Universidad
Nacional de San Martín
Oficina
de Investigación y Capacitación
PROYECTO DE INVESTIGACIÓN
1.
TÍTULO
“UTILIZACIÓN DE COBERTURAS DE ALMIDÓN DE MAÍZ
AMARILLO DURO Y ARROZ EN LA CONSERVACIÓN POSTCOSECHA DE PAPAYA (Carica
papaya)”
2. CÓDIGO DEL PROYECTO
3. LUGAR DE EJECUCIÓN
Distrito de
Tarapoto, Provincia de San Martín, Departamento de San Martín.
4.
CENTRO DE INVESTIGACIÓN
Laboratorio de Ingeniería y Diseño FIAI-UNSM.
Laboratorio de Análisis y Composición de
Productos Agroindustriales FIAI-UNSM.
Laboratorio
de Ingeniería de Procesos UNICAMP.
5.
ENTIDAD EJECUTORA
Facultad de Ingeniería Agroindustrial.
Universidad Nacional de San Martín.
6.
INVESTIGADORES
Ing.M.Sc.Dr. Oscar
Wilfredo Mendieta Taboada
Ing.M.Sc. Fernando
Coronado Jorge
Ing. Thony Arce Saavedra
7.
FECHA DE INICIO
Junio 2002
8.
FECHA DE TÉRMINO
Mayo 2003
9.
CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES
|
Actividades
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Meses
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Jun.
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Jul.
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Ago.
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Set.
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Oct.
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Nov.
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Dic.
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Ene.
|
Feb.
|
Mar.
|
Abr.
|
Mayo
|
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1. Recolección de datos
2.
Trabajo experimental laboratorio
3.
Análisis de resultados
4. Redacción de informe y prepara-ción de artículos para publicación
|
X
|
X
X
|
X
|
X
X
|
X
X
|
X
X
|
X
X
|
X
X
|
X
X
|
X
X
|
X
|
X
|
10.
REQUERIMIENTOS
Personal
01 Coordinador del Proyecto
02 Profesores Miembros
01 Estudiante
01 Técnico de laboratorio
Materiales y Equipos
De
laboratorio
·
Matraces de 100, 250
y 500 ml
·
Fiolas de 100, 250, 500, 1000 ml
·
Placas Petri
·
Buretas
·
Vasos de precipitados
·
Pipetas
·
Pizetas
·
Papel filtro Watman No. 40
Reactivos
·
2.5 lt Ácido sulfúrico
·
01 lt
Ácido clorhídrico
·
01 kg Hidróxido de sodio
·
Equipos
·
Estufa
·
Mufla
·
Refractómetro
·
Penetrómetro
·
Texturómetro
·
Potenciómetro
·
Equipo
Kjeldahl
·
Equipo Soxhlet
·
Balanza analítica
·
Equipo de Aire Acondicionado
·
Computador
·
Colorímetro
11.
PRESUPUESTO
|
|
Cronograma mensual de gastos
|
||||||||||||
|
Descripción de gastos
|
Jun.
|
Jul.
|
Ago.
|
Set.
|
Oct.
|
Nov.
|
Dic.
|
Ene.
|
Feb.
|
Mar.
|
Abr.
|
Mayo
|
TOTAL
|
|
Incentivo a la
investigación
|
660
|
660
|
660
|
660
|
660
|
660
|
660
|
660
|
660
|
660
|
660
|
660
|
7920
|
|
Adquisición
de bibliografía
|
250
|
250
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
500
|
|
Adquisición
material y equipo de oficina
|
300
|
|
|
|
|
|
300
|
|
|
|
|
|
600
|
|
Pasajes/viáticos
|
800
|
|
|
|
|
|
700
|
|
|
|
|
|
1500
|
|
AdquIsición
de equipos
|
2140
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2140
|
|
Adquisición
materiales y reactivos de laboratorio
|
1000
|
|
|
1000
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2000
|
|
Servicios varios
|
|
|
|
1000
|
|
|
|
|
1000
|
|
|
|
2000
|
|
Oficina Investigación
(2%)
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
340
|
340
|
|
TOTAL
|
5150
|
910
|
660
|
2660
|
660
|
660
|
1660
|
660
|
1660
|
660
|
660
|
1000
|
17000
|
12.
