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An�lisis fisicoqu�mico de una bebida energ�tica formulada a partir de c�scara de pi�a (Ananas comosus) y avena (Avena sativa)

 

Physicochemical analysis of an energy drink formulated from pineapple peel (Ananas comosus) and oats (Avena sativa)

 

An�lise f�sico-qu�mica de uma bebida energ�tica formulada a partir de casca de abacaxi (Ananas comosus) e aveia (Avena sativa)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Correspondencia: rmoreira@uteq.edu.ec

 

 

Ciencias T�cnicas y Aplicadas

Art�culo de Investigaci�n

 

 

* Recibido: 20 de noviembre de 2024 *Aceptado: 11 de diciembre de 2024 * Publicado: �22 de enero de 2025

 

        I.            Universidad Estatal de Quevedo, Quevedo, Los R�os, Ecuador.

      II.            Universidad Estatal de Quevedo, Quevedo, Los R�os, Ecuador.

   III.            Universidad Estatal de Quevedo, Quevedo, Los R�os, Ecuador.

   IV.            Universidad Estatal de Quevedo, Quevedo, Los R�os, Ecuador.

 

Resumen

Esta investigaci�n fue parte del proyecto de Vinculaci�n de la Universidad T�cnica Estatal de Quevedo �Optimizaci�n de residuos agr�colas en la elaboraci�n de subproductos agroindustriales en la zona de influencia de la UTEQ� que tuvo como objetivo analizar las propiedades fisicoqu�micas de una bebida energizante elaborada a partir de residuos de c�scara de pi�a (Ananas comosus), enriquecida con avena (Avena sativa). La c�scara de pi�a es una fuente rica en polifenoles y fibras, mientras que la avena aporta vitaminas del grupo B, como el �cido f�lico, vitamina E y minerales como calcio, hierro y zinc, lo que hace que la bebida sea apta para el consumo por personas de cualquier edad. El desarrollo experimental sigui� un Dise�o Completamente al Azar, utilizando como primer factor el jugo de c�scara de pi�a en cuatro proporciones (15 %, 20 %, 25 %, 30 %) y, como segundo factor, cuatro tiempos de fermentaci�n (10, 15, 20, 25 d�as), manteniendo constante la cantidad de 30 g de avena en las formulaciones. Las variables dependientes fueron densidad (g/mL), s�lidos solubles (�Brix), pH y acidez titulable (expresada en porcentaje de �cido c�trico), mostrando diferencias significativas entre los tratamientos (p<0,05) en todas las variables de respuesta a excepci�n de la densidad. Se concluye que los tratamientos propuestos mejoraron significativamente las propiedades fisicoqu�micas de la bebida propuesta.

Palabras clave: c�scara de pi�a; avena; bebida energ�tica; fruta.

 

Abstract

This research was part of the Linkage project of the State Technical University of Quevedo "Optimization of agricultural waste in the production of agroindustrial byproducts in the area of ​​influence of the UTEQ" which aimed to analyze the physicochemical properties of an energy drink made from of pineapple peel waste (Ananas comosus), enriched with oats (Avena sativa). Pineapple peel is a rich source of polyphenols and fiber, while oats provide B vitamins, such as folic acid, vitamin E and minerals such as calcium, iron and zinc, which makes the drink suitable for consumption. by people of any age. The experimental development followed a Completely Randomized Design, using pineapple peel juice as the first factor in four proportions (15%, 20%, 25%, 30%) and, as the second factor, four fermentation times (10, 15 , 20, 25 days), keeping the amount of 30 g of oats constant in the formulations. The dependent variables were density (g/mL), soluble solids (�Brix), pH and titratable acidity (expressed as a percentage of citric acid), showing significant differences between treatments (p<0.05) in all response variables. exception of density. It is concluded that the proposed treatments significantly improved the physicochemical properties of the proposed drink.

Keywords: pineapple peel; oatmeal; energy drink; fruit.

 

Resumo

Esta pesquisa fez parte do projeto Linkage da Universidade T�cnica Estadual de Quevedo �Otimiza��o de res�duos agr�colas na produ��o de subprodutos agroindustriais na �rea de influ�ncia da UTEQ� que teve como objetivo analisar as propriedades f�sico-qu�micas de uma bebida energ�tica elaborada a partir de de res�duo de casca de abacaxi (Ananas comosus), enriquecido com aveia (Avena sativa). A casca do abacaxi � uma rica fonte de polifen�is e fibras, enquanto a aveia fornece vitaminas do complexo B, como �cido f�lico, vitamina E e minerais como c�lcio, ferro e zinco, o que torna a bebida adequada para consumo por pessoas de qualquer idade. O desenvolvimento experimental seguiu um Delineamento Inteiramente Casualizado, utilizando como primeiro fator o suco de casca de abacaxi em quatro propor��es (15%, 20%, 25%, 30%) e, como segundo fator, quatro tempos de fermenta��o (10, 15, 20, 25 dias), mantendo constante a quantidade de 30 g de aveia nas formula��es. As vari�veis ​​dependentes foram densidade (g/mL), s�lidos sol�veis (�Brix), pH e acidez titul�vel (expressa em percentual de �cido c�trico), apresentando diferen�as significativas entre os tratamentos (p<0,05) em todas as vari�veis ​​resposta, exceto densidade. Conclui-se que os tratamentos propostos melhoraram significativamente as propriedades f�sico-qu�micas da bebida proposta.

