Efecto de la carragenina y sacarosa en la capacidad de retención de agua y
sinéresis de yogur
Eect of carrageenan and sucrose on the water retention capacity and syneresis of
yogurt
DOI: http://dx.doi.org/10.21704/ac.v80i1.1395
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 sacarosa en la capacidad de
retención de agua y sinéresis de yogur. Anales Cientícos 80 (1): 288-295 (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: 17/09/2018; Aceptación: 05/06/2019
Resumen
El objetivo de la presente investigación fue elaborar un yogur estabilizado por la adición de
concentraciones adecuadas de sacarosa y carragenina, evaluando la capacidad de retención
de agua (CRA) y sinéresis durante el tiempo de almacenamiento. Para la elaboración del
yogur, se estandarizó el contenido de grasa (3%) y sólidos totales (12%) de la leche. Luego,
se homogeneizó a 37 °C y 2500 psi. Después, se efectuó el tratamiento térmico a 85 °C por
5 minutos. Se separó la leche en 9 fracciones y se adicionó la sacarosa (0; 5 y 10%) y la
carragenina (0; 0,5 y 1,0%). Se enfrió hasta 44 °C y luego se adicionó el cultivo liolizado
SACCO (LYOFAST SAB 442-A). La incubación fue entre 42 y 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 CRA y sinéresis del yogur. La CRA aumentó conforme
se incrementó la concentración de sacarosa y carragenina obteniendo valores máximos
para concentraciones de 10 y 1%, respectivamente; además, la CRA aumentó durante el
tiempo de almacenamiento, debido a la capacidad hidrofílica de la sacarosa y la carragenina.
Finalmente, la sinéresis del yogur aumentó a una concentración de carragenina del 0,5%;
sin embargo, disminuyó a una concentración del 1%; además, la sinéresis se incrementó a lo
largo del tiempo de almacenamiento (15 días).
Palabras clave: hidrocoloide; estabilizador; arreglo factorial; agente humectante.
Abstract
The objective of the present investigation was to elaborate a yogurt stabilized by the addition
of adequate concentrations of sucrose and carrageenan, evaluating the water retention capacity
(WRC) and syneresis during the storage time. For the preparation of the yogurt, the fat content
(3%) and total solids (12%) 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, 5 and 1,0%)
were added. It was cooled to 44 °C and then the lyophilized SACCO culture (LYOFAST SAB
Análes Cientícos
ISSN 2519-7398 (Versión electrónica)
Website: http://revistas.lamolina.edu.pe/index.php/acu/index
Anales Cientícos 80 (1): 288-295 (2019)
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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 WRC and
syneresis of the yogurt were evaluated. The WRC increased as the concentration of sucrose
and carrageenan increased, obtaining maximum values for concentrations of 10 and 1% ,
respectively; In addition, WRC increased during storage time, due to the hydrophilic capacity
of sucrose and carrageenan. Finally, the syneresis of the yogurt increased with a carrageenan
concentration of 0,5%, however it decreased with a concentration of 1%; in addition, the
syneresis increased throughout the storage time (15 days).
Keywords: hydrocolloid; stabilizer; factorial arrangement; wetting agent.
1. Introducción
La NTP 202.001 del Instituto Nacional
de Calidad (Inacal, 2016) dene el yogur
natural como el producto obtenido por
fermentación láctica, mediante la acción de
Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus
y Streptococcus thermophilus, a partir
de leche pasteurizada y/o de productos
pasteurizados obtenidos de la leche, con
o sin modicaciones en su composición;
pudiendo o no agregarse otros cultivos de
bacterias adecuadas productoras de ácido
láctico, además de los cultivos esenciales.
Estos cultivos de microorganismos serán
viables, activos y abundantes en el producto,
hasta la fecha de duración mínima.
La estabilidad y la vida de los alimentos
en anaquel, es decir, el periodo en el cual
mantendrán un nivel de calidad aceptable
de consumo, desde los puntos de vista
de seguridad y organoléptico, depende
de cuatro factores principales que son la
formulación, el procesamiento, el empacado
y las condiciones de almacenamiento.
