Efecto del secado en el crecimiento de la cepa nativa Lactobacillus plantarum inoculado en uchuva (Physalid peruviana L.) ecotipo Colombia
Autor: Betancur Sierra, Mariluz
Asesor: Cortes Rodríguez,  Misael (Thesis advisor)
Fecha: 2009
Programa: Bogotá - Medicina -Fisioterapia
Facultad: Facultad de Medicina

Resumen: Los alimentos funcionales (AF) cumplen un papel muy importante como elementos clave para la prevención de determinadas enfermedades al ser consumidos dentro de una dieta sana, mejorando considerablemente la calidad de vida del consumidor. Actualmente se desarrollan numerosas investigaciones que tienen como fin estudiar los beneficios que estos proveen, teniendo como fin desarrollo e innovación en el campo alimenticio a través de los AF. Los probióticos son microorganismos vivos que ejercen importantes efectos fisiológicos al ser consumidos en cantidades suficientes. Productos que contengan dichos microorganismos pertenecen a los AF. El objetivo primordial de esta investigación es evaluar la viabilidad de desarrollar uchuva (Physalis peruviana L.) mínimamente procesada, deshidratada y enriquecida con microorganismos probióticos (Lactobacillus plantarum LPBM10) aplicando ingeniería de matrices, y secado por aire caliente como mecanismo para obtener AF. Se evaluó la viabilidad del microorganismo a impregnar y deshidrata medias esferas de uchuva a una concentración de 10, las cuales fueron desinfectadas con hipoclorito de sodio. El proceso de impregnación a vacío (IV), utilizó como vehículo la SG inoculada con los lactobacilos, donde la respuesta a la IV se evaluó en términos de la porosidad efectiva (ee) disponible para el proceso IV, la fracción volumétrica de impregnación y la deformación volumétrica al final de la etapa de vacío (X1 y Y1 respectivamente) y al final del proceso (X y Y respectivamente). La uchuva fresca (UF) presenta una heterogeneidad microestructural externa, que hace que la incorporación se dé principalmente por el pedúnculo. En general, X está afectada por la concentración del microorganismo en la SG, mientras que X1, Y1, Y  y ee no presentan diferencias significativas por los altos coeficientes de variabilidad; los valores obtenidos de X y ee estuvieron entre 5 – 10 % y 9 – 11% respectivamente. La uchuva fue deshidratada en un horno túnel de secado, con una velocidad de rotación de 1350 Rpm y una temperatura en la celda de 37 grados centígrados. Se realizaron mediciones después de un día y dos días de ser sometidas a una deshidratación, con el fin de mirar la cantidad de microorganismos que se sobreviven y se desarrollan después de dicho tratamiento. Esta medición se contemplo a su vez después de haberse deshidratado. Se realizaron análisis fisicoquímicos de actividad de agua y humedad, después de la deshidratación en uno y dos días. Se determinó que a condiciones de almacenamiento de temperatura ambiente (un promedio de 24ºC, con mínima de 20.4ºC y máxima de 37.8ºC), la media esfera de uchuva impregnada y deshidratada (MEUI) con lactobacillus plantarum, presentó un crecimiento del microorganismo al cabo de un mes. / Abstract: Functional Food (FF) have a very important role as key elements for the prevention of determined diseases while consumed in a healthy diet, improving considerably consumer quality of life. Currently, numerous researches are being conducted, which sole end is to study the benefits that FF provide, having as purpose the development and innovation in the foods field through them. Probiotics are microorganisms that exercise important physiological effects when consumed in adequate quantities. Products that contain such microorganisms belong to the FF category. The main objective of this research is to evaluate the feasibility of developing uchuva minimally processed, dehydrated and enriched with probiotic microorganisms (Lactobacillus plantarum LPBM10) applying Matrix Engineering and dryness by hot air as a mechanism to obtain FF. The viability of the microorganism to impregnate and dehydrating half spheres of Uchuva with a concentration of 10, which where disinfected with sodium hypochlorite was evaluated. The vacuum impregnation process (IV), utilized as mean the SG inoculated with the lactobacillus, where the answer to the IV was measured in terms of the effective porosity (ee) available for the process IV, the volumetric fraction of impregnation and volumetric deformation at the end of the vacuum phase (X1 y Y1 respectively) and at the end of the process (X y Y respectively). The fresh uchuva (UF) presents a heterogeneous external micro-structure, that causes the incorporation to be done principally through the root. Generally, X is affected by the concentration of the microorganism in the SG, while X1, Y1, Y y ee do not present any significant differences because of the high coefficients of variability; the X values obtained ee where between 5 – 10 % y 9 – 11% respectively. The Uchuva was dehydrated in a dryness tunnel oven, with a rotation speed of 1350 Rpm and a cell temperature of 37 Celsius. Measurements where made after a day and two of being subdued to dehydration, with the purpose of analysing the quantities of microorganism that survive and develop after such treatment. This measurement was consider even after being dehydrated. Physical-Chemical analysis of water and humidity were made, after dehydration in one and two days. It was determined that under room temperature conditions (average of 24ºC, with minimum of 20.4ºC and maximum of 37.8ºC), the medium sphere of lactobacillus plantarum impregnated and dehydrated uchuva (MEUI) presented an increase of the microorganism after a month.

