Introducción
El género Opuntia incluye 188 especies entre silvestres y domesticadas, 78 de ellas son nativas de México y cada una incluye numerosas variantes (Anderson, 2001; López-Palacios, Reyes-Agüero, Peña-Valdivia & Aguirre-Rivera, 2019). Este género es un recurso vegetal importante, porque sus cladodios y frutos son alimento para los humanos (Maki-Díaz et al., 2015). Los cladodios de Opuntia spp. contienen compuestos químicos con propiedades terapéuticas, que les confieren valor adicional (Lemos et al., 2017; López-Palacios & Peña-Valdivia, 2020); por lo que, se reconocen como alimento funcional (Gouws, Georgousopoulou, Mellor, McKune & Naumovski, 2019). Entre esos componentes están los ácidos fenólicos, terpenoides, flavonoides y polisacáridos no amiláceos, como la celulosa, hemicelulosas, pectinas y mucílagos (García, López, Peña-Valdivia, Romo & Marmolejo, 2018; López-Palacios, Peña-Valdivia, Reyes-Agüero & Rodríguez-Hernández, 2012; López-Palacios y & Peña-Valdivia, 2020; Peña-Valdivia, Trejo, Arroyo-Peña, Sánchez & Balois, 2012). Evidencias científicas han mostrado los efectos de los cladodios y de esos compuestos aislados en la fisiología de los seres humanos, como antioxidantes, antinflamatorios, analgésicos, antiulcerogénicos, antidiabéticos, antihiperlipidémicos, hipocolesterolémicos e hipoglucémicos (Andrade-Cetto & Heinrich, 2005; Bacardi-Gascon, Dueñas-Maceda & Jiménez-Cruz, 2007; Castaneda-Andrade, González-Sánchez & Frati-Murani, 1997; Deldicque et al., 2013; Frati-Murani, Gordillo, Altamirano & Ariza, 1988, Frati, Xilotl, Altamirano, Ariza & López-Ledesma, 1991; Guevara-Cruz et al., 2012; Harrat et al., 2018; López-Romero et al., 2014; Stintzing & Reinhold, 2005).
Específicamente, los cladodios maduros y jóvenes (nopalitos) de Opuntia spp. se caracterizan porque contienen mucílago, que es una sustancia polimérica compleja, de naturaleza no amilácea, estructura altamente ramificada, y contenido variable de L-arabinosa, D-galactosa, L-ramnosa, D-xilosa y ácido galacturónico (Goycoolea & Cárdenas, 2003; Matsuhiro, Lillo, Sáenz, Urzúa & Zárate, 2006). El potencial terapéutico y prebiótico del mucílago del género Opuntia incluye: protección contra afección de hígado graso no alcohólico, reumatismo, isquemia cerebral, ciertos tipos de cáncer e infecciones virales y bacterianas, diabetes mellitus tipo 2 (DM2), obesidad (las dos últimas componentes del síndrome metabólico) (Guevara-Araza et al., 2012; Kaur, Kaur & Sharma, 2012; Lee, Jung & Lee, 2012; Lee et al., 2013), inflamación tópica, ulceraciones cutáneas, gastritis y homeostasis de iones intestinales, entre otros padecimientos (Ondarza, 2016; Stintzing & Reinhold, 2005; Vázquez-Ramírez, Olguín-Martínez, Kubli-Garfias & Hernández-Muñoz, 2006). La prevalencia de algunas de estas enfermedades, como DM2, hipertensión y obesidad, y la demanda para su atención es una carga económica global que va en incremento. El control de ellas incluye manejo de la alimentación y del desarrollo de la enfermedad, uso de medicamentos, y la medicina tradicional, entre otras acciones (Department of Environment, 2019). Una medida para su prevención y manejo es modificar los hábitos de alimentación y nutrición con alternativas de bajo costo y alimentos funcionales a base de plantas (Chandalia et al., 2000; Department of Environment, 2019). Un consenso actual se relaciona con el papel anti-hiperglucemiante de la fibra contenida en los alimentos y sus componentes. Esto se debe, en parte, a que la fibra ralentiza la digestión y la tasa de absorción de glucosa (Onakpoya, O’ Sullivan & Heneghan, 2015).
La viscosidad, las propiedades de flujo, el índice de consistencia y la deformación del gel, entre otras propiedades reológicas, son características que sirven para determinar el uso del mucílago del género Opuntia como agente espesante, estabilizador de emulsiones y suspensiones (Cárdenas, Goycoolea & Rinaudo, 2008; López-Palacios, Peña-Valdivia, Rodríguez-Hernández & Reyes-Agüero, 2016). El comportamiento reofluidizante o pseudoplástico y de viscosidad del mucílago de las especies de Opuntia en suspensiones acuosas o salinas, dependiente de la concentración del polisacárido, es similar a la de algunas gomas, como xantana, de algarrobo, guar y otras, que se usan como agentes espesantes y para modificar la reología de los alimentos (López-Palacios et al., 2016; Solano, Alamilla, Maciel, Dávila & Jiménez, 2018). Actualmente, el mucílago extraído de especies del género Opuntia se usa en procesos industriales diversos (Madera-Santana et al., 2018).
