Obtención de películas comestibles empleando gelatina de pescado con extracto de orégano, y utilización como recubrimiento en filetes de trucha

Abstract

El objetivo de la presente investigación fue obtener películas comestibles a partir de la gelatina de piel de perico (Coryphaena hippurus), para luego incorporar a la formulación 4 concentraciones (2, 4, 6 y 8 %) de extracto de orégano (EO) y caracterizar las películas resultantes en función a sus propiedades mecánicas, fisicoquímicas, de barrera, antioxidantes y antimicrobianas; así como el uso de la solución formadora de película con 3 concentraciones de extracto de orégano (2, 4 y 6 %) como recubrimiento en filetes de trucha para su evaluación fisicoquímica y microbiológica durante su almacenamiento en refrigeración. Se evaluaron tres variables independientes sobre las condiciones de preparación de la película comestible para optimizar el proceso en función a la resistencia a la tracción y la elongación al corte. Durante la optimización se empleó la metodología de superficie de respuesta (MSR) para estudiar el efecto de las variables independientes: gelatina (X1) (3,1591 – 4,8409 %), glicerol (X2) (0,1097 – 0,1602 g glicerol/g gelatina) y temperatura de elaboración (X3) (40,032 – 69,968 °C), mediante modelos cuadráticos aplicados a cada respuesta: resistencia a la tracción (Y1) y elongación al corte (Y2). Se utilizó un diseño central compuesto (DCC) para ajustar cada respuesta a un modelo de segundo orden. Mediante el modelamiento se obtuvieron las ecuaciones que relacionaron cada respuesta con las variables independientes. Los valores de las variables independientes que se utilizaron para obtener una película comestible con los valores objetivos de las respuestas (resistencia a la tracción de 9,5 MPa y elongación al corte de 150 %) fueron: 3,5 % de gelatina, 0,138 g glicerol/g gelatina de glicerol y 58 °C de temperatura de elaboración. Las películas comestibles obtenidas con extracto de orégano fueron caracterizadas y dieron los siguientes resultados: el incremento del espesor desde 0,050 – 0,063 mm desde el tratamiento control hasta la película con 6 % de extracto de orégano, el aumento de la elongación al corte desde el tratamiento control hasta la película con 6 % de extracto de orégano desde 154 – 370 %. En ambos casos, la adición de 8 % de extracto de orégano causó la disminución de sus valores. La resistencia a la tracción disminuyó de 9,33 – 0,91 MPa desde el tratamiento control hasta la película con 8 % de extracto de orégano. Respecto a las propiedades fisicoquímicas, los parámetros de color de las películas variaron respecto a la concentración del extracto de orégano incorporado en la formulación. El índice de opacidad fluctuó entre 0,79 – 1,11 y se observó diferencia significativa entre las películas con 0, 4 y 8 % de extracto de orégano. La humedad fluctuó entre 10,69 y 12,58 % pero no se observó diferencia significativa entre todos los tratamientos. La solubilidad de las películas disminuyó con la incorporación del extracto de orégano desde 98,92 – 91,83 %, observándose diferencia significativa entre las películas con 0, 2, 4 y 8 % de extracto de orégano. Respecto a las propiedades de barrera, el incremento del extracto de orégano causó la variación de la permeabilidad al vapor de agua de 0,061 – 0,070 g-mm/m2-h-KPa, no observándose diferencia significativa entre todos los valores. La permeabilidad al oxígeno de las películas disminuyó de 2,231 a un valor menor de 0,151 cm3µm/m2-día-kPa con el incremento del extracto de orégano en la formulación, observándose diferencia significativa entre las películas con 0, 2, 4 y 8 % de extracto de orégano. Respecto a las propiedades antioxidantes y antimicrobianas, la incorporación de extracto de orégano resultó en un incremento de la cantidad de polifenoles extraíbles de 30,74 – 98,98 mg eq. ácido gálico/ g de película, así como un incremento de la capacidad antioxidante de las películas de 0,77 – 2,71 eq. mM de FeSO4.7H2O/mg de película, observándose diferencia significativa entre todos los tratamientos de ambos análisis. Así mismo, se observó que las películas con 2, 4, 6 y 8 % de extracto de orégano mostraron actividad antimicrobiana sobre las bacterias Staphylococcus aureus y Proteus vulgaris; mientras que las películas con 6 y 8 % de extracto de orégano inhibieron el crecimiento de Enterococcos faecalis y Salmonella entérica. Sólo la película con 8 % de extracto de orégano inhibió el crecimiento de Shigella spp. Respecto a la utilización de la solución formadora de película como recubrimiento, según los parámetros de calidad de las pruebas fisicoquímicas y microbiológicas, los filetes de trucha del tratamiento control y con 2 % de extracto de orégano tuvieron una aceptabilidad hasta los 8 días de almacenamiento en refrigeración (3 – 4 °C) , mientras que los filetes recubiertos con 4 y 6 % de extracto de orégano mostraron una aceptabilidad hasta los 11 días de almacenamiento en refrigeración.

