^{Botella-Martínez Carmen María, Ponce-Martínez Ángel Joaquín, Rodríguez-Párraga Judit, Solivella-Poveda Ana Micaela, Pérez-Álvarez José Ángel, Viuda-Martos Manuel y Fernández-López Juana
Grupo de investigación IPOA, Centro de Investigación e Innovación Agroalimentaria y Agroambiental (CIAGRO) de la Universidad Miguel Hernández. Ctra. Beniel Km 3,2, Orihuela-03312, Alicante}

INTRODUCCIÓN

El consumo de análogos cárnicos (productos a base de vegetales que imitan a los de origen animal) se ha incrementado mucho a nivel mundial debido a diversas razones (salud, medio ambiente y éticas, entre otras). Se estima que el mercado mundial de dichos productos alcance los 15,7 billones de dólares en 2027, lo que supone un ritmo de crecimiento del 14,7% desde el presente año (1). Son muchas ya las empresas que están lanzando al mercado este tipo de productos, aunque no en todos los casos con éxito (baja aceptación por parte del consumidor), porque al final se convierten en una mezcla de extractos o ingredientes muy purificados, con alta huella de carbono, con un valor nutricional cuestionable (alto contenido de sal y azúcares) y no siempre consiguen alcanzar la textura, el sabor y la apariencia del producto al que quieren imitar (2).

La búsqueda de materias primas más sostenibles con las que desarrollar análogos cárnicos con una menor huella de carbono y que imiten las propiedades de los productos originales, es una de las vías actuales de investigación con más posibilidades para satisfacer la demanda global de este tipo de alimentos. Dentro de estas materias primas, se han desarrollado productos utilizando diferentes fuentes de proteína vegetal; desde las más convencionales como la soja y el guisante, hasta otras más novedosas como proteínas de cereales (arroz, cáñamo, trigo, etc.), pseudocereales (quinoa), patata u otras leguminosas (3,4). La aplicación de la técnica de extrusión a estas proteínas para lograr una “textura cárnica” es un proceso bastante desarrollado e implementado, e incluso ya se pueden encontrar en el mercado estos productos (texturizados de soja, de guisante, de quinoa, etc.). La incorporación de compuestos aromáticos y especias para conseguir asemejarse al aroma y sabor cárnico, es otro de los campos en los que más se ha trabajado, llegando incluso este tipo de aditivos a suponer entre un 3-10% de la composición del producto final (4). No obstante, uno de los aspectos más importantes y quizás el que mayor influencia tiene en la decisión de compra del análogo cárnico por parte del consumidor es el color.

Para conseguir el color característico de la carne se pueden utilizar extractos de frutas o vegetales que sean estables y capaces de simular la apariencia de la carne cruda (color rojo) y cambiar hacia un color marrón tras el proceso de cocinado. En este sentido, uno de los colorantes que más se está utilizando en el desarrollo de los análogos cárnicos es el zumo de remolacha (5).

Las betaninas (la forma 5-glucosilada de la betanidina; Figura 1) son los compuestos mayoritarios responsables del color rojo de la remolacha y, además, está autorizado su uso como colorante alimentario natural (con la denominación “rojo remolacha”) tanto en la Unión Europea (con el código E162) como en Estados Unidos (autorizado por la FDA con el número 73.40) (6). En las últimas décadas incluso se han atribuido a las betaninas propiedades saludables como su actividad antioxidante, antidiabética, antiinflamatoria y anticancerígena, mediante ensayos in vitro e in vivo (con animales) (7). A estas propiedades también contribuyen otros compuestos bioactivos presentes en la remolacha como carotenoides, fenoles, vitaminas del grupo B, folatominerales, etc. (8).

El objetivo de este estudio es la caracterización fisicoquímica del zumo de remolacha obtenido de diferentes fuentes (remolacha fresca, remolacha cocida, remolacha en polvo y zumo comercial de remolacha) para evaluar su viabilidad como posible colorante en el desarrollo de análogos cárnicos.

