Elaboraci�n de una golosina tipo gomita a base de extracto de zapallo y pulpa de maracuy� con adici�n de inulina

Production of a gummy candy based on pumpkin extract and passion fruit pulp with the addition of inulin

 

Prepara��o de bala tipo goma � base de extrato de ab�bora e polpa de maracuj� com adi��o de inulina

 

 

 

 

Tanya Negrete Ontaneda I tanya.negrete4945@utc.edu.ec https://orcid.org/0009-0000-7427-8185

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Correspondencia: tanya.negrete4945@utc.edu.ec

 

 

 

Ciencias Agr�colas

Art�culo de Investigaci�n

�

* Recibido: 31 de enero de 2025 *Aceptado: 17 de febrero de 2025 * Publicado: �03 abril de 2025

 

       I.          Universidad T�cnica de Cotopaxi

 

 

 

Resumen

Los productos de confiter�a, como las golosinas tradicionales, aportan gran cantidad de calor�as. Hoy en d�a, la tendencia y la demanda del mercado alimenticio va enfocado a la elaboraci�n de productos saludables. Por esa raz�n, la industria alimentaria busca crear dulces saludables mediante la reducci�n del contenido cal�rico, sin az�car o la sustituci�n del mismo. El objetivo de este estudio fue desarrollar un dulce tipo gomita a base de extracto de zapallo y pulpa de maracuy�, con la finalidad de fomentar el consumo de frutas y hortalizas, que contengan un bajo contenido cal�rico mediante la sustituci�n de la sacarosa por inulina. Se utiliz� un dise�o central compuesto (DCC) con arreglo factorial 22. Las variables de estudio fueron extracto de zapallo (10-90%) e inulina (5-15%). Mediante la metodolog�a de superficie de respuesta (MRS) se obtuvo modelos matem�ticos con un valor p<0.10, un R2 m�nimo de 0.7 y consecutivamente superficies para las siguientes respuestas: penetrabilidad (1/10 mm), az�cares (%), humedad (%) y pH. Los resultados obtenidos por el an�lisis de varianza (ANOVA) evidenciaron que el reemplazo con extracto de zapallo tuvo influencia en las variables de penetrabilidad, humedad y pH; mientras que la inulina tuvo efecto en todas las variables de respuesta. Posteriormente, se optimiz� para obtener una formulaci�n con una deseabilidad superior al 0.80, la cual muestra una reducci�n de 5.61% en az�cares, una penetrabilidad de 56.3 (1/10mm), un pH de 3.94 y una humedad de 35.9%. La prueba de concepto mostr� una gran aceptaci�n y curiosidad por el nuevo producto.

Palabras claves: Dulce, Frutas, Hortalizas, Sustituto, Reemplazo, Gominola, Sacarosa.

 

Abstract

Confectionery products; such as traditional candy, have a large amount of calories.
Nowadays, the trend and demand of food market is focused on the development of healthy products. For that reason, the food industry seeks to create healthy candies by reducing caloric content, and replacing the amount of sugar. The aim of the study was to develop a candy like jelly beans based on pumpkin extract and passion fruit pulp, in order to promote vegetable and fruit consumption with less caloric content by replacement of sucrose for inulin. A central composite design (CCD) with a factorial arrangement 22 was used. The study variables were pumpkin extract (10-90%) and inulin (5-15%). The response surface methodology (RSM) was used to obtain mathematical models with a value p<0.10, R2 minimum of 0.7, and consecutively surfaces for the following variables: penetrability (1/10 mm), sugars (%), humidity (%), and pH. The result obtained from analysis of variance (ANOVA) proved that the replacement with pumpkin extract had an influence on the variables of penetrability, humidity and pH; whereas, inulin had an effect on all response variables. Subsequently, the model was optimized to obtain a formulation with a desirability greater than 0.80, which shows a reduction of 5.61% in sugars, a penetrability of 56.3 (1/10mm), a pH of 3.94 and a humidity of 35.9%. The concept test demonstrated an excellent acceptance and interest about the new product.

