su respectivo paquete informático. Los ensayos se han realizado con un punzón de 4 mm de diámetro a una velocidad de deformación de 1,5 mm/s, atravesando la muestra en su totalidad desde la parte externa (flavedo) hasta la parte interna (albedo) de las cortezas. A partir de las curvas de punción se obtienen los valores máximos de fuerza (F_M) y distancia (d_M) que están relacionados con la máxima resistencia al corte que ofrecen las muestras y por tanto, con una mayor o menor dureza de las mismas.

Análisis sensorial

La corteza fresca tiene grandes problemas como amargor, dureza, poco dulzor y otros aspectos que la convierten en un producto poco apetecible. Es de esperar que con la adición de azúcares procedentes de jugos naturales de frutas y los tratamientos osmóticos se mejoren algunos de estos atributos. Por esto, se ha llevado a cabo una comparación pareada modelo bilateral (UNE 87-5-92) entre cortezas de naranja procesadas con los dos tipos de tratamientos osmóticos (DO y DOPV). La prueba se efectúa preguntando a los catadores acerca de la preferencia entre las cortezas del par en los siguientes atributos: (a) color del albedo, (b) color del flavedo, (c) aspecto más apetecible, (d) mejor sabor global, (e) mayor dulzor, (f) mayor amargor, (g) mayor acidez, (h) mejor textura, (i) muestra preferida.

4. RESULTADOS Y DISCUSION

La Tabla I muestra las propiedades físicas y fisicoquímicas analizadas en las cortezas frescas. Como puede observarse, aproximadamente el 90% (w/w) del producto lo constituye la fase líquida (agua más azúcares), mientras que los sólidos insolubles constituyen el 10% (w/w) restante. Además, es un producto de alta porosidad total por lo que es posible que gran parte de estos poros puedan ser llenados con el jarabe azucarado.

Proceso de deshidratación osmótica

La deshidratación osmótica permite una reducción parcial del contenido en agua del producto aumentando su estabilidad microbiológica, a la vez que supone la entrada de azúcares procedentes del jugo exterior con la consiguiente mejora organoléptica del producto. La aplicación del vacío al comienzo del proceso de deshidratación osmótica puede acelerar la velocidad del proceso e influir en parámetros de calidad. A continuación se describe la cinética del proceso de deshidratación osmótica y la influencia del pulso de vacío, así como las propiedades de color y mecánicas del producto después de su procesado hasta una concentración de 35% de azúcares en su fracción líquida (agua más azúcares).

El estudio de la cinética de deshidratación de las muestras se ha realizado representando la variación de peso de las muestras durante el tratamiento en términos de porcentaje de ganancia de agua y solutos respecto a la muestra inicial de corteza. En la Figura 1 se muestran dichas variaciones en porcentaje (¿M_w y ¿M_s), calculadas a partir de las ecuaciones 5 y 6, en función del tiempo t (Fito y Chiralt, 1996).

 

Como puede observarse en la figura 1, existen grandes diferencias entre los dos tipos de tratamiento. Los tratamientos con pulso de vacío (DOPV) provocan ganancias inmediatas de agua y fundamentalmente de azúcares, que son notables en el primer tiempo después del tratamiento y se ralentizan en el resto de los tiempos. Sin embargo los tratamientos a presión atmosférica suponen reducciones del contenido en agua de las muestras y aumentos en los azúcares, mucho más lentas que en los tratamientos anteriores. Por tanto, los tratamientos de DOPV parecen ser adecuados para obtener de forma rápida un producto mínimamente procesado y ligeramente azucarado a partir de cortezas de cítricos. Así, en las tablas 2 y 3 se muestran los valores comparativos de algunas variables en corteza de naranja antes y después del tratamiento para alcanzar una concentración en azúcares del 35% respecto a la fracción líquida de las muestras (agua más azúcares). Como puede observarse, con sólo 15 minutos de tratamiento con pulso de vacío se consigue una ganancia de azúcares de la fracción líquida de las cortezas, que a presión atmosférica necesitarían 3 horas de tratamiento.

En los resultados de los parámetros mecánicos de la Tabla 2 se observa que no existen grandes diferencias entre las muestras frescas y las tratadas a presión atmosférica. Sin embargo, el tratamiento con pulso de vacío provoca un ablandamiento de las muestras que puede mejorar la apreciación sensorial por parte del consumidor. En cuanto a los parámetros de color, en la Tabla 3 se observa como en el flavedo de las cortezas apenas hay diferencias por efecto de los diferentes tratamientos, con ligeros descensos de la luminosidad y el croma en las muestras tratadas con pulso de vacío. Sin embargo los mayores cambios de color se producen en el albedo de las muestras debido al aumento del nivel de transparencia por efecto del tratamiento con pulso de vacío, lo que provoca descensos de la luminosidad y desplazamiento del tono de las muestras hacia el amarillo-naranja.