The objective of present investigation was to obtain edible films from mahi-mahi skin gelatin (Coryphaena hippurus), to then incorporates to the formulation 4 concentrations of origanum extract (2, 4, 6 y 8 %) and to characterize films obtained according to their mechanical, physicochemical, barrier, antioxidant and antimicrobial properties; thus as using the film forming solution with 3 concentrations origanum extract (2, 4 and 6%) as coating in trout fillets for its physicochemical and microbiological evaluation during storage in refrigeration. Three independent variables under edible film preparation conditions were evaluated to optimize the process according to the tensile strength and the elongation at break. During the optimization the response surface methodology (RSM) was used to study the effect of independent variables: gelatin (X1) (3,1591 – 4,8409 %), glycerol (X2) (0,1097 – 0,1602 g glycerol/g gelatin) and elaboration temperature (X3) (40,032 – 69,968 °C), by applying quadratic models to each response: tensile strength (Y1) and elongation at break (Y2). Central composite design (CCD) was utilized to fit each response to a second order model. Through modeling we obtained the equations that relate each response with the independent variables. The values of the independent variables used to obtain a edible film with the objectives values of the responses (tensile strength of 9,5 MPa and elongation at break of 150 %) were: gelatin 3,5 %, glycerol 0,138 g glycerol/g gelatin and elaboration temperature 58 °C. The edible films obtained with origanum extract were characterized and showed the following results: thickness increasing of 0,050 – 0,063 mm from control treatment to film with 6 % origanum extract, increasing of elongation at break of 154 – 370 % from control treatment to film with 6 % origanum extract. In both cases, the addition of 8 % extract caused the decreasing of this values. The tensile strength decreased of 9,33 – 0,91 MPa from control treatment to film with 8 % origanum extract. In all cases was observed difference significant between the treatments. Respect to physicochemical properties, color parameters of films varied with respect to extract concentration incorporated in the formulation. The opacity index fluctuated between 0,79 – 1,11 and difference significant was observed between the films with 0, 4 and 8 % origanum extract. Humidity fluctuated between 10,69 and 12,58% but there was not observed difference significative between all the treatments. The solubility of films decreased with the incorporation of origanum extract from 98,92 – 91,83%, with difference significative observed between films with 0, 2, 4 and 8 % origanum extract. Respect to the barrier properties, the increasing of extract caused the variation of water vapor permeability of 0,062 – 0,070 g-mm / m2-h-KPa, and there was no significant difference between the values. The oxygen permeability of films decreased from 2,231 to less than 0,151 cm3μm / m2-day-kPa with the increasing of origanum extract in the formulation, and there was significant difference observed between the film with 0, 2, 4 and 8 % origanum extract. Respect to antioxidant and antimicrobial properties, the incorporation of origanum extract increased the amount of extractable polyphenols of 30,74 – 98,98 mg eq. gallic acid / g of film, as well as an increase in the antioxidant capacity of films of 0,77 – 2,71 eq. mM of FeSO4.7H2O / mg of film. Significant difference was observed among all the treatments of both analysis. Likewise, it was observed that films with 2, 4, 6 and 8 % of origanum extract showed antimicrobial activity on the Staphylococcus aureus and Proteus vulgaris bacteria; while films with 6 and 8% EO inhibited the growth of Enterococcus faecalis and Salmonella enteric. Only the film with 8 % origanum extract inhibited the growth of Shigella spp. Regarding to use of film forming solution as coating, according quality parameters of physico chemical and microbiologic tests, trout steaks of treatment control and with 2 % origanum extract had acceptability until 8 days of storage in refrigeration (3 – 4 °C) , while steaks coated with 4 y 6 % origanum extract showed acceptability until 11 days storage in refrigeration.