1. Introducción
El género Capsicum, incluidos los géneros de sabor dulce y picante, es cultivado y utilizado en todo el mundo desde la antigüedad (Carrizo et al., 2016; Bortolin et al., 2016). De las 35 especies cultivadas, las de mayor valor económico son C. annuum, C. baccatum, C. chinense, C. frutescens y C. pubescens (Carrizo et al., 2016; Rodríguez, 2016). Estas especies han adquirido importancia hoy en día por su contenido en compuestos fenólicos, flavonoides y capsaicinoides con actividad antioxidante (Villar, 2019); este último otorga características de pungencia con diferentes propiedades y aplicaciones en farmacéutica, agronomía e industria veterinaria (Guillen et al., 2018). A pesar de que existen varios estudios respecto al contenido de capsaicinoides, aún hay poca información sobre la estabilidad de estos compuestos y consecuencias en su valor nutricional.
El ají mirasol (Capsicum baccatum var. pendulum), conocido como ají amarillo seco, ha adquirido gran importancia económica por su comercialización en fresco o en seco, o como fuente de colorantes naturales con los cuales se elaboran pinturas y cosméticos (Rojas et al., 2016; Gutiérrez-Rosati & Vega, 2016). De la misma forma, el ají panca (Capsicum chinense Jacq.., denominado ají seco peruano, se cultiva en la costa del Perú y es el condimento ideal para la gastronomía (Plaza & Lock de Ugaz, 1997) y uno de los productos de mayor consumo que se ha expandido a la industria cosmética y farmacéutica (Salazar, 2016). Asimismo, se utiliza como ingrediente funcional en la formulación de alimentos (Kantar et al., 2016), lo que representa una alternativa para reemplazar a los saborizantes y colorantes que existen en el mercado. Debido a su relevancia, Rojas et al. (2016) determinaron la composición proximal, características morfológicas y perfil sensorial del ají mirasol y del ají panca de la región Ica-Perú.
En los últimos años, con el fin de cumplir con la ley de inocuidad de los alimentos y con los parámetros microbiológicos que las reglamentaciones nacionales e internacionales exigen para el consumo de estos productos, se ha investigado la aplicación de métodos de esterilización como irradiación, microondas, radiofrecuencia, radiación UV e inyección de vapor sobre especias y condimentos (Guevara et al., 2016, 2017; Molnár et al., 2018; Gabriel et al., 2020a), y se ha concluido que la inyección de vapor es el método más eficiente en la reducción microbiológica y para la conservación de carotenoides, tocoferoles, Vitamina C y características sensoriales (Mólnar et al., 2018).
La inyección de vapor, como (OSS), consiste en someter el producto a cambios de temperatura por un tiempo determinado dentro de una cámara de vacío (Guevara et al., 2016, 2017). Es fundamental determinar los parámetros adecuados con la finalidad de reducir la carga microbiana para obtener productos seguros y salubres. Por lo expuesto, se llevó a cabo la investigación planteando como objetivo determinar la interacción del peso de las muestras, temperatura y tiempo de inyección de vapor saturado del OSS sobre la carga microbiana, contenido de capsaicina y composición proximal en el ají mirasol y el ají panca deshidratados.
2. Metodología
2.1 Materia prima y acondicionamiento
El ají mirasol y el ají panca deshidratados (humedad promedio 15 %) fueron adquiridos en el Gran Mercado Mayorista de Lima (Perú). Se seleccionó a aquellos que no presentaron signos de deterioro; luego fueron cortados, de forma manual, aproximadamente a 1 cm de longitud, y sometidos a análisis proximal y microbiológico (pre-OSS).
2.2 Sistema de esterilización orgánica (OSS)
Se realizaron los siguientes tratamientos para ambos ajíes:
1. Preparación: a) se pesó en la balanza (OHAUS, USA) 4 y 3 kg de ají y se colocaron en sacos de yute; b) se cargó a la cámara de vacío del equipo Multifuncional Chinese Medicine Sterilizer (SAINTY, China), y c) se evacuó el aire de la cámara de vacío.
2. Aplicación del tratamiento: se inyectó vapor saturado por 2 y 3 min manteniendo temperaturas de 100 y 105 °C, correspondiente a presiones de 20 y 25 kPa (Tabla 1).
3. Se descargaron las muestras.
4. Se deshidrató a 60 °C en un deshidratador de bandejas (Vulcanotec, Perú) hasta alcanzar una humedad promedio entre 4 y 5 %.