Los cuatro factores son críticos, pero su
importancia relativa depende sobre todo de
la perecibilidad del alimento. La formulación
involucra la selección de la materia prima
más apropiada e ingredientes funcionales
que aumenten la aceptación, aseguren
la integridad y seguridad del alimento
para incrementar su vida en anaquel. El
procesamiento somete a las materias primas
e ingredientes formulados a condiciones
inhibitorias para las reacciones de
deterioro indeseables y promueve cambios
físicos y químicos, dando así al producto
alimenticio su forma y características
nales. Una vez que el alimento deja la
etapa de procesamiento sigue manteniendo
sus propiedades y el periodo en el cual se
mantienen determinados atributos es una
función del microambiente en el interior del
empaque (Kilcast y Subramaniam, 2000).
En los últimos tres lustros, se ha
observado en el Perú un renovado interés
por los alimentos conservados mediante la
reducción de la caducidad, a través de la
adición de agentes antimicrobianos como los
edulcorantes y/o estabilizantes, los mismos
que, en las dosis apropiadas, permiten
mejorar la estabilidad de los alimentos
fermentados, como es el caso del yogur,
siendo una opción de conservación que
permite mantener la calidad durante su vida
útil en los ambientes de comercialización y
en el hogar.
El defecto más común que presentan los
productos lácteos gelicados y que afecta
directamente su calidad organoléptica,
es la sinéresis o goteo por separación
del lactosuero de la cuajada (Acevedo et
al., 2010). La sinéresis se dene como
la capacidad de retención de agua por un
alimento o bien, el suero que se desprende
del producto y que se acumula en la
supercie (Óztur y Öner, 1999). La sinéresis
es la expulsión o separación del lactosuero
debido a la contracción del gel, esto afecta
la calidad de los productos lácteos porque se
observa líquido en la supercie causando el
rechazo del consumidor. El hecho se debe
al re-arreglo de la red molecular de caseína
después de la formación del gel.
Los principales factores de procesos
asociados con la sinéresis son la rápida
acidicación, la alta temperatura de
incubación, el excesivo tratamiento térmico,
el bajo contenido de sólidos, la muy baja
producción de ácidos y uso de renina (Lucey
y Tamehana, 1998). Además, Tamime y
Robinson (1991) indican la presencia de
aditivos como las gomas, por ejemplo, y la
adición de minerales aumenta el porcentaje
de sinéresis. La adición de solutos, como
las proteínas del lactosuero y la leche en
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polvo, con el propósito de elevar los sólidos
totales, han sido hasta ahora las técnicas más
usadas para reducir la sinéresis en el yogur
(Granados et al., 2012). Otro mecanismo
muy usado es la homogeneización
(Amatayakul et al., 2006).
Los agentes humectantes o
estabilizadores se denominan, a veces,
hidrocoloides y su modo de acción en el
yogur incluye dos funciones básicas: la
primera, la unión del agua y la segunda, la
promoción de un aumento de la viscosidad
(Yaseen et al., 2005). De este modo, las
moléculas de un estabilizador son capaces
de formar una red de enlaces entre los
constituyentes de la leche y ellos mismos,
debido a la presencia de un grupo cargado
negativamente, por ejemplo, hidrógeno o
radical carboxilo, o a la presencia de una
sal que posee la potencia para secuestrar
iones de calcio. Estos grupos negativos
se concentran en las áreas interfaciales y,
según Olsen (2003), la jación de agua en
la leche se logra mediante el estabilizador, a
través de su unión como agua de hidratación,
luego reaccionando con los constituyentes
de la leche (principalmente las proteínas)
para aumentar su nivel de hidratación y
posteriormente estabilizando las moléculas
de proteínas en forma de red que retarda el
libre movimiento del agua.
La presente investigación tiene
como objetivo principal elaborar un
yogur estabilizado por la adición de
concentraciones adecuadas de sacarosa y
carragenina, evaluando su capacidad de
retención de agua y sinéresis durante el
almacenamiento.
2. Materiales y métodos
Elaboración del yogur
La elaboración de yogur se basó en la
metodología reportada por Chandan y Kilara
(2013). La leche se recibió del fundo Majes,
unidad perteneciente a la Universidad
Católica de Santa María; 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 2500 psi. Se realizó
el tratamiento térmico, considerando una
temperatura de 85 °C por cinco minutos, en
esta etapa se procedió a adicionar la sacarosa
(0; 5 y 10%) y la carragenina (0; 0,5 y 1,0%).
La carragenina se activó disolviéndola en
agua destilada a 85 °C durante 15 minutos,
agitándola vigorosamente, empleando
una licuadora de alta velocidad. Se separó
la leche en 9 fracciones 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 liolizado 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, en frascos
de vidrio de 300 ml durante cinco horas
hasta que se haya producido la gelicación
del producto. El yogur fue enfriado a 4 °C
durante 12 horas.
