Simulación numérica del procesamiento integral de vegetales pre-cocidos congelados acoplando las cineticas de inactivacion enzimatica de peroxidasa y lipoxigenasa en la etapa de pre-coccion

PEREZ JOHN; CALIFANO A.; M.V. SANTOS; ZARITZKY NOEMI.

La Plata

Jornada; Cuartas Jornadas de Investigacion y Transferencia de la Facultad de Ingenieria 2017; 2017

Facultad de Ingenieria Univ Nacional de La Plata

Los repollitos de Bruselas (Brassica oleracea gemmifera) son crucíferas que contienen un alto contenido de compuestos benéficos como polifenoles, ácido ascórbico (vitamina C) y glucosinolatos que ayudan a la prevención de cardiopatías además de ser anti-cancerígenos. En la actualidad es frecuente encontrar alimentos listos para el consumo ?Ready to eat? siendo los vegetales pre-cocidos congelados un segmento importante del mercado. Estos vegetales contienen enzimas responsables de su deterioro aún cuando son conservados congelados. Por ello es necesario inactivar enzimas como la peroxidasa (POD) y lipoxigenasa (LOX), ambas presentes en crucíferas. POD es utilizada frecuentemente como indicadora del proceso dada su estabilidad térmica; por otro lado la presencia de LOX está asociada a modificaciones indeseables de olor y sabor. La completa inactivación de estas enzimas implica pérdida de atributos de calidad debido a una sobre-cocción. Para establecer tiempos adecuados de pre-cocción a nivel industrial, la simulación computacional aplicada a procesos de transferencia de energía es fundamental para la optimización del proceso. Las constantes cinéticas de inactivación enzimática y sus energías de activación son parámetros necesarios para determinar tiempos óptimos de tratamiento térmico. En este sentido los objetivos del trabajo son: a) determinar la cinética de inactivación de las enzimas POD y LOX, b) acoplar las cinéticas de inactivación a modelos numéricos de transferencia de energía para simular computacionalmente la etapa de pre-cocción, c) establecer los cambios en parámetros de calidad luego del almacenamiento congelado d) analizar la relación que existe entre los atributos de calidad y la actividad enzimática residual para optimizar el proceso. Como resultados se obtuvo curvas experimentales de porcentaje de enzima residual (%AE) vs tiempo a distintas temperaturas de calentamiento (75-90ºC), detectando la presencia de isoenzimas termo-lábiles y termo-resistentes para ambas enzimas. Mediante regresiones no lineales se encontró para POD que las constantes cinéticas de la fracción resistente tienen valores entre 3,85x10-3s-1 (Desvío estándar DE=0.36x10-3) y 7.47x10-3s-1 (DE=0.24x10-3) entre 75-90ºC. Las constantes cinéticas de la fracción lábil estuvieron entre 3.11x10-2 s-1 (DE=0.21x10-2) y 7.87x10-2 s-1 (DE=0.18x10-2). Las energías de activación para POD fueron 5.63x104 J/mol (DE=2.98x103) y 6.25x104 J/mol (DE=1.87x103) para la isoenzima termolábil y resistente, respectivamente. Para el caso de la LOX los valores de las constantes de cinética de inactivación de la fracción resistente estuvieron entre 0.80x10-4s-1 (DE=0.04x10-4) y 2.14x10-4s-1 (DE=0.18x10-4) entre 75-90ºC. Las constantes cinéticas de la fracción lábil estuvieron entre entre 1.85x10-2 s-1 (DE=0.02x10-2) y 2.80x10-2s-1 (DE=0.06x10-2). Las energías de activación para la LOX fueron 6.58x104 J/mol (DE=4.5x103) para la isoenzima termolábil y 6.37x104 J/mol (2.8x103) para la isoenzima resistente. La transferencia de energía durante el tratamiento térmico se simuló numéricamente aplicando el método de los elementos finitos. En el programa se acopló la cinética de inactivación térmica de cada enzima calculando a cada tiempo la actividad enzimática residual. Se evaluaron atributos de calidad luego de la pre-cocción y posterior al almacenamiento congelado a -20ºC durante 4 meses. Se relacionó el efecto de la actividad enzimática residual con los cambios de textura, color y contenido de ácido ascórbico, en la zona interna (apical) y en la capa exterior del vegetal. En el caso de tiempos cortos de pre-cocción a alta temperatura (3 minutos-90ºC) se observó una reactivación enzimática después del almacenamiento; el valor de %AE posterior a la etapa de pre-cocción fue de 7.3% y luego del almacenamiento congelado alcanza los 83.5 %. Este fenómeno de reactivación se relacionó con un incremento en el pardeamiento del vegetal como en la disminución del contenido de Vitamina C. Asimismo, se realizó una evaluación sensorial de aceptabilidad global del producto. Mediante el análisis de resultados experimentales y numéricos se concluyó que el tiempo óptimo de pre-cocción de 6 minutos a 90°C permite una inactivación enzimática adecuada para obtener un producto de alta calidad.