Palavras-chave: casca de abacaxi; aveia; bebida energ�tica; fruta.

 

Introducci�n

A nivel global, la industria de las bebidas representa uno de los sectores m�s activos dentro del �mbito alimentario (Ramos et al., 2024). En la actualidad, en la regi�n latinoamericana ha crecido la preferencia por bebidas naturales y saludables, impulsada por la implementaci�n de impuestos sectorizados que fomentan el consumo de opciones m�s beneficiosas para la salud (Moreira et al., 2023).

En Ecuador las preferencias de bebidas recaen sobre todo en las gaseosas, derivados l�cteos, aguas embotelladas y bebidas energizantes (Jara et al., 2022; D�az et al., 2024). Es de gran importancia buscar alternativas que satisfagan las crecientes demandas de los consumidores por disminuir el consumo de ultra procesados y por adquirir bebidas con ingredientes m�s naturales y ex�ticos como frutas con altos valores nutricionales (Murillo et al., 2023), avena (Luna et al., 2023) o con procesos fermentativos que mejoren sus propiedades funcionales (Vel�zquez et al., 2018).

Las bebidas energ�ticas est�n dise�adas principalmente para proporcionar un aumento de energ�a mediante la estimulaci�n del metabolismo, cuyos componentes incluyen extractos de hierbas ex�ticas, vitamina B, junto con ingredientes como cafe�na, glucuronolactona, creatina, maltodextrina, taurina, inositol, guaran� y ginseng, creando una combinaci�n ideal para aumentar los niveles de energ�a (Arbilla et al., 2022).

Hoy en d�a, las bebidas energ�ticas se han vuelto muy populares, alcanzando un alto nivel de ventas entre j�venes y adultos (S�nchez et al., 2016), afirm�ndose que est�n formuladas para mejorar la resistencia f�sica, facilitar reacciones m�s r�pidas, aumentar la concentraci�n, incrementar la alerta mental, combatir el sue�o, generar una sensaci�n de bienestar y estimular el metabolismo (Santos, 2022).

La c�scara de pi�a y la avena son ampliamente valoradas por sus beneficios nutricionales y para la salud (Bravo et al., 2022; Mechato & Vera, 2024). La pi�a destaca por su alto contenido de antioxidantes, vitaminas y minerales, adem�s de su refrescante sabor tropical (Ali et al., 2020); la c�scara de pi�a es rica en manganeso, lo que la convierte en un ingrediente ideal para crear bebidas energ�ticas que proporcionen vitalidad durante todo el d�a, permitiendo sustituir las bebidas energ�ticas qu�micas por una alternativa m�s natural y saludable (Roda & Lambri, 2019), mientras que la avena es apreciada por su riqueza en fibra y prote�nas (Yu et al., 2023).

La avena es un cereal con un valor energ�tico de 361 kcal por cada 100 gramos, con fuente de prote�nas y alto contenido en fibra que proporcionan una sensaci�n de saciedad, aportando energ�a de manera moderada pero constante, evitando la debilidad, el cansancio y la ansiedad (Rodr�guez et al., 2023), lo que la convierten en un ingrediente natural para bebidas energ�ticas.

A partir de lo expuesto, este estudio busca evaluar las propiedades fisicoqu�micas de una bebida energizante hecha a base de c�scara de pi�a y avena, proponi�ndola como una alternativa a los componentes qu�micos utilizados en las bebidas energ�ticas comerciales, brindando a los consumidores una opci�n m�s saludable y atractiva, maximizando el aprovechamiento de los recursos naturales.

 

Metodolog�a

El proyecto de investigaci�n se llev� a cabo en el cant�n Mocache, en los laboratorios situados en el Campus "La Mar�a" de la Universidad T�cnica Estatal de Quevedo (UTEQ), localizada en el kil�metro 7,5 de la v�a Quevedo-Mocache, en la provincia de Los R�os, Ecuador.