Para evaluar la calidad de los productos alimenticios nuevos, mejorar los existentes, y ajustarlos a las demandas de los consumidores es común la evaluación sensorial con métodos de análisis discriminativos, descriptivos y afectivos (cualitativos o cuantitativos). Las pruebas afectivas cuantitativas pueden ser de preferencia, las que obligan a elegir u ordenar uno o pares de productos sobre otros, y de aceptación que determinan el grado de “gusto” por un producto, generalmente mediante una escala hedónica de nueve puntos o escalas faciales (Caspia, Coggins, Schilling, Yoon & White, 2006; Ramírez-Navas, Murcia & Castro, 2014). En las pruebas afectivas cuantitativas es común evaluar atributos individuales para conocer el motivo de aceptabilidad o rechazo. Para esto, en las pruebas se plantean preguntas adicionales, específicas para atributos como apariencia, aroma, sabor, textura, entre otros caracteres. Esos datos pueden obtenerse mediante otras preguntas, como pedir a los panelistas elegir los productos “preferidos” de acuerdo con su color, sabor y aroma; o solicitarles evaluar los atributos utilizando escalas hedónicas, escalas de intensidad y escalas Just About Right (JAR) (Caspia et al., 2006). La escala JAR puede incluir cinco o siete puntos y permite al investigador identificar si un atributo necesita incrementarse o disminuirse (Ramírez-Navas et al., 2014). De acuerdo con Meilgaard, Vance-Civille & Thomas-Carr (2007) los resultados de la escala JAR no se analizan calculando la respuesta media por la desproporción de la escala; sin embargo, las frecuencias de los valores obtenidos se relacionan con los resultados de la prueba de aceptación en el Análisis de Penalización de Medias (APM). Esto resulta en el estadístico “penalidad”, que indica la magnitud de la penalización al producto por no ser considerado JAR (adecuado).
El objetivo de esta investigación fue evaluar las características físicas y aceptación sensorial de la sopa de elote, tipo crema con mucílago de nopal (Opuntia spp.) como espesante, para ofrecer una opción de alimento saludable. La hipótesis fue que la aceptación sensorial de la sopa de elote, tipo crema, es independiente de la variante de nopal fuente del mucílago.
Materiales y métodos
Material vegetal
El mucílago se extrajo de cladodios maduros de las variantes (y especies) de Opuntia: Atlixco (O. ficus-indica), Milpa Alta (O. ficus-indica), Toluca (Opuntia sp.), Tobarito (O. megacantha Salm-Dyck) y Tuna Blanca (O. ficus-indica). Las variantes se seleccionaron con base en su importancia comercial y contenido de mucílago (entre 3.8 y 8.6 g 100 g-1 materia seca) documentados por Peña-Valdivia et al. (2012). De cada variante se cosecharon 6 kg de cladodios de menos de un año, por triplicado. Las variantes Atlixco, Milpa Alta y Toluca se cosecharon de cultivos comerciales en Puebla, Ciudad de México y Estado de México. Las variantes Tobarito y Tuna Blanca se cosecharon en campos experimentales del Colegio de Postgraduados en Montecillo, Estado de México y Chapingo, Estado de México.
Obtención de mucílago y sus características físicas
El mucílago se extrajo con el método descrito por Sol (2016), con modificaciones (Figura 1). El extracto de los cladodios congelados y triturados se precipitó con etanol; se deshidrató con calor convectivo a 65 ºC, se trituró y obtuvo el polvo. El rendimiento del mucílago deshidratado se calculó con la ecuación: Rendimiento (%) = (peso final de mucílago crudo en polvo / peso inicial de pencas) *100.
Figura 1
Secuencia de extracción del mucílago de los cladodios del nopal (Opuntia spp.), basada y modificada de la descrita por Sol (2016).
En los mucílagos se evaluó: humedad por método gravimétrico (después de deshidratarlo a 75 ºC), pH con potenciómetro (en solución acuosa; 1:100 p:v) y color, con colorímetro Hunterlab (MiniScan XE Plus; HunterLab Associates Laboratory Inc. Virginia, EUA) de acuerdo con lo descrito por McGuire (1992).
Formulación de la sopa de elote tipo crema
La formulación de la sopa (Cuadro I) se definió mediante un ensayo interactivo (Millán, López & Ramón, 2016); en el que se modificaron las proporciones de cada ingrediente y la concentración del mucílago de la variante Milpa Alta hasta tener una formulación que tuviera la viscosidad (2.15 Pa*s), similar a la de una sopa de elote, tipo crema, comercial marca Knorr®. En sopas comerciales se usan como espesantes diferentes gomas o almidón modificado (0.5 - 1.0 %, según la NOM-130-SSA1-1995). En este estudio se utilizó almidón modificado como espesante estándar (testigo) y se le determinó: humedad, pH y color como a los mucílagos.
Variables evaluadas en la sopa de elote tipo crema
El pH se midió en muestras de 100 mL con un potenciómetro (Hanna Instruments Inc., Rhode; modelo HI 98140 Island, USA), calibrado con soluciones estándar de pH 4, 7 y 10.
La viscosidad se midió con un viscosímetro Brookfield DV2T (Brookfield Engineering Laboratories Inc., Massachusetts, USA), con aguja de disco #03 y #04 a 20 rpm por 35 s. Los valores se reportaron en Pascales segundo (Pa s). El cambio de viscosidad de la sopa, en dependencia de la velocidad de deformación, se determinó mediante el registro de los trazos de caída y elevación generados por disminución y aumento de viscosidad (curva de bajada y curva de subida) de la velocidad del rotor en el intervalo de 20 rpm a 160 rpm.
