Efecto de la carragenina y la sacarosa en la actividad de agua del yogur
Eect of carrageenan and sucrose on the water activity of yogurt
DOI: http://dx.doi.org/10.21704/ac.v80i1.1394
Autor de correspondencia (*): Carlos Núñez Saavedra. Email: cnunez@lamolina.edu.pe
© Universidad Nacional Agraria La Molina, Lima, Perú.
Forma de citar el artículo: Mori, C.; Núñez, C. 2019. Efecto de la carragenina y la sacarosa en la actividad de agua
del yogur. Anales Cientícos 80(1): 280 - 287 (2019).
Carlos Luis Mori Núñez
1
; Carlos Núñez Saavedra
2*
1
Escuela Profesional de Ingeniaría de Industria Alimentaria. Universidad Católica de Santa María. Arequipa. Email:
cmori@ucsm.edu.pe
2
Departamento Académico de Ingeniería de Alimentos y Productos Agropecuarios. Facultad de Industrias
Alimentarias, Universidad Nacional Agraria La Molina. Apartado postal 12-056, La Molina, Lima, Perú. Email:
cnunez@lamolina.edu.pe
Recepción: 27/09/2018; Aceptación: 05/01/2019
Resumen
El objetivo de la presente investigación fue elaborar un yogur con actividad de agua (a
w
)
estabilizada por la adición de concentraciones adecuadas de azúcar blanca y carragenina,
evaluando los cambios en la a
w
y la estabilidad del yogur durante el almacenamiento. Se
determinó el contenido de materia grasa (g/100g), proteína (g/100g), cenizas (g/100g),
sólidos totales (g/100g), acidez titulable (g/100g), pH, lactosa (g/100g) y densidad (g/mL) de
la leche fresca proveniente del fundo Majes, unidad perteneciente a la Universidad Católica
de Santa María. Para la elaboración del yogur, se estandarizó el contenido de grasa (3,0%)
y sólidos totales (12,0%) de la leche. Luego, se homogenizó a 37 °C y 2 500 psi. Después,
se efectuó el tratamiento térmico a 85 °C por 5 minutos. Se separó la leche en 9 fracciones
y se adicionó sacarosa (0; 5 y 10%) y carragenina (0,0; 0,5 y 1,0%). Se enfrió hasta 44 °C
y, luego, se adicionó el cultivo liolizado SACCO (LYOFAST SAB 442-A). La incubación
fue entre 42 a 44 °C, en frascos de vidrio de 330 ml durante 5 horas. Por último, se enfrió a 4
°C durante 12 horas y permaneció en almacenamiento donde se evaluó la actividad de agua.
La actividad de agua (a
w
) del yogur permaneció constante en el periodo de almacenamiento
(15 días). Se concluye que la carragenina y la sacarosa actúan estabilizando la unión del
agua a los constituyentes de la leche (proteínas). Además, las muestras con mayor contenido
de carragenina y sacarosa: S10C1 (sacarosa al 10% y carragenina al 1,0%) presentaron un
menor valor de actividad de agua.
Palabras clave: características físico-químicas; arreglo factorial; hidrocoloide; agente
humectante.
Abstract
The objective of the present investigation was to elaborate a yogurt with water activity
(a
w
) stabilized by the addition of adequate concentrations of white sugar and carrageenan,
evaluating the changes in the a
w
and the stability of the yogurt during storage. The study
determined the fat content (g/100g), protein (g/100g), ash (g/100g), total solids (g/100g),
titratable acidity (g/100g), pH, lactose (g/100g) and density (g / mL) of the fresh milk
Análes Cientícos
ISSN 2519-7398 (Versión electrónica)
Website: http://revistas.lamolina.edu.pe/index.php/acu/index
Anales Cientícos 80 (1): 280- 287 (2019)
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Mori, C.; Núñez, C. / Anales Cientícos 80 (1): 280-287 (2019)
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from the Fundo Majes, a unit belonging to the Universidad Católica Santa María. For the
preparation of the yogurt, the fat content (3,0%) and total solids (12,0%) of the milk were
standardized. Then it was homogenized at 37 °C and 2 500 psi. Then, the thermal treatment
was carried out at 85 °C for 5 minutes. The milk was separated into 9 fractions and sucrose
(0, 5 and 10%) and carrageenan (0,0, 0,5 and 1,0%) were added. It was cooled to 44 °C and
then the lyophilized SACCO culture (LYOFAST SAB 442-A) was added. The incubation
was between 42 to 44 °C, in 330 ml glass bottles for 5 hours. Finally, it was cooled to 4
°C for 12 hours and remained in storage where the water activity was evaluated. The water
activity (a
w
) of the yogurt remained constant during the storage period (15 days), showing
that carrageenan and sucrose act stabilizing the water binding with the milk constituents
(proteins). Also, the samples with carrageenan and sucrose content: S10C1 (sucrose at 10%
and carrageenan at 1,0%) presented a lower water activity value.