El experimento se llev� a cabo bajo un Dise�o Completamente al Azar, considerando como factor A el jugo de c�scara de pi�a en cuatro concentraciones (15 %, 20 %, 25 %, 30 %) y, como factor B, cuatro tiempos de fermentaci�n (10, 15, 20, 25 d�as), manteniendo constante la cantidad de 30 g de avena en todas las formulaciones. Para comparar las medidas entre tratamientos, se utiliz� la prueba de Tukey (p ≤ 0.05).

Se establecieron 4 tratamientos con tres repeticiones, correspondientes a diferentes combinaciones de porcentajes de jugo de c�scara de pi�a y tiempos de fermentaci�n, dando un total de 12 unidades experimentales, como se muestra en la Tabla 1.

 

Tabla 1. Tratamientos de estudio

 

Procedimiento de elaboraci�n de la bebida

Recepci�n: Las pi�as fueron recibidas en su punto de madurez comercial, garantizando una materia prima de calidad para la preparaci�n de la bebida.

Pesado: Utilizando una balanza, se realiz� el pesado de las pi�as para registrar la cantidad inicial de materia prima, as� como de la avena.

Lavado: Las pi�as se lavaron con una soluci�n clorada al 1 % para eliminar suciedad y otros contaminantes, asegurando la limpieza adecuada antes de extraer las c�scaras.

Pelado: A continuaci�n, las pi�as se pelaron manualmente, y se procedi� a pesar tanto la pulpa como las c�scaras en un recipiente para su posterior uso.

Pesado: Se pesaron las c�scaras de pi�a para obtener el porcentaje exacto requerido en cada frasco.

Cocci�n: Las c�scaras de pi�a se cocinaron a 80 �C durante 2 minutos para eliminar microorganismos, y luego se descart� el agua utilizada.

Fermentaci�n: Una vez recolectadas todas las c�scaras, se colocaron en un recipiente para fermentarlas junto con avena y 1 litro de agua, con tiempos de fermentaci�n espec�ficos de 10, 15, 20 y 25 d�as.

Almacenamiento: Se almacenaron los 4 tratamientos con sus respectivos tiempos de fermentaci�n para, posteriormente, proceder a la pasteurizaci�n.

Colado: Despu�s de completarse el per�odo de fermentaci�n, se filtr� el contenido del frasco de c�scara de pi�a y avena, dejando �nicamente el jugo fermentado para el siguiente paso.

Pasteurizaci�n: Se llev� a cabo la pasteurizaci�n del jugo a una temperatura entre 72 y 78 �C durante 12 a 15 minutos, con el fin de inactivar las enzimas y eliminar microorganismos pat�genos.

Formulaci�n/Diluci�n: Tras la pasteurizaci�n, la temperatura se redujo a 65�C durante 10 minutos para a�adir los siguientes ingredientes previamente pesados: 3 g de �cido c�trico, 0.3 g de benzoato de sodio, 0.3 g de �cido fosf�rico, 0.3 g de nitrito de sodio y 180 g de jarabe simple (a 65� Brix).

Enfriado: Despu�s de diluir los componentes, la bebida se enfri� hasta alcanzar los 35�C, momento en el que se a�adieron 5 g de �cido asc�rbico.

Esterilizaci�n: Se esterilizaron los envases de vidrio a 121�C durante 20 minutos para eliminar cualquier microorganismo antes del envasado.

Envasado: La bebida fue envasada en botellas de vidrio con tapas previamente esterilizadas, llen�ndolas con 250 mL y sell�ndolas al vac�o.

Sellado: El sellado se realiz� a 100�C durante 90 segundos, con el objetivo de inactivar pat�genos y garantizar un sellado al vac�o.

Almacenado: Las botellas fueron almacenadas en un refrigerador a 4�C.

Variables dependientes o respuesta

Densidad: Se midi� utilizando un dens�metro digital, y los resultados se expresaron en g/mL (Wagner, 2021).

S�lidos solubles: Se determinaron con un refract�metro, expresados en grados Brix (INEN, 1986).

pH: Se midi� directamente en el jugo con un potenci�metro, equipado con un electrodo de vidrio combinado (INEN, 2013).

Acidez: Se determin� por titulaci�n con hidr�xido de sodio 0,1 N y fenolftale�na como indicador, tomando el �cido c�trico como referencia, siguiendo la norma ecuatoriana (INEN, 2012).

 

Resultados

Como se aprecia en la tabla 2 una vez aplicadas las pruebas de significancia en las ANOVAS, se corrobor� que la densidad no fue estad�sticamente significativa (p>0,05) por lo que se conserva la hip�tesis que en esta variable no modifica los tratamientos propuestos; en contrapartida se observaron cambios significativos en los s�lidos solubles, pH y acidez (p<0,05), por lo que se deduce que si modifican esta variable respuesta.