EFECTO DEL SECADO EN EL CRECIMIENTO DE LA CEPA NATIVA
LACTOBACILLUS PLANTARUM INOCULADO EN UCHUVA (PHYSALID
PERUVIANA L) ECOTIPO COLOMBIA
MARILUZ BETANCUR SIERRA
INGENIERÍA QUÍMICA
FACULTAD DE MINAS
UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA, SEDE MEDELLÍN
MEDELLÍN, 2009EFECTO DEL SECADO EN EL CRECIMIENTO DE LA CEPA NATIVA
LACTOBACILLUS PLANTARUM INOCULADO EN
UCHUVA (PHYSALID PERUVIANA L) ECOTIPO COLOMBIA
MARILUZ BETANCUR SIERRA
Trabajo de grado para optar al titulo Ingeniera Química
Director: Misael Cortes Rodríguez
Co-Directora: Olga Inés Montoya Campuzano
INGENIERÍA QUÍMICA
FACULTAD DE MINAS
UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA, SEDE MEDELLÍN
MEDELLÍN, 2009Se han recorrido
muchos caminos; en los
cuales el amor de Dios,
el apoyo de mi Padre y
mi Madre, las oraciones
de mi Abuela, y la
compañía de mis
Hermanas, han ayudado
a superar cualquier
obstáculo.
A mi Maravilloso
Amigo Andrés Felipe
Ortiz A. él cual me ha
guiado durante toda miEscuela de Vida y
Profesional.
Gracias por
compartir esta
experiencia a mi lado
Mariluz
Betancur Sierra
Medellín
Julio 2009
AGRADECIMIENTOSEste recorrido intelectual se lo debo a muchísimas personas todas y cada una de ellas han
contribuido y han dejado en mí un pedazo grande de sabiduría.
Gracias a, Liliana, Sofia, Maria E, Yudy Ana, Maria Isabel, Carol, William, Alejandro, José
David, Santiago; amigos y amigas presentes en los momentos en los que he necesitado su
ayuda. A mi equipo de tesis, especialmente a Olga Montoya y Zaira Marin, que mas que un
equipo fue mi familia, las cuales depositaron su confianza en mi para sacar juntos este
proyecto.
Quiero agradecer a los laboratorios y a las personas que directa e indirectamente me
colaboraron durante la investigación:
Laboratorio de Microbiología Aguas y Alimentos
Laboratorio de Procesos Agrícolas
Laboratorio de Química
Laboratorio de Microbiología industrial
Laboratorio de Frutas
TABLA DE CONTENIDOContenido
EFECTO DEL SECADO EN EL CRECIMIENTO DE LA CEPA NATIVA LACTOBACILLUS
PLANTARUM INOCULADO EN UCHUVA (PHYSALID PERUVIANA L) ECOTIPO
COLOMBIA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
EFECTO DEL SECADO EN EL CRECIMIENTO DE LA CEPA NATIVA LACTOBACILLUS
PLANTARUM INOCULADO EN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
UCHUVA (PHYSALID PERUVIANA L) ECOTIPO COLOMBIA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
INTRODUCCION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
JUSTIFICACION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
UCHUVA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
OBJETIVOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
RESUMEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
MATERIALES Y MÉTODOS......................................................................................................19
RESULTADOS Y DISCUSIÓN...................................................................................................22
CONCLUSIONES. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
BIBLIOGRAFÍA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31INTRODUCCION
El comercio de frutas deshidratadas se ha extendido por todo el mundo, presentando nuevos
desafíos alimenticios; donde se esta dando una alimentación sana y sin el problema de
daños en los alimentos rápidamente, siendo así una alternativa de alimentación para países
donde la producción de fruta sea escasa.
Colombia gracias a su amplia gama de productos agrícolas tiene los insumos necesarios
para entrar en este mercado, sin embargo no es algo que se tenga muy explotado.
Cada día se imponen nuevos retos, nuevas competencias; cambios que permitan al
consumidor elegir su propio estilo de alimentación, según las necesidades, de ritmo de vida
de cada individuo. Pero ahora es necesaria una alimentación rápida, nutritiva, medicinal,
que no engorde y a su vez de forma novedosa para atraer a los consumidores.
Es debido a esto que país europeos, Estados Unidos, Japón, entre otros, están buscando
otras formas de alimentación, que cumpla con los requerimientos energéticos básicos, y
proporcionen altos beneficios para la salud.JUSTIFICACION
Los mercados internacionales de frutas procesadas a tenido un crecimiento se ha visto
favorecido por los cambios estructurales de carácter socio-económico transformado las
preferencias de los consumidores; siendo así los más dinámicos del sector agroalimentario.
El proceso de envejecimiento acelerado de la población, el cambio en el ritmo de vida, la
disminución del tamaño promedio de los hogares y la internacionalización de los gustos de
los consumidores, la apertura generalizada de los mercados de bienes y servicios, entre
otros han generado un cambio, dirigiéndolo hacia un consumo de alimentos
saludables( frescos, funcionales, con bajos contenidos de químicos y azúcares),
Inocuos( libres de contaminación por microorganismos y residuos químicos) y
convenientes( listos para consumir: Congelados, refrigerados listos para microondas, de
larga vida, en porciones individuales), y con optima relación precio-calidad.