Color
El color se definió mediante el índice de su saturación, luminosidad y ángulo de tono o matiz (HUE). Con un colorímetro Hunter Lab modelo MiniScan XE plus (Hunter Associates Laboratory inc. Virginia, EUA) se midieron, en la escala CIE, las coordenadas cromáticas L, a y b; éstas indican la luminosidad y tonalidad que tienden al rojo (valores positivos o hacia el verde, con valores negativos) y la que tiende al amarillo (valores positivos o hacia el azul, con valores negativos), respectivamente. Esos valores se obtuvieron con el método descrito por McGuire (1992).
A partir de las coordenadas a y b se calcularon el tono e índice de saturación del color. El primero se reportó en grados y se calculó con la ecuación: HUE = tan-1 (b/a) y el índice de saturación mediante la ecuación: croma = (√a2 + b2).
Evaluación sensorial de la sopa de elote tipo crema
La evaluación sensorial la hizo un panel no entrenado con 100 estudiantes, de pregrado y posgrado, de edades entre los 16 y 30 años. El método de selección de panelistas se basó en preguntar a una población estudiantil, de Ingeniería Agroindustrial en la Universidad Autónoma Chapingo, México, si eran o no consumidores de sopa de elote tipo crema. Los casos afirmativos fueron los participantes. La evaluación se realizó una única vez en el laboratorio de Evaluación Sensorial del mismo Departamento de Ingeniería Agroindustrial. El día previo a la prueba sensorial se preparó 1 litro de sopa de cada tratamiento (Cuadro I). Para la evaluación se utilizaron vasos de polietileno con 15 mL de muestra a temperatura ambiente. A cada panelista se le proporcionaron cinco muestras de la sopa, un vaso con agua y dos formatos de respuesta. En el primero se solicitó evaluar la aceptación global considerando atributos sensoriales generales (sabor, apariencia, textura, color, y olor), con escala hedónica de nueve puntos. En esta, uno significó “me disgusta extremadamente” y nueve significó “me gusta extremadamente”. En el segundo formato los panelistas especificaron la aceptación por viscosidad con escala hedónica y la potencia de la viscosidad, utilizando una escala JAR. Esta incluyó cinco puntos, de los que uno significó “insuficientemente viscosa” y cinco significó “demasiado viscosa”. El APM con los resultados basados en la escala JAR considera los tres niveles colapsados: insuficiente, adecuado y demasiado, medidos con base en la frecuencia y media de aceptación global. La caída de la media de aceptación global para los niveles “insuficiente” y “demasiado” (niveles no-JAR) es la diferencia entre la media de aceptación global del nivel “adecuado” (JAR) y la media de los niveles mencionados. Este valor indica cuántos puntos de gusto se pierden porque el alimento, en este caso la sopa, muestra demasiada o insuficiente viscosidad. Además, el estadístico penalidad, que es la diferencia ponderada entre las tres medias de aceptación (penalidad = media adecuado - media demasiado + insuficiente) indica el valor, en puntos de gusto, que se pierden por falta de viscosidad, es decir por qué la viscosidad es la no deseada por el consumidor. La significancia resulta de la comparación múltiple entre los tres niveles.
Diseño experimental
El diseño experimental para los espesantes fue completamente al azar, con doce tratamientos, que resultaron de la combinación de seis niveles de espesante (mucílago de cinco variantes de nopal y almidón comercial) y dos niveles de concentración de ellos (0.7 y 1.0%), con cinco repeticiones y 250 g de sopa por repetición.
Análisis estadístico de los resultados
Las variables se analizaron con un diseño completamente al azar, mediante ANDEVA y comparación múltiple de medias por el método de Tukey (α = 0.05). El ANDEVA y las comparaciones se hicieron para determinar el efecto de la variante en el rendimiento del mucílago, las diferencias en las propiedades físicas (humedad y color) de los espesantes, el efecto del espesante y de su concentración en las propiedades físicas de la sopa (pH, viscosidad y color). El APM se realizó con el programa XLSTAT que utiliza los resultados de aceptación global y de la escala JAR. Las pruebas de aceptación global y aceptación por viscosidad se analizaron con ANDEVA y diferencia mínima significativa (DMS). Para descartar la similitud, entre los espesantes agregados a la sopa, mediante la escala JAR se aplicó la prueba Chi-Cuadrado χ2, con la fórmula:
Dónde: OJ son las frecuencias observadas para cada espesante, y Ej representan los promedios de frecuencias por cada nivel de la escala JAR.
Resultados
Humedad y rendimiento del mucílago
La humedad del mucílago en las cinco variantes de nopal fluctuó entre 1.94 en Atlixco y 2.36% en Toluca (Tuna Blanca: 1.94%, Milpa Alta: 1.99%, y Tobarito: 2.01%), sin diferencias significativas (p > 0.05) entre las variantes o el almidón comercial (3.35%).
Las diferencias en el rendimiento del mucílago fueron significativas (p ≤ 0.05) entre las variantes de nopal; de acuerdo con el análisis, se formaron tres grupos. Los grupos con las variantes Atlixco y Milpa Alta (en promedio 0.398%) y Tobarito y Tuna Blanca (en promedio 0.520%) presentaron 35 y 15% menos polisacárido que la variante Toluca (Figura 2).
