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Introducción
Las golosinas son productos de confitería elaborados a base de azúcar y otros ingredientes cuya producción se encuentra ampliamente desarrollada debido a su bajo costo de fabricación, larga vida útil y diversidad de texturas, colores y sabores, que las hacen muy atractivas para los consumidores.1 La ingesta de golosinas en dosis moderadas es considerada como placentera y tiene un efecto positivo en el bienestar de las personas.2
La elaboración de caramelos de goma incluye altas cantidades de sacarosa y jarabe de glucosa combinado con agentes gelificantes, como almidón, gelatina, o pectinas junto con ácidos, aromas y colorantes.3) En la industria de la confitería normalmente estos geles son sistemas con un elevado contenido de azúcar y con uno o más agentes gelificantes. El tipo, el número y la cantidad de gelificante dependen de los atributos de textura que se deseen en el producto final.4) Una de las propiedades fundamentales de la gelatina es su capacidad de gelificación. Los geles con una baja concentración de gelatina poseen un carácter más líquido, mientras que a medida que aumenta la concentración tienden a presentar características sólidas.5
Reformular los productos como caramelos y golosinas es uno de los principales retos que tiene industria para mejorar su calidad nutricional, la cual se puede lograr con la adición de vitaminas, minerales u otros nutrientes que favorezcan la salud y un buen desarrollo físico y mental de los consumidores.6) Para lograr esto en la literatura se muestran estudios donde se han elaborado caramelos de goma añadiendo extractos de té negro o verde, miel, propóleo, menta y eucalipto, pulpa de arándanos y fibra de los mismos, en todos los casos con el objetivo de añadir compuestos funcionales.7,8,9
La sacarosa es uno ingredientes fundamentales de estas golosinas, que tiene alto índice glicémico, puede ser reemplazado parcialmente por la miel de abeja, que consiste en una de las mezclas de carbohidratos más complejas producidas en la naturaleza. Contiene, además, pequeñas cantidades de ácidos orgánicos, aminoácidos, minerales, vitaminas, compuestos fenólicos y compuestos volátiles. 10
Teniendo en cuenta lo antes planteado el objetivo fundamental de la presente investigación fue obtener caramelos masticables tipo goma de forma artesanal con la adición de miel de abeja.
Métodos utilizados y condiciones experimentales
Las materias primas utilizadas en la presente investigación fueron donadas por el IIIA (Instituto de Investigaciones para la Industria Alimentaria). Se empleó gelatina grado alimenticio de 250 ºBloom, ácido cítrico grado alimenticio. El saborizante de fresa y colorante rojo forman parte de la producción de la planta de aromas de dicho instituto.
Caracterización físico-química de la miel de abeja
La caracterización se realizó según la normativa cubana. Se determinó la acidez 11, el índice de diastasa 12, la conductividad eléctrica 13, el contenido de hidroximetilfurfural (HMF) 14 y el contenido de humedad.15
Diseño experimental
Se realizó un diseño factorial 23 utilizando el paquete estadístico Design-Expert (DX) 11.0.1.1 (Stat-Ease, 2008, Minneapolis, MN), donde quedaron establecidos los niveles de miel de abeja, gelatina y goma xantana. Para esto se fijaron en la formulación de cada una de las corridas experimentales las concentraciones de azúcar (15%) y ácido cítrico (1,5%) variando el contenido de agua según correspondió para cada una de las formulaciones. En este sentido la tabla 1 muestra los intervalos evaluados para cada uno de los factores. La variable dependiente fue de respuesta sensorial obtenida mediante la prueba afectiva nivel de agrado por las formulaciones diseñadas. Por cada corrida se elaboraron 500 g de producto.
Elaboración de los caramelos
Se pesaron cada uno de los ingredientes por separado en una balanza técnica. Se mezcló la miel con el azúcar (la goma xantana había sido mezclada previamente con el azúcar) y el 50 % del total de agua de la formulación, hasta alcanzar una temperatura de 55°C. De manera paralela se hidrató la gelatina en baño maría (85 ºC) con el 50 % restante del agua. Se añadió la gelatina a la mezcla azucaraday adicionó ácido cítrico, removiendo constantemente hasta obtener una mezcla homogénea y llegando a una temperatura máxima de 90°C. Luego se dejó enfriar la mezcla hasta 40 °C (momento en que se le pueden añadir saborizantes y colorantes) y se depositó en moldes de silicona. Los moldesfueron colocados en refrigeración (10 ºC) por 24 h.