La Uchuva es una de las frutas con un contenido nutricional y medicinal bastante alto, su
producción en el país es satisfactoria, siendo el primer productor de esta en Suramérica;
cultivándose durante todo el año; por su agradable sabor Dulce-cítrico, es una fruta
altamente consumida. Aprovechando todas estas virtudes, además proporcionándole
propiedades medicinales y nutritivas, y distribuyéndola en una presentación que la
preserve, y sea de fácil acceso, puede convertirse en un producto bastante apetecible para
la exportación.UCHUVA
La uchuva (Physalis peruviana), por ser una fruta tropical con excelentes propiedades
medicinales y nutricionales, es de gran interés en las exportaciones en el mundo, Además
Colombia posee diversas zonas donde es favorecida su producción, proporcionando un
producto que puede ser fácil de comercializar.
El área de cultivo de la uchuva ha crecido aceleradamente en los últimos años pasando de
34.5 hectáreas sembradas en 1995 a 316 en el año 2000; siendo Cundinamarca el
departamento con mayor área sembrada equivalente 84.5% del total del país y con un
cultivo de 267 hectáreas, produciendo 5,061 toneladas correspondiente al 80% del total de
la producción nacional. Antioquia es el segundo productor del país, con un área de 28
hectáreas y 16% en la producción total (1.004 toneladas en el año 2000). En su orden
siguen los departamentos de Boyacá y Tolima que produjeron 222 y 48 toneladas,
respectivamente.
En la tabla 3 se muestra área, la producción y rendimientos de la uchuva en Colombia.
Tabla 1 área, la producción y rendimientos de la uchuva en ColombiaLa productividad de la uchuva es, en promedio, de 14 toneladas por hectárea con un
máximo de 18 toneladas por hectárea en cultivos muy bien manejados; donde los suelos
donde se desarrolla la uchuva deben ser ricos en elementos nutritivos N, P, K y elementos
menores, con un buen contenido de humedad, ser de estructura grande, con textura areno
arcillosa, ricos en materia orgánica y con un pH 7.0.
Un estudio de consumo, en una muestra de 200 amas de casa en Bogotá, se encontró que el
nivel de conocimiento de la fruta era del 75%, demostró además que las diferentes maneras
en que se puede consumir la fruta y la versatilidad de preparación del producto, son
virtualmente desconocidas para la población entrevistada. La uchuva se presta para la
obtención de diversos productos como néctares, mermeladas, jugos, bocadillos, pulpas,
entre otros, donde hace de está, una fruta fuera de nutritiva y medicinal, un alimento que se
puede implementar de diversas formas sin provocar un cansancio al consumidor.OBJETIVOS
OBJETIVO GENERAL
La presente investigación tiene como objetivo general, estudiar la factibilidad de desarrollar
uchuva deshidratada a 37°C, enriquecida con un microorganismo probiótico, utilizando la
Ingeniería de Matrices como mecanismo de incorporación.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
• Estudiar el comportamiento de la población de microorganismo Lactobacillus
plantarum después de exponer las uchuvas a deshidratación a 37 °C, en tiempos de 0 y
1 mes después del secado.
• Analizar los datos de humedad y actividad de agua de las uchuvas con microorganismo
y sin microorganismo, después de la deshidratación.
• Analizar las curvas de velocidad, perdida de masa durante el tiempo de secado de las
uchuvas sin y con microorganismo.EFECTO DEL SECADO EN EL CRECIMIENTO DE LA CEPA NATIVA LACTOBACILLUS
PLANTARUM INOCULADO EN UCHUVA (PHYSALID PERUVIANA L) ECOTIPO
COLOMBIA
Mariluz BETANCUR S.1*; Zaira T. MARIN A.2; Misael CORTÉS R.2; Olga I.
MONTOYA C.4
1Estudiante de Ingeniería Química, Universidad Nacional de Colombia Sede Medellín,
mbetancs@unalmed.edu.co
4 Ingeniera de Alimentos, estudiante de la Maestría en Ciencia y Tecnología de Alimentos,
Universidad Nacional de Colombia Sede Medellín, ztmarina@unalmed.edu.co
2 Profesor Asociado, Departamento de Ingeniería Agrícola y de Alimentos, Universidad
Nacional de Colombia Sede Medellín, mcortesro@unalmed.edu.co
3 Profesora Asociada, Escuela de Biociencias, Facultad de Ciencias, Universidad Nacional
de Colombia Sede Medellín, oimontoy@unalmed.edu.co
RESUMEN
Los alimentos funcionales (AF) cumplen un papel muy importante como elementos clave
para la prevención de determinadas enfermedades al ser consumidos dentro de una dieta
sana, mejorando considerablemente la calidad de vida del consumidor. Actualmente se
desarrollan numerosas investigaciones que tienen como fin estudiar los beneficios que estosproveen, teniendo como fin desarrollo e innovación en el campo alimenticio a través de los
AF.
Los probióticos son microorganismos vivos que ejercen importantes efectos fisiológicos al
ser consumidos en cantidades suficientes. Productos que contengan dichos
microorganismos pertenecen a los AF.
El objetivo primordial de esta investigación es evaluar la viabilidad de desarrollar uchuva
(Physalis peruviana L.) mínimamente procesada, deshidratada y enriquecida con
microorganismos probióticos (Lactobacillus plantarum LPBM10) aplicando ingeniería de
matrices, y secado por aire caliente como mecanismo para obtener AF.
Se evaluó la viabilidad del microorganismo a impregnar y deshidrata medias esferas de
uchuva a una concentración de 10, las cuales fueron desinfectadas con hipoclorito de sodio.