Figura 2
Rendimiento promedio (+ e.e.) del mucílago extraído de los cladodios de variantes de nopal (Opuntia spp.). Letras similares sobre las barras indican que los promedios no son significativamente diferentes de acuerdo con la comparación múltiple de las medias por el método de Tukey (α = 0.05).
Color de los espesantes
Las diferencias en tonalidad, luminosidad y cromaticidad fueron significativas entre el almidón y los mucílagos. El mucílago de la variante Toluca destacó por su cromaticidad, luminosidad y tono significativamente (p ≤ 0.05) mayores (74, 51 y 5%) que el almidón y el resto de las variantes. El mucílago de la variante Milpa Alta también mostró cromaticidad superior (29%) en comparación con el almidón (Cuadro II).
Cuadro II
Definición de color del almidón comercial modificado y mucílago extraído de cladodios de cinco variantes de nopal (Opuntia spp.).
La luminosidad mostró un gradiente entre las seis muestras. El valor menor lo presentaron los mucílagos de las variantes Atlixco y Milpa Alta; ese valor fue 40% menor que el del mucílago de la variante Toluca (Cuadro II). Este último caso fue el único con cromaticidad en el espectro amarillo-verde.
El ángulo de tono mostró diferencias significativas (p ≤ 0.05) entre los mucílagos y entre estos y el almidón. Los valores formaron un gradiente. En este, el valor menor correspondió al mucílago de la variante Milpa Alta y el mayor al de la variante Toluca; la diferencia entre esos valores extremos representó el 15% (Cuadro II). Los valores indicaron que el color de las muestras tendió a ser amarillento. La excepción a esta tendencia fue el mucílago de la variante Milpa Alta que tuvo un ángulo de tono menor del grupo y fue cercano al color anaranjado.
La pureza o mayor intensidad del color correspondió al mucílago de la variante Toluca y le siguió el de las variantes Milpa Alta y Atlixco; en contraste los mucílagos de las variantes Tuna Blanca y Tobarito presentaron un color menos puro (Cuadro II).
pH y viscosidad de la sopa
El intervalo de pH en la sopa con las dos concentraciones de mucílago de las cinco variantes fluctuó entre 6.09 y 6.32; únicamente los tratamientos con el 1% de mucílago de las variantes Atlixco y Milpa Alta fueron significativamente diferentes (p ≤ 0.05). El pH de la sopa con ambas concentraciones de almidón, como espesante testigo, exhibió valores intermedios en el intervalo mencionado, independiente de la concentración, y significativamente menor a la sopa con 1% de mucílago de las variantes Milpa Alta y Toluca, además fue similar al resto de los tratamientos. El pH de la sopa no se modificó con la concentración de cada uno de los espesantes (Figura 3A).
Figura 3
Valores de pH y viscosidad (promedio + e.e.; n = 4) de sopa de elote, tipo crema, con almidón comercial (Maizena®) (barras blancas) o mucílago de cladodios de cinco variantes de nopal (Opuntia spp.) (barras grises) como espesante al 0.7% (barras vacías) o 1.0% (barras asuradas). comparación múltiple de medias por el método de Tukey (α = 0.05). Mismas letras sobre las barras de los 12 tratamientos indican que las medias no son significativamente diferentes de acuerdo con la comparación múltiple de medias por el método de Tukey (alpha = 0.05).
La viscosidad varió entre 1.623 Pa s en la sopa con 0.7% de mucílago de la variante Tobarito, y 6.043 Pa s en la sopa con 1.0% de mucílago de la variante Atlixco. La viscosidad de la sopa, con ambas concentraciones, de almidón como testigo espesante estuvo en el grupo con los valores mayores. La viscosidad de los tratamientos con 0.7% de mucílago fue significativamente similar a la de su testigo; una excepción fue el mucílago de la variante Tobarito, que generó una viscosidad del 60% menor que su testigo. La sopa con 1% de mucílago de las variantes Atlixco, Toluca y Tuna Blanca mostró una viscosidad significativamente similar a su testigo. La misma concentración de mucílago de las otras dos variantes disminuyó la viscosidad entre 43 y 49% respecto a su testigo (Figura 3B).
La viscosidad se modificó significativamente con el cambio de concentración, únicamente con el mucílago de la variante Atlixco; en este caso la viscosidad de la sopa se duplicó. En contraste, los cambios en la viscosidad de la sopa con el incremento de la concentración de mucílago de las variantes Milpa Alta, Tobarito, Toluca y Tuna Blanca no fueron significativos (p > 0.05) (Figura 3B).
Definición de color de la sopa
Respecto al color de la sopa, las diferencias cromáticas fueron significativas (p ≤ 0.05) entre los tratamientos, este carácter del color fluctuó entre 17. 47º, en la sopa con 0.7% de almidón como espesante, y 18.49º, con la misma concentración de mucílago de la variante Toluca. Los demás tratamientos mostraron valores entre esos dos extremos, pero no fueron significativamente diferentes a ellos, independientemente de la variante de nopal y concentración de mucílago (p > 0.05) (Figura 4A).
Figura 4
Parámetros de color (promedio + e.e.; n = 4) de sopa de elote, tipo crema, con almidón comercial (barras blancas) o mucílago de cladodios de cinco variantes de nopal (Opuntia spp.) (barras grises) como espesante al 0.7% (barras vacías) o 1.0% (barras asuradas). Mismas letras sobre las barras de los 12 tratamientos indican que las medias no son significativamente diferentes de acuerdo con la comparación múltiple de medias por el método de Tukey (α = 0.05).