Keywords: physicochemical characteristics; factorial arrangement; hydrocolloid;
moisturizing agent.
1. Introducción
El yogur es obtenido de la fermentación
controlada de la leche, por una combinación
de cultivos de bacterias ácido lácticas, las
cuales provocan un sabor láctico y aroma
típico. Además, es una excelente fuente de
calcio; contiene aproximadamente 120 mg
de calcio por 100 g de producto (Pirkul et
al., 1998).
En los últimos tres lustros, se ha
observado en el Perú un renovado
interés por los alimentos conservados
mediante la reducción de la pérdida de
nutriente, mediante la adición de agentes
antimicrobianos como los edulcorantes y/o
estabilizantes, los mismos que en la dosis
apropiada permiten mejorar la estabilidad de
los alimentos fermentados, como es el caso
del yogur. Estos agentes permiten disminuir
la actividad microbiana, especialmente de
las bacterias, organismos que requieren
una alta actividad de agua (a
w
) para su
multiplicación y así reducir el empleo
excesivo de métodos tradicionales de
conservación (esterilización, congelación,
enlatado, deshidratación entre otros), siendo
una opción de conservación que permite
mantener la calidad durante su vida útil en
los ambientes de comercialización y en el
hogar.
La presente investigación tuvo como
objetivo principal elaborar un yogur con
actividad de agua (a
w
) estabilizada por la
adición de concentraciones adecuadas de
azúcar blanca y carragenina, evaluando los
pequeños cambios en las a
w
y la estabilidad
del yogur durante el almacenamiento.
2. Materiales y métodos
Análisis sicoquímico de la leche
Se determinó la acidez titulable (NTP
202.116), densidad (NTP 202.008; NTP
202.008/ENM 1), contenido de grasa
(NTP 202.028), contenido de proteína
(NTP 202.119), contenido de lactosa (NTP
202.187), ceniza total (NTP 202.012) y
los sólidos totales (NTP 202.118) (Inacal,
1998, 2012, 2013a, 2013b, 2013c, 2014a,
2014b, 2015). El pH se determinó mediante
el potenciómetro HANNA Instruments
®
, el
cual fue calibrado previamente con buer
a pH = 4 y pH = 7. El valor se obtuvo
introduciendo directamente el electrodo
dentro de la muestra.
Elaboración de yogur
La elaboración de yogur se basó en la
metodología reportada por Chandan y
Kilara (2013), como se muestra en la
Figura 1. La leche se recibió del fundo
Majes de la Universidad Católica de Santa
María, Arequipa, Perú; la materia prima
correspondió al primer ordeño, procedente
de vacas sanas y bien alimentadas. El
contenido de grasa y sólidos totales se
estandarizó (Alfa Laval
®
250, Lund, Suecia)
al 3% y 12%, respectivamente. Se precalentó
la leche hasta 37 °C para la homogenización
(Gaulin
®
, Boston, MA, EE. UU.) a una
presión de 2 500 psi.
Efecto de la carragenina y la sacarosa en la actividad de agua del yogur
282
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Figura 1: Diagrama de la metodología experimental para el procesamiento de yogur
283
Mori, C.; Núñez, C. / Anales Cientícos 80 (1): 280-287 (2019)
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Se realizó el tratamiento térmico,
considerando una temperatura de 85 °C
por 5 minutos, en esta etapa se procedió
a adicionar la sacarosa (0; 5 y 10%) y la
carragenina (0,0; 0,5 y 1,0%). La carragenina
se activó disolviéndola en agua destilada
a 85 °C durante 15 minutos, agitándola
vigorosamente con una licuadora de alta
velocidad. Se separó la leche en nueve
fracciones, en frascos de vidrio de 300 mL,
y se procedió a adicionar el edulcorante
(sacarosa) y el estabilizante, según las
variables de estudio. La leche pasteurizada
fue enfriada a 44 °C y mantenida a esta
temperatura durante las siguientes etapas del
proceso. Se procedió a adicionar el cultivo
liolizado SACCO (LYOFAST SAB 442-A)
conformado por una mezcla de las siguientes
cepas: Lactobacillus delbrueckii ssp.
bulgaricus y Streptococcus salivarius ssp.
thermophilus. La incubación fue entre 42 y
44 °C hasta que se produzca la gelicación
del producto. El yogur fue puesto en
refrigeración a 4 °C durante 12 horas.