Keywords: Sweet, Fruit, Vegetables, Substitute, Replacement, Jelly, Sucrose.

 

Resumo

A correta administra��o da irriga��o agr�cola � de extrema import�ncia dado o contexto de escassez de recursos h�dricos e, por outro lado, de aumento da procura de produtos agr�colas. O cultivo do caf�, para o qual s�o necess�rias pr�ticas de irriga��o muito espec�ficas e flex�veis, assim como os sistemas de cultivo, ou seja, as condi��es ambientais s�o decisivas. Este estudo combina tecnologias de agricultura de precis�o com tecnologias de Internet das Coisas (IoT) para otimizar a tomada de decis�es sobre irriga��o em lavouras de caf�. Os sensores IoT s�o utilizados para monitorar a umidade do solo, temperatura, radia��o solar e em geral para monitorar as condi��es ambientais da cultura, portanto, o sistema coleta dados em tempo real que s�o processados ​​por meio de algoritmos de aprendizado de m�quina e cuja aplica��o � prever as necessidades de irriga��o. Esta abordagem e esta solu��o podem levar a uma gest�o adequada dos recursos h�dricos e ao ajuste �s condi��es das culturas, conduzindo a melhorias na produtividade e qualidade do caf�, bem como a perdas de �gua.

Palavras-chave: Gest�o de irriga��o, agricultura de precis�o, Internet das Coisas, IoT.

 

Introducci�n

Los productos de confiter�a, como las gomitas, se elaboran principalmente mediante la combinaci�n de az�cares como glucosa, sacarosa y fructosa, junto con agentes gelificantes y aditivos permitidos. Seg�n la norma NTE INEN 2217 (2000), las gomitas son productos obtenidos por la mezcla de gomas naturales, gelatinas, pectinas, agar-agar, glucosa, almidones, az�cares y otras sustancias autorizadas. Estos productos destacan por su textura el�stica, lograda gracias a agentes gelificantes como la gelatina, agar-agar, almidones y pectinas, cada uno con propiedades �nicas que influyen en la textura y consistencia del producto final (Ampudia, 2019).

En Ecuador, el aumento en el consumo de productos procesados y los cambios en los h�bitos alimenticios han generado un incremento preocupante en los �ndices de obesidad y sobrepeso. Seg�n la Encuesta Nacional de Salud y Nutrici�n, el 29,9% de los ni�os entre 5 y 11 a�os y el 62,8% de los adultos entre 19 y 59 a�os presentan sobrepeso u obesidad (El Tel�grafo, 2018). Adicionalmente, la Organizaci�n Mundial de la Salud (OMS) ha se�alado que la baja ingesta de frutas y hortalizas est� asociada con el desarrollo de enfermedades cr�nicas (OMS, 2002). Ante esta problem�tica, la tendencia de la industria alimentaria se dirige hacia la producci�n de alimentos saludables, con bajo contenido cal�rico y sin az�car, o con alternativas que lo sustituyan (Cabezas, Hern�ndez & Vargas, 2015).

El zapallo (Cucurbita pepo L.), una hortaliza rica en fibra, vitaminas (A, C, E y B) y minerales como potasio, es un alimento con m�ltiples beneficios para la salud, incluyendo la regulaci�n del sistema digestivo y la reducci�n del riesgo de enfermedades cardiovasculares (Romero & Mart�nez, 2012). Por su parte, el maracuy� (Passiflora edulis), originario de la regi�n amaz�nica, aporta un jugo rico en vitamina C, provitamina A y fibra, adem�s de un sabor y color intensos altamente valorados en la industria alimentaria (Rodr�guez, 2014).

Por otro lado, la inulina, un carbohidrato de almacenamiento obtenido principalmente de la ra�z de achicoria, act�a como un ingrediente funcional debido a sus propiedades prebi�ticas y su capacidad de reemplazar az�cares en diversos alimentos. Su aplicaci�n permite desarrollar productos con menor contenido cal�rico y textura adecuada (Madrigal & Sangronis, 2007).