FINANCIAMIENTO
Recursos FEDU: S/. 17000
13.
ANTECEDENTES Y JUSTIFICACIÓN
Diversos
estudios indican que entre un 25 y un 80% de las frutas y verduras frescas
recolectadas en todo el mundo se deterioran antes de su consumo (Wills et al.,
1981). Los recubrimientos y películas
comestibles se presentan como una buena alternativa para alargar el tiempo de
conservación y mejorar el aspecto de los productos vegetales enteros y
mínimamente procesados. Los productos
vegetales refrigerados mínimamente procesados (RMP) están experimentando un
aumento en su demanda debido fundamentalmente a una mayor preocupación social
por la alimentación sana y a una menor disponibilidad de tiempo para la preparación
de las comidas. El procesado mínimo al
que se someten estos productos comprende básicamente las etapas de lavado,
pelado y troceado. Estas operaciones
reducen notablemente la vida útil del alimento en comparación con el mismo
producto entero, debido a los cambios fisiológicos de deterioro que ocurren en
los tejidos dañados por el corte. El
recubrimiento de los vegetales proporciona una barrera semipermeable a los
gases y al vapor de agua que puede reducir su tasa respiratoria y la desecación
(Baldwin et al., 1995). A los
recubrimientos comestibles se les pueden incorporar aditivos que permiten
controlar las condiciones superficiales del alimento como agentes
conservadores, antioxidantes, etc. Desde
este punto de vista, la aplicación de recubrimientos comestibles es un
tratamiento integrado en la denominada tecnología de vallas (Hurdle Technology)
para conservación de alimentos.
La utilización de películas y
revestimientos comestibles para el envasado de alimentos puede parecer una
técnica novedosa; sin embargo, se viene empleando en la protección de los
alimentos desde hace mucho tiempo. En
China se practica el recubrimiento de los cítricos con películas de cera desde
el siglo XII, con el fin de retrasar su desecación.
Krochta et
al. (1994), recoge gran parte de la
información existente sobre las características de los distintos tipos de
films, la tecnología de los recubrimientos comestibles y sus aplicaciones en la
mejora de la calidad de los alimentos.
Las
cubiertas que se forman directamente sobre el alimento por aplicación de
soluciones, dispersiones líquidas o compuestos fundidos se conocen como
revestimientos. La aplicación de los
revestimientos se puede realizar mediante técnicas de pincel, spray, inmersión-goteo,
fluidificación.
Las películas
o films, sin embargo, son estructuras que se añaden al alimento ya preformadas,
por secado de una solución formadora de films en un secador de tambor, por
enfriamiento de un compuesto fundido o mediante las técnicas standard empleadas
para producir envases sintéticos (termoformado o extrusión) (Guilbert y Biquet,
1989; Kester y Fennema, 1986; Cuq et al., 1995).
Las
propiedades sensoriales de la películas o revestimiento deben ser neutras para
que forme parte integrante del alimento y no se perciba al consumirlo.
El empleo de
revestimiento comestible no implica, por regla general, la supresión del envase
no comestible, pero permite simplificarlos y facilita su reciclabilidad,
reduciendo así las consecuencias medioambientales del envasado.
En los
últimos años se han llevado a cabo trabajos acerca de la puesta a punto y
utilización de películas o envolturas comestibles para mantener altas
concentraciones de aditivos específicos en la superficie de alimentos (Torres et
al., 1985a, 1985b; Guilbert et al., 1985; Guilbert, 1986).
Los materiales básicos de los que
están formados los revestimientos y películas se pueden clasificar en tres
categorías: polisacáridos, proteínas y compuestos lipídicos.
Los polisacáridos (celulosa, pectina,
almidón, alginatos, “chitosan”, carragenatos y gomas vegetales y microbianas)
poseen buenas propiedades para la formación de películas y adhesión a las
superficies cortadas de los vegetales.