Determinación de la actividad de agua
La actividad de agua (a
w
) de las
muestras de yogur se midió usando un
medidor de actividad de agua disponible
comercialmente, para lo cual se vertieron 10
ml de las muestras de yogur en la cubeta del
aqualab a una temperatura de 20 °C (Modelo
AQUALAB 3TE, Washington).
Análisis estadístico
El diseño experimental constó de dos
factores: factor A, sacarosa, con tres niveles
(0,0; 5,0 y 10,0%) y factor B, carragenina,
con tres niveles (0,0; 0,5 y 1,0%). Se empleó
el diseño factorial en bloques completamente
al azar considerando tres concentraciones
de sacarosa y tres concentraciones de
carragenina, evaluada por tres repeticiones,
proporcionando 81 datos. Se realizó el
análisis de varianza del diseño factorial en
bloques completamente al azar. Para ello,
se consideró como fuentes de variación los
bloques (días), el Factor A (concentración
de sacarosa), el Factor B (concentración
de carragenina) y la interacción entre
A y B (concentración de sacarosa con
concentración de carragenina). Los análisis
estadísticos se efectuaron con el software
Minitab
®
versión 17.
3. Resultados y discusión
En la Tabla 1 se muestran los resultados
de las tres repeticiones de los análisis
sicoquímicos de la leche fresca, con su
respectiva desviación estándar.
Tabla 1: Análisis físico-químico de leche
fresca
Análisis Unidad Promedio
Desviación
Estándar
Materia Grasa g/100g 3,55 0,12
Proteína g/100g 3,18 0,05
Cenizas g/100g 0,65 0,02
Sólidos Totales g/100g 11,76 0,26
Acidez Titulable
(% ác. láctico)
g/100g 0,17 0,00
pH 6,68 0,04
Lactosa g/100g 4,27 0,08
Densidad g/ml 1,0264 0,00
Los valores medios obtenidos del análisis
de composición de la leche (Tabla 1), se
asemejan a los obtenidos por Buchanan
(2011) y Singh y Bennett (2002), citados por
Chandan y Kilara (2013), en la leche obtenida
de la variedad de ganado: Holstein-Friesian
(grasa 3,5 g/100 g, proteína 3,3 g/100 g,
cenizas 0,72 g/100 g, lactosa 4,7 g/100 g);
además se encuentran dentro de los límites
mínimos que establece la Norma Técnica
Peruana NTP 202.001 (Inacal, 2016) cuyos
valores mínimos son, para grasa, 3,2 g/100 g
y, para sólidos totales, 11,4 g/100 g; además,
el valor de ceniza obtenido se encuentra por
debajo del límite máximo estipulado por la
norma, el cual es 0,7 g/100g.
Los lípidos representan aproximadamente
el 3,5 - 5,2 g/100 g de la composición total de
la leche, el valor promedio obtenido de grasa
en la leche se encuentra dentro de dicho
valor (3,55 g/100 g), como se observa en la
Tabla 1. Los lípidos de la leche se componen
predominantemente de triacilgliceroles
(triglicéridos), que representan más del 98%
del total. El resto de los lípidos de la leche
(aproximadamente 2%) se subdividen en
varias clases más pequeñas, especícamente
los diacilgliceroles (diglicéridos),
monoacilgliceroles (monoglicéridos), ácidos
grasos libres, fosfolípidos y colesterol.
Las grasas lácteas también comprenden
Efecto de la carragenina y la sacarosa en la actividad de agua del yogur
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Enero - Junio 2019
muchos constituyentes menores, tales como
carotenoides, vitaminas liposolubles (A, D,
E, K) y varios compuestos volátiles de sabor
(Chandan y Kilara, 2013).
