INTRODUCCIÓN

El garambullo (Myrtillocactus geometrizans) es un cactus endémico de México que crece en zonas áridas y semiáridas, y se propaga fácilmente mediante semillas. Este cactus produce bayas redondas de color púrpura con un sabor dulce y agradable, lo que ha despertado un interés creciente en la comunidad científica debido a su valor nutricional y medicinal (Tilahun y Welegerima, 2018). El garambullo es reconocido por su rica composición en compuestos bioactivos, incluyendo polifenoles, flavonoides, polifenoles y fibra dietética, además de un alto contenido en proteínas, betalaínas y vitamina C. Estos componentes ofrecen protección del organismo contra el estrés oxidativo, inflamación y contribuyen a la regulación del metabolismo y la salud digestiva. Estudios recientes sugieren que el consumo regular de garambullo puede contribuir al control de enfermedades como la diabetes, la hipertensión y la obesidad; así como poseer propiedades antimicrobiano y antiinflamatorio que podrían ser útiles en el tratamiento de infecciones (Tilahun y Welegerima, 2018). A pesar de su abundancia en regiones áridas y semiáridas de México, la producción comercial de garambullo ha sido limitada en comparación con otras especies de cactus. Sin embargo, su cultivo está experimentando un resurgimiento debido al creciente interés en su valor nutricional y medicinal, así como en su potencial como cultivo alternativo en áreas marginadas. La producción se localiza principalmente en los estados de Guanajuato, Querétaro, Hidalgo y San Luis Potosí. (Yahia et al., 2023). A pesar de sus beneficios, el garambullo sigue siendo poco conocido e industrializado. Aproximadamente el 70 % del consumo es en forma de alimento fresco, mientras que solo el 30 % se procesa de forma artesanal, lo que resulta en pérdidas considerables debido a la rápida fermentación del fruto en condiciones normales (Topete, 2006). Sin embargo, el garambullo ofrece oportunidades de aprovechamiento en la industria farmacéutica, cosmética y alimentaria, donde sus frutos, hojas y tallos pueden ser empleados en productos funcionales, suplementos dietéticos, o en productos tradicionales como mermeladas, refrescos y pasas. México destaca como líder latinoamericano en el consumo de refrescos, a pesar de los riesgos asociados con su ingesta, como el aumento de la probabilidad de desarrollar obesidad, diabetes mellitus, síndrome metabólico, ciertos tipos de cáncer y osteoporosis (Silva y Duran, 2014). Estas bebidas carbonatadas han sido durante mucho tiempo una parte integral de la cultura del consumo de líquidos en el mundo (Euromonitor International, 2021), lo que se refleja en su contribución a la economía nacional (0.5 % del Producto Interno Bruto nacional) y representa el 2.8 % del PIB manufacturero (Secretaría de Economía, 2014). En los últimos años ha surgido una mayor conciencia sobre los posibles impactos negativos para la salud asociados con el consumo excesivo de azúcares añadidos y edulcorantes artificiales presentes en estas bebidas (Fundación UNAM, 2017; Colchero et al., 2016). Esto ha generado un cambio en las preferencias del consumidor y ha llevado a la implementación de políticas gubernamentales destinadas a reducir su consumo. Como resultado, se ha producido un impacto significativo en la industria alimentaria, que ha respondido introduciendo alternativas más saludables, como bebidas sin azúcar añadido, opciones bajas en calorías y productos con ingredientes naturales (Singh et al., 2015). Por otra parte, para asegurar la inocuidad de las bebidas se utilizan tratamientos térmicos debido a su capacidad de destruir microorganismos e inactivar enzimas. Entre estos, la pasteurización destaca por su eficacia en este sentido, sin embargo, este método puede disminuir o eliminar algunos de los nutrientes presentes en el producto, además de afectar sus propiedades sensoriales (Villareal et al., 2013). Para evitar este tipo de daños, se han desarrollado tecnologías emergentes, que emplean métodos no térmicos de conservación de alimentos, como el ozono (O₃) y la sonicación (Betaller-Venta et al., 2010; Delgado, 2011; Kim et al., 2011; Ashokkumar, 2015). Ante la problemática asociada al consumo de bebidas gaseosas se propone la elaboración de una bebida carbonatada a base de garambullo como una alternativa a las bebidas gaseosas tradicionales. Este enfoque busca no solo aprovechar las propiedades nutricionales del garambullo, sino también darle un uso tecnológico a este fruto. Además, se busca contribuir al aumento de la producción de plantas de esta especie, que enfrenta el riesgo de extinguirse debido a la tala indiscriminada. Con base en lo anterior, se plantea evaluar el efecto de dos métodos alternativos a los tratamientos térmicos: la aplicación de tratamientos con ozono y sonicación en diferentes intervalos de tiempo. El objetivo es obtener un producto con mejores condiciones de calidad organoléptica, garantizando su inocuidad y, al mismo tiempo, lograr una mayor biodisponibilidad de los nutrientes en comparación con los métodos térmicos convencionales.