El proceso de impregnación a vacío (IV), utilizó como vehículo la SG inoculada con los
lactobacilos, donde la respuesta a la IV se evaluó en términos de la porosidad efectiva (e )
e
disponible para el proceso IV, la fracción volumétrica de impregnación y la deformación
volumétrica al final de la etapa de vacío (X y g respectivamente) y al final del proceso (Xy
1 1
g respectivamente). La uchuva fresca (UF) presenta una heterogeneidad microestructural
externa, que hace que la incorporación se dé principalmente por el pedúnculo. En general,
X está afectada por la concentración del microorganismo en la SG, mientras que X , g , g y
1 1
e no presentan diferencias significativas por los altos coeficientes de variabilidad; los
e
valores obtenidos de X y e estuvieron entre 5 – 10 % y 9 – 11% respectivamente.
eLa Uchuva fue deshidratada en un horno túnel de secado, con una velocidad de rotación de
1350 Rpm y una temperatura en la celda de 37 grados centígrados.
Se realizaron mediciones después de un día y dos días de ser sometidas a una
deshidratación, con el fin de mirar la cantidad de microorganismos que se sobreviven y se
desarrollan después de dicho tratamiento. Esta medición se contemplo a su vez después de
haberse deshidratado.
Se realizaron análisis fisicoquímicos de actividad de agua y humedad, después de la
deshidratación en uno y dos días.
Se determinó que a condiciones de almacenamiento de temperatura ambiente (Un promedio
de 24ºC, con mínima de 20.4ºC y máxima de 37.8ºC), la media esfera de uchuva
impregnada y deshidratada (MEUI) con lactobacillus plantarum, presentó un crecimiento
del microorganismo al cabo de un mes.
Palabras claves: Alimentos funcionales, probióticos, Lactobacillus plantarum, ingeniería
de matrices, impregnación a vacío, deshidratación, uchuva.
ABSTRACT
Functional Food (FF) have a very important role as key elements for the prevention of
determined diseases while consumed in a healthy diet, improving considerably consumer
quality of life.Currently, numerous researches are being conducted, which sole end is to study the benefits
that FF provide, having as purpose the development and innovation in the foods field
through them.
Probiotics are microorganisms that exercise important physiological effects when
consumed in adequate quantities. Products that contain such microorganisms belong to the
FF category.
The main objective of this research is to evaluate the feasibility of developing Uchuva
minimally processed, dehydrated and enriched with probiotic microorganisms
(Lactobacillus plantarum LPBM10) applying Matrix Engineering and dryness by hot air as
a mechanism to obtain FF.
The viability of the microorganism to impregnate and dehydrating half spheres of Uchuva
with a concentration of 10, which where disinfected with sodium hypochlorite was
evaluated.
The vacuum impregnation process (IV), utilized as mean the SG inoculated with the
lactobacillus, where the answer to the IV was measured in terms of the effective porosity
(e ) available for the process IV, the volumetric fraction of impregnation and volumetric
e
deformation at the end of the vacuum phase (X y g respectively) and at the end of the
1 1
process (X y g respectively). The fresh Uchuva (UF) presents a heterogeneous external
micro-structure, that causes the incorporation to be done principally through the root.
Generally, X is affected by the concentration of the microorganism in the SG, while X , g ,
1 1g y e do not present any significant differences because of the high coefficients of
e
variability; the X values obtained e where between 5 – 10 % y 9 – 11% respectively.
e
The Uchuva was dehydrated in a dryness tunnel oven, with a rotation speed of 1350 Rpm
and a cell temperature of 37 Celsius.
Measurements where made after a day and two of being subdued to dehydration, with the
purpose of analysing the quantities of microorganism that survive and develop after such
treatment. This measurement was consider even after being dehydrated.
Physical-Chemical analysis of water and humidity were made, after dehydration in one and
two days.
It was determined that under room temperature conditions (average of 24ºC, with
minimum of 20.4ºC and maximum of 37.8ºC), the medium sphere of lactobacillus
plantarum impregnated and dehydrated Uchuva (MEUI) presented an increase of the
microorganism after a month.
Keywords: Functional foods, probiotics, Lactobacillus plantarum, matrix engineering,
vacuum impregnation, dehydration, cape gooseberry.
INTRODUCCION
Colombia es el primer productor mundial de uchuva, seguido por Sudáfrica,
diferenciándose sus frutos por el tamaño, el color, el sabor, la forma de cáliz y el porte de la
planta. Actualmente se cultivan tres tipos de Uchuva, originarias de Colombia, Sudáfrica yKenia. La uchuva colombiana se caracteriza por tener una mejor coloración, y mayor
contenido de azucares, características que la hacen mas apetecible en los mercados.
La uchuva se caracteriza por ser un fruto azucarado y de buenos contenidos de vitamina A,
hierro y fósforo. En diferentes regiones de Colombia le atribuyen propiedades medicinales
tales como las de purificar la sangre, disminuir la albúmina de los riñones, aliviar
problemas en la garganta, fortificar el nervio óptico, limpiar las cataratas, ser un
calcificador y controlar la amibiasis.
La sociedad actual, esta interesada en la búsqueda de alimentos que proporcionen un
beneficio adicional a la salud con su consumo regular. Los alimentos funcionales (AF), se
enmarcan dentro de la gama de estos alimentos, los cuales han sido definidos por la
Academia Nacional de Ciencia de los Estados Unidos como “cualquier alimento o
ingrediente alimenticio modificado, que pueda proporcionar un beneficio a la salud superior
al de los nutrientes tradicionales que contiene” (4). Esta nueva cultura ha permitido que se
incremente cada vez más el consumo de estos alimentos que al poseer Componentes
Fisiológicamente Activos (CFA) contribuyan a prevenir algunas enfermedades.