Las diferencias en la luminosidad de los tratamientos fueron significativas (p ≤ 0.05), los valores fluctuaron entre 46.15º, en el tratamiento con 1% de almidón, y en promedio 47.72º, en los tratamientos con 0.7% de mucílago de las variantes Atlixco, Milpa Alta y Toluca. El resto de los tratamientos, independientemente de la fuente espesante y de su concentración formaron un grupo con luminosidad intermedia entre esos extremos, sin diferencias significativas entre ellos (p > 0.05) (Figura 4B).
Las diferencias en el tono del color también mostraron diferencias significativas (p ≤ 0.05) entre los tratamientos. Los valores fluctuaron entre 78.36º, promedio de los tratamientos con 1% de mucílago de Atlixco, Tobarito y Toluca, y 79.52º, en el tratamiento con 0.7% de almidón. El resto de los tratamientos, independientemente de la fuente espesante y de su concentración presentaron luminosidad intermedia entre esos extremos, sin diferencias significativas entre sí (p > 0.05) (Figura 4C).
Valoración sensorial de la sopa de elote tipo crema
La valoración sensorial se obtuvo de los seis tratamientos con 1% de espesante. La selección se fundamentó en los siguientes criterios. Las diferencias en pH, viscosidad y color de la sopa, salvo alguna excepción aquí descrita, no fueron dependientes de la concentración del espesante. Además, el objetivo medular del estudio fue generar un producto alimenticio con mucílago adicionado, por sus propiedades funcionales y los efectos mayores se esperarían con un aumento de la concentración.
Las diferencias en aceptación global y por viscosidad de la sopa fueron significativas (p ≤ 0.05). Las calificaciones promedio para la aceptación global fluctuaron entre 5.18, para la sopa con mucílago de la variante Atlixco, y 6.41, con almidón como espesante. Los niveles intermedios de aceptación global correspondieron a la sopa con mucílago de las variantes Milpa Alta > Tobarito y Tuna Blanca > Toluca (Cuadro III).
Cuadro III
Aceptación global y por su viscosidad de sopa de elote, tipo crema, añadida con almidón modificado (1%) o mucílago (1%) de cladodios de cinco variantes de nopal (Opuntia spp.). Los resultados son el promedio de las evaluaciones de un grupo de 100 panelistas. Medias seguidas con la misma letra dentro de las columnas no son significativamente diferentes con base en la DMS (α = 0.05).
Las calificaciones promedio de aceptación por viscosidad fluctuaron entre 4.83, para la sopa con mucílago de la variante Atlixco, y 5.95, en promedio, con mucílago de la variante Milpa Alta y con almidón como espesantes. Además, aunque la aceptación por viscosidad de la sopa con el mucílago de las variantes Tobarito y Tuna Blanca fue ligeramente menor a este último valor, las diferencias no fueron significativas respecto al testigo (Cuadro III).
Valoración de la sopa de acuerdo con la prueba JAR
La diferencia entre los espesantes adicionados a la sopa fue significativa; de acuerdo con el análisis, el estadístico χ2 calculado (146) fue mayor que χ2 (31.41) en la tabla de distribución Chi-cuadrado. Por lo que, la hipótesis nula que supone igualdad de espesantes se rechazó (Cuadro IV).
Cuadro IV
Valores de χ2 para probar la hipótesis de independencia respuesta-producto α = 0.05.
Estos resultados complementan los del APM (Cuadro V). De acuerdo con ese análisis, las sopas con almidón, y mucílago de las variantes Milpa Alta y Tuna Blanca como espesante fueron significativamente diferentes al resto de los tratamientos. La penalización para la sopa, con promedio 1.03, correspondiente a los mucílagos de Milpa Alta y Tuna Blanca fue 0.27 mayor que para la sopa con almidón espesante. El mucílago de las variantes Atlixco, Tobarito y Toluca en la sopa no tuvieron efecto significativo, ya que la potencia de la viscosidad en ellas no fue un atributo sensorial suficiente para penalizar la media de aceptación global. Por lo que, el almidón y el mucílago obtenido de Milpa Alta y Tuna Blanca, de acuerdo con los resultados de esta prueba, son candidatos para adicionar a la sopa como espesantes.
Cuadro V
Análisis de penalización de la sopa de elote, tipo crema, con almidón modificado (1%) o mucílago (1%) de cladodios, de cinco variantes de nopal (Opuntia spp.) como espesante.
Discusión
El mucílago de las cinco variantes del presente estudio mostró en promedio un contenido de humedad del 2%, sin diferencias significativas entre las muestras. Este fue un tercio de la documentada (5.6%) por Sepúlveda, Sáenz, Aliaga & Aceituno (2007) en mucílago de cladodios de Opuntia spp. La diferencia podría deberse principalmente al tiempo y tipo de secado, ya que la temperatura fue prácticamente similar en ambos estudios (70-75 ºC). Aunque los autores no indican el tiempo de secado, señalan que utilizaron un horno con vacío; en contraste, en el presente estudio el mucílago se deshidrató en un horno de convección.