Dado el creciente inter�s por productos que combinen propiedades saludables con caracter�sticas sensoriales atractivas, el objetivo de este estudio fue desarrollar una gomita elaborada con extracto de zapallo y pulpa de maracuy�, utilizando inulina como sustituto de la sacarosa. Este desarrollo busca fomentar el consumo de frutas y hortalizas mediante un producto innovador, bajo en calor�as y con beneficios funcionales para la salud.

 

Estrategias Metodol�gicas / Materiales y M�todos

Materia prima

Para la elaboraci�n de las gomitas, se emplearon los siguientes ingredientes: zapallo fresco (Cucurbita pepo L.) pelado y cortado en cubos, seleccionado por su madurez comercial adecuada, evidenciada en el color verde a amarillo que garantiza su manipulaci�n y conservaci�n en buenas condiciones. Adem�s, se utiliz� pulpa congelada de maracuy� sin az�car a�adida, gelatina sin sabor en polvo, az�car blanca, glucosa l�quida, inulina en polvo y �cido c�trico. La formulaci�n base de las gomitas se detalla en la Tabla 1.

Tabla 1: Formulaci�n base de las gomitas

 

Proceso de elaboraci�n

La elaboraci�n de las gomitas se realiz� de manera tradicional mediante un proceso discontinuo. Inicialmente, se mezclaron los ingredientes secos (az�car, inulina y �cido c�trico), excluyendo los agentes gelificantes (gelatina) y los ingredientes semil�quidos (glucosa). La gelatina se hidrat� con el 20% del volumen total de la mezcla l�quida (pulpa de maracuy� y extracto de zapallo) durante 9 minutos y luego se disolvi� en ba�o mar�a por 3 minutos.

Simult�neamente, se prepar� el caramelo calentando la glucosa, la mezcla de ingredientes secos y el 80% restante de la mezcla l�quida hasta alcanzar el punto caramelo. A los 3:18 minutos, se a�adi� la gelatina disuelta, completando un tiempo total de cocci�n de 6 minutos. Posteriormente, la mezcla se verti� en moldes de silicona y se dej� enfriar a temperatura ambiente durante 4 horas.

Dise�o experimental

Para evaluar el efecto de la adici�n de extracto de zapallo e inulina en las gomitas, se utiliz� un dise�o central compuesto (DCC) con arreglo factorial 2². Los factores evaluados fueron la sustituci�n de pulpa de maracuy� por extracto de zapallo (10�90%) y el reemplazo de az�car por inulina (5�15%). El dise�o incluy� 12 tratamientos (Tabla 2): 4 factoriales, 4 puntos axiales y 4 repeticiones en el punto central. Los resultados se analizaron mediante metodolog�a de superficie de respuesta, generando modelos matem�ticos significativos (p<0.10, R² ≥0.70), utilizando el software Statistica 7.0.

Tabla 2. Dise�o central compuesto (DCC)

 

Caracterizaci�n de las gomitas

Se evaluaron las siguientes variables de respuesta para determinar el efecto del reemplazo de pulpa de maracuy� por extracto de zapallo y del az�car por inulina:

�       Penetrabilidad: Medida con un penetr�metro universal seg�n la metodolog�a descrita por Ott (1992), con tres repeticiones por tratamiento. La penetrabilidad se report� en unidades de 1/10mm.

�       Determinaci�n de az�cares: Porcentaje de az�cares totales determinado mediante el m�todo Lane-Eynon, basado en la reducci�n de cobre por monosac�ridos reductores (Morillo & Puma, 2009).

�       Humedad: Determinada mediante el m�todo gravim�trico por estufa seg�n AOAC 925.45, reportando la p�rdida de peso en porcentaje.

�       pH: Medido seg�n el m�todo AOAC 981.12 (potenciometr�a), utilizando 2 g de muestra en 15 ml de agua destilada caliente.