Determinación de la capacidad de
retención de agua del yogur (sinéresis)
La capacidad de retención de agua se
determinó sobre la base de la técnica de
Guinee et al. (1995). Se pesaron 10 g de
yogur a 12 °C en un tubo de centrífuga y se
centrifugó a 5000 r.p.m. (IEC Centra
®
, CL2,
Pasadena, TX, EE. UU.) durante 20 minutos.
El peso del sobrenadante obtenido se empleó
para calcular el porcentaje de sinéresis
mediante la expresión siguiente:
Sinéresis = Peso del sobrenadante x 100%
Peso de la muestra
Análisis estadístico
El diseño constó de dos factores; el factor
A: sacarosa, con tres niveles (0; 5 y 10%) y
el factor B: carragenina, con tres niveles (0;
0,5 y 1%). Se realizó el análisis de varianza
del diseño factorial en DBCA. Para ello se
consideró como fuentes de variación a: los
bloques (días), Factor A (concentración
de sacarosa), Factor B (concentración
de carragenina) y la interacción entre
A y B (concentración de sacarosa con
concentración de carragenina). Además,
se realizó la comparación empleando la
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prueba Tukey para los efectos simples y/o
principales según correspondió. Se empleó
el software Minitab
®
versión 17.
3. Resultados y discusión
Evaluación de la capacidad de retención
de agua (CRA)
En la Tabla 1 se muestra la variación de
la (CRA) del yogur en almacenamiento
a 4 °C durante 1 día; 7 y 15 días para las
concentraciones de sacarosa de 0; 5 y 10%
con concentraciones de 0; 0,5 y 1% de
carragenina; observando que los valores
de CRA aumentan al pasar los días de
almacenamiento y las concentraciones de
sacarosa y carragenina.
El incremento de la capacidad de
retención de agua se debe a que las
carrageninas y la sacarosa presentan un
comportamiento hidrofílico, por lo que son
solubles en agua y solventes orgánicos. La
solubilidad de las carrageninas depende de
su estructura química, especialmente de la
distribución de los grupos 3,6 anhidro-D-
galactosa (hidrofóbico) y grupos sulfatos
(hidrofílico) (Gliksman, 1969).
Las carrageninas forman geles
termorreversibles al ser sometidas a ciclos
de calentamiento-enfriamiento. Durante
el proceso de calentamiento la solución
presentará un aumento en su viscosidad
debido al desenrollo de las moléculas de
carragenina con la subsecuente ligadura
del hidrógeno a las moléculas de agua en el
medio, incrementando la viscosidad en el
yogur. Continuando con un calentamiento
posterior, se lleva a cabo la ruptura de
los enlaces de hidrógeno liberando las
moléculas de agua, con lo cual se asegura la
completa solubilización de las carrageninas;
nalmente, a través de un proceso de
enfriamiento, las carrageninas alinean dos
cadenas helicoidales similares, enfocando
el grupo 4-sulfato hacia el interior de
las mismas. La fuerte electronegatividad
produce el rechazo de ambas hélices siendo
neutralizado por iones potasio en el caso de
las kappa carrageninas y por iones calcio
cuando se trata de las iota carragenina
(Stanley et al., 1992). Dichos procesos
de calentamiento, re-calentamiento y
enfriamiento, se dan durante la producción
de yogur, motivo por el cual la capacidad de
retención de agua incrementa conforme se
incrementa la concentración de carragenina
El ANVA muestra que el p-valor del
bloque (día) = 0,000 < α = 0,05, por lo que
se concluye que existen diferencias entre
los días al evaluar la CRA. Además, el
p-valor de las fuentes de variación, sacarosa
(0,000) y carragenina (0,000), es menor a α
(0,05), por lo que se concluye que al menos
uno de los efectos de la concentración de
sacarosa y al menos uno de los efectos de
la concentración de carragenina es diferente.
Además, el p-valor de la interacción
sacarosa*carragenina es mayor a α (0,05)
por lo que se procedió a analizar los efectos
principales (Figura 1).
En la Figura 1 se observa que el valor
medio de la CRA aumenta conforme crece
la concentración de sacarosa. La misma
tendencia se observa con el incremento de la
concentración de carragenina.