MATERIALES Y MÉTODOS

Material biológico

Se utilizaron frutos de garambullo (Myrtillocactus geometrizans) en madurez fisiológica procedentes de la región de Tolimán, Querétaro. Los frutos fueron lavados, se colocaron en bolsas de polietileno y se almacenaron a -25° C hasta su utilización para los análisis químicos y el desarrollo de las bebidas.

Caracterización del fruto de garambullo Caracterización del fruto de garambullo

La cuantificación de las betalaínas se realizó siguiendo el método descrito por Castellanos y Yahia (2008). La acidez titulable, pH y sólidos solubles se determinaron de acuerdo con la norma NMX-FF-011-1982. La capacidad antioxidante se evaluó mediante el método de ABTS (Re et al., 1999) y los fenoles totales por el método espectrofotométrico con Folin Ciocalteau. Otros análisis incluyeron: carbohidratos por el método de Lane & Eynon (NMX-F-312-1978), cenizas por incineración directa (NMX-F-066-1978); fibra cruda por el método de Kennedy-Wendy (NMX-F-090-S-1978); humedad por estufa (NMX-F-083-1986); extracto etéreo por el método de Soxhlet (NMX-F-089-S-1978); proteínas por Lowry (Lowry et al., 1951); vitamina C por titulación (AOAC, 1999) y el color mediante un colorímetro (Konica Minolta CR-410C) con el sistema Hunter Lab (L*, a* y b*).

Desarrollo y selección de la bebida carbonatada

La formulación para la bebida carbonatada desarrollada incluyó los siguientes ingredientes: citrato de sodio (0.02 %), sorbato de potasio (0.02 %), ácido ascórbico (0.35 %), goma xantana (0.5 %) y pulpa de garambullo (20 %). Además, se elaboraron diferentes formulaciones variando los porcentajes de miel de agave (10, 20 y 30 %) o azúcar de caña (30, 40 y 50 %) para determinar la formulación más aceptada sensorialmente. Para el procesamiento de la pulpa de garambullo, el fruto sin el residuo floral fue lavado con agua a flujo medio para eliminar impurezas. Posteriormente, después de secados los garambullos se almacenaron en bolsas de polietileno a una temperatura de -25°C hasta su utilización. Todos los ingredientes se pesaron por separado de acuerdo con cada formulación y se mezclaron durante 3 minutos en un homogenizador. La mezcla resultante se calentó a 85 °C durante 5 minutos para obtener la bebida pasteurizada. La formulación se carbonató con un gasificador (marca SodaStream). En un segundo mezclado, se incorporó el jarabe y el agua previamente tratada y gasificada. Finalmente, la bebida carbonatada se envasó en botellas de vidrio previamente esterilizadas.

Métodos alternativos a la pasteurización

La pasteurización se realizó al concentrado y al agua en donde se disolvió el concentrado a 85 °C durante 5 minutos. Para aplicar los métodos alternativos se utilizó un baño sónico (Cole-Parmer, 8891) con una potencia de 42 kHz y una temperatura fija de 30 °C, en donde se colocó el concentrado a diferentes tiempos: 15, 25 y 35 minutos (lo mismo se hizo para el agua), mientras que el ozono se aplicó empleando un potabilizador de agua (Biozo3n, 2000) a 3, 6 y 9 minutos de exposición. Para llevar a cabo el monitoreo microbiológico de la bebida se realizaron pruebas de coliformes totales, mesófilos aerobios, mohos y levaduras (NOM-113-SSA1-1994, NOM-092-SSA1-1994, NOM-111-SSA1-1994) de cada uno de los métodos alternativos a la pasteurización y los tiempos mencionados anteriormente.

Evaluación sensorial

Se emplearon pruebas sensoriales para la evaluación de las bebidas endulzadas con miel de agave y azúcar de caña, en una escala hedónica de 7 puntos (Hernández, 2005). La evaluación incluyó parámetros como color, olor, sabor, textura y evaluación general con la participación de 70 panelistas estudiantes de la Facultad de Estudios Superiores Cuautitlán UNAM Campo 1.

