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INTRODUCCIÓN
Durante la última década, la demanda de alimentos y bebidas funcionales ha aumentado en muchas partes del mundo (1) y la difusión de alimentos funcionales en todo el mercado (2). En la actualidad, los avances en la investigación científica apoyan la idea de que la dieta puede satisfacer las necesidades nutricionales y ejercer un papel beneficioso en algunas enfermedades (3). Los alimentos funcionales se definen como “alimentos y componentes que proporcionan un beneficio para la salud más allá de la nutrición básica” (4).
Las bebidas funcionales son la categoría más activa y popular de alimentos funcionales, debido a su conveniencia y capacidad para satisfacer las demandas de los consumidores de nutrientes deseables y compuestos bioactivos (5). Las bebidas funcionales pueden clasificarse como: a base de lácteos, a base de frutas y verduras, a base de legumbres, a base de cereales, café o té. Los rasgos de funcionalidad de estas bebidas abordan diferentes necesidades y estilos de vida: para aumentar la energía, combatir el proceso de envejecimiento, la fatiga y el estrés, o combatir enfermedades (6). En la práctica, su obtención puede ser de forma natural o de origen sintético (Heredia). Como resultado, crear bebidas funcionales a base de jugos de frutas silvestres puede ser un compromiso porque incluyen una variedad de ingredientes bioactivos, como vitaminas, antioxidantes, aminoácidos y péptidos, y cuando se consumen, pueden tener beneficios sinérgicos para la salud. Estos productos podrían considerarse como una nueva categoría de alimentos funcionales (Manzonirani). La papaya (Carica papaya) es una variedad de la familia Cacicaceae que se cultiva ampliamente en áreas tropicales y subtropicales y es apreciada por su jugo magro, sabor delicioso, alta digestibilidad y valor nutricional (7). Dado que la fruta contiene proteínas, grasas, carbohidratos, minerales, vitaminas y compuestos antioxidantes como fenoles y carotenoides, numerosos estudios han demostrado sus importantes beneficios para la salud (8). En consecuencia, el consumo de papaya (Carica papaya) se ha incrementado en los países en desarrollo (9). Las semillas de chía tienen una forma ligeramente ovular, generalmente son de color negro, gris o marrón con pequeñas manchas blancas. En el agua, las semillas de chía pueden expandirse y producir una mucosidad blanca clara. Las semillas de chía a menudo también se usan como componentes en la fabricación de ciertos productos alimenticios y sirven como espesantes, emulsionantes o estabilizadores (10-12). Las semillas de chía tienen un alto contenido de fibra y proteínas, no contienen gluten, tienen un alto contenido de ácidos grasos omega-3, son ricas en vitaminas y minerales y contienen antioxidantes (polifenoles, tocoferoles e isoflavonas) (13,14). La adición de semillas de chía como componente de las bebidas funcionales puede aumentar el contenido de energía. Al desarrollar bebidas funcionales, es importante no solo proporcionar una cantidad adecuada de compuestos bioactivos, sino también asegurar un perfil nutricional favorable, que en el caso de los productos de fruta permitiría limitar el contenido de azúcar. Para garantizar una calidad aceptable de los productos bajos en azúcar, se puede sustituir parte o la totalidad del azúcar añadido por un edulcorante bajo en calorías. Recientemente, el edulcorante natural más popular utilizado para bebidas bajas en calorías son los glucósidos de esteviol, obtenidos de las hojas de Stevia rebaudiana, de los cuales el rebaudiósido A es el más aceptado sensorialmente y tiene la mejor solubilidad en agua; 200 veces más dulces que la sacarosa, los glucósidos de esteviol no aportan ningún valor energético y son estables hasta los 200 °C (5,15). Los compuestos fenólicos, que se encuentran naturalmente en muchas bebidas a base de frutas, pueden afectar positiva o negativamente sus características sensoriales, con impactos importantes en el color, el gusto y el sabor percibidos y la astringencia (16).
Como han demostrado muchos investigadores, el efecto favorable a la salud de los alimentos novedosos y funcionales es la motivación predominante en las elecciones de los consumidores. Este estudio tuvo como objetivo determinar la composición química proximal, compuestos fenólicos totales y actividad antioxidante en una bebida funcional a base de papaya nativa (Carica pubescens) y chía (Salvia hispánica L) edulcorada con Stevia. Las bebidas funcionales se formularon con diferentes concentraciones.