Evaluación sensorial
Para la variable respuesta del diseño de experimento se realizó una prueba de nivel de agrado, con una escala verbal hedónica de cinco puntos (me disgusta mucho (1 punto), me disgusta (2 puntos), ni me gusta ni me disgusta (3 puntos), me gusta (4 puntos) o me gusta mucho (5 puntos).16 Se emplearon 60 jueces consumidores potenciales.17 Una vez seleccionada la mejor formulación se le adicionó sabor fresa y se procedió a realizar la impresión de calidad sensorial con una escala de categoría de cinco puntos (1- pésima; 5- excelente) 7con 7 jueces adiestrados en productos de confitería.
Análisis estadístico
Los estadígrafos de tendencia central y de dispersión, media y desviación estándar se determinaron a través del software estadístico IBM SPSS versión 25.0. También se realizó el análisis de comparación de una muestra con un valor de referencia a través de la prueba paramétrica t de Student. Para el caso del diseño experimental con ayuda delDesign-Expert (DX) 11.0.1.1 (Stat-Ease, 2008, Minneapolis, MN) se aplicó un ANOVAmultifactorial.
Resultados y discusión
Caracterización físico-química de la miel
La tabla 2 muestra los resultados de la caracterización de la miel de abeja que de forma general cumplieron con lo establecido en la normativa cubana.
1 expresado en %, 2 expresado en meq/kg, 3 expresado en U Schade4 expresado en mS/cm, 5 expresado en mg/kgMedia (desviación estándar) con n= 3 Letras diferentes indican diferencias significativas para p < 0,05
El proceso de envejecimiento de la miel da lugar a un aumento de la acidez, esto se debe a la acción de la enzima glucosa oxidasa, que transforma los azúcares en ácidos.18) El hecho de que los resultados se encuentren dentro de los valores de referencia, también indican la ausencia de fermentaciones por crecimiento de levaduras osmófilas, como son Saccharomycesbisporusvar. mellis, Saccharomycesrouxiiy Saccharomycesbailiivar. osmophilus (capaces de crecer a elevadas concentraciones de azúcar) las cuales pueden proceder del suelo, del colmenar, de la cera, del néctar y de abejas muertas, alterando la calidad higiénica de la misma.19
El índice de diastasa en la miel está presente gracias a la enzima diastasa que es aportada por la abeja en el proceso de recolección del néctar, es considerada la enzima de la calidad al permitir indicar la frescura de la miel y evidenciar posibles procesos de calentamiento durante la cosecha por almacenamiento a altas temperaturas cuando no se encuentra presente. Además de la diastasa, también se encuentran en la miel la α-glucosidasa, responsable de convertir el disacárido de la miel en sus unidades simples fructosa y glucosa; la glucosa oxidasa, responsable de la actividad antibacteriana; la catalasa, que convierte el peróxido de hidrógeno en oxígeno y agua; y la ácido fosfatasa que degrada el almidón.20
La conductividad eléctrica, presenta relación directa con el contenido de algunos compuestos como las sales minerales de la miel, ácidos orgánicos y proteínas, lo que permite en ocasiones establecer el origen de la fuente del néctar del cual proviene la miel.21 El HMF es un parámetro que se ha considerado de gran importancia para establecer la calidad o frescura de la miel. La presencia de este compuesto indica procesos de calentamiento o envejecimiento de la miel durante el período de almacenamiento antes de la comercialización. Es así como se establece que el HMF puede aumentar en 1 (mg/kg) cada mes en aquellos países de climas medio con temperaturas no superiores a los 30 °C.20 No obstante, es ideal tener encuenta que el calentamiento de la miel a temperaturas que superen los 50 °C o almacenamientos prolongados en lugares poco frescos, favorecen la formación del HMF, sumado a esto, la presencia de los azúcares simples (fructosa y glucosa) y niveles elevados de ácidos propios de la miel, catalizan la deshidratación de las hexosas, dando como resultado la formación de dicha sustancia.22
Los valores bajos de humedad en mieles implican una baja susceptibilidad a la fermentación.23) Este valor es indicativo de que la miel ha completado su proceso de maduración, evitando una miel excesivamente acuosa, que es muy propensa a sufrir fermentaciones por levaduras osmófilas. A valores inferiores del 17,1% desaparece prácticamente esta vulnerabilidad, que pasa a depender de la carga microbiana presente en la misma.22
Obtención de los caramelos tipo goma
La tabla 3 muestra los resultados obtenidos a partir del diseño de experimentos empleado en la investigación para conocer el nivel de agrado con respecto a cada una de las corridas evaluadas. De forma general los valores observados para la mayor concentración de goma xantana obtuvo las respuestas sensoriales más bajas. Esto estuvo relacionado, según las observaciones de los consumidores, con que resultaron ser gomas más elásticas, lo que hacía más complejo el proceso de masticación (poco facturable). Este problema fue más marcado para la corrida 2 donde la mayor concentración de gelatina evaluada, unida a la de goma xantana y menor contenido de miel resultó ser la menos adecuada. Como se puede observar, la corrida 8 correspondiente a las mayores concentraciones de gelatina, miel ymenor concentración de goma xantana obtuvo la mayor puntuación.