Debido al carácter hidrofílico de estos compuestos, las películas que
forman constituyen eficientes barreras frente a los lípidos, pero no frente a
la humedad. Su principal función es el
control del intercambio gaseoso. El
“chitosan” (derivado parcialmente desacetilado y despolimerizado de la quitina)
inhibe el crecimiento de diversos mohos y levaduras (Allan y Hadwiger, 1979;
Stoseel y Leuba, 1984). Entre los
polisacáridos, la celulosa y el “chistosan” son los dos materiales que se han
empleado en recubrimientos para alargar la vida útil de productos vegetales RMP (Pennisi, 1992).
En el grupo de los materiales proteicos
ensayados hasta el momento, se encuentran el colágeno, la zeína, el gluten de
trigo, la ovoalbúmina, la proteína de soja, la caseína, etc. (Guilbert y Boquet, 1989). Las propiedades de barrera y mecánicas de los
films a base de proteínas, en general, son mejores que los de polisacáridos,
aunque no han sido estudiados tan extensamente como éstos últimos (Guilbert y
Graille, 1994; Cuq et al.; 1995). Poseen
buenas cualidades para la formación de films y se adhieren bien a superficies
hidrofílicas, pero en la mayoría de los casos no constituyen barreras al vapor
de agua. Las proteínas de soja y las
caseínas se han empleado en formulaciones para productos vegetales RMP (Baldwin
et al., 1995).
Para formar películas y revestimientos
comestibles se han utilizado diversos compuestos lípidos (aceites o ceras de
parafina, cera de abejas, cera de carnauba, cera de candelilla, aceites
vegetales y minerales, acetoglicéridos, ácido esteárico, ácido láurico, ésteres
de sacarosa y ácidos grasos, agentes tensoactivos, etc.) (Guilbert y Biquet, 1989; Kester y Fennema,
1986). Estos recubrimientos poseen unas
excelentes propiedades barrera a la humedad; sin embargo, conllevan una serie
de problemas tanto de estabilidad (oxidaciones) como de textura y
organolépticos (opacidad, sabor a cera) (Cuq et al., 1995). Los recubrimientos a base de resinas
(“shellac”, etc.), son más permeables al vapor de agua que los lipídicos. Ambos tipos de recubrimientos pueden causar
condiciones de anaerobiosis a temperaturas relativamente altas de
almacenamiento debido a su baja permeabilidad a los gases (Hagenmier y Shaw,
1990), y pueden presentar problemas de adhesión a las superficies hidrofílicas
cortadas de los vegetales.
Asimismo, se han desarrollado films y recubrimientos
comestibles compuestos, formados por componentes de distinta naturaleza para
complementar las distintas propiedades funcionales de cada uno de sus
constituyentes. La mayor parte de los
films compuestos estudiados combinan un
compuesto lipídico y una matriz
estructural a base de un hidrocoloide de polisacárido o proteína (Gontard et
al., 1994, Guilbert, 1986; Kamper y Fennema, 1984a).
Las
películas y recubrimientos comestibles deben estar adaptados al alimento en el
que se vayan a aplicar y a sus principales mecanismos de alteración. Para la protección de un alimento con
tendencia a la oxidación es necesaria, por ejemplo, una películas con buenas
propiedades barrer al oxígeno. Sin
embargo, para la envoltura de frutas y verduras frescas será necesaria una
películas con cierta permeabilidad al oxígeno y sobre todo al anhídrido
carbónico, pero impermeable al vapor de agua para evitar la desecación.
Los recubrimientos de tipo lipídico (ceras y
aceites) previenen la desecación en productos vegetales frescos, siendo este
aspecto importante para reducir las pérdidas de peso y aparición de arrugas en
la superficie de los vegetales. Con el
empleo de recubrimientos comestibles se han conseguido mejoras sustanciales en
manzanas (Drake y Nelson, 1990; Wong et al., 1994; Pennisi, 1992),
melocotón, nectarina, melón (Baldwin, 1994), cítricos (Hagenmaier y Baker,
1994), bananas, mango, cocos (Paul y Chen, 1989), guaba (McGuire y Hallman,
1995), berza (Sakane et al., 1990), zanahorias (Baldwin, 1994; Avena-Bustillos
et al., 1993) nabo, calabaza, maíz dulce, berenjena, pimiento, tomate y
pepino (Baldwin, 1994), setas (Nísperos-Carriedo et al., 1991).