En la Tabla 2 se muestra la prueba de
comparación de Tukey de medias de efectos
principales del factor A (sacarosa) con tres
niveles (concentraciones 0; 5 y 10%) y
el factor B (carragenina) con tres niveles
(concentraciones 0; 0,5 y 1%); observándose
que todos los niveles de A y B, presentan
diferencias signicativas de CRA durante
los períodos de almacenamiento del yogur a
4 °C (1 día; 7 y 15 días).
Tabla 1: Variación de la CRA del yogur durante el almacenamiento (día 1, 7 y 15 días) a 4 °C
Promedio
Carr 0,0%
Sacarosa 0,0% Sacarosa 5,0% Sacarosa 10,0%
Carr
0,5%
Carr
1%
Carr
0%
Carr
0,5%
Carr 1% Carr 0%
Carr
0,5%
Carr
1%
Tiempo
Día 1 55,62 62,29 68,16 56,53 63,96 69,48 58,90 65,98 73,58
Día 7 57,22 63,47 70,83 58,93 65,91 72,65 64,15 69,52 74,13
Día 15 59,23 66,38 71,87 61,24 74,74 77,51 65,62 77,41 80,47
Carr: Carragenina
Efecto de la carragenina y sacarosa en la capacidad de retención de agua y sinéresis de yogur
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321
74
72
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68
66
64
62
60
321
Sacarosa
Media de CRA
Carragenina
Figura 1: Efectos principales de las fuentes de variación: concentración de sacarosa (%)
versus la concentración (%) de carragenina
Tabla 2: Prueba Tukey de los efectos
principales al evaluar la capacidad de
retención de agua del yogur en función de
la concentración de sacarosa y carragenina
Niveles de A Yi1.-Yj1. ALS (T) NS
1 y 2 2,88 2,18 *
1 y 3 6,08 2,18 *
2 y 3 3,20 2,18 *
Niveles de B Yi2.-Yj2. ALS (T) NS
1 y 2 8,03 2,18 *
1 y 3 13,47 2,18 *
2 y 3 5,44 2,18 *
Evaluación de la sinéresis
En la Figura 2 se muestra la variación
de la sinéresis del yogur durante el
almacenamiento a 4 °C, donde se observa
que la sinéresis disminuyó cuando
solamente se aumentó la concentración de
sacarosa (carragenina al 0%). Además, se
observa que, al evaluar cada concentración
de sacarosa, la sinéresis aumenta cuando
se adiciona 0,5% de carragenina y luego
disminuye al agregar 1% de carragenina,
evidenciándose la interacción que existe
entre ambos factores.
La sinéresis aumenta conforme
transcurre el tiempo de almacenamiento del
yogur a 4 °C, llegando a valores máximos
de aproximadamente 16% al evaluar las
concentraciones de 10 y 0,5% de sacarosa
y carragenina, respectivamente. Ospina et
al. (2012) reportaron que los porcentajes de
sinéresis del yogur con goma xantan, guar
y carragenina en almacenamiento a 4 °C,
fueron 8,7 y 9,5% para la primera y segunda
semana, respectivamente. Este aumento de
la sinéresis en función del tiempo se debe
principalmente al rompimiento del gel que
ocasionó una menor retención de agua
en la estructura del yogur, provocando el
incremento de la sinéresis. Por otro lado,
el almacenamiento puedo haber tenido un
efecto sobre el encogimiento de la matriz de
micelas de caseína causando liberación del
suero (Clark et al., 2009).
Las carrageninas forman geles rmes y
quebradizos en agua y leche, presenta alta
sinéresis y presentan buena capacidad de
retención de agua. Además, la adición de
carragenina fortalece la red de proteínas
interconectadas; sin embargo, conduce a una
mayor sinéresis debido a la oculación de
agotamiento. Se forma una red de partículas
de caseína altamente porosa que conduce al
encogimiento de la red de caseína y suero
(Bienvenue, 2003; Hemar et al., 2001).
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Figura 2: Variación de la sinéresis del yogur durante el almacenamiento 4 °C
La k-caseína es la única proteína de la
leche que interacciona con el carragenano y
es ampliamente utilizada en la industria de
derivados lácteos. La concentración utilizada
habitualmente oscila entre 0,1 y 0,5%. Sin
embargo, en productos lácteos como el
queso, el yogur y el kumis es generalmente
inadecuado utilizar carragenina, porque
un pH bajo incrementa las interacciones
electroestáticas, produciendo oculación
o separación. En este sentido, una
adecuada selección entre galactomananos
y carragenina puede prevenir y controlar
esta agregación. La correcta mezcla entre
hidrocoloides podría prevenir la separación
y conferir cremosidad al producto (Gaviria
et al., 2009).
