Efecto de concentraciones de etanol en las características fisicoquímicas, microbiológicas y sensoriales de un extracto obtenido de Vainilla planifolia

Introducción

Vainilla planifolia es una planta que pertenece a la familia de las Orcidaceae, la cual está conformada por alrededor de 110 especies y es originaria de Centroamérica (Nàjera Hernàndez y Coutiño Cortès, 2023). Los principales países productores son Madagascar, Indonesia, China y México (Baqueiro-Peña y Guerrero-Beltrán, 2013). En Ecuador recién se han identificado zonas que cuentan con las condiciones idóneas para su siembra, por lo que su cultivo se encuentra en fase de desarrollo y exportación en provincias de la Amazonia, Santo Domingo y Manabí (Quintana Lombeida y Aguilar Herrera, 2020).

Los aditivos sintéticos han sido utilizados desde hace muchas décadas como un ingrediente importante del proceso de los alimentos, donde son añadidos ya sea de manera directa o indirecta (ELshreif et al., 2023). Sin embargo, su uso inadecuado estaría relacionado a problemas gastrointestinales, dermatológicos, neurológicos y respiratorios en los consumidores (Sambu et al., 2024; Sulieman et al., 2023), lo que está llamando la atención de la comunidad científica con respecto al consumo de estos productos.

Según Gallage y Møller (2018), la vainilla es uno de los aromatizantes más apreciados en industrias como la de alimentos, perfumería, cosmética y medicina. Sin embargo, solo el 10 % del mercado mundial proviene de productos obtenidos de vainilla natural (D’Arrigo et al., 2024), mientras que el 90 % es obtenido por vía sintética, entre ellos mediante la oxidación de la lignina, donde la vainilla se obtiene por sulfonación. Sin embargo, este tipo de procesos podría generar impacto negativo en el medioambiente (García-Rollán et al., 2024).

De la vainilla natural se pueden obtener productos como caviar, presentación en polvo, pasta, vainas beneficiadas y extracto de vainilla, siendo este último el de mayor demanda y el que puede ser obtenido por métodos como maceración, percolación y ultrasonidos (Salas et al., 2017). Sin embargo, la calidad de los extractos de vainilla puede estar influenciada por factores ambientales, genéticos y condiciones de extracción. Esto ha sido corroborado por autores como Razafimahatratra et al. (2023), quienes analizaron diferentes condiciones de obtención (tiempo de extracción, concentración de solvente y potencia de microondas) en los extractos de V. planifolia en Madagascar, observando un mayor rendimiento a partir de los 180 min, a una potencia de 480 w y a una concentración de 70 % de etanol.

Otro factor que puede condicionar la calidad de los extractos de vainilla es el tipo de solvente y su concentración. De acuerdo con Pardio et al. (2010) y Yeh et al. (2022), el etanol es uno de los solventes más empleados para la obtención de extractos debido a que es considerado un producto de bajo riesgo, seguro y económico y, por ende, es idóneo para la extracción de compuestos bioactivos (Mora-Barrantes et al., 2022).

En los últimos años, estos extractos han ganado mayor popularidad debido a que, según estudios como el realizado por Sinsuebpol et al. (2023), poseen actividad antioxidante y antiinflamatoria, por lo que no solo pueden mejorar las cualidades sensoriales de los alimentos sino mejorar sus características nutricionales. Ante lo expuesto, se propone la siguiente investigación, la cual tiene como objetivo analizar el efecto de concentraciones de etanol en las características fisicoquímicas, microbiológicas y sensoriales de un extracto obtenido de Vainilla planifolia.

Materiales y Métodos

Recolección del material vegetal

Las vainas beneficiadas fueron recolectadas en la finca La Esperanza, ubicada en la parroquia San Plácido, en cantón Portoviejo, provincia de Manabí, Ecuador.

Obtención de los extractos

La extracción de los extractos se realizó por triplicado, para ello se pesaron 50 g de vaina beneficiada previamente trituradas y diluidas en 500 mL de etanol a concentraciones de 25, 35 y 45 % por tratamiento. La obtención se realizó por el método de baño ultrasonido en un equipo marca Branson modelo 3510 por un tiempo de 180 min a 40 kHz de potencia a una temperatura de 40 ℃. Posteriormente, los extractos fueron filtrados en papel Whatman n° 1 y finalmente almacenados en envases color ámbar a 4 ℃ hasta su posterior análisis.

Caracterización fisicoquímica

Se realizaron análisis de caracterización fisicoquímica a los extractos naturales y una esencia de vainilla comercial marca El Sabor, de la industria Alimensabor, la cual fue adquirida en un centro de abastos de la ciudad de Manta.