2.MATERIALES Y MÉTODOS

2.1.Procedencia u obtención de los diferentes zumos

Para la obtención del zumo de remolacha fresca se adquirieron remolachas (Beta vulgaris spp.) de un supermercado de la zona (Alicante) que se pelaron manualmente y se licuaron hasta obtener zumo de remolacha fresca (ZRF). De forma similar se obtuvo el zumo de remolacha cocida (ZRC) a partir de remolacha cocida y pelada comercial (Huercasa, Sanchonuño, Segovia). Como zumo comercial de remolacha (ZCR) se utilizó zumo 100% natural obtenido por presión en frío y sometido a un tratamiento de altas presiones (Sonatural, Portugal). El zumo de remolacha reconstituido (ZRR) se obtuvo a partir de remolacha en polvo (Idda herbal, Sofia, Bulgaria) reconstituida con agua en una proporción 1:9, teniendo en cuenta que el 90% de la remolacha fresca es agua. En la Figura 2 se muestran las materias primas utilizadas en este estudio y los correspondientes zumos.

2.2.Caracterización fisicoquímica de los diferentes zumos

A todos los zumos de remolacha se les determinaron los siguientes parámetros siguiendo metódos oficiales de análisis:

· pH mediante un pH-metro (modelo pH/Ion, Eutech, Instruments Pte Ltd., Singapur)
· oBrix, utilizando un refractómetro
· Densidad (kg/m3), utilizando el método del picnómetro
· Color: se obtuvieron las coordenadas colorimétricas del espacio de color CIELAB [Luminosidad (L*), coordenada rojo-verde (a*) y coordenada amarillo-azul (b*)] utilizando un espectrofotocolorímetro CM-2600d (Minolta CameraCo, Osaka, Japón), a partir de las cuales se calcularon las magnitudes psicofísicas croma (C*) y tono (h*). También se obtuvo el espectro de reflectancia de las muestras entre 330 y 740 nm con medidas cada 10 nm.

2.3. Análisis estadístico

Todas las determinaciones se realizaron por triplicado y los valores se muestran como media ± desviación estándar. Se aplicó un Análisis de la Variancia (ANOVA) de un factor y cuando resultó significativo se aplicó el test de comparación de medias de Tukey para determinar qué zumos presentaban las diferencias significativas (nivel de significancia > 95%). Estos análisis se llevaron a cabo con el programa estadístico SPSS para Windows v. 27.0 (SPSS Inc., Chicago, USA).

3. RESULTADOS Y DISCUSIÓN

El rendimiento del proceso de obtención de zumo a partir de la remolacha fresca fue del 54,7% y el de la remolacha cocida del 32,5%. En la Tabla 1 se presentan los datos de la caracterización fisicoquímica de los zumos de remolacha. Todos los zumos presentaron valores de pH dentro del rango de los valores descritos para la remolacha (4,8-6,2), excepto el zumo comercial, que presentó valores más ácidos (3,8), lo que podría deberse a la incorporación de algún acidulante para controlar su posible deterioro durante su comercialización pues, como se ha indicado previamente, este zumo no estaba sometido a ningún tratamiento térmico (con la intención de preservar sus características organolépticas), asegurándose su vida útil con la suma de los efectos debidos a su obtención por presión en frío, al tratamiento con altas presiones y a su comercialización en condiciones de refrigeración.

La medida de los ^oBrix en el zumo de remolacha es una indicación de su contenido en sólidos solubles, fundamentalmente sacarosa que es el principal azúcar presente en la remolacha. Se ha reportado que el contenido en azúcares de la remolacha fresca está en torno al 6% (8), teniendo en cuenta que la mayor parte de la misma se extrae con el zumo y que el rendimiento de extracción de zumo fue superior en la remolacha fresca que en la cocida, los valores de grados Brix obtenidos en ambos zumos son esperables (10,2 para ZRF y 9,3 para el ZRC). El zumo comercial presentó valores de oBrix superiores a los de la remolacha (fresca y cocida) y el zumo reconstituido inferiores (p>0,05).