Las proteínas representan
aproximadamente el 3,5 g/100 g de la
composición total de la leche; sin embargo,
el valor de proteína obtenido del análisis
fue de 3,18 g/100 g, siendo más bajo al
valor promedio; según Kohn et al. (2005) la
eciencia en la utilización del nitrógeno por
la vaca lechera, alcanza alrededor del 25%
y presenta variaciones del 10 al 40% que
repercute en el rendimiento de la producción
proteica. Las proteínas encontradas en la
leche se clasican en dos grupos principales:
las caseínas y las proteínas del suero.
Aproximadamente el 80% de las proteínas
de la leche precipitan por acidicación a
pH 4,6 a una temperatura de 20 °C; estas
proteínas son las caseínas. El 20% restante
de proteínas solubles son las proteínas de
suero de leche. Tanto las caseínas como las
proteínas de suero son grupos heterogéneos
de proteínas (Chandan y Kilara, 2013).
La lactosa es un disacárido compuesto
de galactosa y glucosa unidas por un
enlace β-1,4-glicosídico. Este carbohidrato
se encuentra a niveles de concentración
relativamente constante de aproximadamente
4,8 g/100 g en la leche de vaca (Chandan y
Kilara, 2013), siendo dicha concentración
más alta a la obtenida (4,27 g/100 g) en
la presente investigación. Esto puede
deberse a que la concentración de lactosa
disminuye progresiva y signicativamente
durante la lactancia (O’Brien y Guinee,
2011); contrastando con las tendencias de
los lípidos y las proteínas que, después de
disminuir durante la lactancia temprana,
aumentan fuertemente durante la segunda
mitad de la lactancia (Fox et al., 2015).
La concentración de lactosa en la leche
está inversamente relacionada con las
concentraciones de lípidos y proteínas, esta
relación inversa reeja el hecho de que la
síntesis de lactosa atrae agua a las vesículas
de Golgi, diluyendo así las concentraciones
de proteínas y lípidos (Jenness y Holt, 1987,
citado por Fox et al., 2015).
La acidez titulable de la leche fresca
está en el intervalo de 0,14-0,16%, según
Chandan y Kilara (2013); por otro lado,
la Norma Técnica Peruana NTP 202.001
(Inacal, 2016) establece un rango de acidez
titulable que va de 0,13 a 0,17 g ácido
láctico/100g; en ambos casos, el valor de
acidez determinado en el presente trabajo
de investigación se encuentra dentro de los
parámetros dados (0,17 g ácido láctico/100
g). El desarrollo de la acidez debido a
la fermentación de la lactosa en el ácido
láctico por las bacterias, también inuye
en la acidez natural de la leche y se reere
a menudo como la acidez “desarrollada”
o “real”. La composición de la leche tiene
un impacto signicativo en la acidez inicial
de la leche, ya que la acidez aumenta con
las concentraciones de proteínas y otros
constituyentes que poseen acción buer
nativos (Chandan y Kilara, 2013).
La leche fresca analizada presentó un
valor de pH de 6,68 (Tabla 1), encontrándose
dentro del rango indicado por Chandan y
Kilara (2013), quienes mencionan que el pH
de la leche fresca de bovinos a 25 °C varía
entre 6,5 y 6,7; del mismo modo, para Van
Der Have et al. (1979) dicho valor de pH
se atribuye principalmente a los fosfatos,
proteínas, citratos y CO
2
que brindan una
capacidad buer a la leche.
La densidad de la leche entera es de
1,030 g/ml, con valores que varían de 1,027
a 1,033 g/ml dependiendo principalmente
del contenido de grasa (Walstra y Jenness,
1984), la densidad determinada en la presente
investigación presenta un valor de 1,0264
g/ml, ligeramente por debajo del rango
presentado, lo cual podría deberse al alto
contenido de grasa en la muestra analizada.
La medición de la densidad de la leche
entera se utiliza para evaluar la adulteración
de la leche con agua y proporciona un medio
rápido de medir indirectamente el contenido
total de sólidos (% TS) (Jenness y Patton,
1959, citados por Chandan y Kilara, 2013).
En la Figura 2 se observa que la
actividad de agua fue constante a lo largo
del período de almacenamiento estudiado,
lo cual coincide con los resultados obtenidos
por Díaz-Jiménez et al. (2004), quienes
determinaron que el contenido de agua libre
en muestras de yogur con bra, no varió
durante el tiempo de almacenamiento de las
muestras.