MATERIALES Y MÉTODOS
Recolección de la muestra
Se utilizaron 5 kg de papayita nativa y 2 kg de chía en condiciones óptimas para la preparación de la bebida. Las muestras fueron recolectadas en el distrito de Talavera y Cooperativa Machupicchu perteneciente a la provincia de Andahuaylas, región Apurímac. Con clima Cwd de acuerdo a Koppens con precipitaciones media anual alrededor de 1000 mm/año, humedad relativa media de 50 % y temperatura de -5ºC a 21 ºC, con moderada incidencia de heladas. Los frutos se seleccionaron con los colores adecuados y sin daños en la piel. Los frutos de papayita nativa fueron lavados y triturados en una licuadora industrial. Los jugos obtenidos se tamizaron con una malla de 2 mm. Posteriormente los jugos tamizados se llevaron a congelación a -10 °C, hasta su posterior formulación de las bebidas.
Preparación de bebidas
La preparación de la bebida funcional con papayita nativa y chía, se realizaron por triplicado. Los jugos se mezclaron con agua (80:20, 90:10 y 70:30 v / v), adicionados con chía al 1% fueron adquiridos de la cooperativa de granos Machupicchu, Andahuaylas. El número de extractos se seleccionó teniendo en cuenta la dosis recomendada. Las bebidas se prepararon con edulcoración de Stevia, que contenían un 98 % de rebaudiósido A. Todos los componentes de la bebida se mezclaron, se calentaron a 80 °C, se filtraron y se envasaron en botellas de vidrio oscuro de 250 ml. La pasteurización se llevó a cabo en un pasteurizador a 85-87 °C durante 10 min.
Las muestras antes del paso de pasteurización (muestras frescas) tomadas para el análisis se congelaron a -18 °C. Las muestras pasteurizadas se almacenaron a temperatura ambiente y se analizaron en cuanto a sus componentes nutricionales, compuestos fenólicos totales y actividad antioxidante.
Análisis químico proximal
El contenido de humedad y cenizas de las bebidas a base de papaya nativa y chía edulcorado con Stevia se determinaron de acuerdo con la AOAC (13). La grasa total de las bebidas se estimó mediante el método de Folch (14), la proteína se determinó mediante el método micro-Kjeldahl según Melocotón y Tracy (17). Mientras que los carbohidratos totales se estimaron mediante el método del ácido fenol-sulfúrico (18). El contenido de minerales se determinó mediante el método descrito por Lowther (19).
Actividad antioxidante
La actividad antioxidante de las bebidas a base de papaya nativa (Carica pubescens) y chía edulcorado con Stevia se determinó utilizando el método DPPH (20). Se suspendieron quince mg de bebidas a base de papaya nativa y chía edulcorado con Stevia en 4,5 mL de metanol/ácido acético/agua (50:8:42, v / v / v), luego se agitó durante 1 min y se dejó a 80 °C durante 20 min. A continuación, se añadieron 3,9 mL de solución de radical DPPH de 25 ppm en MeOH y las muestras se dejaron en oscuridad a 25 °C. La mezcla se agitó en vortex durante 1 min y luego se filtró a través de papel filtro Whatman N°2. La absorción de las muestras se midió a 517 nm (muestra Abs517) después de 1 h de incubación en la oscuridad. Para la muestra de control (blanco), se mezclaron 500 µL de metanol con 3,9 mL de solución de radical DPPH de 25 ppm y se dejó en la oscuridad a 25 °C. Se midió la absorbancia (control Abs 517) a 517 nm empleando un espectrofotómetro (1205 Vis Spectrophotometer UNICO, EE. UU.). Todos los análisis se realizaron por triplicado. El porcentaje de inhibición (%I) de radicales libres se calculó mediante la Ecuación (1):
Contenido fenólico total (TPC)
El contenido de fenoles totales se determinó según el método de Folin-Ciocalteu descrito por Vondar et al. (19). Se mezclaron 200 µL del extracto con 1 mL de reactivo de Folin-Ciocalteu 0,2N y 800 µL de Na 2 CO 3 (7,5 %). La mezcla se incubó durante 2 h en la oscuridad a temperatura ambiente, antes de leer la absorbancia a 760 nm utilizando un espectrofotómetro (Jenway 6405UV/VIS). Los compuestos fenólicos totales expresados en mg/g como equivalente de ácido gálico con base en el peso seco usando una curva estándar de ácido gálico.
Análisis estadístico
Todos los experimentos se realizaron por triplicado. Se utilizó la versión 25 del programa SPSS para determinar la diferencia entre las medias mediante la prueba ANOVA unidireccional y la prueba univariada para composición proximal, compuestos fenólicos totales y actividad antioxidante mediante DPPH. Las medias se compararon utilizando la prueba de Duncan en (p < 0,05).
RESULTADOS
Composición proximal
La Tabla 1 muestra la composición nutricional analizada a partir de las formulaciones seleccionados que se correlacionan con los valores calculados según cada tratamiento. Las formulaciones T3 y T2, muestran contenidos mayores en proteína, carbohidratos y fibra en sus diferentes ensayos.