La densidad de los cuatro zumos se encuentra en el rango de 991-1014 kg/m³, siendo superiores los valores de los zumos ZRF y ZCR (p<0,05), que también son los que presentaron valores de oBrix más elevados. La relación entre los oBrix y la densidad de una solución de sacarosa está perfectamente establecida y recogida en la tabla 109 de la Circular 440 de la National Boureau of Standards del Departamento de Comercio de Estados Unidos (9). En este caso la relación no es tan directa porque el único sólido soluble en los zumos de remolacha no es la sacarosa y el resto de componentes interfieren en dicha relación.

En cuanto a los parámetros de color, aunque se detectaron diferencias significativas (p<0,05) en los valores de luminosidad y de la coordenada b* entre todos los zumos, dichas diferencias fueron inferiores a 2 unidades, por lo que no tienen sentido práctico (10). Más relevantes son las diferencias encontradas para los valores de la coordenada a* (rojo/verde) y del croma (C*), que siguieron un patrón similar: los mayores valores los presentaron el zumo obtenido a partir de remolacha cocida (ZRC) y el zumo comercial (ZCR), y los menores valores el zumo obtenido a partir de remolacha fresca (ZRF) y el zumo reconstituido (ZRR) (p<0,05). Esto indicaría que los zumos ZRC y ZCR presentan mayores compuestos que contribuyen a la componente roja del color y además son colores más saturados (puros) que los de los otros zumos. También se puede observar que los zumos con los mayores valores de a* (ZRC y ZCR) son los que presentaron menores valores de pH. Aunque, al contrario de lo que sucede en el caso de las antocianinas, el color de las betaninas no se modifica tanto en función del pH, sí que se han descrito variaciones en las tonalidades según el pH del medio. Las betaninas se hidrolizan con facilidad en medio alcalino presentando una estabilidad máxima entre pH 4 y 5 (6).

También se ha reportado que los tratamientos térmicos alteran el color de las betaninas (11). En este caso, el tratamiento térmico de cocción de la remolacha y el aplicado durante el procesado industrial del zumo comercial estarían contribuyendo a modificar los valores de la coordenada a*, respecto de los obtenidos para el zumo de remolacha fresco. Durante los procesos térmicos las betalaínas pueden degradarse por isomerización, desglicosilación, hidrolisis, deshidrogenación y descarboxilación (12). La aparición de pardeamiento lleva a una reducción de color gradual, de rojo característico de estos pigmentos hasta llegar a color marrón claro. Esta modificación del color resulta muy interesante para el desarrollo de análogos cárnicos porque imitaría los cambios de color de la carne durante su proceso de cocinado (reacciones de Maillard, desnaturalización y agregación de proteínas, evaporación de agua, fusión de cristales de grasa, etc.) que evoluciona de un color rosado a marrón (13).

Todos los zumos presentaron valores de tono comprendidos entre el magenta (330º) y el rojo (30º). Según la clasificación del Instituto Nacional de Racionalización (14) los tonos de los zumos analizados serían: magenta-purpuroso para el ZRF, púrpura-rojizo para el ZRC, magenta-púrpura para el ZCR y púrpura- magentoso para el ZRR.

Para la preservación del color de los zumos de remolacha sí que es muy importante protegerlos de la luz y del contacto con el oxígeno, porque se oxidan fácilmente y eso sí puede ocasionar la pérdida irreversible de color (6).

En la Figura 3 se presenta el espectro de reflectancia de los cuatro zumos de remolacha. Desde el punto de vista espectral no hay diferencias (p>0,05) entre los zumos ZRF y ZRR. Por el contrario, los zumos ZRC y ZCR presentan espectros que son similares entre sí en cuanto a la forma, pero con diferentes porcentajes de reflectancia, sobre todo a longitudes de onda entre 320 y 490 nm, y entre 580 y 740 nm, correspondientes a los colores magenta y rojo, respectivamente (10).

El zumo comercial de remolacha presenta porcentajes de reflectancia superiores al ZRC en la zona de los colores magenta, mientras que en la zona de los rojos es el ZRC el que presenta valores superiores (p<0,05).

A longitudes de onda intermedias (490-580 nm) todos los zumos son isobésticos, es decir presentan valores similares de reflectancia, lo que induce a pensar que todos tienen un compuesto, o mezcla de ellos con un comportamiento muy similar.