Prueba de concepto

Se realiz� una encuesta en l�nea para evaluar la percepci�n del nuevo producto. La encuesta incluy� 10 preguntas de opci�n m�ltiple y 2 preguntas abiertas para sugerencias.�

 

Resultados

En el an�lisis del dise�o central compuesto (DCC), se evaluaron las variables de respuesta: penetrabilidad, contenido de az�cares, humedad y pH. Los resultados obtenidos, incluyendo las medias y desviaciones est�ndar, se presentan en la Tabla 3.

Tabla 3. Resultados obtenidos en el DCC.

 

A partir del an�lisis estad�stico, se generaron modelos matem�ticos predictivos para cada variable de respuesta. Estos modelos, junto con los valores de R² ajustados, se resumen en la Tabla 4.��

Tabla 4.� Modelos matem�ticos de las variables de respuesta en el an�lisis f�sico qu�mico.

Variable de Respuesta	Modelo Matem�tico	R2 Ajustado
Penetrabilidad		0.90466
Az�cares		0.63506
Humedad		0.69746
pH		0.98351

*

El an�lisis de varianza (ANOVA) confirm� que todas las variables de respuesta presentaron significancia estad�stica al nivel del 10% (p<0.10).

Las superficies de respuesta obtenidas a partir de los modelos matem�ticos se muestran en la Figura 1, donde se visualizan los efectos de la sustituci�n de pulpa de maracuy� por extracto de zapallo (x₁) y del az�car por inulina (x₂):

Figura 1. Superficies de respuesta: (a) Penetrabilidad (b) Az�cares (c)Humedad y (d) pH

 

 

Discusi�n

Caracterizaci�n de las gomitas

 

Penetrabilidad

La penetrabilidad se utiliz� como una variable clave para evaluar la textura de las gomitas, medida a trav�s del poder de hundimiento. El an�lisis de varianza (ANOVA) demostr� que tanto el extracto de zapallo como la inulina tuvieron un efecto significativo sobre esta variable. El modelo cuadr�tico obtenido (Tabla 4) indic� que el aumento de la inulina incrementa la penetrabilidad, generando una textura m�s suave en las gomitas. Esto se evidencia en la Figura 1(a), donde se observa que concentraciones mayores de inulina resultan en una menor firmeza.

La gelatina, mantenida constante en todos los tratamientos, jug� un papel fundamental en la retenci�n de agua y la formaci�n del gel, contribuyendo a la textura final del producto. Por su parte, la inulina, un carbohidrato no digerible, forma redes tridimensionales que inmovilizan agua, mejorando la estabilidad f�sica del producto (Mu�oz et al., 2012).

 

Az�cares

El reemplazo parcial de sacarosa por inulina redujo significativamente el contenido de az�cares totales en las gomitas, como se refleja en la Tabla 3. El ANOVA mostr� que �nicamente la inulina tuvo un efecto significativo en esta variable, lo que se confirma con el modelo de primer orden negativo obtenido (Tabla 4). Esto implica que la superficie de respuesta (Figura 1(b)) presenta un comportamiento lineal, donde mayores concentraciones de inulina reducen el contenido de az�car.

La inulina, adem�s de actuar como sustituto, presenta propiedades edulcorantes similares a la sacarosa y sin�rgicas con los agentes gelificantes, lo que contribuye a la formaci�n del gel sin afectar la textura deseada (Madrigal y Sangronis, 2007). Este cambio en la formulaci�n asegura que el porcentaje de az�car (40�43%) est� por debajo del l�mite establecido por la norma INEN (2000) para productos de confiter�a.

 

Humedad

El an�lisis de humedad evidenci� que tanto el extracto de zapallo como la inulina influyen en esta variable, aunque la inulina tuvo un impacto m�s significativo, como se observa en el modelo cuadr�tico (Tabla 4) y la Figura 1(c). La capacidad de la inulina para retener agua y formar geles aumenta el contenido de humedad en las gomitas. Este comportamiento est� relacionado con su naturaleza higrosc�pica, atribuida a las cadenas lineales de fructosa que la componen (Ram�rez, 2011).