Las películas y recubrimientos comestibles
pueden modificar la atmósfera interna del vegetal (aumento del CO2 y
disminución del O2) y como consecuencia, reducir la respiración y la
síntesis de etileno. La atmósfera creada
no debe producir condiciones de anaerobiosis para evitar la formación de aromas
y sabores no deseados y el crecimiento de microorganismos anaerobios. Asimismo, el uso de recubrimientos, lipídicos
reduce la abrasión superficial durante la manipulación de los vegetales frescos
(Hardenburg, 1967), lo que disminuye el riesgo de infecciones en las heridas. Además, algunas ceras, “shellac”, o mezclas “shellac”/cera
o aceite mejoran el aspecto aportando brillo (Baldwin et al., 1997).
A los recubrimientos se les pueden incorporar
aditivos con funciones específicas para mejorar sus propiedades mecánicas,
protectoras, sensoriales o nutritivas.
La incorporación de estos compuestos al film permite controlar las
condiciones superficiales del alimento (pH, actividad de agua) y proporciona
una concentración efectiva en la superficie con la adición de menor cantidad de
aditivo (Guilbert y Biquet, 1989). Otro
tipo de aditivos que se han añadido a los recubrimientos para vegetales son los
antioxidantes isobulitada), tocoferoles, o ácidos como el propilgalato, han
servido para inhibir la rancidez oxidativa, la degradación y el pardeamiento
enzimático. Como sinérgicos de los
polifenoles se han empleado el ácido ascórbico, cítrico, fosfórico y
etilendiaminotetraacético, que son agentes quelantes (Nísperos-Carriedo et
al., 1991).
Además, se pueden añadir plastificantes como
alcoholes polihídricos, ceras y aceites para mejorar la flexibilidad y
elongación de los polímeros; surfactantes; emulsionantes para reducir la
actividad de agua superficial; y
lubricantes como grasas, aceites, polietilenglicol y silicona para evitar la
pegajosidad (Baldwin et al., 1995).
La producción
de alimentos estables supone un importante desafío que hace pensar que las
aplicaciones de los films y recubrimientos comestibles pueden verse ampliadas
en gran medida. No obstante, la
información técnica referente a los films comestibles es escasa, lo que deja a
los tecnólogos de alimentos la formidable tarea de desarrollar formulaciones y
técnicas de aplicación y secado adaptadas a las características de cada
alimento y a las exigencias de la producción industrial. En un futuro, los recubrimientos podrían
reducir la necesidad de la refrigeración intensiva y del costoso almacenamiento
en atmósfera controlada (CAS).
CUADRO 1.
Producción de Papaya en la Región San Martín 1991-2000
|
AÑO
|
SUPERFICIE COSECHADA (Há)
|
PRODUCCIÓN (TON.)
|
RENDIMIENTO (kg/Há)
|
|
1991
1992
1993
1994
1995
1996
1997
1998
1999
2000
|
180
500
550
553
814
1 270
1 124
1 162
1 456
1 628
|
2 100
7 000
7 700
7 742
10 239
14 405
11 950
14 179
17 447
19 796
|
11 667
14 000
14 000
14 000
12 579
11 343
10 632
12 202
11 983
12 180
|
FUENTE:
MINAG-OIA
14.