Proteína
En la Figura 1, se muestran los resultados del contenido de proteína en tres tratamientos de la bebida funcional a base de papaya nativa y chía edulcorado con Stevia. Se observó que el tratamiento T2 reportó un mayor porcentaje de proteína (0.32 ± 0.02 %) en comparación al tratamiento T3 y T1, y que esto disminuye conforme los porcentajes de concentración de la papaya nativa es menor (p- valor < 0.05).
Grasa
El contenido de grasa en los tratamientos de la bebida funcional a base de papaya nativa y chía edulcorado con Stevia mostró un incremento de 0.18 % a 0.27 %. Los tratamientos examinados difieren significativamente (p-value < 0.05) en el nivel de este constituyente, como se muestra en la Tabla 1.
Carbohidratos
De acuerdo a la Figura 2, se encontró que el nivel de carbohidratos en los tratamientos de la bebida funcional a base de papaya nativa y chía edulcorado con Stevia presenta una variación mostrando diferencia significativa (p-value < 0.05), del mismo modo se puede apreciar que el T2 presenta un porcentaje mayor en contenido de carbohidrato (3.04 %, p > 0,05) en comparación con el tratamiento T1 (1.56 %) y T2 (2.84 %) con una significancia menor a (p<0,05).
Fibra dietética
De acuerdo a la Tabla 1, se muestra el contenido de fibra en tres tratamientos de la bebida funcional a base de papaya nativa y chía edulcorado con Stevia. En cuanto al tratamiento T2, se observó que presenta un contenido de fibra (0, 96 %), en comparación con los tratamientos T1 y T2, que presentaron menores porcentajes al tratamiento T3, mostrando diferencia significativa (p-valor < 0.05) en las muestras examinadas.
Ceniza total
De acuerdo a la Tabla 1, el contenido de cenizas determinado en las formulaciones de la bebida funcional a base de papaya nativa y chía edulcorado con Stevia, fue 0.07 % para tratamiento T1, 0.09 % para T2 y 0.11 % para el tratamiento T3. Hubo diferencias significativas (p ≤ 0,05) entre las muestras examinadas.
Compuestos fenólicos totales
Las formulaciones de la bebida funcional a base de papaya nativa y chía edulcorado con Stevia mostraron contenidos fenólicos totales de 1.9261 a 2.75 mg/mL. donde el tratamiento T3 reportó un mayor contenido de fenoles totales y se observó que existe ligera diferencia significativa (p-value < 0.05).
Tabla 2. Resultados de compuestos fenólicos totales de la bebida funcional a base de papaya nativa y chía edulcorado con Stevia.
Donde: x ̅ es la media aritmética, DS es la desviación estándar, CV es el coeficiente de variabilidad. *Letras diferentes indica diferencia significativa, evaluada a través del test Tukey al 5 % de significancia (ver Figura 3).
Actividad antioxidante
En la Tabla 3 se muestra los resultados con respecto a la actividad antioxidante por DPPH. en el cual se evidencia que el tratamiento T3 presenta un contenido de (6,82 mg/mL, CI50 Trolox) mientras que los tratamientos T2 y T1 son inferiores al T3, mostrando diferencia significativa (p-value < 0.05).
Tabla 3. Resultados del contenido de antioxidantes de la bebida funcional a base de papaya nativa y chía edulcorado con Stevia.
Donde: x ̅ es la media aritmética, DS es la desviación estándar, CV es el coeficiente de variabilidad. *Letras diferentes indica diferencia significativa, evaluada a través del test de Tukey al 5 % de significancia (Figura 4).
DISCUSIÓN
Los resultados del contenido proteico de la bebida funcional presentaron porcentajes inferiores de proteína a lo reportado por Shang et al., (21). En otros estudios se encontró un contenido en proteínas de 1,49 % en una bebida funcional a base de chía y Stevia, siendo superior al estudio (22). El tratamiento T3 (0.32 %) en la bebida funcional estuvo cerca al rango de los valores reportados por estos autores, mencionados antes. Así mismo la semilla contiene los ocho aminoácidos esenciales que el cuerpo necesita para utilizar las proteínas; isoleucina, leucina, lisina, metionina, fenilalanina, treonina, valina y triptófano, siendo apto a personas con ausencia de prolamina (23). Cabe resaltar que las diferencias en el contenido proteico también se deben a la a la presencia de Stevia, ya que esta particularidad puede depender principalmente de las condiciones de cultivo (clima, composición del suelo, fertilización), las condiciones de almacenamiento y el método de secado utilizado (24), y a su vez, el mayor contenido de proteína, depende del lugar del origen de la Stevia (25).