Influencia de los factores en estudio sobre el nivel de aceptación
Con el objetivo de conocer cuáles factores de los evaluados influyen significativamente sobre la respuesta, se realizó un análisis en aras de encontrar el ANOVA que describe el comportamiento no solo de los efectos principales, sino de las interacciones entre estos. La figura 1ª muestra los 7 efectos en papel de probabilidad medio normal (half normal ploto gráfica de Daniel); se observan 3 efectos alejados de la línea (C, AB, AC), los que constituyen efectos potencialmente significativos. Seguidamente en la construcción del Diagrama de Pareto (figura 1b) se incluyeron además de estos efectos aquellos que pudieran tener algún valor práctico y no fueron identificados en un inicio (A y B).
Como se puede observar los resultados concuerdan con los obtenidos para el gráfico en papel medio normal, al tenerse como significativos los antes identificados. Por lo que el ANOVA se construye teniendo en cuenta el efecto principal C (% de goma xantana) y las interacciones AB (% de gelatina y miel de abeja) y AC (% de gelatina y goma xantana), mandando al error los 4 efectos restantes.
Otra información importante que se puede extraer del Diagrama de Pareto es que el efecto principal C es el que más contribuye al análisis de varianza e indiscutiblemente influye de manera negativa en la respuesta sensorial. Al eliminar los efectos indicados se obtiene el mejor análisis de varianza. Este análisis es el mejor porque además de que detecta de manera contundente a los efectos significativos, es el modelo más simple posible para explicar el comportamiento de la aceptación. Estos tres efectos explican, según el estadístico R2 (coeficiente de determinación) el 96,75 % de la variabilidad observada. El valor del modelo F (f de Fisher) de 39,70 implica que el modelo es significativo. Solo hay un 0,20% de posibilidades de que un valor F de este tamaño pueda ocurrir debido al ruido.
En el efecto de interacción AB (figura 2a), se observa que, el extremo de línea más alto en la escala de aceptación corresponde claramente a la combinación (A+, B+), es decir, que el porcentaje de gelatina (A) debe ser de un 15% y el de miel de un 30 %. Efecto totalmente contrario se obtiene cuando B es un 25%. La interacción AC (figura 2b) muestra lo que ya se planteó, pues en este caso las mejores respuestas sensoriales se obtuvieron para la menor concentración de C y mayor de A, en este sentido es evidente que un aumento de C trajo un rechazo por parte de los consumidores. En conclusión, el mejor tratamiento es (A+, B+, C-) de un 15 % de gelatina, 30 de miel de abeja y 0,4 % de goma xantana.
Para predecir la mejor respuesta sensorial del mejor tratamiento (A+, B+, C-), se obtiene el modelo de regresión ajustado relacionado al análisis devarianzas, que está dado en términos codificado por:
En la gráfica de cubo en la figura 3 se reporta la aceptación predicha por el modelo en cada combinación de los tres factores incluidos. En particular, en el mejor tratamiento se predice una aceptación promedio de 4,65.