El desarrollo de alimentos funcionales con probióticos ha venido en aumento
(especialmente en lácteos) ya que el uso de microorganismos probióticos estimulan elcrecimiento y desarrollo de la microbiota natural, provocando la salida de las bacterias
potencialmente dañinas, bajan el nivel de colesterol en la sangre, refuerzan los mecanismos
de defensa naturales del cuerpo, evitan la formación de tumores, producen nutrientes,
vitaminas, mejoran la biodisponibilidad de minerales y oligoelementos; estimulan la
motilidad intestinal, evitan el estreñimiento y sintetizan enzimas digestivas como la β-
galactosidasa que ayudan a desdoblar la lactosa. Todos estos efectos mejoran la salud del
huésped, considerando que para obtener estos beneficios su consumo debe ser superior a
106 Unidades Formadoras de Colonias/día (UFC/día). Para que el probiótico se pueda
implantar o colonizar se requiere de un sustrato disponible rico en fibra u otros
componentes.
Una alternativa del hombre para aprovechar mas y mejor los alimentos que se producen en
épocas de cosecha es conservarlos mediante la disminución del contenido de agua. Para
esto, desde la antigüedad empleó el secado al sol y en algunos casos lo complementó con la
impregnación de sal. Hoy, la investigación tecnológica busca la aplicación de otras técnicas
más eficientes de deshidratación, bajo condiciones controladas para producir mayores
volúmenes de mejor calidad.
Aunque el contenido en humedad de un alimento puede ser un factor indicativo de su
propensión al deterioro, también se ha observado que diferentes alimentos con el mismo
contenido de humedad pueden ser muy diferentes en su estabilidad, por lo que el concepto
de contenido de humedad es insuficiente para indicar lo perecedero que es un alimento. Poresta razón el primer objetivo de la operación de secado en cuanto a aumentar la estabilidad
del producto se define en términos de depresión de la actividad de agua y no en términos de
contenido de humedad, puesto que la actividad de agua puede ser considerada una medida
indirecta del agua que esta disponible en un producto para participar en las reacciones de
deterioro. Ajustando la actividad de agua y eligiendo el envase adecuado se puede alargar la
vida útil de un alimento sin necesidad de refrigeración durante el almacenamiento.
La operación de deshidratación conlleva además a una apreciable reducción del peso y
volumen de los alimentos que se deshidratan, consiguiéndose así una importante reducción
en los costos de transporte y almacenamiento de estos productos.
La presente investigación tiene como objetivo evaluar los efectos del secado en uchuva
inoculada con la cepa nativa Lactobacillus plantarum LPBM1.
MATERIALES Y MÉTODOS
Materia prima.
Se utilizaron uchuvas (Physalis peruviana L.) ecotipo Colombia, con pesos entre 6 y 7 g,
procedentes del municipio de la Unión (Antioquia, Colombia), las cuales se trabajaron en
mitades (partiendo el ápice en dos) desinfectaron con solución de hipoclorito de sodio a 100
ppm.Microorganismo y medio de cultivo.
Se utilizó el Lactobacillus plantarum LPBM10, microorganismo aislado a partir de repollo
fermentado en el laboratorio de Microbiología Industrial de la Universidad Nacional de
Colombia Sede Medellín, el cual se activó en caldo Man Rogosa Sharpe (MRS), se incubó
a 37°C por 48 h, se sembró en superficie en agar MRS a 37°C durante 72 h, bajo
condiciones microaerófilas; posteriormente se inoculó en la glucosa.
Propiedades fisicoquímicas.
Se realizaron pruebas de contenido de humedad, actividad de agua (a ) con un higrómetro
w
AquaLAB Decagon serie 3TE de punto de rocío 25ºC, La valoración de las propiedades
fisicoquímicas para las uchuvas frescas se realizó en tres lotes de 10 muestras por lote y las
impregnadas de 10 muestras por condición de almacenamiento.
Solución de Impregnación (SI).
Se utilizó una solución isotónica de glucosa con igual a que la uchuva fresca,
w
correspondiente a una concentración del 14% p/p. Esta solución fue inoculada con el
microorganismo en concentraciones de 10 (3000 millones bacterias/mL), según el patrón de
McFarland, con absorbancias de 1,918 medidas por espectrofotometría a 560 nm
respectivamente, en un Spectronic 20 Genesys.Proceso de impregnación a vacío (IV).
Las uchuvas frescas (UF) se pesaron y sumergieron en la SI, posteriormente, se llevaron a
la cámara de impregnación a una presión de vacío de 20 kPa durante 5 min, luego se
restableció la presión atmosférica manteniéndolas sumergidas por 5 min más. Durante el
proceso IV se evaluó la evolución de la masa de las muestras y la SI, lo que permitió
determinar los parámetros de impregnación en cada etapa: la fracción volumétrica de
impregnación (m3SI/m3UF) al final de la etapa de vacío (X ) y al final del proceso (X),
1
deformación volumétrica al final de la etapa de vacío (g ) y al final del proceso (g ) y la
1
porosidad efectiva (e ) disponible para el proceso IV (30). La metodología y el cálculo de
e
los parámetros de impregnación, ha sido descrito según el modelo matemático de algunos
autores (1, 30). Los parámetros de impregnación se determinaron a partir de 25 repeticiones
por cada SI.