 

Tabla 2. Resumen resultados ANOVAS

 

Los subconjuntos homog�neos seg�n Tukey, refiri�ndose espec�ficamente al par�metro densidad, tal como se puede observar en la Figura 1, el tratamiento 4 alcanzo el m�s alto promedio con 1,22 g/mL seguido por el tratamiento 1 y 3 con 1,13 g/mL, la media m�s baja fue para el tratamiento 2 con 1,01 g/mL.

 

Figura 1. Prueba Tukey para densidad

En la Figura 2 es observable, que el m�s alto de los promedios lo alcanzo el tratamiento 1 con 29,47 �Brix, seguido por el tratamiento 4 el cual obtuvo una media de 28,43 �Brix, despu�s el tratamiento 3 con 27,97 y por su parte el tratamiento 2 fue quien alcanzo el m�s bajo promedio con 19,3 �Brix.

 

Figura 2. Prueba Tukey para s�lidos solubles

 

Como se muestra en la Figura 3, en la variable pH el tratamiento 2 alcanzo el m�s alto promedio con un nivel de pH de 3,33, seguido por los tratamientos 1 y 4 con un pH de 3,29, la media m�s baja la alcanzo el tratamiento 3 con un pH de 3,26.

 

Figura 3. Prueba Tukey para pH

La Figura 4 demuestra que, en la acidez titulable, el m�s alto promedio lo obtuvo el tratamiento 4 con 0,87, seguido por el tratamiento 3 con una media de 0,85, luego el tratamiento 2 con 0,75 y el m�s bajo de las medias fue para el tratamiento 1 con 0,67.

 

Figura 4. Prueba Tukey para acidez titulable

 

Discusi�n

En el contexto de bebidas, agregar jugo de pi�a u otra fruta �cida aumentar�a la acidez al aportar �cidos org�nicos propios (Flores et al., 2020); por otra parte, otras t�cnicas como la fermentaci�n elevar�an la acidez (Jim�nez et al., 2024). En contrapartida el pH experimentar�a datos inversamente proporcionales por las razones antes argumentadas; Minaya et al. (2023) document� valores de pH promedios de 3,6 en una bebida a base de c�scara de pi�a, moringa y maracuy�; Jim�nez et al. (2024) indican un porcentaje de acidez m�ximo de 0,90 para este tipo de bebidas fermentadas de pi�a. Vera (2023) observ� disminuci�n del pH y aumento de la acidez a medida que transcurr�an los d�as en una bebida funcional de yac�n y pi�a, tendencias en los datos similares a la que se presentan en esta investigaci�n.

Los estudios llevados a cabo por Montero et al. (2016) utilizando diferentes concentraciones de pi�a, mango y zanahoria demostraron incrementar los s�lidos solubles a medida que se incremente su concentraci�n en la formulaci�n teniendo un efecto sobre esta variable en bebidas, dicho fen�meno es explicado por el aporte de s�lidos del jugo de pi�a (Moreira et al., 2024). Adem�s, Torres et al. (2024) indican que al fermentar c�scaras de pi�as los s�lidos solubles fluctuaron de 32 a 34, un rango similar al obtenido en este trabajo.

En la variable densidad los hallazgos son similares a la investigaci�n de Castulovich y Franco (2018) que no hallaron cambios en la densidad de una bebida de pi�a y coco con adici�n de hidrocoloides durante su almacenamiento, tambi�n como se contrasta en el estudio de Torres et al. (2024) que obtuvieron promedios en la densidad de 1,12 a 1,14 g/mL en procesos fermentativos de bebidas con c�scara de pi�a, valores que se asemejan.

 

Conclusiones

El an�lisis fisicoqu�mico de la bebida energ�tica formulada a partir de c�scara de pi�a y avena demuestra que esta alternativa puede ser una opci�n viable y saludable dentro del mercado de bebidas funcionales. Los resultados obtenidos destacan que las formulaciones con mayores proporciones de jugo de c�scara de pi�a y tiempos de fermentaci�n prolongados presentaron valores �ptimos de s�lidos solubles, pH y acidez, lo que refuerza sus caracter�sticas como una bebida energizante con propiedades mejoradas. Todas las variables dependientes se vieron influenciadas por los factores de estudio a excepci�n de la densidad (p>0,05).

Por otro lado, este estudio resalta el potencial de los subproductos agroindustriales, como la c�scara de pi�a, para desarrollar productos innovadores y sostenibles, contribuyendo a la econom�a circular. La reutilizaci�n de estos residuos no solo minimiza el desperdicio, sino que tambi�n permite crear bebidas atractivas desde el punto de vista funcional y organol�ptico.

Finalmente, la implementaci�n de procesos controlados, como la fermentaci�n y la pasteurizaci�n, asegura la calidad y estabilidad del producto, posicion�ndolo como una alternativa viable a las bebidas energ�ticas convencionales.

 

Referencias

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