4. CONCLUSIONES

Todos los zumos de remolacha analizados tienen propiedades colorantes compatibles con el color de los productos cárnicos (en el rango de los tonos rojos) e incluso las variaciones de color que experimentan por la aplicación de altas temperaturas (amarronamiento) pueden simular las que sufren los productos cárnicos durante su cocinado, por lo que tienen un gran potencial de aplicación como colorante natural en el desarrollo de análogos cárnicos.

Las variaciones en el pH de los diferentes zumos posibilitan su aplicación a diferentes tipos de análogos cárnicos (fermentados, crudos, curados, cocidos, etc.).

Se trata de un estudio preliminar que debe continuar con la aplicación de dichos zumos a los ingredientes básicos que se utilizan para el desarrollo de los análogos cárnicos (proteínas texturizadas, concentrados de proteína y fibra dietética, etc.) que permitirá establecer las diluciones y/o dosis de aplicación para alcanzar los rangos de color de la carne y productos cárnicos a los que se quiere imitar.

^Referencias

^{1.       Market-report. Plant based meat market. 2022 https://www.marketsandmarkets.com/Market-Reports/plant-based-meat-market-44922705.html
2.  Kołodziejczak K, Onopiuk A. Szpicer A, Poltorak A. Meat analogues in the perspective of recent scientific research: A Review. Foods. 2022, 11: 105.
3.    Fernández-López J, Paya L, Botella-Martínez C, Lucas-González R, Viuda-Martos M, Sayas-Barberá E, et al. (2021, November). Plant-based meat substitutes in the Spanish market: Type of products, main plant protein substitutes and health and nutrition claims. Conference book from the 35th Effost International Conference: Healthy individuals, resilient communities and global food security. 2021. Lausanne, Suiza.
4.   Kyriakopoulou K, Keppler JK, van der Goot AJ. Functionality of ingredients and additives in plant-based meat analogues. Foods. 2021, 10: 600.
5.   Pimentel M. Sensory solutions for plant-based meat anologues. Sensient Food Colors. 2022. Naturally colorful. Brasil. https://sensientfoodcolors.com/en-br/market-trends/sensory-solutions-for-plant-based-meat-analogues/
6.   Flores-Mancha MA, Rentería-Monterrubio AL, Sánchez-Vega P, Chávez-Martínez A. Estructura y estabilidad de las betalaínas. Interciencia. 2019, 44:318-325.
7.   Gandía-Herrero F, Escribano J, García-Carmona f. Biological activities of plant pigments betalains. Crit Rev Food Sci Nutr. 2016, 56: 937-945.
8.    Ceclu L, Nistor OV. Red beetroot: Composition and health effects - A Review. J Nutri Med Diet Care. 2020.
9.    NBS. Viscosity of sucrose solutions at various temperatures: Tables of recalculated values. Circular of the National Bureau of Standars.1958. Government of United States.
10.   Pérez-Alvarez JA y Fernández-López. Aspectos físicos, fisiológicos, psicológicos, químicos e instrumentales para la determinación del color en los alimentos. Cd-Room format. 2000. Universidad Miguel Hernández, Alicante, España
11.  Herbach KM, Stintzing FC, Carle R. Impact of thermal treatment on color and pigment pattern of red beet (Beta vulgaris L.) preparations. J Food Sci. 2006, 69: 491–498.
12.  Ruiz-Gutiérrez MG, Amaya-Guerra CA, Quintero-Ramos A, Ruiz-Anchondo TDJ, Gutiérrez-Uribe JA, Baez-González JG, Lardizabal-Gutiérrez D, Campos-Venegas K. Effect of soluble fiber on the physicochemical properties of cactus pear (Opuntia ficus indica) encapsulated using spray drying. Food Sci Biotechnol. 2014, 23: 755-763.
13.  Zhou H, Vu G, Gong X, McClements DJ. Comparison of the cooking behaviors of meat and plant-based meat analogues: appearance, texture, and fluid holding properties. ACS Food Sci Technol. 2022, 2: 844-851.}

Figura 1. Fórmula química de la betanina presente en la remolacha.      Figura 2. Procedencia y tipos de zumos de remolacha utilizados.