Recuento en placa.
Cada uchuva impregnada (UI) fue homogeneizada con peptona universal (0,1% p/v) en
proporción 1:9, se realizaron diluciones sucesivas hasta 104; luego se realizó el método de
siembra en profundidad en agar MRS, las cajas se incubaron a 37°C, por 72 h en
condiciones de anaerobiosis (31). Los conteos de células viables se realizaron como
UFC/100g UF y los resultados se expresaron en unidades logarítmicas (LogUFC/100 g
UF).Almacenamiento.
Las UI se almacenaron a 25°C durante los tiempos de control de 1 mes, envasadas en
condiciones atmosféricas en bolsas plásticas con multicapa de poliamida-polietileno marca
ALICO S. A., con barrera al vapor de agua (< 15 g/m2/24hr/atm, T=38 ºC), O (60 cc/
2
m2/24hr/atm, 23 ºC), N y CO . Se evaluó la evolución de la estabilidad de las UI en cuanto
2 2
a la población del L. plantarum,. Se realizaron 20 repeticiones en los recuentos.
Deshidratación.
La deshidratación se llevo al cabo de dos y un días a 37°C y 1350 RPM en un horno túnel
de secado, fabricado por Centricol S.A.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Caracterización fisicoquímica.
La tabla I presenta los resultados promedios y las desviaciones estándar de los parámetros
fisicoquímicos actividad de agua, contenido de humedad (%) de la UD, UID.
Tabla I. Caracterización fisicoquímica de uchuva fresca e impregnada con L.
plantarum
Parámetro UD1 UD2 UID1 UID2
0,84 +/- 0,014 0,72 +/- 0,05 0,79+/-0,028 0,65+/-0,034
aw
Humedad (%) 39,74 +/- 2,36 29,5 +/- 3,10 46,83+/-0,98 19,06+/-1,06
UD1: Uchuva con un día de deshidratación.
UD2: Uchuva con dos días de deshidratación.UID1: Uchuva impregnada con un día de deshidratación.
UID2: Uchuva impregnada con dos días de deshidratación.
Las uchuvas impregnadas con lactobacillus plantarum en comparación con las uchuvas sin
impregnación, presentan una mayor actividad de agua debido a la presencia de glucosa en
la solución de impregnación, absorbiendo esta mayor cantidad de agua al ser deshidratada.
Con respecto a la humedad, las uchuvas impregnadas presentan un valor mayor debido al
liquido que se les esta incorporando. La perdida de humedad que se da entre uno y dos días
de secado, es de aproximadamente el 10% para las uchuvas sin impregnar, mientras que
para las uchuvas impregnadas llega casi al 27%; esto se debe a que al segundo día, la
glucosa incorporada en las uchuvas impregnadas presenta una fuerte absorción de líquidos,
la cual se ve reflejada en la caída del porcentaje de humedad.
Proceso de impregnación al vacío
El proceso IV aplicado en la UF, presenta una característica especial, debido a la
configuración estructural propia de la fruta. La película cérea (resina terpénica) que cubre la
superficie en un 45% aproximadamente, presenta poca permeabilidad al intercambio de
fluidos a través de ella,en el area recta obtenida después de la partición de la fruta
existiendo mayor transferencia de masa durante la impregnación del fruto.
La tabla presenta los valores promedios y sus desviaciones estándar de los parámetros de
impregnación X, X ,g , g y ε , en muestras recién impregnadas con las SI a una
1 1 e
concentración patrón de McFarland 10.Tabla II. Respuesta a la impregnación al vacío de la Uchuva inoculada con L.
plantarum
L. plantarum Peso X X 1 g 1 g e e
UF (m3 SI/m3 UF) (m3 SI/m3 UF) (m3/m3 UF) (m3/m3 UF) (m3aire/m3UF)
Esferas 4,62 ± 0,25 4,01 ± 3,42 -3,48 ± 4,23 -1,15 ± 3,20 -2,90 ± 1,92 7,26 ± 4,66
Medias 5,32 ± 0,23 9,58 ± 1,18 -4,62 ± 3,61 4,17 ± 3,65 -33,89 ± 10,38 46,32 ± 10,16
Los valores negativos de X y g , lo que nos indica salida de líquido nativo de la estructura
1 1
del fruto. El porcentaje de impregnación tiene valores superiores en la SI para las medias
esferas que para las esferas de uchuva, permitiéndose mayor absorción, debido a que la
entrada del microorganismo posee un contacto directo con la uchuva. Los valores
encontrados de e muestran una diferencia de 39% aproximadamente entre las uchuvas
e
medias y las esferas, debido a la disponibilidad del fruto para incorporar el microorganismo
en el interior
Recuento microorganismos viables
Los promedios de UFC para deshidratación por aire forzado con un día de secado son de
2,25*106 UFC/2g de uchuva fresca (1,13*108 UFC/100g) y para dos días de secado
1,91*105 UFC/g de uchuva fresca (1,91*107 UFC/100g) y para secado por convección se
obtuvieron resultados de 2,36 *106 UFC/2g de uchuva fresca para un día (1,18*108
UFC/100g) y 1,75*104 UFC/g de uchuva fresca para dos días de secado (1,75*106
UFC/100g) .Curvas de secado
Se realizaron 3 curvas de secado a iguales condiciones tanto para las uchuvas frescas como
para las uchuvas impregnadas con lactobacillus plantarum, obteniéndose dos curvas donde
se muestran la relación del porcentaje de humedad en bulbo seco vs. el tiempo y la
velocidad de secado.
