Caracterización química y sensorial de biscochuelos enriquecidos con fibra dietética y micronutrientes para el anciano

Emma Wittig de Penna , Paula Avendaño, Delia Soto, Andrea Bunger

Facultad de Ciencias Químicas y Farmacéuticas. Universidad de Chile- Santiago. Chile

RESUMEN. El presente estudio presenta el desarrollo de biscochuelos individuales enriquecidos con fibra dietética (mezcla de fibras de lupino y avena), vitaminas y minerales, dado que el consumo promedio diario en el adulto mayor alcanza sólo a 12 g. Cada unidad aporta 4,8 g de fibra dietética, y aproximadamente un 30% de la Ingesta Diaria Recomendada (IDR) de vitaminas (A, B1, B2, B6, B12, E, nicotinamida, ácido fólico) y 40% de la IDR de D3, un 16% la IDR de calcio, un 12% de la IDR de magnesio y un 3% de la IDR de zinc. En la formulaciòn se adicionó polidextrosa y sorbitol para mejorar las características de sabor y textura. La optimización se realizó aplicando la Metodología de Superficie de Respuesta, empleando un diseño experimental central compuesto rotacional 2². Se elaboraron 13 diferentes formulaciones. Las variables independientes fueron la concentración de polidextrosa (entre 1 y 40%) y la de sorbitol (entre 1 y 30%). La variable dependiente corresponde a la calidad sensorial (test de Karlsruhe). Los parámetros con mayor coeficiente de determinación fueron calidad total y textura (Statgraphics Plus 7.0), estableciéndose 11,5% de polidextrosa y 4,4% de sorbitol La calidad se controló mediante análisis físicos, químicos, microbiológicos y sensoriales, obteniendo un puntaje de 8,18 en calidad sensorial total Los análisis restantes confirmaron su buena calidad y el aporte de fibra dietética, vitaminas y minerales. El estudio de aceptabilidad con 150 adultos alcanzó 100% en las categorías "me gusta" y "me gusta mucho" de la escala hedónica empleada. La vida útil se realizó en envases de polipropileno de 30 m m de espesor, correspondiendo a 13 días almacenado en condiciones ambientales (25º C y 55-60% HR).

Palabras clave: Productos dietéticos, alimentos funcionales, fibra dietética, adulto mayor.

Chemical and sensory characterization of cakes enriched with dietary fiber and micronutrients for the elderly.

Key words: Dietary products, funcional foods, dietary fiber, elderly.

Recibido: 29-05-2001  Aceptado: 26-08-2002

La dieta tiene efectos a corto y largo plazo en la salud y es considerada como uno de los factores centrales en la prevención de enfermedades crónicas (1). En los últimos años ha habido cambios en los hábitos alimentarios de la población de Chile, las dietas tradicionales que eran ricas en cereales, leguminosas, frutas y verduras fueron reemplazadas por dietas en que predominan los alimentos de origen animal y alimentos procesados que traen como consecuencia no sólo un aumento en el contenido de grasa, sino también una disminución importante en el consumo de fibra dietética (2).

La fibra dietética se define como los componentes resistentes a las enzimas digestivas del hombre y químicamente estarían representadas por la suma de todos los polisacáridos excepto almidón, más la lignina (3).

Es útil clasificar a los componentes de la fibra dietética de acuerdo a su solubilidad en agua, porque se asocia a determinados efectos fisiológicos. Los componentes insolubles están constituidos por celulosa, gran parte de las hemicelulosas y lignina; en general producen mayor volumen fecal y aceleración del tiempo de tránsito intestinal. Los componentes solubles como pectinas, gomas, mucílagos, polisacáridos de algas, hemicelulosas y celulosa modificada, tienen efecto hipocolesterolémico ya que retardan la absorción de la glucosa (3).

La ingestión óptima de fibra recomendada (RDA) está entre 20 y 35 g por día, o de 10 y 13 g /1000 Kcal para el adulto normal. Para niños y ancianos es necesario considerar factores adicionales como sus requerimientos nutricionales individuales, actividad física, patologías etc (3,4).

En Chile se ha demostrado que la dieta de los ancianos tiene un bajo contenido de fibra, con cifras promedio de 12 g por día (4). El organismo humano logra adaptarse con el tiempo a un régimen alto en fibra y, una vez alcanzada esta adaptación, la biodisponibilidad de vitaminas y minerales no se vería afectada (5).