Por otro lado, el extracto de zapallo, con un contenido elevado de agua libre (86.5 g/100 g), tambi�n contribuy� al aumento de la humedad. Sin embargo, esta agua libre puede disiparse f�cilmente por evaporaci�n durante el proceso de elaboraci�n, lo que podr�a explicar la ligera disminuci�n de humedad observada en algunas formulaciones (Pincay, 2007; Chaglla, 2016).

 

pH

El pH de las gomitas se vio influenciado significativamente por ambas variables independientes, con el extracto de zapallo mostrando un mayor efecto, seg�n el modelo cuadr�tico obtenido (Tabla 4) y la Figura 1(d). El aumento del extracto de zapallo increment� el pH del producto, lo cual tiene implicaciones importantes para la estabilidad microbiol�gica y la vida �til de las gomitas.

A pesar de que la norma NTE INEN 2217 (2000) no especifica valores de pH para gomitas, es ampliamente reconocido que un pH inferior a 4.5 ayuda a prevenir el crecimiento de bacterias pat�genas, garantizando la seguridad del producto durante el almacenamiento (Leiva et al., 2012). Este comportamiento reafirma el potencial del extracto de zapallo como un componente funcional en las gomitas.

 

Optimizaci�n

Para optimizar la formulaci�n de las gomitas, se utiliz� la funci�n de deseabilidad del software Design Expert. Los par�metros para la optimizaci�n se presentan en la Tabla 5, donde a cada variable se asign� un valor de importancia en una escala del 1 al 5, siendo 5 el m�s importante y 1 el menos importante. Adem�s, se establecieron objetivos espec�ficos para cada variable: maximizar el porcentaje de adici�n de extracto de zapallo, el porcentaje de inulina, la humedad y la penetrabilidad, mientras que las dem�s variables se mantuvieron dentro de un rango.

 

 

 

 

 

Tabla 5. Par�metros de optimizaci�n y deseabilidad

 

 

 

 

 

 

 

 

El punto �ptimo obtenido present� una combinaci�n de 83.94% de extracto de zapallo y 15% de inulina en sus valores reales. Los resultados te�ricos de los an�lisis fisicoqu�micos de la formulaci�n �ptima fueron:

●      pH: 3.94

●      Humedad: 35.9%

●      Penetrabilidad: 56.3 (1/10mm)

●      Az�cares: 40.1%

 

Estos valores reflejan una deseabilidad de 0.87, lo que sugiere que la formulaci�n cumple con los objetivos establecidos para las caracter�sticas sensoriales y fisicoqu�micas del producto. La Tabla 6 muestra la composici�n optimizada de la formulaci�n.

 

Tabla 6. Formulaci�n �ptima

Extracto de zapallo 83.94% - Inulina 15%
Materiales	%	g
Az�car	31.73	95.2
Glucosa	8.33	25
Inulina	5.6	16.8
Gelatina	13.33	40
Ac. C�trico	1	3
Maracuy�	6.42	19.27
Zapallo	33.58	100.73

 

La optimizaci�n permiti� desarrollar una formulaci�n con caracter�sticas sensoriales y nutricionales mejoradas, alineadas con las tendencias actuales de productos saludables. La alta deseabilidad alcanzada (0.87) demuestra la viabilidad t�cnica de incorporar extracto de zapallo e inulina como ingredientes funcionales en la formulaci�n de gomitas.

 

Prueba de concepto

Se realizaron 250 encuestas para evaluar la percepci�n del p�blico hacia las gomitas con extracto de zapallo e inulina. El 59.2% de los encuestados fueron hombres, en su mayor�a j�venes entre 23 y 24 a�os, mientras que el 40.4% fueron mujeres con edades entre 22 y 24 a�os. Este balance de g�nero permiti� obtener una diversidad de perspectivas en las respuestas.