Densidad

La densidad se evaluó por gravimetría según el método de referencia establecido en la Norma Técnica Ecuatoriana INEN 391. En una balanza analítica marca Kalstein, modelo YR05568, se tomaron los pesos de un picnómetro (15 mL) vacío, con agua destilada y con extracto (Servicio Ecuatoriano de Normalización-INEN, 2012).

Para determinar la densidad de los extractos se consideró la siguiente ecuación que se detalla a continuación:

Donde,

d = la densidad.

m₂ = la masa de picnómetro con muestra.

m₁ = la masa de picnómetro con agua.

m₀ = la masa de picnómetro vacío.

pH

Se determinó según lo establecido por la Norma Técnica Ecuatoriana INEN 0181. Para ello se introdujo el electrodo de un potenciómetro marca HANNA en los extractos, y posteriormente se realizaron las lecturas de pH (Servicio Ecuatoriano de Normalización- INEN, 1991).

Sólidos solubles

Para la determinación de sólidos solubles se utilizó el método AOAC 981.12, para lo cual se tomaron dos gotas de extracto y se depositaron en el prisma de un refractómetro (HANNA), se esperó un tiempo de 5 segundos y se realizó la lectura de los sólidos solubles (AOAC International, 1980a).

Acidez titulable

Se empleó el método de referencia AOAC 942.12. Para ello se utilizaron 5 mL de extracto, se añadió alcohol etílico al 96 % en un volumen igual a 5 veces el peso de la muestra y 5 gotas de solución indicadora de fenolftaleína. Se agitó hasta alcanzar una total disolución y se valoró con solución alcohólica de hidróxido de potasio KOH 0,1 mol/L (AOAC International, 1980b). El índice de acidez se calculó de la siguiente manera:

Donde,

V = mL de KOH 0,1 mol/L consumidos.

Z = concentración molar en equivalentes de la solución de KOH.

56,1 = miliequivalentes de KOH expresados en mg.

m = masa de la muestra en gramos.

Análisis microbiológico

La presencia de Salmonella, recuento de aerobios, mohos y levaduras en los extractos hidroalcohólicos de V. planifolia se llevó a cabo según la metodología establecida por Baez-Martínez (2014).

Análisis sensorial

Para el análisis sensorial se organizó un panel de 30 jueces aleatorios no entrenados, utilizando un test de preferencia por ordenamiento para evaluar la aceptabilidad y seleccionar el tratamiento con mejores características según las categorías evaluadas: aroma, sabor y astringencia. Al panel se le solicitó que después de la catación respondieran cuánto les gustó o disgustó cada uno de los tratamientos. Siendo: 1 = Me disgusta extremadamente y 9 = Me gusta extremadamente. En este análisis se incluyó la comparación de los tratamientos en estudio más una muestra de esencia de vainilla comercial marca El Sabor.

Análisis estadísticos

Se realizó un análisis de varianza ANOVA y la prueba mínima de comparación de acuerdo con Tukey (p < 0,05), mientras que los resultados de los análisis sensoriales fueron evaluados aplicando una prueba no paramétrica de Kruskal Wallis. Es necesario mencionar que tanto la caracterización fisicoquímica como la sensorial fueron analizadas por triplicado y los resultados fueron procesados por el programa informático lnfostat (Di Rienzo et al., 2008).

Resultados y Discusión

Caracterización fisicoquímica

Como se puede observar en la Figura 1, la concentración de solvente influyó en el pH de los extractos, evidenciándose diferencias significativas (p < 0,05) entre los tratamientos. El T3 presentó un pH superior de 4,96 ± 0,03, mientras que el tratamiento de la marca comercial obtuvo un valor de 3,77 ± 0,0. En el caso de los extractos obtenidos de V. planifolia se puede observar que a mayor concentración de solvente el pH se incrementó. Estos resultados fueron inferiores a los presentados por Rivera Abascal et al. (2020), quienes evaluaron el efecto de la obtención por ultrasonidos de extractos de V. planifolia a tiempos que variaron entre 20 – 40 min, utilizando etanol como solvente a una concentración de 40 %. Sin embargo, fue superior al presentado por el mismo autor por el método de Soxhlet. Para Salah Eddine et al. (2016), el pH puede influir en la capacidad antioxidante de extractos, observándose una mayor capacidad de eliminar radicales libres a pH de entre 4-5; con esto concuerda Bayliak et al. (2016), quienes observaron que en medios alcalinos la actividad captadora de radicales libres baja.