Análisis estadístico

Se realizó un diseño completamente aleatorizado seguidos de un análisis estadístico ANOVA de un solo factor con pruebas de rango múltiple (Tukey y Duncan) utilizando el software IBM SPSS versión 24, con un nivel de significancia de 0.05.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Caracterización del fruto de garambullo

Se hace notar que estos resultados no fueron ampliamente comparados ya que este tipo de frutos es objeto de escasa atención en la investigación científica (Vázquez-Cruz et al., 2018). En la Tabla 1 se evidencia que el porcentaje de carbohidratos en el fruto de garambullo es considerablemente elevado en comparación con la tuna roja, la cual registra un valor del 12.97 % (Zenteno-Ramírez et al., 2015). En cuanto al contenido de cenizas, se observó un valor más alto que el reportado por Durán (2009), con un valor de 1.18 % para fruto de garambullo en estado de madurez similar al estudiado. Esto indica una concentración más elevada de minerales, coincidiendo con la literatura citada por Márquez (2014) donde se menciona que el porcentaje de cenizas en los alimentos es generalmente inferior al 5 %. El contenido de fibra cruda en este estudio fue más bajo que el reportado por Durán (2009) con 16.44 %, lo cual podría atribuirse a las diferencias en las regiones de México donde se recolectaron los frutos. Respecto al contenido de humedad, resultó semejante a lo reportado por Durán (2009) quien reportó un valor del 75 %. Asimismo, se observó semejanza con lo reportado por dicho autor en cuanto al contenido de lípidos, que registró un valor de 0.4507 %. Mientras que el valor de proteínas fue menor (1.3605 %). Topete (2006) resalta el alto contenido de proteínas en el garambullo, lo que le distingue de otros frutos en cuanto a esta característica.

Tabla 1

Parámetros químicos del fruto de garambullo (Myrtillocactus geometrizans).

Al analizar los parámetros fisicoquímicos del fruto (Tabla 2) se observa que el valor de la acidez es semejante al reportado para la tuna roja (0.036 ± 0.005 % de ácido cítrico) (Ochoa y Guerrero, 2012), con la cual se comparó debido a la escasa información bibliográfica en este fruto. El pH fue cercano a los valores ácidos, adecuado en algunos procesos ya que entre 2.5 y 5.5 prolonga la conservación de la fruta fresca e inhibe la reproducción de microorganismos (Odar, 2008). Por ejemplo, un pH 4.6 impide el crecimiento de Clostridium botulinum. Luminosidad de un color genera una escala cromática de valor que termina en el blanco. Cada color tiene una luminosidad propia, por ejemplo, el azul tiene una luminosidad más baja que el amarillo, el rojo tiene más luminosidad que el violeta, etc. (Cabrera, 2011). El color es uno de los principales parámetros de calidad de las frutas puesto que es la característica externa más importante en la determinación del punto de madurez y de la vida postcosecha (Torres et al., 2013). El garambullo registró una luminosidad que tiende hacia la parte más oscura dentro de la escala de color, esto se genera debido a que el fruto de garambullo tiene una coloración purpura intensa una vez que alcanza su estado de madurez óptimo. En cuanto a los sólidos solubles, se encontró un contenido menor de sacarosa con respecto a otros frutos como la tuna roja (13.8 °Brix), lo que sugiere su idoneidad para la transformación en productos diversos. El análisis fisicoquímico proporciona una visión completa de la calidad del fruto de garambullo y su potencial uso en diferentes aplicaciones. Una apariencia natural es preferible, mientras que un color inusual puede interpretarse como deterioro o falta de madurez (Moreno-Arribas, 2019). Por lo tanto, se evaluó este parámetro en el fruto de garambullo.

Tabla 2

Parámetros fisicoquímicos del fruto de garambullo (Myrtillocactus geometrizans).