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
En la Región San
Martín se tiene una gran producción de frutas tropicales destacando entre ellas
la papaya, la cual no puede alcanzar otros mercados, tanto nacionales como
internacionales, debido principalmente al tiempo de vida de anaquel
(postcosecha) relativamente corto. Asi
mismo, la región tiene una alta producción de materias primas amiláceas, las
mismas que se deterioran por malas condiciones de manejo o de almacenamiento. Una forma alternativa de aprovechamiento de
granos partidos o manchados que no pueden ser vendidos como de primera calidad,
como en el caso del arroz principalmente, puede ser la extracción del almidón
para producir biofilmes o coberturas los mismos que pueden utilizarse en el
envasado de alimentos y como recubrimiento de frutas frescas y mínimamente
procesadas para incrementar la vida útil de las mismas con el consiguiente
beneficio económico para el agricultor sanmartinense. Además, al utilizarse
coberturas y biofilmes se contribuye a aminorar el impacto ambiental al
disminuir el consumo de filmes plásticos que no son biodegradables.
15.
OBJETIVOS
a.
OBJETIVO
GENERAL
v Incrementar
la vida de anaquel de frutos de papaya utilizando coberturas de almidón de maíz
amarillo duro y arroz.
b.
OBJETIVOS
ESPECÍFICOS.
v Evaluar el
efecto de las variables Tipo de almidón, Concentración de almidón, Temperatura
de calentamiento y Espesor de la cobertura sobre las características
físico-químicas de los frutos de papaya (humedad, sólidos totales, sólidos
solubles, pH) almacenados a temperatura ambiente.
v Evaluar el
efecto de las variables Tipo de almidón, Concentración de almidón, Temperatura
de calentamiento y Espesor de la cobertura sobre las características
sensoriales de los frutos de papaya (color, textura, apariencia general)
almacenados a temperatura ambiente.
16.
HIPÓTESIS
Para el desarrollo de este trabajo se están planteando las
siguientes hipótesis:
H0: Las coberturas de almidón de maíz
amarillo duro permiten incrementar la vida útil (postcosecha) de frutos de
papaya almacenados al medio ambiente.
Hi : Las coberturas de almidón de maíz amarillo duro no permiten incrementar
la vida útil (postcosecha) de frutos de papaya almacenados al medio ambiente.
17.
METODOLOGÍA Y DISEÑO EXPERIMENTAL
Para el presente trabajo se utilizará como
materia prima frutos de papaya con grado de madurez adecuado (pintón), y almidón nativo de maíz amarillo duro y de
arroz, determinándose su composición según los métodos de la A.O.A.C. (1995).
Las coberturas serán preparadas a partir
de soluciones de diferente concentración de almidón (2%, 3% y 4%), sometidas a
calentamiento a dos temperaturas (70 oC y 80 oC), bajo
agitación constante y por espacio de 1 minuto, para gelatinización del almidón.
Luego de enfriadas a temperatura ambiente, las soluciones serán aplicadas en la
superficie de los frutos utilizando una brocha o un spray y puestas en corriente de aire para
facilitar el secado.
Se realizarán controles periódicos cada 3
días hasta un total de 15 días en almacenamiento.
El pH de los frutos será medido mediante
potenciómetro (pHmetro). Las características sensoriales serán evaluadas
mediante panel semientrenado. El color
de las diferentes muestras será determinado mediante Tabla de Munsell o
colorímetro.
Diseño experimental
Se realizará un experimento factorial
completo 3 x 2 x 2 x 2 (Concentración de almidón x Temperatura de calentamiento
x Tipo de almidón x Espesor de cobertura) dentro de un Diseño completamente al
azar, para cada plastificante, con cinco repeticiones, haciendo un total de 120
experimentos, el mismo que se presenta en el Cuadro 2. Con la finalidad de
obtener fajas óptimas para las variables en estudio, se utilizará el análisis
de superficie de respuesta (RSM). Las
variables respuesta serán las características físico-químicas y sensoriales de
los frutos en estudio.
CUADRO 2:
Variables para el experimento factorial completo considerado en el
Proyecto
|
Variable
|
Niveles
|
Clave
|
|
Concentración de almidón
|
2%
3%
4%
|
-1
0
+1
|
|
Temperatura de calentamiento
|
70 oC
80 oC
|
-1
+1
|
|
Espesor de cobertura
|
0,050 mm
0,100 mm
|
-1
+1
|
|
Tipo de almidón
|
Maíz
amarillo
Arroz
|
-1
+1
|
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