Rendimiento del mucílago
El mucílago puede extraerse de los cladodios y de la cáscara de la fruta de Opuntia spp. En general, los métodos utilizados actualmente para extraer estos polisacáridos pueden ser complejos y costosos, según el volumen del disolvente para precipitar y purificar el polisacárido. El rendimiento del mucílago depende de factores como el de los niveles de extracción, parcial o exhaustiva, el de la pureza final y del método utilizado para este fin, ya que, pueden generar mermas. En general, el rendimiento del mucílago puede calificarse bajo, ya que su concentración es limitada en los tejidos vegetales. No obstante, debido al interés industrial emergente, entre ellos el uso de extractos para el tratamiento de afecciones, como en la mucosa gástrica, DM2 y otras, su extracción y caracterización se ha ido incrementando (Ondarza, 2016; Solano et al., 2018).
El contenido de este grupo de polisacáridos en los cladodios de Opuntia spp. varía significativamente entre las especies, las variantes de la misma especie y la edad de los cladodios (López-Palacios et al., 2012; Peña-Valdivia et al. 2012). Además, el contenido también se modifica por factores como la disponibilidad de humedad en el suelo y la temperatura ambiente en el crecimiento de las plantas y los cladodios (Naod & Tsige, 2012; Nobel, Cavalier & Andrade, 1992; García et al. resultados no publicados). De acuerdo con López-Palacios et al. (2012) la concentración de mucílago en cladodios jóvenes fue (11.72% de la materia seca; MS) significativamente mayor en O. ficus-indica, respecto a otras cuatro especies con grado menor de domesticación y silvestres, como O. streptacanta (7.18%); los mismos autores observaron variaciones significativas, del 4 al 12%, entre las variantes de esta especie silvestre. Igualmente, la concentración del mucílago en los cladodios jóvenes de 10 cultivares comerciales de O. ficus-indica fluctuó entre 3.8 y 8.6% MS (Peña-Valdivia et al., 2012). El rendimiento del mucílago en el presente estudio mostró tendencia parcialmente similar a la descrita por Peña-Valdivia et al. (2012) en las variantes Atlixco, Milpa Alta, Tobarito y Toluca; es decir, el rendimiento de las dos primeras fue de los menores y el de las dos últimas fue el mayor en ambas investigaciones. Sin embargo, en el presente estudio los rendimientos fueron menores que los obtenidos por Peña-Valdivia et al. (2012). Las diferencias en el rendimiento del polisacárido, entre los dos estudios, pueden deberse a que aquí elegimos el método de extracción que incluye lisis del tejido por congelación y extracción por extrusión, la que esta no es exhaustiva (Sol, 2016). En contraste, en las investigaciones de López-Palacios et al. (2012) y Peña-Valdivia et al. (2012) el método incluyó lisis del tejido por congelación en N2 líquido, trituración y extracción exhaustiva del mucílago en agua a 85 ºC. Además, en ambos estudios el polisacárido se purificó por diálisis, con agua, y se deshidrató por liofilización.
El rendimiento del mucílago de la variante Toluca nos dio una cantidad cercana al 50% del obtenido por Sepúlveda et al. (2007) de pencas de O. ficus-indica de dos a tres años, después de 8 h de extracción a 40 ºC y relación 1:5 de penca:agua. Los autores documentaron que el rendimiento fue independiente tanto de la temperatura (16 y 40 ºC) como del tiempo de extracción (4 a 16 h) y del tipo o de la proporción de alcohol para precipitar el polisacárido (etanol o isopropanol, 1:3 o 1:4 v:v), pero no de la relación penca:agua para extracción. En contraste, el rendimiento del mucílago en este estudio fue 10 veces mayor al que obtuvieron Cárdenas, Higuera-Ciapara & Goycoolea (1998) de pencas de O. ficus-indica.
El rendimiento también parece dependiente de la solubilidad del polisacárido. Al respecto, López-Palacios et al. (2016) señalaron que los resultados sobre la reología del mucílago permiten suponer que las tasas bajas de flujo de los mucílagos de nopalitos de O. ficus-indica se relacionan con la facilidad para eliminar estos polisacáridos, en el caldo de cocción, respecto a las especies silvestres. El contenido de mucílago en los cladodios varía con el clima en el que crecen los cladodios, como la disponibilidad de humedad durante el desarrollo (Peña-Valdivia, resultados no publicados).
pH de la sopa
El pH de la sopa entre los tratamientos con mucílago varió sin diferencias significativas (p > 0.05) respecto a sus testigos con almidón; pero, hubo dos excepciones, estas fueron la sopa con 1% de mucílago de las variantes Milpa Alta y Toluca, que presentaron acidez ligeramente mayor (0.29 y 0.24 de unidad de pH) que el testigo. Esto indicó que, aunque el mucílago de las cinco variantes fue significativamente más ácido (entre 0.47 y 0.89 de unidad de pH) que el almidón, los otros ingredientes de la sopa amortiguaron el cambio de pH.