El 91% de los encuestados indicaron que consumen productos de confiter�a, como caramelos, chicles y gomitas, lo que demuestra un alto inter�s general en este tipo de productos. Adem�s, el 90% reconoci� estar familiarizado con las gomitas tradicionales, lo que respalda la viabilidad de desarrollar una propuesta innovadora en esta categor�a. En cuanto a la frecuencia de consumo, el 67% report� consumir gomitas ocasionalmente, al menos una vez al mes, mientras que el 19% lo hace una vez a la semana y solo el 4% m�s de dos veces por semana.

En relaci�n con el contenido de az�car, el 80% de los encuestados expres� inter�s en una gomita con reducci�n de az�car, reflejando la preocupaci�n por el consumo excesivo de este ingrediente en alimentos procesados. Del mismo modo, el 89.6% indic� que les agradar�a la propuesta de una gomita con extracto de zapallo y maracuy�, calific�ndola como innovadora. Sin embargo, el 10.4% manifest� dudas sobre el sabor, mencionando que la inclusi�n de zapallo podr�a no ser de su agrado.

Respecto al reemplazo parcial del az�car por inulina, el 79% de los encuestados consider� la propuesta atractiva, reconociendo los beneficios funcionales de este ingrediente, como su aporte de fibra y su papel como prebi�tico. No obstante, el 14% de los participantes respondi� con incertidumbre y el 7% rechaz� la idea, posiblemente debido a la falta de conocimiento sobre los beneficios de la inulina.

En t�rminos de precio, el 55.6% de los encuestados estar�a dispuesto a pagar $1.50 por una funda de 300 g del producto, mientras que el 40.4% aceptar�a un precio de hasta $2.50. Solo el 4% consider� razonable un precio de $3.50. Esto indica que el precio competitivo es un factor clave para el �xito del producto, dado que el mercado actual ofrece gomitas tradicionales a precios similares.

Finalmente, el 72% de los encuestados indic� que comprar�a el producto ocasionalmente, al menos una vez por semana, lo que sugiere que la propuesta tiene el potencial de aumentar la frecuencia de consumo en comparaci�n con las gomitas tradicionales. Los comentarios recopilados destacaron, en su mayor�a, opiniones positivas, incentivando la implementaci�n del proyecto e incluso sugiriendo la inclusi�n de otros sabores y un dise�o atractivo para el embalaje. Sin embargo, algunos comentarios expresaron preocupaci�n por el posible impacto del extracto de zapallo en el sabor del producto.

 

Conclusiones

El reemplazo parcial de sacarosa por inulina en las gomitas tuvo un impacto significativo en sus propiedades fisicoqu�micas. Este reemplazo increment� el contenido de humedad, evidenciando la capacidad de la inulina para retener agua dentro del producto. En cuanto a la penetrabilidad, la reducci�n de sacarosa mejor� la textura, haci�ndola m�s suave. La formulaci�n optimizada logr� una reducci�n del 5.61% en el contenido de az�cares en comparaci�n con la formulaci�n base, manteniendo propiedades funcionales similares gracias al efecto gelificante de la inulina.

La incorporaci�n de extracto de zapallo en diferentes concentraciones influy� directamente en el pH del producto, elev�ndolo conforme aumentaba su proporci�n. Sin embargo, su alto contenido de agua libre afect� negativamente la humedad del producto durante la cocci�n, ya que esta agua tiende a evaporarse en presencia de calor.

La optimizaci�n de la formulaci�n se llev� a cabo utilizando la Metodolog�a de Superficie de Respuesta, obteniendo una composici�n final de 83.94% de extracto de zapallo y 15% de inulina. Esta formulaci�n permite la elaboraci�n de un dulce tipo gomita con un menor contenido cal�rico, promoviendo al mismo tiempo el consumo de frutas y hortalizas.

La prueba de concepto revel� una alta aceptaci�n y curiosidad por parte de los consumidores hacia este nuevo producto, destacando el inter�s en opciones m�s saludables con menor contenido de az�car. Esto sugiere que la gomita tiene un gran potencial para su comercializaci�n, especialmente entre consumidores interesados en alternativas funcionales y nutritivas en el mercado de confiter�a.

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