Datos obtenidos para el secado de uchuva fresca
Tabla III Humedad en bulbo seco vs. tiempo en uchuva fresca
Tiempo Curva 1 Curva 2 Curva 3
0 3,79846449 3,79846449 3,79846449
2 3,00437631 3,00332193 2,94221155
4 2,65144823 2,66096888 2,56867838
6 2,37996509 2,40696501 2,30433184
8 2,16277858 2,19713572 2,08021194
10 1,97952746 2,02043737 1,89057202
12 1,80985049 1,86582632 1,72391877
14 1,66053477 1,72225891 1,58025216
16 1,53158028 1,6007788 1,45382555
18 1,40262578 1,48482051 1,33314561
20 1,28045837 1,37438404 1,21821233
22 1,16507804 1,2694694 1,11477237
24 1,06327186 1,1755984 1,01133242
26 0,97503984 1,08724923 0,92513246
28 0,88680782 1,00442188 0,85042583
30 0,80536288 0,93816 0,7757192
32 0,74427917 0,87189812 0,71825255
34 0,69676962 0,81667988 0,66653258
36 0,64247299 0,7725053 0,62055927
38 0,60175052 0,72280889 0,57458595
40 0,56102805 0,68415612 0,5343593
42 0,52030558 0,63998154 0,49413266
44 0,47958311 0,59580695 0,46539934
46 0,42528648 0,55163236 0,4309193548 0,38456401 0,53506689 0,39643937
4 CURVA SECADO UCHUVA FRESCA (Medias)
3
2 Curva sbX
1
Curva
2
Curva
3
1
0
0 2 4 6 8 1012141618202224262830323436384042444648
TIEMPO ( h)
Figura I Humedad en bulbo seco vs. tiempo en uchuva fresca
Para las tres curvas obtenidas durante la deshidratación, el porcentaje de humedad en bulbo
seco disminuyo exponencialmente con el paso del tiempo.
Tabla IV Velocidad de secado vs. humedad en bulbo seco para uchuva fresca
Xbs1 .-dXbs1/dt Xbs2 .-dXbs2/dt Xbs3 .-dXbs3/dt
3,79846449 3,79846449 3,79846449
3,00437631 0,00667301 3,00332193 0,00668187 2,94221155 0,007195403
2,65144823 0,00294107 2,66096888 0,00285294 2,56867838 0,003112776
2,37996509 0,00226236 2,40696501 0,0021167 2,30433184 0,002202888
2,16277858 0,00180989 2,19713572 0,00174858 2,08021194 0,001867666
1,97952746 0,00152709 2,02043737 0,00147249 1,89057202 0,001580333
1,80985049 0,00141397 1,86582632 0,00128843 1,72391877 0,001388777
1,66053477 0,0012443 1,72225891 0,0011964 1,58025216 0,001197222
1,53158028 0,00107462 1,6007788 0,00101233 1,45382555 0,001053555
1,40262578 0,00107462 1,48482051 0,00096632 1,33314561 0,001005666
1,28045837 0,00101806 1,37438404 0,0009203 1,21821233 0,000957777
1,16507804 0,0009615 1,2694694 0,00087429 1,11477237 0,000862
1,06327186 0,00084838 1,1755984 0,00078226 1,01133242 0,000862
0,97503984 0,00073527 1,08724923 0,00073624 0,92513246 0,000718333
0,88680782 0,00073527 1,00442188 0,00069023 0,85042583 0,000622555
0,80536288 0,00067871 0,93816 0,00055218 0,7757192 0,000622555
0,74427917 0,00050903 0,87189812 0,00055218 0,71825255 0,0004788890,69676962 0,00039591 0,81667988 0,00046015 0,66653258 0,000431
0,64247299 0,00045247 0,7725053 0,00036812 0,62055927 0,000383111
0,60175052 0,00033935 0,72280889 0,00041414 0,57458595 0,000383111
0,56102805 0,00033935 0,68415612 0,00032211 0,5343593 0,000335222
0,52030558 0,00033935 0,63998154 0,00036812 0,49413266 0,000335222
0,47958311 0,00033935 0,59580695 0,00036812 0,46539934 0,000239444
0,42528648 0,00045247 0,55163236 0,00036812 0,43091935 0,000287333
0,38456401 0,00033935 0,53506689 0,00013805 0,39643937 0,000287333
VELOCIDAD SECADO UCHUVA
0,008 FRESCA
0,007
0,006
td/sbXd-
0,005
0,004 Curva 1
0,003 Curva 2
Curva 3
0,002
0,001
0
0 1 2 3 4
Xbs
Figura II Velocidad de secado vs. humedad en bulbo seco para uchuva fresca
La velocidad de secado de las uchuvas presenta un crecimiento exponencial con el aumento
de la humedad en bulbo seco.