En el caso de los sólidos solubles (Figura 2), se evidenciaron diferencias significativas (p < 0,05) entre los tratamientos, evidenciándose que este parámetro aumentó con relación a la concentración del solvente. En el caso del tratamiento comercial, presentó una mayor concentración de solidos solubles. Estos resultados fueron similares a los presentados por Calva-Estrada et al. (2018), quienes evaluaron las características fisicoquímicas de extractos encapsulados de vainilla obtenidos por maceración. De la misma manera fueron mayores a los presentados por Suceveanu et al. (2018), quienes reportaron un valor de 26,07 °Brix en extractos artesanales de menta obtenidos por maceración usando etanol al 60 %. Los autores recalcaron que la concentración del solvente y el tiempo de extracción pueden incidir en la concentración de solidos solubles.

Con relación al contenido de acidez de las muestras se situaron entre 0,11 y 0,33, evidenciándose que a menor concentración (T1), la acidez fue mayor, es decir que la concentración del solvente sí influyó (Figura 3). Sin embargo, con respecto al tratamiento de la marca comercial, fue el que presentó una mayor acidez. Es necesario mencionar que la acidez cumple un rol importante en las características sensoriales de los alimentos (Qiu 2023).

En la densidad, se observaron diferencias significativas entre los tratamientos analizados (Figura 4), sin embargo, se observó que en el caso de los extractos naturales (T1, T2, T3), la concentración del solvente no influyó en este parámetro. Los valores obtenidos se encontraron entre lo que especifica la norma ISO 5565-2, la cual establece que la densidad de estos extractos debe ser superior a 0,83 g/cm³ l (Internacional Organization for Standardization, 2011).

Estos fueron inferiores a los encontrados por Clarensia et al. (2020), quienes analizaron el efecto de las condiciones y el tiempo de almacenamiento de esencia de vainilla sintética en la densidad del producto, observando que a condiciones de refrigeración a cuatro semanas este parámetro fue superior a la obtenida en condiciones ambientales, lo cual también incide en la composición y concentración de algunos componentes dentro del extracto y por ende en su actividad biológica, lo que también es sustentado por Waszkowiak y Gliszczyńska-Świgło (2016).

Caracterización microbiana

Los resultados de análisis microbiológicos arrojaron que en 25 g de cada muestra no hubo presencia de Salmonella spp. En el caso de mohos y levaduras, los tratamientos 2 y 3 presentaron < 1x10 ufc/g, mientras que el T1 mostró 1x10 ufc/g. Con ello se demuestra que los extractos analizados cumplen con los requisitos de calidad establecidos en la norma Draft Tanzanian Standard TZS AFDC 05 (6194) (Tanzania Bureau of Standards, s.d.) para Salmonella spp, mohos y levaduras.

Análisis sensorial

Los resultados obtenidos en la caracterización sensorial se presentan en la Tabla 2, donde se determinó que la marca comercial presentó mayor intensidad en las categorías analizadas. Mientras que los tratamientos T1, T2 y T3 difieren significativamente en el color, textura y apariencia general; en el aroma no se observaron diferencias en los extractos naturales. Sin embargo, autores como Clarensia et al. (2020) indican que los extractos naturales están constituidos por una gran variedad de compuestos que tienen un mayor potencial y por ende pueden brindar mejores características sensoriales a los alimentos, en especial con respecto al sabor.

Conclusiones

Los resultados obtenidos en la presente investigación demostraron que la concentración del solvente influyó en las características fisicoquímicas (aroma, solidos solubles, acidez), mientras que en el caso de la densidad no evidenció diferencias significativas. Se pudo observar también que los extractos hidroalcohólicos obtenidos de V. planifolia presentaron niveles permisibles de mohos, levaduras, Salmonella y recuento de mesófilos, según lo establecido en normas de calidad internacionales. Por otro lado, en el análisis sensorial se observó que el T3 presentó resultados similares al tratamiento control (esencia de vainilla comercial). Es importante indicar que se deben continuar con estudios que consideren otras condiciones de obtención de extractos con la finalidad de mejorar las cualidades sensoriales de este producto, así como también el análisis de su composición química y actividades funcionales.

Por su parte, es necesario mencionar que existe muy poca información sobre extractos de V. planifolia, sus características y actividades biológicas, lo que representó una limitante durante el análisis, la interpretación y la discusión de las variables estudiadas con otros autores. V. planifolia es un cultivo que se encuentra en desarrollo vegetativo en la mayor parte del país, por lo que aún no existen productos obtenidos a partir de esta orquídea. Por tanto, en Ecuador todavía no hay una normativa que establezca los requisitos de calidad para estos productos. Por esta razón se tomaron como referencia normas internacionales y estudios realizados para la interpretación y discusión de resultados.

Agradecimientos

Los autores de la presente investigación agradecen a Iván Saltos, propietario de la finca Cantero, por su contribución en conocimiento y material vegetal. Este tipo de acciones impulsa el desarrollo científico y fomenta la agroindustria de la vainilla en el país.

Referencias

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