La grasa en las bebidas funcionales se destaca por las propiedades de la Stevia, con el contenido de grasa en la materia seca (26). Así mismo se encontró reportes similares en relación con el contenido de grasa en una bebida funcional (27). En vista de estos datos, la bebida funcional se puede utilizar para la promoción de la salud y como alternativa a las bebidas con alto contenido calórico (28). Según Sánchez et al., (29) las hojas secas de Stevia rebaudiana contienen una pequeña cantidad de grasa (alrededor del 4 %). Los autores identificaron seis ácidos grasos, entre los que predominaba el palmítico (27,5 y 29,5 % respectivamente), seguido del ácido linolénico (21,6 y 32,6 %) y el ácido linoleico (12,4 y 16,8 %). Los restantes fueron ácidos palmitoleico, esteárico y oleico.
Los carbohidratos reportados presento una variación por cada formulación del estudio. Se destaca que los hidratos de carbono no son de carbono simple, sino que son complejos, los mismos que son liberados lentamente para que el organismo los aproveche de mejor manera, previniendo su acumulación en forma de grasa, por este motivo es que la bebida funcional podría ser un buen aliado en la dieta de todo deportista (30).
El contenido de fibra dietética de acuerdo a los resultados obtenidos fue inferior a los citados en la literatura. Cabe resaltar que la chía contiene mucílago, el cual muestra una mejor capacidad de retención de agua, formando un gel junto con el líquido, el mismo que en el estómago genera una barrera natural que lo hace difícil de digerir, haciéndolo que se absorba lentamente (31). Asimismo, destacar que el contenido de fibra está asociado a su efecto prebiótico que promueve la proliferación de la microflora intestinal beneficiosa. Respecto a las cenizas totales los valores informados en el estudio presentaron variación.
El contenido de cenizas en la bebida funcional está determinado por la Stevia, según algunos autores, la ceniza comprende alrededor del 11 %, y sus principales constituyentes minerales (en unidades de mg/100 g MS) son potasio 839-2510, calcio 464,4-1550, magnesio 349-500, sodio 14,93-190,0 y fósforo 11.4-350.0 (24). Por otro lado, se han demostrado otros estudios, los oligoelementos como el cobre, el cobalto, el hierro, el manganeso, el zinc, el selenio y el molibdeno están presentes en cantidades ínfimas. Sobre la base de los datos de la literatura (32), S. rebaudiana contiene un alto nivel de ácido oxálico (2295 mg/100 g MS), lo que reduce la biodisponibilidad humana de calcio, hierro y otros minerales.
Los compuestos fenoles fueron inferiores a los resultados informados por Boye, (33). Los compuestos fenólicos en una bebida funcional de pulpas de mora y Stevia fueron 6,66 mg/g, significativamente más altos en (2,2 mg/g), mostrándose una discrepancia en la capacidad de extracción de los diferentes métodos, que influye en la presencia y distribución de los compuestos fenólicos en la planta (34) y también podría deberse a la esencia y naturaleza de los compuestos fenólicos y su concentración en los materiales vegetales.
A su vez, el contenido de polifenoles totales (expresado como equivalente de catequina por unidad de peso de la muestra), reportado por Sharma et al., (35) en un extracto acuoso, fue de 130,7 mg CE/g MS para una bebida funcional a base de microvegetales y frutas. El valor determinado por el mismo método de Behnamnik y Vazifedoost (36), en la optimización de una bebida funcional, fue de 61.50 mg/g MS. Por otro lado, Shivanna et al., (37) utilizó el método de cromatografía líquida (HPLC) para establecer el contenido total de polifenoles y flavonoides, que fue de 91 y 23 mg/g MS, respectivamente.
La actividad antioxidante de la bebida de la bebida funcional representa la tercera parte de lo informado para el salvado de sorgo (488,8 mmol) con alto contenido de taninos (38), y cerca del 20 % del informado para el vino tinto, el que presenta uno de los niveles más altos de actividad antioxidante (39). La significativa actividad antioxidante de la bebida es probablemente atribuible a la presencia de los polifenoles totales 86,62 ug AGE/mL. Como se muestra en este estudio y en las publicaciones citadas, las bebidas funcionales son una excelente fuente de componentes saludables que incluyen vitaminas, minerales, polifenoles, aminoácidos y compuestos bioactivos y sus mecanismos de acción incluyen efectos antioxidantes. La bebida rica en antioxidantes protege el cuerpo contra el estrés oxidativo (39).
CONCLUSIONES
Se logró desarrollar la bebida funcional a base de papaya nativa (Carica pubescens) y chía Salvia hispánica L) edulcorada con Stevia, encontrándose que la formulación del tratamiento T2 presentó mayores porcentajes en proteína y carbohidratos, mientras que la fibra, ceniza y grasa fueron mayores en el tratamiento T3. El nivel de compuestos fenoles fue en el tratamiento T3. Mientras que la actividad antioxidante fue (6, 77 mg/mL CI50 Trolox) para el tratamiento T3. Los resultados de este estudio se pueden utilizar como información necesaria para futuras investigaciones sobre formulaciones de bebidas funcionales beneficiosos para la salud.