Se realizaron por triplicado las determinaciones físicas, químicas y microbiológicas a las siguientes materias primas: harina pastelera, harina integral de avena, harina de fibra de lupino, leche semi descremada y huevos. Los métodos empleados se presentan en la Tabla 1.

TABLA 1

Métodos analíticos empleados en la caracterización de las materias primas y el análisis del biscochuelo optimizado

Las vitaminas tienen calidad certificada (Roche SA División Vitaminas, Chile). Se adicionaron en forma de premezcla, calculada para que cada unidad tenga un 30% de las vitaminas y un 15% de los minerales según los requerimientos diarios recomendados (RDA) para micro y macronutrientes de adultos mayores de 51 años y más de edad (10). La composición de la premezcla se presenta en la Tabla 2.

TABLA 2

Premezclas de vitaminas y de minerales adicionados a la formulaciones de biscochuelos

Luego de ensayar diferentes formulaciones de la literatura (11,12) se seleccionó la formulación base que se presenta en la Tabla 3, de acuerdo a las siguientes características: excelente calidad, textura suave y blanda, bajo costo y facilidad de elaboración. Esta formulación se usó de base para elaborar el producto diseñado para el adulto mayor, introduciéndose modificaciones en su composición. Se estableció la incorporación de 5 g de fibra dietética por unidad de 60g, aportada por una mezcla de partes iguales de harina integral de avena (AVELUP, Chile) y harina de fibra de lupino (VITAFIBER^mr).

Al incorporar fibra a la formulación, se modificó la textura. Fue necesario emplear aditivos como polidextrosa y sorbitol, para mejorar la calidad del producto final (13).

TABLA 3

Composición de la formulación base del biscochuelo

Optimización de la formulación

En la Tabla 1 se presentan los métodos empleados en los análisis que a continuación se detallan: Análisis físicos (peso promedio de los productos individuales, A_w (higrómetro Novasina), humedad (a 105ªC), Análisis químicos (métodos oficiales de AOAC (20) para proteínas por Kjeldahl, lípidos, cenizas, fibra dietética total (8), vitaminas A, E, D3, B1 y B2 por HPLC (); PP y B6 por métodos microbiológicos (21)(22). Ca, Mg y Zn por espectrofotometría de absorción atómica y valor energético calculado a partir de la composición química según Weende utilizando los coeficientes de Atwater (23). Los análisis microbiológicos se limitaron a la determinación de hongos (24) según planes de muestreo oficiales (25). La evaluación sensorial de los parámetros de calidad se realizó con un panel altamente entrenado (16), empleando la Escala de Karlsruhe (17,18) a partir de la cual se diseñó la escala específica para biscochuelos con fibra de avena y lupino que se presenta en la Tabla 4. La calidad total se calculó según se señaló en el punto anterior.

TABLA 4

Escala de karlsruhe para evaluar calidad de biscochuelos con fibra de avena y lupino

Se realizó con dos grupos de consumidores, los que recibieron el producto y registraron individualmente su repuesta usando una escala hedónica estructurada de 5 puntos (16). La muestra de adultos fue de 150 personas: 50 adultos jóvenes (30-59 años) que vivían en sus propios domicilios y 100 adultos mayores (60 y más años de edad) residentes en Hogares de la Región Metropolitana. Estos hogares corresponden a centros de atención cerrada localizados en comunas de la zona oriente de Santiago: Las Condes y Ñuñoa.

Se hizo con el fin de determinar la variación producida en los diferentes componentes de la textura al adicionar fibra dietética. La metodología propuesta por Sczczesniak, evalúa la intensidad de los parámetros sensoriales en tres fases: inicial, masticatoria y residual (26). Se trabajó con un panel altamente entrenado (16). Los resultados se expresaron en porcentaje.

Se elaboró una partida del producto optimizado suficiente para cubrir el programa de controles programado para 30 días. Los productos se envasaron individualmente en envases de polipropileno de 30 micrones de espesor y se almacenaron en condiciones ambientales (20-25º C y 55-60% HR).

Controles físicos (pérdida de peso en el tiempo), controles microbiológicos (recuento de hongos según FDA) (24), evaluación sensorial (calidad sensorial y aparición de olores y/o sabores extraños, según ASTM (27)) y perfil de textura (16,26).