5. Se envasó en bolsas de polietileno de alta densidad como envase primario y en cajas de cartón como envase secundario.
6. Se almacenó el producto obtenido a temperatura ambiente (pos-OSS).
Tabla 1
Diseño experimental aplicado para ají mirasol y ají panca
2.3 Métodos de análisis
A. Análisis microbiológico
Todas las muestras en pre y pos-OSS se analizaron con base en la International Commission on Microbiological Specification for Foods (2000), considerando la metodología de recuento en placas para aerobios mesófilos viables (UFC/g), Salmonella sp. (ausencia/25 g), mohos y levaduras (UFC/g); este último se realizó en Agar Papa Dextrosa (APD). Para E. coli (NMP/g) y coliformes totales (NMP/g), se utilizó la técnica del número más probable.
B. Análisis físico-químico
En el análisis proximal del ají mirasol y del ají panca, pre y pos-OSS, se consideró humedad (AOAC 931.04), proteína (AOAC 970.22), grasa (AOAC 920.75), ceniza (AOAC 972.15), fibra (AOAC 991.43) y carbohidratos por diferencia (AOAC, 2016). El análisis del contenido de capsaicina se hizo según el método indicado por Morales-Soriano et al. (2018), utilizando un HPLC-PDA (Milford, USA) con resultados expresados en ppm y escala de unidades Scoville (SHU). Se extrajo la capsaicina diluyendo la muestra de ají (previamente molida) en una relación 1/10 con acetonitrilo (grado HPLC). Posteriormente, fueron colocadas en un baño de agua a 80 °C por 4 horas con agitación y enfriadas a temperatura ambiente y filtradas. Luego se utilizó una alícuota de 10 μl, para inyectar al HPLC; se usó como fase móvil metanol y agua (caudal 1 ml/min), en columna XDB-C18 (Agilent Technologies, USA), temperatura ambiente y un tiempo de ejecución de 7 min. Las unidades de calor Scoville se calcularon mediante la ecuación:
SHU = (capsaicina (ppm) + dihidrocapsaicina (ppm))*10*16
C. Análisis estadístico
Los resultados fueron ordenados en un arreglo factorial de 2 x 2 x 2 (dos pesos 3 y 4 kg, dos temperaturas de esterilización 100 y 105 °C, equivalente a 20 y 25 kPa de presión, respectivamente, y dos tiempos de permanencia 1 y 2 min) y evaluados mediante un ANOVA para determinar las interacciones de las variables sobre la carga microbiana, composición proximal y contenido de capsaicina. Además se aplicaron las pruebas de comparación de Tukey para evaluar las diferencias significativas entre los tratamientos a un nivel de significancia del 5 %. Se utilizó el programa InfoStat versión 2020.
3. Resultados y discusión
3.1 Esterilización orgánica
En la Tabla 2 se reportan los resultados microbiológicos del ají mirasol y del ají panca. En pre-OSS, en el ají mirasol se encontró 45 000 UFC/g de aerobios y 6 200 UFC/g de mohos; en el ají panca, 120 000 UFC/g de aerobios y 800 UFC/g de mohos. En ambos ajíes, el contenido de levaduras fue <10 UFC/g, E. coli y coliformes totales <3 NMP/g y ausencia de Salmonella (ausencia/25 g). Al no encontrar recuentos altos de microorganismos indicadores de contaminación fecal, se puede afirmar que las muestras fueron manejadas con procedimientos de higiene apropiados.
Tabla 2
Carga microbiana promedio pre y pos-OSS de ají mirasol y de ají panca
En pos-OSS, en el ají mirasol se obtuvieron diferencias significativas en el recuento de aerobios; se constató una reducción del recuento de 45 000 a 13 000 UFC/g y en mohos de 6 200 a 10 UFC/g. En el ají panca se observó la misma tendencia, en aerobios se obtuvo una reducción de 120 000 a 10 UFC/g y en mohos de 800 a <10 UFC/g. Se reportaron valores del contenido de levaduras ≤10 UFC/g, E. Coli <3 NMP/g, ausencia en Salmonella y coliformes totales <3 NMP/g para ambas variedades de ajíes. Se determinó que al aplicar vapor saturado al ají mirasol y al ají panca las muestras cumplen con los requisitos de aerobios mesófilos, coliformes totales y Salmonella estipulados en la Norma 591-2008 (Norma Sanitaria, 2008), lo cual ofrece ventajas comparativas frente a otros métodos como la radiación ultravioleta, radiación ionizante, microondas y radiofrecuencia aplicadas a alimentos deshidratados (Gabriel et al., 2020ª, 2020b; Molnár et al., 2018); por esta razón, en Europa es el método más aceptado (Eliasson et al., 2015). Esta tecnología es una gran alternativa para la descontaminación microbiana.
