Actividad de agua en mieles colombianos (2001)

Determinación de la actividad de agua en mieles colombianos de las zonas de Bocayá y Tolima

Salamanca G. G.(1); Pérez, F.C.(2) ; Serra B. J. A.(3)

(1) Facultad de Ciencias Departamento de Química Universidad del Tolima. PoBox 546 Ibagué Tolima Colombia.
(2) Escuela de Ciencias Químicas Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia. PoBox 1097.Tunja Boyacá Colombia.
(3) Departamento de Tecnología de Alimentos Universidad Politécnica de Valencia s/n. PoBoX 22012, 46071 Valencia España

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RESUMEN 

En este trabajo se presentan los resultados de la caracterización de algunas mieles colombianas cosechadas en las zonas de vida de bosque seco y húmedo montano (bs-Mb; bh-Mb) en Boyacá, así como en mieles de bosque seco tropical (bs-T), bosque húmedo y muy húmedo premontano premontano (bh-Pm, bmh-Pm) y húmedo tropical (bh-T) en el departamento del Tolima. Se correlacionan los valores experimentales con los modelos de predicción de Norrish y Money-Born. Los resultados permiten concluir que los productos de la zona andina presentan promedios equivalentes de (aw) del orden de (0.567 ± 0.028) para el caso de Boyacá y valores extremos de (0.512 a 0.613) para el caso del Tolima. Estos resultados son ligeramente mayores en relación a los observados en mieles españolas. Se evaluó el efecto higroscópico de la miel respecto de ambientes con humedad relativa de 70, 80 y 85 de humedad relativa.

ABSTRACT

In this project there are shown the final results of the characterization of some colombian honeys harvested in the zones with dry bush life and moisty mountainous (bs-MB; bh-MB) in the province of Boyacá, as well as honeys from tropical dry bush (bs-T), moist bush and very moist premountainous premountainous (bh-PM, bmh-PM) and tropical humid (bh-T) in the province of Tolima. The experimental values are correlated with the predicted Norrish´s and Money-Born´s models. The results let us conclude that honey from andean zone present averages corresponding to (aw) (0.567 ± 0.028) in the case of Boyacá and extreme values of (0.512 a 0.613) for the region of Tolima. These results are slightly greater in relationship with the ones observed in spanish honeys. We study the hygroscopic effect of honey according environmental with 70, 80 y 85% of relative humidities.

INTRODUCCIÓN

Las investigaciones entorno a la actividad de agua en los alimentos (aw), no son muy frecuentes a pesar de ser un factor de control en la investigación y control de calidad durante la elaboración de productos farmacéuticos y las en la elaboración y transformación de productos en tecnología de alimentos alimentarios y en el estudio y evolución de aromas. En las últimas tres décadas, el concepto se ha utilizado como indicador de estabilidad en el control de calidad en los alimentos frente a los procesos de deterioro, entre los cuales la microbiológica es la más rápida y frecuente (Alcalá,1977). Se han desarrollado modelos teóricos aproximados que permiten estimar con algún grado de exactitud los niveles del parámetro, en casos de elaboración de preparados con electrolitos y no electrolitos (Barbosa-Cánovas, Vega-Mercado, 2000). Los sólidos solubles que no se disocian se conocen como electrolitos y se adicionan a los alimentos para ligar humedad y mantener la textura blanda. Las ecuaciones empíricas que suelen ser utilizadas en la estimación de la actividad de agua (aw), de los solutos que no electrolitos corresponden a las relaciones de Money-Born, (1951) y Norrish (1966) principalmente.

La miel es un alimento de humedad intermedia. Su contenido de agua suele oscilar entre 14 a 22% (Vilhena, Bicudo 2000), dependiendo de las condiciones climáticas, periodo del año, humedad inicial del néctar y grado de maduración alcanzado en la colmena así como de su origen biogeográfico. La variación de la humedad interviene en los fenómenos de granulación y marca la estabilidad del producto desde el punto de vista microbiológico.

MATERIALES Y MÉTODOS

Las mieles utilizadas en este trabajo correspondieron al muestreo realizado en las principales zonas apícolas de los departamentos colombianos de Boyacá y Tolima, dentro de las zonas de vida biogeográficas: bosque seco y húmedo montano bajo (bs-Mb; bh-Mb) y bosque seco y húmedo tropical (bs-T; bh-T); bosque húmedo y muy húmedo premontano (bh-Pm ; bmh-Pm).