En los estudios realizados por Phuong
et al. (2017), donde evaluaron diferentes
concentraciones de hidrocoloides en yogur
descremado al 0,1% de grasa, obtuvieron
que la gelatina genera casi cero por ciento
de sinéresis a diferencia de la carragenina
que presentó un efecto inverso, duplicando
la sinéresis del yogur cuando se trabajó
con concentraciones bajas (0,1%). Además,
reportaron que a medida que aumentó la
concentración de carragenina (0,01; 0,04 y
0,08) se incrementó la sinéresis del yogur
(23,03; 33,62 y 42,88, respectivamente).
Esta diferencia entre los datos reportados
por Phuong et al. (2017) y los datos
experimentales se deben principalmente a
que en la presente investigación se trabajó
con la sacarosa como edulcorante y con un
contenido de grasa del 3%. El contenido
de grasa afecta la sinéresis principalmente
porque, en presencia de más glóbulos de
grasa, la proteína se adsorbe en la supercie
de los glóbulos de grasa y los glóbulos de
grasa de la leche actúan como partículas
de proteína aumentando su capacidad de
inmovilizar el agua (Lee y Lucey, 2010). En
este sistema, las concentraciones más altas
de glóbulos de grasa en la red de gel mejoran
su capacidad para retener el agua y hacerlo
menos propenso a la sinéresis (Keogh y
O’Kennedy, 1998).
Según Alatriste (2002), el porcentaje
de sinéresis adecuado para tener una buena
calidad de yogur asentado con 1% de grasa
y con un contenido menor al 38% de linaza
canadiense debe ser menor al 42%. Además,
Tamime y Robinson (1991) mencionan que,
si el porcentaje de sinéresis es mayor a 42%,
la formación de la estructura del gel no es
muy buena, lo cual se puede deber a ciertos
factores como la reducción de grasa o la
adición de minerales.
Efecto de la carragenina y sacarosa en la capacidad de retención de agua y sinéresis de yogur
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321
15
10
5
0
321
15
10
5
0
CARRAGENINA
CARRAGENINA * SACAROSA
SACAROSA * CARRAGENINA
SACAROSA
1
2
3
SACAROSA
1
2
3
CARRAGENINA
Media de Sinéresis
Figura 3: Interacción entre los efectos simples de las fuentes de variación sacarosa *
carragenina
concentración de sacarosa y carragenina,
obteniendo valores máximos para
concentraciones de 10 y 1%, respectivamente;
además, la CRA aumentó a lo largo del tiempo
de almacenamiento, debido a la capacidad
hidrofílica de la sacarosa y la carragenina que
actúan atrapando moléculas de agua en su
estructura. La sinéresis del yogur aumentó a
una concentración de carragenina del 0,5% ,
sin embargo disminuyó a una concentración
del 1%. Además, la sinéresis se incrementó
a lo largo del tiempo de almacenamiento (15
días).
5. Literatura citada
Acevedo, D.; Rodríguez, A.; Fernández,
A. 2010. Efecto de las variables
de proceso sobre la cinética de
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la sinéresis del suero costeño
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Alatriste, K. 2002. Efecto de la adición de
bra y calcio en un yogur con sabor.
Tesis de Licenciatura. Universidad de
las Américas, Puebla, México.
De acuerdo al ANVA el p-valor del bloque
(día) = 0,000 < α = 0,05, indicando que
existe diferencias entre los días al evaluar
la sinéresis. Además, como el p-valor de
la fuente de variación sacarosa (0,000),
carragenina (0,000) y la interacción
sacarosa*carragenina es menor a α (0,05),
se concluye que al menos uno de los
efectos de la concentración de sacarosa es
diferente, al menos uno de los efectos de la
concentración de carragenina es diferente y
existe interacción entre los efectos simples
(Figura 3).
En la Figura 3 se observa la gráca de
interacción de los efectos simples de
las concentraciones de sacarosa con las
concentraciones de carragenina al evaluar la
sinéresis del yogur. Se observa que el valor
mínimo de sinéresis se obtiene con 10 y 0%
de sacarosa y carragenina, respectivamente;
y el valor máximo con 10 y 0,5% de sacarosa
y carragenina, respectivamente.
4. Conclusiones
La capacidad de retención de agua (CRA)
aumentó conforme se incrementó la
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