El análisis de varianza y la prueba de Tukey (Tabla 3 y 4), en el ají mirasol mostró diferencias significativas (p≤0.05) entre las interacciones de las siguientes variables: peso-temperatura, en el recuento de aerobios; peso-tiempo-temperatura, en mohos. Asimismo, en el ají panca se constataron diferencias significativas entre las interacciones: peso-temperatura-tiempo en ambos recuentos (aerobios y mohos), lo que indica un efecto directo de las variables independientes (peso, tiempo y temperatura) estudiadas en la inactivación de los microorganismos; similares resultados encontraron Guevara et al. (2017) en el yacón y Molnár et al. (2018) en la paprika.
En el ají mirasol los mejores resultados se obtuvieron con el tratamiento T6: 3 kg/saco, 105 °C por 3 min, y en el ají panca con los tratamientos T6 y T2: 3 y 4 kg/saco, 105 °C y 3 min. Al respecto, Molnár et al. (2018) indican que la temperatura en el tratamiento con vapor es efectiva para la descontaminación de aerobios, mohos, coliformes y enterobacterias en la paprika a temperaturas entre 108-125 °C y tiempos entre 20-120 segundos; asimismo, Djordjević et al. (2019) consideran 130 °C y 1.2 min para una esterilización efectiva con vapor contra bacterias y sus esporas en la pimienta negra.
Tabla 3
Análisis de varianza para recuento de aerobios
Tabla 4
Análisis de Varianza para recuento de mohos
3.2 Caracterización del ají mirasol y del ají panca
En el pre-OSS para el ají mirasol y el ají panca se encontró proteína entre 9-14 %, grasa 1-10 %, fibra 11-14 % y carbohidratos 55-70 %; estos hallazgos son superiores al 0.9-2.5 % en proteínas, 0.7-0.8 % en grasa, 2.4-2.9 % en fibra y 8.8-12.4 % en carbohidratos reportados por Rodríguez (2016), pero similar a lo indicado por Kim et al. (2019) y Rojas et al. (2016) para Capsicum. Mudrić et al. (2017) mencionan que el alto contenido de carbohidratos se debe principalmente a la presencia de glucosa, fructosa y sacarosa, pudiendo encontrarse mayor cantidad de azúcar en el ají mirasol y en el ají panca (Aranha et al., 2017). Algunas diferencias en cuanto a la composición pueden deberse al contenido de humedad y otras condiciones ambientales (Gurung et al., 2011). En cuanto al contenido de capsaicina, se determinó inicialmente 863.2 y 405.6 ppm en el ají mirasol y en el ají panca, respectivamente, inferior a los rangos reportados por Meckelmann et al. (2014) con valores entre 3980 y 15 150 ppm, lo que indica que las diferencias en contenidos de capsaicina pueden deberse a la interacción con el ambiente, genotipo, estrés hídrico y temperatura (Gurung et al., 2011), conocido en poscosecha como la variabilidad, debido a los factores ambientales y culturales. Se debe considerar que la capsaicina suele concentrarse en las semillas y en el pericarpio de los ajíes (Claros, 2016).
Al evaluar los resultados del análisis proximal para el ají mirasol y el ají panca, pre y pos-OSS (Tabla 5), no se encontraron diferencias significativas para cenizas en el ají mirasol y proteína en el ají panca. La evaluación estadística muestra diferencias significativas en el contenido de capsaicina entre el pre y pos-OSS para ambos ajíes; esta pérdida puede deberse a la intensidad del tratamiento, o a factores como temperatura y tiempo de proceso (Carranza & Meza, 2015; Sanatombi & Rajkumari, 2019). Al respecto Henderson & Henderson (1992) indicaron que por efecto de la temperatura ocurre la degradación del contenido capsaicina, debido a que los grupos alquilo de la capsaicina son fragmentados, oxidados para dar vainillina y otros fenoles, en primer y segundo lugar, y por último la formación de alquilamida.
Tabla 5
Análisis de la composición proximal y contenido de capsaicina pre y pos-OSS del ají mirasol y ají panca
4. Conclusiones
Se determinó que la interacción peso-temperatura para el ají mirasol y peso-temperatura-tiempo para el ají panca son significativas en la reducción de aerobios y mohos, y que se obtienen mejores resultados con 3 kg de ají mirasol, 105 °C por 3 min, y con 3 y 4 kg de ají panca, 105 °C por 3 min, lo que demuestra que el tratamiento OSS es eficiente en procesos de descontaminación microbiana. El proceso OSS afecta la composición proximal de ají mirasol y del ají panca a excepción de ceniza y proteína, respectivamente; el contenido de capsaicina en el ají mirasol disminuyó de 863.2 a 751.9 ppm, y en el ají panca de 405.6 a 315.1 ppm.