El contenido de betalaínas es relativamente bajo (Tabla 3) aunque su concentración aumenta con el estado de madurez del fruto, lo que está vinculado a la intensidad de su coloración púrpura característica. Por otra parte, las betalaínas son compuestos inestables que se degradan en corto tiempo (García y Reynoso, 1998; Moreno et al., 2002; Gonzáles, 2010 y García-Cruz et al., 2012). En cuanto a la capacidad antioxidante y contenido de fenoles totales, se encontraron valores muy cercanos entre sí, ya que guardan una relación directa. Herrera-Hernández et al., (2011), mencionan que el contenido de polifenoles es afectado por los cambios internos del fruto durante el proceso de maduración por la polifenol oxidasa, entre otras enzimas catabólicas. Sin embargo, el garambullo es una excelente fuente de estos compuestos comparado con frutos como las fresas, frambuesas, ciruela, uva y arándanos. Para el caso de la vitamina C el contenido fue 1.56 veces mayor al de la tuna roja la cual se reporta con 22.75 % (Carrasco y Encina, 2008). Esto significa que el consumo de 100 g de frutos de garambullo en estado maduro puede contribuir con un 54.35 % de la ingesta diaria recomendada para un adulto (López-Palestina et al., 2019).

Tabla 3

Parámetros nutrimentales del fruto de garambullo (Myrtillocactus geometrizans).

Evaluación sensorial de la bebida carbonatada

Para la evaluación de la bebida (Figura 1) se usó una escala hedónica (Anzaldúa-Morales, 2005) lo que permitió optimizar la formulación del producto como lo menciona Hernández (2005) ya que esto puede afectar la percepción según el grupo social o país de consumo (Cordero, 2017).

Figura 1
Bebida carbonatada de garambullo.

Las diferentes pruebas sensoriales se presentan en la Figura 2. En color en la bebida endulzada con un 30 % de azúcar mostró una mayor aceptación (4 %) en comparación con la endulzada con miel de agave en la misma proporción (Figura 2A). Esta diferencia fue estadísticamente significativa (p ≤ 0.05). La bebida endulzada con miel 20 % de miel de agave también mostró preferencia en las observaciones de los evaluadores, aunque no se observó diferencia estadística. El promedio de aceptación fue de 5, que en la escala representa a “me gusta”, por lo que esta variable no se afectó por la cantidad y tipo de edulcorante. Las preferencias en el olor fueron superiores en las bebidas con 40 y 50 % (2 %) de azúcar de caña (Figura 2B), aunque como lo menciona Anzaldúa-Morales (2005) al ser diferente este atributo para cada alimento en materia de calidad (Cordero, 2017), no es posible establecer clasificaciones y taxonomías completamente adecuadas para los olores. En cuanto al sabor, este atributo es una parte integral de la experiencia sensorial de un alimento y depende de la interacción entre varios factores sensoriales como la textura, el color y la temperatura (Cordero, 2017). En el sabor, la endulzada con 40 % azúcar de caña obtuvo la mayor preferencia, mientras que con miel de agave fue al 20 y 30 % (Figura 2C). Los panelistas mencionaron un sabor más “ligero” en la bebida con miel de agave. Respecto a la aceptación se registró un 16 % más preferencia para la bebida con 40 % azúcar de caña, seguida de la endulzada con 50 % y también con diferencias significativas, pero con menor preferencia (13 %) fue la endulzada con 30 % de miel de agave. Este resultado coincide con el estudio de Quetglas (2015) que resalta la importancia del sabor en la aceptación del producto por parte del consumidor.

Figura 2
Evaluación sensorial de olor (A), color (B), sabor (C) y aceptabilidad (D) de la bebida carbonatada de garambullo con diferentes concentraciones de azúcar de caña y miel de agave.

Efecto de los tratamientos de conservación

Carga microbiológica

En la Tabla 4 se muestra que todas las bebidas sometidas a los diferentes tratamientos de desinfección presentaron valores menores a 10 UFC/mL para el caso de los coliformes totales. La pasteurización tradicional redujo de manera eficiente tanto las bacterias mesófilas aerobias como los hongos y levaduras en comparación de los tratamientos de ozonización y sonicación. Entre estos dos últimos, el de sonicación a 25 y 35 minutos fue el mejor, logrando reducir la misma cantidad de estos microorganismos.

Tabla 4

Parámetros microbiológicos de la bebida carbonatada de garambullo con distintos tratamientos.

A pesar de la presencia de estos microorganismos, los límites permitidos en bebidas de frutas pueden variar según las normativas nacionales e internacionales. En México están reguladas por la Norma Oficial Mexicana NOM-218-SSA1-2011, la cual establece los límites microbiológicos permitidos para diferentes tipos de bebidas no alcohólicas. Aunque no especifica límite para hongos y levaduras, ni bacterias mesófilas, sí establece que en 50 mL no deben detectarse los coliformes. Es importante tener en cuenta que estos límites pueden variar dependiendo del tipo específico de bebida de frutas.

