Valorización agroindustrial de pigmentos carotenoides extraídos de residuos de papaya (Carica papaya l.) y guayaba (Psidium guajava) como colorante natural en salchichas Frankfurt (2020)
Los epicarpios de la papaya (Carica papaya L.) y la guayaba (Psidium guajava) obtenidos en la transformación agroindustrial de estas frutas, hasta el momento no han sido valorados como fuente de pigmentos carotenoides y hoy en día su disposición final consiste en servir de fuente de materia prima para la alimentación animal o simplemente son desechados como un desperdicio generando contaminación ambiental. Pensando en esto, el objetivo de esta investigación consistió en valorar el posible aprovechamiento agroindustrial de estos residuos, para lo cual se realizó la identificación fisicoquímica, la extracción y optimización de los pigmentos carotenoides con el fin de obtener un colorante natural para ser aplicado como sustituto parcial de los nitritos en salchichas Frankfurt y finalmente evaluar la estabilidad en el tiempo de almacenamiento de los productos finales. Para llevar a cabo lo anterior, se realizó un proceso de liofilización y molturación de cada uno de los epicarpios hasta obtener una harina, la cual fue analizada fisicoquímicamente mediante los métodos estipulados de la AOAC y sometida al proceso de extracción e identificación de los pigmentos carotenoides mediante espectrofotometría UV-Vis. El proceso de extracción se realizó por ultrasonido, usando aceite de girasol neutro, hasta encontrar las condiciones óptimas de extracción de los pigmentos carotenoides. Se determinó la actividad antioxidante, el contenido de compuestos fenólicos y las coordenadas de color CIEL*a*b*. Posteriormente, para continuar con la experimentación y definir la formulación más indicada, se elaboraron tres formulaciones diferentes de salchichas Frankfurt con cada uno de los extractos obtenidos, en las cuales se disminuyó la concentración de nitritos reemplazándola por los extractos en diferentes concentraciones, más una formulación control sin adición de ninguno de los dos extractos analizados. A partir de un análisis de las características fisicoquímicas, de las coordenadas de color CIEL*a*b*, de una evaluación sensorial y de un análisis microbiológico se determinaron las dos salchichas óptimas (una por cada extracto), las cuales se utilizaron para hacer la evaluación de la estabilidad durante 30 días de observación, de los pigmentos carotenoides incluidos en los extractos presentes en las salchichas. El diseño experimental aplicado fue un diseño aleatorio simple de un factor con dos tratamientos, equivalentes a cada una de las harinas utilizadas (harina de epicarpio de papaya - HEP y harina de epicarpio de guayaba – HEG). Se realizó un análisis de T-Student para identificar las diferencias entre los tratamientos. Se utilizó la metodología de superficie de respuesta y siguiendo el diseño experimental Plackett-Burman, se determinaron los factores que afectan la extracción de los pigmentos carotenoides de las HEP y HEG por ultrasonido. Para la optimización del proceso de extracción, se aplicó un diseño Box-Behnken de tres niveles y tres factores consistentes en quince ejecuciones experimentales, incluidas tres repeticiones en el punto central. Las variables fueron la intensidad ultrasónica (X1, W/m2), la temperatura (X2, °C) y el tiempo de extracción (X3, min). Para las formulaciones de las salchichas Frankfurt se utilizó un diseño experimental aleatorizado simple, con un factor correspondiente al tiempo de almacenamiento: el análisis proximal y valor energético se realizó a los 0, 10, 20 y 30 días; Los análisis de coordenadas de color CIEL*a*b* y nitrito residual se realizó a los 0, 10, 20, 30 días; el análisis de oxidación de lípidos se realizó a los 0, 15 y 30 días y el análisis microbiológico se realizó a los 0, 8, 15, 22 y 30 días. Las medias obtenidas se evaluaron por medio de un análisis de varianza – ANOVA, con un nivel de significancia del 5%, y cuando se presentaron diferencias significativas entre ellas, se aplicó la prueba de comparación de medias de Tukey. Para realizar los análisis estadísticos se utilizó el software SPSS Statics 19, para Windows, 2010. Las medias obtenidas se evaluaron por medio de un análisis de varianza – ANOVA, con un nivel de significancia del 5% y cuando se detectaron diferencias significativas entre ellas, se aplicó la prueba de comparación de medias de Tukey. Para realizar los análisis estadísticos se utilizó el software SPSS Statics 19, para Windows, 2010 y Design-Expert Software versión 12. Los resultados obtenidos mostraron que los epicarpios de papaya (HEP) y de guayaba (HEG) son una excelente fuente de pigmentos carotenoides como β-caroteno ( 5,63 – 10,07 ) mg/100g de harina , α-caroteno (5,15 – 9,41 ) mg/100g de harina, β-criptoxantina (5,86 – 10,89) mg/100g de harina, Zeaxantina ( 5,81 – 10,81) mg/100g de harina, Licopeno (4,07 – 10,58) mg/100g de harina para HEP y HEG respectivamente. las condiciones óptimas de extracción de los pigmentos carotenoides presentes en la harina de epicarpio de papaya fueron un t: 60 minutos, T: 30 °C y relación harina/aceite 0,0256 g/4 ml, donde se obtuvo una concentración de carotenoides máxima de 66,03 ± 0,60 mg/100g de HEP. Para la harina de epicarpio de guayaba las condiciones óptimas de extracción de los pigmentos carotenoides fueron un t: 40 minutos, T: 60°C y relación harina/aceite 0,0256 g/ 4ml, obteniendo un resultado una concentración de carotenoides de 47,38 ± 1,03 mg/100g de HEG. Al aplicar el extracto de HEP y HEG en salchichas Frankfurt y evaluar en el tiempo de almacenamiento no presentó cambios significativos (p < 0,05) para el análisis proximal, las coordenadas de luminosidad (L*), y rojo-verde (a*) no presentaron diferencias estadísticamente significativas (p<0,05) durante los 30 días de almacenamiento. Los valores de nitrito residual se mantuvieron entre 21,66 mg/kg y 41,35 mg/kg para la muestra de salchicha adicionada con extracto de pigmentos carotenoides obtenidos a partir de la harina de epicarpio de papaya y entre 23,65 mg/kg y 42,15 mg/kg para la muestra de salchicha adicionada con extracto de pigmentos carotenoides obtenidos a partir de la harina de epicarpio de guayaba. Las salchichas formuladas con el extracto lipídico de carotenoides del epicarpio de papaya y guayaba presentaron excelentes características fisicoquímicas, sensoriales y microbiológicas, además de una muy buena estabilidad en el tiempo, lo cual permite establecer un potencial uso de estos extractos en aplicaciones agroalimentarias en la industria cárnica, como alternativa para reducir el 25% de nitritos, y también como colorantes naturales en salchichas. Palabras Claves: Colorantes naturales, Extracción, Optimización, Productos cárnicos, Residuos agroindustriales.