Se ajustó a un modelo matemático la cinética de deterioro de la textura que resultó ser el más vulnerable al almacenamiento en las condiciones señaladas.

En la Tabla 5 se presentan los resultados de los análisis físicoquímicos y microbiológicos realizados a las diferentes materias primas. Como puede observarse la harina de avena proporciona sólo un 14% de fibra dietética, en cambio la harina de lupino Vitafiber aporta un 84% de fibra dietética total, por lo que al usar una mezcla de ambas se puede alcanzar la dosificación programada. La granulometría de ambos ingredientes es la apropiada para productos de horneo y conferirles la textura apropiada.

TABLA 5

Caracterización de las materias primas

]]>

Determinaciones	Harina trigo	Harina avena	Harina fibra de lupino	Leche	Huevos	Sacarosa
Proteínas (%) Humedad (%) ]]> Cenizas totales (%) Lípidos (%) Fibra dietética total (%) Extracto no nitrogenado % Tamaña de partícula Recuento total (ufc/ml) Enterobacterias Salmonela Hongos y levaduras	7,8* ]]> 13,2 0,5 2,8 0,4 75,3 143,7 m - <10/g Ausencia <10 ufc/g	]]> 9,9** 2,7 1,9 6,3 10,0 69,2 173 m - <10/g Ausencia ]]> 1x10 ufc/g	3,6*** 7,6 2,1 0,0 84,5 1,6 188 m - <10 ]]> Ausencia 2x10 ufc/g	3,2**** 89,6 0,75 1,5 0,0 - - <1 ]]> - - -	13,5 71,6 0,9 10,0 0,0 4,0 - ]]> <10 - Ausencia -	0,0 0,47 0,03 0,0 0,0 99,5 ]]> - <10 - - -

                   * Nx5,7  ** N x 5,83  ***Nx6,31  ****Nx6,34

El proceso de elaboración empleado se resume en el diagrama de bloques en el que se incluyen las especificaciones de las variables para las diferentes etapas (Figura 1). Este proceso realizado en la Planta Piloto tiene un rendimiento del 84%.

FIGURA 1

Diagrama de bloques para la elaboración de los queques de avena y lupino

Al aplicar el diseño experimental rotacional compuesto 2² + a se programaron en total los 13 experimentos que se presentan en la Tabla 6. La ecuación que representa este modelo es:

Y = B₀ + B₁ x1 + B₂ x2 + B₁₁ x1² + B₂₂ x2² + B₁₂ x1x2

Siendo B₀ B₁ B₂ B₁₁ B₂₂ y B₁₂ los coeficientes de regresión respectivos.

Calidad total = -0,53x1 – 0,37x2 – 0,24x1² – 0,14x2² + 0,125x1x2 + 7,72

Textura = -0,58x1 – 0,43x2 – 0,48x1² - 0,25x2² + 0,05x1x2 + 7,72

TABLA 6

Variables dependientes e independientes del diseño utilizando el método de Karlsruhe

Con las ecuaciones obtenidas se graficaron las superficies de respuesta correspondientes para textura y para calidad total (Gráficos 1 y 2, respectivamente) en que aparecen las variables codificadas que se transforman a variables naturales. Se observa que al reemplazar el punto máximo de textura (-0,65/-0,925) en la ecuación de calidad total, se obtiene un puntaje de 8,3 lo que corresponde a calidad "muy buena" a "excelente", o sea, un biscochuelo de características típicas, de Grado 1. Este punto corresponde a la formulación con 11,5% de polidextrosa y 4,4% de sorbitol (base 100% harina). La formulación optimizada se presenta en la Tabla 7.

GRAFICO 1

GRAFICO 2

Superficie de respuestas de calidad total

Formulación optimizada de biscochuelo enriquecido con fibra dietética y micronutrientes

Los resultados de los análisis realizados al producto optimizado de 60 g cada uno, se presentan en la Tabla 8.