Las muestras envasadas en botes de vidrio de 250g con tapa twiss-off se acondicionaron y sometieron a la determinación cuantitativa del contenido de humedad y actividad de agua. En cada caso se emplearon las unidades de índices de refracción (I.R.) tipo ATAGO-3T, (Rango 1.3000- 1.7100), de lectura directa Brix/I.R., acoplado al sistema Polyscience-910, el cual permitió el control de temperatura a 20 ºC.

Las determinaciones de actividad de agua se realizaron en la unidad psicrométrica termoeléctrica Decagon CX2ÒM (Decagon Devices, Inc., Pullman, WA, USA). La respuesta del instrumento se monitoreó usando solución saturada estándar de nitrato de magnesio (Novasina, Kontroll, Tablete BAG TNr 54703).

En la evaluación del efecto higroscópico de la miel de pesó aproximadamente 4000 mg de miel en tres vidrios de reloj 5 cm Æ que se sometieron por separado al efecto generado por soluciones salinas del 70 80 y 86% en ambiente cerrado. En las muestras se determinó la variación del peso de manera regular por un periodo de tres meses, estableciendo el comportamiento del sistema en el entorno. A partir de los cambios de peso se determinó la evolución en el contenido de humedad final y el efecto del entorno.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

El contenido de humedad en mieles, es variable, dependiendo del entorno geográfico, las practicas de extracción y manejo del producto, debido a la naturaleza higroscópica, inducidas por las condiciones climáticas, humedad original del néctar y grado de maduración alcanzado en los opérculos. El agua es responsable de los factores que la deterioran, causando cambio en el color y propiedades sensoriales que hacer perder su aroma y sabor, con perdidas comerciales sobre el producto.

En mieles el índice de refracción, la humedad y el contenido de sólidos solubles totales (S.S.T), son parámetros linealmente correlacionados; en las determinaciones realizadas en mieles tropicales colombianas se observó un rango amplio para la humedad, comprendido entre 18.8 y 19.6 %, que en promedio y conforme al origen biogeográfico de donde proceden, aparecen mas bajos en las mieles de la zona (bh-MB) tal como aparece en la tabla 1. Estos valores son análogos a los reportados en el caso de mieles españolas de la zona de Canarias. Estupiñan, (1993).

Conforme a los resultados observados en las muestras, se entiende que el producto elaborado por A. mellifera corresponde a un alimento de humedad intermedia, con (aw) en el rango 0.574 y 0.590. en el caso colombiano, con promedios mas bajos en mieles de la zona cafetera asociadas a la zona biogeográfica de grupo de (bmh-Mb). 

Trabajos preliminares relacionados con la determinación de (aw) en mieles españolas, puso de manifiesto un rango que puede oscilar entre 0.40 y 0.600 (Alcalá, 1990), que la convierte en un alimento seguro frente a la al desarrollo de agentes osmotolerantes. El efecto de cristalización fraccionada suele sin embargo dejar expuesto el producto a la acción de mohos y levaduras presentes en el medio de manera natural. Al cristalizar la glucosa, la fracción liquida incrementa el nivel de humedad, permitiendo el deterioro aspecto ampliamente discutido en la literatura, Alcalá (1977).

Tabla 1. Promedios y desviaciones estándar para la humedad actividad de agua e índice de refracción en mieles de Boyacá y Tolima

La relación lineal entre la humedad y (aw) ha sido considerada en otros trabajos Alcalá, (1990). Cada una de las relaciones lleva implícitas no solo la metodología de trabajo sino la sensibilidad de los equipos utilizados, Estupiñan et al.(1993).

En éste trabajo la relación entre (aw) y la humedad para las mieles tropicales de los valles interandinos, la zona cafetera y la zonas de bosque seco y húmedo premontano en Boyacá lleva asociada una relación lineal positiva (r2 0.9472), de la forma:

 

Desde el punto de vista de las propiedades coligativas y dependiendo de la composición de la miel, ha de considerarse el papel que juega el concepto de (aw) en los fenómenos de cristalización y nucleación. El incremento de solutos en solución hace decrecer su punto de congelación y eleva el punto de ebullición elevando la presión osmótica, fenómeno que permite explicar la adsorción del agua en materiales porosos y en presencia de agentes higroscópicos como la miel.