En este estudio el pH del mucílago mostró diferencias significativas entre las variantes, el hidrocoloide más ácido correspondió a las variantes Tobarito y Tuna Blanca (con pH 5.5 y 5.6). Estos valores son similares al documentado por Vargas, Vera & Suppé (2019) en el hidrocoloide, al 1%, extraído de los cladodios de O. ficus-indica (pH 5.45). De acuerdo con los resultados de estos autores el pH mostró relación inversa con la concentración, pues con 8% el pH fue 5.22. Al respecto, la acidez del hidrocoloide del mucílago resulta de la presencia de cierta cantidad de ácido galacturónico en el polisacárido (Cárdenas et al., 2008). García et al. (2018) documentaron concentraciones entre 1.45 y 5.05 mMoles de ácido galacturónico por 100 mg del mucílago deshidratado de catorce variantes de Opuntia spp., silvestres y con grado diferente de domesticación. Estos autores determinaron 50% más de ácido galacturónico en el mucílago de las variantes de O. ficus-indica, con mayor nivel de domesticación, respecto a O. streptacantha, calificada como silvestre. Por lo anterior, el pH de los productos con mucílago adicionado podría depender parcialmente de la variante fuente del polisacárido y de la concentración utilizada.
Definición del color de la sopa
El color (tono o matiz) de la sopa con almidón comercial como espesante y las que contenían mucílago fue amarillo; y el tono de los mucílagos aislados se identificó en el espacio amarillo-verde. Este fue parcialmente diferente al color mostaza documentado en el mucílago aislado de cladodios de O. ficus-indica por Vargas-Rodríguez et al. (2016). El ángulo de tono de la sopa espesada con almidón fue de 79.5º, independientemente de la concentración de almidón espesante; seis de los diez tratamientos con mucílago no mostraron diferencias significativas en el matiz respecto a su testigo. Los tratamientos con diferencia significativa en el ángulo de tono respecto a su control no mostraron alguna relación identificable con la concentración de mucílago o variante de procedencia; además, en todos estos casos el tono disminuyó máximo sólo 1% respecto a su testigo. Estos resultados tampoco parecen relacionarse con el tono de los mucílagos aislados o sus diferencias significativas entre ellos y respecto al almidón espesante. La tendencia no significativa de matiz mayor en los tratamientos con concentración menor de mucílago indica que el matiz de la mezcla del resto de los ingredientes de la sopa tiende a predominar en este componente del color.
Las diferencias cromáticas (índice de saturación del color) de la sopa con mucílago no fueron significativas (p > 0.05) respecto al testigo, con ninguna de las concentraciones o variantes del nopal. Los valores del color en todos los tratamientos fueron al menos cuatro veces mayores que los de los espesantes aislados, incluyendo el almidón, y las diferencias significativas entre estos no mantuvieron la misma tendencia en la sopa.
La luminosidad de la sopa se incrementó un 70% en los tratamientos con mucílago, respecto a los testigos espesados con almidón. Aunque, los incrementos fueron significativos (p ≤ 0.05) representaron sólo entre 2 y 3%. Con 1% de mucílago de la mayoría de las variantes y con 0.7% de las variantes Milpa Alta y Toluca se generaron los incrementos. Estos resultados son acordes con la luminosidad significativamente mayor del mucílago aislado de la variante Toluca, respecto al almidón; los de las otras variantes mostraron luminosidad menor que el testigo. Independientemente de estas diferencias, puede decirse, salvo algunas excepciones, que ambas concentraciones de mucílago de las cinco variantes de las que se extrajo el polisacárido mejoraron parcialmente el color de la sopa.
Viscosidad de la sopa
En el 70% de los tratamientos la viscosidad de la sopa con mucílago fue similar a sus testigos (p > 0.05). Las diferencias en viscosidad de la sopa con 0.7 % de mucílago no fueron significativas respecto a su testigo; la excepción fue el mucílago de la variante Tobarito, que la disminuyó 38%, respecto a su testigo. Con 1% de mucílago de las variantes Atlixco, Toluca y Tuna Blanca tampoco se presentaron diferencias significativamente en la viscosidad de la sopa respecto al testigo; pero, con esta concentración mayor, el mucílago de las variantes Milpa Alta y Tobarito disminuyó entre el 42 y 62% la viscosidad de la sopa. El efecto de disminución de la viscosidad fue parcialmente independiente de la variante; ya que, únicamente el mucílago de Tobarito modificó la viscosidad con ambas concentraciones. Por lo que, la viscosidad de los productos con mucílago de nopal adicionado deberá evaluarse para asegurar los valores típicos que definan su calidad.
De acuerdo con Calvo-Arriaga, Hernández-Montes, Peña-Valdivia, Corrales-García & Aguirre-Mandujano (2010) la viscosidad inicial del mucílago de nopal que permanece en los cladodios después de la cocción de la variante Tobarito fue 2.35 veces menor a la de las variantes Copena F1, Copena V1 y Milpa Alta. También, López-Palacios et al. (2016) documentaron la diferencia en la viscosidad de los mucílagos de O. ficus-indica y O. streptacantha, en dispersiones acuosas; los autores propusieron que las diferencias pueden resultar de la organización e interacciones moleculares de los polisacáridos en la dispersión que, a la vez, se relacionan con el peso molecular y estructura de las macromoléculas, incluyendo el número de cadenas laterales. Estas y otras características de los mucílagos podrían ayudar a explicar las diferencias en su viscosidad en el presente estudio.
Para conocer parcialmente las características viscoelásticas de la sopa con mucílago adicionado, en un tratamiento al azar se evaluó la viscosidad de la sopa en dependencia de la velocidad de deformación (Figura 5). La ecuación que describe la relación exponencial inversa entre la viscosidad de la crema de elote con mucílago, y la velocidad de rotor fue: Ƞ = 14.36 V-0.5783; donde Ƞ es la viscosidad de la crema (Pa s) y V es la velocidad del rotor del viscosímetro (rpm). Esta ecuación fue equivalente a Ƞ = 12.57 V-0.809, que corresponde a la de una sopa comercial, tipo crema, con sabor a pollo, y espesada con goma xantana (Ospina, 2016).