Capacidad antioxidante

En las Figuras 3 se presentan los resultados en relación con la capacidad antioxidante de las distintas bebidas carbonatadas. La capacidad antioxidante no se vio afectada (p ≥0.05) en la bebida pasteurizada ni en la tratada con ozono por 3 min con respecto a la bebida control que no fue sometida a ningún proceso. La bebida ozonizada por 6 min incrementó 39 % la capacidad antioxidante en comparación con la bebida control, pero la afectó adversamente en la bebida ozonizada durante 3 min con una disminución de esta.

Figura 3
Capacidad antioxidante en la bebida carbonatada de garambullo control, pasteurizada y con ozono. Las letras diferentes en cada barra indican diferencia significativa entre los tratamientos.

En efecto similar se observó en la comparación de las bebidas control, pasteurizadas o tratadas con ozono (Figura 4). La bebida sonicada durante 25 min presentó un incremento del 35 % en su capacidad antioxidante en comparación con la bebida control. Además, se observó que la bebida pasteurizada exhibió un 37 % menos capacidad antioxidante en comparación con la bebida sonicada durante 25 min, lo que sugiere que la pasteurización tradicional puede afectar negativamente a los compuestos bioactivos presentes en la bebida.

Este aumento en la capacidad antioxidante observado en las bebidas sonicadas puede atribuirse al fenómeno de cavitación ultrasónica, el cual favorece la ruptura de la pared celular, la permeabilidad del tejido, la abertura de los poros, por lo que las sustancias que se encuentren en las células internas o externas del tejido son extraídas con mayor rapidez, aumentando así la disponibilidad de antioxidantes en la bebida. Estos hallazgos son consistentes con estudios previos que han demostrado los beneficios de la sonicación en la mejora de la calidad y contenido de compuestos bioactivos en alimentos (Rodríguez-Riera et al., 2014).

Figura 4
Capacidad antioxidante en la bebida carbonatada de garambullo control, pasteurizada y por sonicación. Las letras diferentes en cada barra indican diferencia significativa entre los tratamientos.

Fenoles totales

El tratamiento con ozono durante 3 y 5 min presentó la mayor cantidad de fenoles con diferencias significativas (Figura 5). Aun así, la pasteurización presentó valores mayores de fenoles comparados con la bebida control y el tratamiento con ozono durante 9 min.

Figura 5
Fenoles totales en la bebida carbonatada de garambullo control, pasteurizada y con ozono. Las letras diferentes en cada barra indican diferencia significativa entre los tratamientos.

Respecto a la bebida sonicada, el tiempo de exposición de la muestra de garambullo de 25 min fue la que estadísticamente presentó un valor mayor de fenoles totales. El aumento fue del 39 % en comparación con la bebida control y un 26 % más que la bebida pasteurizada.

Figura 6
Fenoles totales en la bebida carbonatada de garambullo control, pasteurizada y por sonicación. Las letras diferentes en cada barra indican diferencia significativa entre los tratamientos.

Estos resultados indican que la sonicación durante 25 minutos fue el tratamiento que mejor preservó los compuestos bioactivos, tanto en términos de fenoles totales como de capacidad antioxidante. Esto concuerda con la literatura que sugiere que la sonicación es una tecnología eficaz para mejorar los atributos de calidad en los alimentos. Awad et al., (2012) destacan la capacidad de la sonicación para facilitar la extracción de diversos compuestos bioactivos de alimentos, mientras Chandrapala et al., (2012) señalan que los alimentos con alta tensión superficial, como los zumos de frutas, son excelentes candidatos para ser procesados por la tecnología ultrasónica.

CONCLUSIONES

En conclusión, este estudio demuestra el gran potencial tecnológico del garambullo debido a su alta calidad nutricional y propiedades sensoriales; así como la viabilidad de utilizar tratamientos alternativos a la pasteurización para mejorar la calidad microbiológica y conservar las propiedades nutricionales de la bebida carbonatada de garambullo. La sonicación durante 25 min emerge como una opción tecnológicamente prometedora que merece una mayor atención en futuras investigaciones y aplicaciones industriales.

Agradecimientos

El presente trabajo fue financiado por el proyecto (PAPIIT IT202124) de la Dirección General de Asuntos del Personal Académico de la UNAM.

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Notas de autor

* Autora de correspondencia: María Andreína Trejo Márquez. E-mail: andreatrejo@unam.mx

Información adicional

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