Datos obtenidos para el secado de uchuva impregnada con lactobacillus plantarum
Tabla V. Humedad en bulbo seco vs tiempo en uchuva impregnada con lactobacillus
plantarum
Tiempo Curva 1 Curva 2 Curva 3
0 3,87804878 3,87804878 3,87804878
2 2,77180853 2,95899611 3,018153354 2,24222543 2,3883755 2,57228164
6 1,84798023 1,99449578 2,21133788
8 1,52434611 1,69151139 1,91409008
10 1,27132308 1,44912387 1,65930624
12 1,07125835 1,24713427 1,43637039
14 0,9006149 1,07544311 1,25589851
16 0,74173997 0,92900066 1,09135062
18 0,61817058 0,80275716 0,94803471
20 0,51225396 0,68661314 0,8206428
22 0,42399011 0,58561834 0,71448287
24 0,35337903 0,49472302 0,61893893
26 0,29453647 0,41897692 0,53401099
28 0,25923093 0,35838004 0,47031503
30 0,21804113 0,30788264 0,41192707
32 0,20038836 0,26243498 0,3694631
34 0,17685133 0,22708681 0,33230712
36 0,16508282 0,19678837 0,29515115
38 0,14154579 0,17153967 0,26861116
40 0,12389302 0,14629097 0,24207118
42 0,10624025 0,13619149 0,22083919
44 0,08858748 0,11094279 0,19429921
46 0,07681897 0,09074383 0,17306723
48 0,07093471 0,08569409 0,15183524
4 CURVA SECADO UCHUVA INOCULADA CON
L . plantarum (Medias)
3
2 Curva sb
1 X
Curva
2
Curva
3
1
0
0 2 4 6 8 1012141618202224262830323436384042444648
TIEMPO ( h)
Figura III Humedad en bulbo seco vs tiempo en uchuva impregnada con lactobacillus
plantarumPara las tres curvas obtenidas durante la deshidratación de las uchuvas impregnadas con
microorganismo, el porcentaje de humedad en bulbo seco disminuyo exponencialmente con
el paso del tiempo, presentándose un comportamiento similar en cada uno de los
experimentos.
TablaVI Velocidad de secado vs. humedad en bulbo seco para uchuva impregnada con
lactobacillus plantarum
Xbs1 .-dXbs1/dt Xbs2 .-dXbs2/dt Xbs3 .-dXbs3/dt
3,87804878 3,87804878 3,87804878
2,77180853 0,00929614 2,95899611 0,00772313 3,01815335 0,007226012
2,24222543 0,00441319 2,3883755 0,00475517 2,57228164 0,003715598
1,84798023 0,00328538 1,99449578 0,00328233 2,21133788 0,003007865
1,52434611 0,00269695 1,69151139 0,00252487 1,91409008 0,002477065
1,27132308 0,00210853 1,44912387 0,0020199 1,65930624 0,002123199
1,07125835 0,00166721 1,24713427 0,00168325 1,43637039 0,001857799
0,9006149 0,00142203 1,07544311 0,00143076 1,25589851 0,001503932
0,74173997 0,00132396 0,92900066 0,00122035 1,09135062 0,001371232
0,61817058 0,00102974 0,80275716 0,00105203 0,94803471 0,001194299
0,51225396 0,00088264 0,68661314 0,00096787 0,8206428 0,001061599
0,42399011 0,00073553 0,58561834 0,00084162 0,71448287 0,000884666
0,35337903 0,00058843 0,49472302 0,00075746 0,61893893 0,000796199
0,29453647 0,00049035 0,41897692 0,00063122 0,53401099 0,000707733
0,25923093 0,00029421 0,35838004 0,00050497 0,47031503 0,0005308
0,21804113 0,00034325 0,30788264 0,00042081 0,41192707 0,000486566
0,20038836 0,00014711 0,26243498 0,00037873 0,3694631 0,000353866
0,17685133 0,00019614 0,22708681 0,00029457 0,33230712 0,000309633
0,16508282 9,8071E-05 0,19678837 0,00025249 0,29515115 0,000309633
0,14154579 0,00019614 0,17153967 0,00021041 0,26861116 0,000221167
0,12389302 0,00014711 0,14629097 0,00021041 0,24207118 0,000221167
0,10624025 0,00014711 0,13619149 8,4162E-05 0,22083919 0,000176933
0,08858748 0,00014711 0,11094279 0,00021041 0,19429921 0,000221167
0,07681897 9,8071E-05 0,09074383 0,00016832 0,17306723 0,000176933
0,07093471 4,9035E-05 0,08569409 4,2081E-05 0,15183524 0,000176933VELOCIDAD SECADO UCHUVA CON
0,01
L. plantarum
0,009
0,008
0,007
td/sbXd-
0,006
0,005
0,004
Curva 1
0,003
Curva 2
0,002
Curva 3
0,001
0
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4
Xbs
Figura IV Velocidad de secado vs. humedad en bulbo seco para uchuva impregnada
con lactobacillus plantarum
La velocidad de secado de las uchuvas impregnadas con microorganismo, presenta un
crecimiento lineal hasta una humedad en bulbo seco de 2.5, a partir de este punto, el
crecimiento presenta una mayor pendiente.
CONCLUSIONES.
El desarrollo de un producto deshidratado con características probióticos es factible, a unas
condiciones de operación de 37 ºC, un patrón de McFarland 10, en uchuvas semiesféricas,
obteniéndose 2,25*106 UFC/2g para un día de secado y 1,91*105 UFC/g para dos días de
deshidratación.
Las condiciones fisicoquímicas del fruto deshidratado presentan las condiciones adecuadas
para la conservación del microorganismo.BIBLIOGRAFÍA
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