Los recomendaciones de energía para el adulto mayor varían entre 2250 para el hombre Y 2000 Kcal/día para la mujer (1) El biscochuelo aporta 200 Kcal lo que equivale a un 9,3% del requerimiento calórico para el hombre y un 10,5% del requerimiento para la mujer. Como se observa cada unidad entrega 4,8 g de fibra dietética, lo cual está muy cercano a los 5 g propuestos en los objetivos. Respecto a los aportes de vitaminas estos fluctúan entre 27 y 33% (vitaminas E y B2, respectivamente). El aporte de D3 fue de 40% del IDR. Con respecto a minerales, cada unidad aporta 16% de calcio, 12% de magnesio y sólo 3% de zinc, por lo que se debería sobre dosificar este último, ya que es probable que las temperaturas empleadas en el proceso destruyan parcialmente la sal usada. Se recomienda mejorar la incorporación y homogeneización de ambas premezclas en la masa, con el fin de obtener una distribución uniforme, lo cual es más factible de obtener al elaborar industrialmente mayores volúmenes de producto.

Los recuentos de hongos están por debajo de la sensibilidad del método empleado y reflejan el efecto del tratamiento térmico durante el horneo y además, una adecuada manipulación en las etapas posteriores a éste, durante el enfriamiento y envasado.

El producto optimizado tiene una calidad sensorial grado 1,según la Escala de Karlsruhe, con características típicas para todos los atributos (Tabla 8) lo cual constituyó una de las metas del estudio. Esto significa que el consumidor recibirá un producto de tan buena calidad sensorial como el normal y con la ventaja de estar ingiriendo la fibra dietética, vitaminas y minerales que su organismo necesita.

TABLA 8

Análisis del biscochuelo optimizado

GRAFICO 3

Perfil de textura de biscochuelos con y sin fibra

En los Gráficos 4a) y 4b) se presentan los resultados de la aceptabilidad obtenida con adultos mayores y adultos jóvenes, respectivamente. Se observa que en ambos grupos tuvo muy buena aceptabilidad, no presentando indiferencia ni rechazo. Al aplicar la prueba de Student para establecer si son significativas las diferencias entre estos valores de aceptabilidad, no se obtuvo diferencias significativas (p < 0,05).

Aceptabilidad del producto optimizado empleando escala hedónica (1-5)

En la Tabla 9 se presentan los resultados de los análisis realizados durante el almacenamiento del producto terminado. Las variaciones de peso fueron mínimas, lo que indicaría que tanto los ingredientes alternativos usados, como el envase elegido, cumplieron adecuadamente su función.

TABLA 9

Análisis realizados durante el estudio de vida útil

Los análisis microbiológicos indican que durante los 19 días el producto mantuvo su buena calidad sanitaria.

Los resultados sensoriales señalan que la calidad total se mantiene hasta el día 10 dentro de las características típicas, para continuar deteriorándose hasta llegar a una calidad satisfactoria a los 19 días, en que alcanza un deterioro tolerable (grado 2). La textura fue la característica limitante en este estudio ya que su calidad disminuyó más rápidamente que el resto de los parámetros alcanzando hasta el límite (5,5). Este valor límite ha sido propuesto en la escala de Karlsruhe para definir la calidad comercial, considerando que los productos no son consumidos inmediatamente de haber sido comprados.

La cinética de deterioro de la textura, en condiciones ambientales de almacenamiento (20-25º C y 55-60% HR) sigue un comportamiento de primer orden, representado por la ecuación:

En que t = tiempo ( días)

Al introducir el puntaje 5,5 en esta ecuación, que representa el límite propuesto para la calidad comercial, se obtuvo un tiempo de 13 días para la vida útil del producto en condiciones ambientales.

Es factible optimizar formulaciones de biscochuelos enriquecidos con fibra dietética, vitaminas y minerales, para el adulto mayor, empleando la Metodología de Superficie de Respuesta. El producto obtenido posee una adecuada calidad microbiológica, sensorial y nutricional, al aportar fibra dietética, vitaminas y minerales.

El producto optimizado aporta 4,8-4,9 g de fibra dietética por unidad de 60 g, aproximadamente un 30% del IDR de vitaminas A, B1, B2, B6, B9, B12, E y PP, un 40% de vitamina D3 y un 15% del IDR de calcio, 12% del IDR de magnesio y un 3% del IDR de zinc para adultos mayores de 51 años y más de edad.

La aceptabilidad del producto en adultos jóvenes y mayores, resultó muy buena, ya que no hubo rechazos ni indiferencia hacia el producto en ambos grupos.

El estudio de vida útil del producto envasado en polipropileno y almacenado en condiciones ambientales (20-25ºC y 55-60% HR) estableció una duración de 13 días.

El parámetro sensorial limitante de la vida útil fue la textura, El deterioro de la textura siguió una cinética de primer orden.

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