Por último en la Figura 2 pueden observarse los resultados del análisis sensorial. De este análisis se deduce la clara preferencia de los catadores por las muestras tratadas con pulso de vacío frente a las tratadas a presión atmosférica, fundamentalmente en los siguientes atributos: aspecto, sabor, dulzor y textura.

5. CONCLUSIONES

Los resultados obtenidos permiten afirmar que la aplicación de técnicas de deshidratación osmótica e impregnación a vacío resultan de gran interés para el aprovechamiento de las cortezas de naranja procedentes de la Agricultura Ecológica, subproductos con una interesante composición que le confieren la cualidad de Alimento Funcional. Las cortezas de naranja tienen una gran porosidad por lo que los tratamientos osmóticos permiten la entrada de azúcares que ocurre casi de forma inmediata cuando se hace un pulso de vacío. Este procesado se puede llevar a cabo de forma eficiente a temperaturas bajas de tratamiento (30ºC) lo que representa ahorros energéticos y posibles mejoras en la calidad del producto final. A la vez se aumenta la estabilidad microbiológica y se mejora la aceptación sensorial de la corteza debido a la adición de azúcares, el ablandamiento de la textura y a que, el cambio de color y aspecto que se observan en las muestras debido a la impregnación le confieren un aspecto más jugoso.

6. NOMENCLATURA

M_t: masa de la muestra a tiempo t (kg)
M_s: ganancia de solutos (kg soluto/kg producto inicial)
M_w: ganancia de agua (kg agua/kg producto inicial)
x^w_t: fracción másica de agua a tiempo t (kg agua/kg producto)
x^s_t: fracción másica de solutos a tiempo t (kg soluto/kg producto)
F_max: fuerza máxima en las curvas de punción (fuerza-distancia) (N)
d_max: deformación máxima en las curvas de punción (mm)
L^*: coordenada de luminosidad en el sistema CIE-L^*a^*b^*
a^*: coordenada rojo-verde en el sistema CIE-L^*a^*b^*
b^*: coordenada amarillo-azul en el sistema CIE-L^*a^*b^*
C^*_ab: coordenada psicrométrica croma
h^*_ab: coordenada psicrométrica tono

7. BIBLIOGRAFIA

Anuario de Producción de la FAO (1975-1998).

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Tabla 1

Características fisicoquímicas de la corteza de naranja fresca 

	xs	xw	¿¿(g/cm3)	¿T
Corteza naranja	0.15 ± 0.02	0.75 ± 0.02	0.77 ± 0.02	0.29 ± 0.02

Tabla 2

Características fisicoquímicas de corteza de naranja fresca, deshidratada osmóticamente a presión atmosférica (DO) y con pulso de vacío (dopv) hasta 35% de azúcares en la fracción líquida. 

Muestras	tiempo (1) (m)	zs	dM (mm)(2)	FM (N) (2)
Fresca	0	0.16 ± 0.02	7.6 ± 1.0	20 ± 5
DO	180	0.36 ± 0.03	9.7 ± 0.7	21 ± 4
DOPV	15	0.35 ± 0.02	8,7 ± 1.1	13 ± 3

^{tiempo de procesado
Fuerza y distancia del máximo de la curva de punción.}

Tabla 3

Coordenadas de color CIEL^*a^*b^* del flavedo y del albedo de las cortezas de naranja fresca y deshidratadas hasta 35% de azúcares en la fracción líquida. 

Muestras		tiempo (m)	L*	C*ab	h*ab
Fresca	Flavedo Albedo	0	66.5 ± 1.6 90.9 ± 1.6	78.3 ± 1.7 31 ± 4	64 ± 3 95.5 ± 0.8
DO	Flavedo Albedo	180	66 ± 1 89 ± 2	76.2 ± 1.9 39± 7	64 ± 2 93.8 ± 1.2
DOPV	Flavedo Albedo	15	58 ± 3 63± 7	61 ± 5 33 ± 4	65 ± 3 87 ± 4

^{(1) tiempo de procesado}

Figura 1. Porcentaje de ganancia de solutos (n ) y pérdida de agua (¨ ) de las cortezas de naranja en los tratamientos DO, a presión atmosférica (símbolos vacíos) y DOPV, con pulso de vacío (símbolos rellenos).

Figura 2. Preferencias de los catadores (en porcentaje) según los atributos evaluados entre las muestras DO, tratadas a presión atmosférica(barras blancas), y las DOPV, tratadas con un pulso de vacío (barras negras). Atributos: (a) color del albedo, (b) color del flavedo, (c) aspecto más apetecible, (d) mejor sabor global, (e) mayor dulzor, (f) mayor amargor, (g) mayor acidez, (h) mejor textura, (i) muestra preferida