El efecto de la humedad relativa durante las operaciones de extracción y beneficio del producto, así como las condiciones de almacenamiento, se evidencian a partir de los cambios de peso de la miel por ganancia gradual de agua en la superficie del producto, que es transportada al interior por difusión, debido de una parte a las propiedades higroscópicas de la miel y de otra al gradiente de concentración. Estos cambios se evidencian en la relación experimental que aparece en la figura 1. La temperatura juega un papel importante en el proceso de perdida y retención de agua y que inducen cambios en (aw). A 30 º C, la miel comienza a perder humedad, la fase superior recién deshidratada, lentamente va actuando como una película, evitando que el interior el producto pierda mas humedad, pero si disminuye se genera entonces un gradiente de absorción de agua, efecto que se hace notorio en ambientes con humedad relativa superior al 60% (Alcala,1977):

Figura 1. Variación media del peso de una miel con 18% de humedad dispuesta sobre una área de área de 50 mm2 a diferente humedad relativa y tempertura media de 20 ºC

Las relaciones de Norrish y Money-Born muestran un buen grado de correlación frente a los resultados experimentales (Figura 2). Pero llevan asociado un error alto en la predicción frente a los resultados experimentales. Por ello su utilidad en el caso de mieles no es muy conveniente pues difieren de los valores experimentales de manera significativa (Pvalor 0.003). el ajuste de la expresión de Norrish en relación a los valores experimentales ofrece valores comparables, que se superponen a los valores experimentales. En la figura 2 se ilustra la relación (aw) estimadas a partir de los modelos respecto de los valores experimentales. La mejor correlación se indica como Norrish-miel.

Figura 2. Relación entre las actividad de agua experimental y la relación teórica de Norrish y Money & Born.

La relación experimental con mayor grado de confiabilidad corresponde al a ecuación ajustada de Norrish para el caso de mieles de Apis mellifera y que tiene la forma:

Donde D y J son factores adimensionales, con valores de 0.86 y 0.082 respectivamente K es la constante habitual de Norrish para el caso de los azucares de la miel.

CONCLUSIONES

La disposición de la miel en ambientes diferentes de humedad relativa induce cambios en su composición por el marcado efecto higroscópico del producto. En el caso de mieles del Tolima se observó en promedio un valor de 0.574 ± 0.098 para las mieles de la zona bmh-pm mas bajo que el de la zona bh-Mb con 0.579 ± 0.022. Las mieles de Boyacá se destacan por presentar niveles de actividad de agua del orden de 0.584 ± 0.011 y 0.583 ± 0.020 para las consociaciones de vida bs-Mb y bh-Mb respectivamente. El promedio mas alto correspondió a las mieles de la zona bs-T con 0.589 ± 0.016 y que se realcionan con humedades del orden de (19.2 ± 1.12)%. Es importante indicar que la abeja hibrida (Apis mellifera scutellata ) por efecto de la africanización opercula mieles con un mayor contenido de humedad.

REFERENCIAS

• Alcalá, M. (1977). Actividad del agua de la miel y crecimiento de microorganismos. Trabajos científicos. Universidad de Córdoba. España.

• Alcalá, M.; Gómez, R. (1990). Cálculo de la actividad de agua de la miel. Alimentación Equipos y Tecnología, Mayo 99-100.

• Barbosa-Cánovas, G.; Vega-Mercado,H.; (2000).Deshidratación de alimentos. Editorial Acribia. Zaragosa. España.

• Estupiñan. S.; Sanjuan. E.; Millán. R. (1993). Agua y actividad de agua en mieles artesanales . determinación y significado. Boletín Informativo de la Asociación de Apicultores de Gran Canaria, 2(3): 27-29.

• Money, R. W. ; Born, R. (1951). Equilibrium humidity of sugars solutions. J. Science. Food Agric. 2.180-185.

• Norrish, R. S. (1966). An equation for the activity coefficients and equilibrium relative humidities of water in confectionery syrups. J.Food.Technol. 1:25-39.