Es conocido que tanto los azúcares como la gelatina compiten por el agua del medio que, al ser menor en estas formulaciones, produce gomas de texturas más aceptadas por los consumidores sin descartar el aporte de la miel a las características organolépticas del producto final. En cuanto al efecto que se obtiene cuando la concentración de miel es menor pudo estar condicionado por el dulzor que se ve disminuido y por las afectaciones a la textura pues, aunque se aumente los niveles de gelatina estos son productos cuya textura se debe a la relación adecuada de azúcares y el agente gelificante en cuestión, en este caso, la gelatina al formar geles sensibles a la temperatura compromete la estabilidad del producto.
Estudios realizados por Rodríguez et al.24 sobre la optimización de los polifenoles y la aceptabilidad de caramelos de goma con extracto de jengibre (Zingiberofficinale R.) y miel en diseño de mezclas, se observó una variación de la firmeza influenciada por la concentración de extracto de jengibre y las diferentes proporciones de azúcares, encontrando que, a mayor proporción de sacarosa, menor de glucosa y cero de miel, se obtuvo mayor firmeza, mientras que a mayor contenido de miel y glucosa se produjo valores menores de firmeza. Esto confirma la importancia de la interacción vista entre la gelatina y la miel visto en la presente investigación, de ahí que se obtuviera la mejor respuesta sensorial para los mayores niveles de miel y gelatina. Al ser mayor la concentración de sacarosa, la cantidad de agua que tienen que atrapar los hidrocoloides es menor, debido a que el azúcar compite por el agua, de esta manera disminuye la atracción entre hidrocoloide-agua, haciendo que se unan entre sí y se forme un gel más consistente.25
Algunos autores 26 elaboraron gomas con sustitución de sacarosa por estevia, del 80 % al 20 % y mencionan que la sacarosa interviene en la formación de geles haciéndolos más firmes, a niveles altos de sustitución de sacarosa se obtuvieron gomas más blandas, característica que afecta directamente la aceptación del producto. Otros autores 9 encontraron que el sabor y dulzor de la miel de abeja polifloral ayudó a enmascarar el extracto de menta y eucalipto en caramelos de goma, permitiendo una mayor aceptabilidad de las gomas y la posibilidad de darle un valor agregado a estos productos de confitería.
Otro estudio realizado, mostró que las variaciones en los ingredientes de la fórmula, llevó a cantidades adecuadas de miel/azúcar/glucosa en agua y establecer el rango de temperatura y tiempo para la obtención de un producto suave, gomoso con sabor a miel y agradable al paladar. Se obtuvieron gomitas miel-menta y miel eucalipto de color amarillo, donde predominó el sabor a miel, textura suave, gomosa sin uso de aditivo con buena aceptación sensorial.27
Evaluación de la calidad sensorial de la mejor formulación
La formulación obtenida en el diseño experimental con la adición de sabor fresa (1mL/100g) y colorante rojo (0,5 mL/100 g) fue sometida a la evaluación de calidad sensorial global por parte de 9 jueces adiestrados en productos de confitería. La respuesta de los jueces estuvo marcada por una calidad global de “Buena” según se muestra en la figura 4.
En cuanto a la calidad sensorial del producto los extremos en la escala de medición quedaron desiertos, ninguno de los evaluadores lo consideró pésimo, y sólo 1 (14,3 %) lo consideró “Excelente”.Los jueces hicieron alusión a defectos en la textura ya que se obtuvieron caramelos pocos fracturables. Este hecho demuestra la necesidad de seguir mejorando la calidad del producto en cuestión y el estudio correspondiente a su caracterización.
Conclusiones
La miel de abeja, como materia prima, cumplió con las especificaciones establecidas por las normas cubanas. La mejor formulación de los caramelos masticables tipo goma fue: gelatina 15%, miel de abeja 30%, azúcar 15%, goma xantana 0,4%, ácido cítrico 1,5% y agua 38%. El análisis de varianza arrojó que solo el factor C (gomo xantana) y las interacciones AB (gelatina-miel de abeja) y AC (gelatina-gomaxantana) influyeron de manera significativa sobre la respuesta sensorial. La calidad global obtenida para los caramelos es de "Buena" aunque se reflejaron defectos en la textura (muy elásticos).