Figura 5
Viscosidad de la sopa de elote, tipo crema, con 1% de mucílago de nopal (Opuntia ficus-indica L.) de la variante Milpa Alta, como espesante, en dependencia de la velocidad de deformación.
De acuerdo con Brookfield Engineering Lab. Inc. (2000), la ecuación y el valor del exponente de la velocidad del rotor describen a la sopa con mucílago como fluido no newtoniano con comportamiento tixotrópico (disminución de la viscosidad con el tiempo de aplicación de cizalla). Estas características son frecuentes en alimentos; entre ellos están las pastas que contienen almidón, sopa tipo crema, gelatinas, mayonesas y polímeros fluidos (Beltrán & Marcilla, 2012). Similarmente, el mucílago aislado de cladodios de diversas variantes y especies de Opuntia, en dispersiones acuosas, mostró comportamiento no-newtoniano de adelgazamiento por cizallamiento (Calvo-Arriaga et al., 2010; López-Palacios et al., 2016; Medina-Torres, Brito de la Fuente, TorrestianaSánchez & Katthain, 2000).
Aceptación de la sopa
La prueba de aceptación global es frecuente realizarla en alimentos nuevos (Caspia et al., 2006; Ramírez-Navas et al., 2014). En el presente estudio, la evaluación de aceptación por viscosidad se incluyó, porque es un carácter del mucílago en los cladodios y está relacionado con la aceptabilidad para los consumidores (Calvo-Arriaga et al., 2010). Aunque la aceptación por viscosidad en los tratamientos con mucílago de las variantes Milpa Alta, Tobarito y Tuna Blanca no fue diferente al testigo, la aceptación global de estos tres tratamientos sí fue significativamente menor. Así, los resultados mostraron que únicamente la sopa con mucílago de las variantes Atlixco y Toluca tuvieron una aceptación menor por viscosidad y global.
El análisis de penalización mostró, de acuerdo con la significancia, que la sopa espesada con almidón y con el mucílago de las variantes Milpa Alta y Tuna Blanca no presentaron la viscosidad adecuada para los evaluadores. Pero, contrario a lo esperado, los evaluadores penalizaron fuertemente la viscosidad insuficiente de la sopa de estos tres tratamientos. Es decir, una característica intrínseca del mucílago de las cactáceas es incrementar la viscosidad del medio acuoso en el que se dispersa (Calvo-Arriaga et al., 2010; Cárdenas et al., 1998; López-Palacios et al., 2016); por lo que, se esperaba que la penalización hubiera sido por demasiada viscosidad de la sopa. Así, el mucílago de las variantes Milpa Alta y Tuna Blanca podría adicionarse en concentraciones mayores al 1%.
Asimismo, coincidió que la sopa de los tratamientos con la aceptación global mayor y por su viscosidad fueron las espesadas con almidón comercial y con mucílago de las variantes Milpa Alta y Tuna Blanca y estas también fueron significativas en el análisis de la penalización de medias. Al contrario, la sopa de los tratamientos no significativos fueron las espesadas con mucílago de las variantes Atlixco, Tobarito y Toluca y las que tuvieron la aceptabilidad menor. Destacó que la sopa con mucílago de la variante Atlixco fue considerada por el 65 % de los panelistas como muy y demasiado viscosa, por lo que obtuvo la menor aceptación en viscosidad.
Los valores de aceptación global del presente estudio son cercanos a los documentados por Ravindran & Matia-Merino (2009) en sopas cremosas rehidratadas con sabor a pollo, y con almidón modificado de maíz (5.0 %) como espesantes o con polisacáridos de fenogreco en proporciones de 0.1, 0.2, 0.5, 0.7 o 0.9 %. En ese estudio la aceptabilidad varió entre 6.0 y 7.5.
La viscosidad es inversamente proporcional a la temperatura y depende de factores como la cohesión de las partículas del fluido, esta puede ser variable dependiendo del esfuerzo de corte aplicado (Beltrán y Marcilla, 2012). Los valores de la viscosidad durante las mediciones dependen de factores como la concentración del polisacárido y la temperatura, entre otros. De acuerdo con estos señalamientos, se esperaría que la viscosidad de los alimentos espesados con mucílago de nopal dependa de la concentración, la especie o variante fuente del polisacárido y del tipo de alimento elaborado. Así, la aceptación de los productos a los que se les adicione mucílago de nopal puede ser mayor dependiendo del tipo de producto alimenticio.
Conclusiones
El mucílago de nopal (Opuntia spp.) de las variantes Atlixco, Milpa Alta, Tobarito, Toluca y Tuna Blanca es candidato para adicionar a la sopa de elote tipo crema, porque en general, iguala características físicas, como pH, color, y viscosidad de la sopa espesada con almidón comercial. Debido a su carácter funcional, el mucílago podría considerarse más adecuado como espesante que el almidón. De acuerdo con los resultados de evaluación sensorial global, en contraste con la evaluación por viscosidad, tendrá que ponderarse el beneficio de adicionar mucílago a la sopa de elote para usarse como alimento funcional.