En la Figura 1 se muestra la variación
de la actividad de agua (a
w
) en función al
tiempo de almacenamiento de las muestras
de yogur.
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Figura 2: Variación de la actividad de agua (a
w
) en función al tiempo de almacenamiento
Por otro lado, se observa que las muestras
con mayor contenido de carragenina
y sacarosa, S10C1 (sacarosa al 10% y
carragenina al 1,0%); S5C1 (sacarosa al 5%
y carragenina al 1,0%) y S10C0, 5 (sacarosa
al 10% y carragenina al 0,5%), presentan un
menor valor de actividad de agua a diferencia
de las otras muestras (a
w
entre 0,990-0,985).
Esto puede deberse a que la carragenina es
un aditivo empleado como estabilizante,
que tiene la propiedad de formar redes de
gel entre ellos y los constituyentes de la
leche debido a los radicales de hidrógeno
o carboxilo presentes en su estructura por
lo que su adición permite la producción de
yogur con textura rme y alta resistencia
para la separación del agua (Maha et
al., 2011; Tamime y Robinson, 1999).
Adicionalmente, Ingenpass (1980) menciona
que el nivel de hidratación es mejorado por
la unión de agua a los constituyentes de la
leche (proteínas), formando una red que
reduce el libre movimiento de agua.
La carragenina es clasicada como
polisacárido adsorbente, es un hidrocoloide
aniónico que interactúa con las cargas
positivas en la supercie de las micelas
de caseína para formar la red de caseína
y disminuir la sinéresis (Hansen, 1993).
Se pueden obtener mayores valores de
resistencia en el gel al aumentar la cantidad
de carragenina, que es responsable de la
acumulación de una red continua (Trckova et
al., 2004) reduciendo nalmente la aparición
de sinéresis (Verbeken et al., 2006).
En la Tabla 2 se muestra el Análisis de
Varianza (ANOVA) de la actividad de agua.
Los errores residuales se distribuyeron
normalmente (p-valor = 0,556) y las
variancias de los tratamientos fueron
homogéneas (p-valor = 0,081) a un nivel de
signicancia del 5%.
Como el p-valor del bloque (día) =
0,273 > α = 0,05, es superior al nivel de
signicancia de 0,05, existe suciente
evidencia estadística para armar que no
existen diferencias entre los días al evaluar
la actividad de agua; por lo que no se
justica el bloqueo en días y se recomienda,
en estudios posteriores, realizar el diseño
experimental de la actividad de agua
como un Diseño Completamente al Azar.
Además, como el p-valor de los tratamientos
(sacarosa, carragenina y la interacción
sacarosa*carragenina) < α = 0,05, a un nivel
de signicancia de 0,05, se determina que
existe suciente evidencia estadística para
armar que existen diferencias en al menos
uno de dichos tratamientos al evaluar la
actividad de agua en el yogur.
Efecto de la carragenina y la sacarosa en la actividad de agua del yogur
286
Enero - Junio 2019
Tabla 2: Análisis de Varianza de la actividad de agua
Fuente GL SC CM F p-valor
Bloque (día) 2 0,000002 0,000001 1,41 0,273
Sacarosa 2 0,00009 0,000045 55,27 0,000
Carragenina 2 0,000098 0,000049 60,32 0,000
Sacarosa*carragenina 4 0,000011 0,000003 3,45 0,032
Error 16 0,000013 0,000001
Total 26 0,000215
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Determinación del contenido
4. Conclusiones
Los resultados del análisis físico-químico
de la leche fresca de vaca proveniente de los
establos del fundo Majes de la Universidad
Católica de Santa María, Arequipa, se
encuentran dentro de los límites que
establece la Norma Técnica Peruana (NTP
202.001:2016) para la elaboración de yogur,
por tanto, se concluye que la materia prima
utilizada en la presente investigación fue
de buena calidad. La actividad de agua (a
w
)
del yogur permaneció constante a lo largo
del tiempo de almacenamiento (15 días)
evidenciando que la carragenina y el azúcar
blanco actuaron estabilizando la unión del
agua con los constituyentes de la leche
(proteínas), formando una red que reduce
el movimiento libre del agua. Además, las
muestras de yogur con sacarosa al 10%
y carragenina al 1,0% presentaron menor
actividad de agua a diferencia de los demás
tratamientos.
5. Literatura citada
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