Optimización del proceso de elaboración y caracterización fisiológica, físico-química del ajo negro

Resum

1. Introducción o motivación de la tesis El ajo (Allium sativum L.) pertenece a la familia de las liliáceas y fue ampliamente cultivado y utilizado como especia por las civilizaciones antiguas: griegos, egipcios, chinos e indios. Numerosos trabajos de investigación estudian los efectos beneficiosos del consumo de ajo en la salud. Se ha reportado recientemente ser eficaz en la enfermedad cardiovascular, antihipertensivos, anti-diabética, y poseer muchas otras actividades biológicas incluyendo antimicrobiano, antioxidante, anticancerígeno, anti-mutagénico e inmunomodulador de actividades prebióticas. El ajo (Allium sativum) es un ingrediente alimentario utilizado en nuestra gastronomía en numerosos platos. Las características organolépticas del ajo fresco, picor y una duración de su sabor en la boca mucho tiempo principalmente, provocan en parte de los consumidores un rechazo hacia los productos elaborados con ajo fresco, fundamentalmente. En este sentido, han sido muchas las maneras de incorporar ajo a la dieta intentando evitar este intenso sabor picante. El ajo negro, ha sido un producto que se ha elaborado tradicionalmente en los países asiáticos y que en los últimos años se ha introducido en países de occidente, como España, Alemania e Italia, e incluso en EEUU o Argentina. Es un producto clave por dos motivos fundamentales: tiene mejor aroma sabor que el ajo fresco y además tiene mayor capacidad antioxidante. Esta creciente demanda del ajo negro ha fomentado que los países productores, entre ellos España, hayan diversificado su producción desarrollando el ajo negro bajo unas condiciones controladas, convirtiéndose además en un producto estrella, debido al alto precio que alcanza en los mercados. Este trabajo de investigación ha tenido como principal objetivo la optimización del proceso de fabricación a la vez que la caracterización fisico-química y fisiológica del ajo negro. De manera general, el trabajo de tesis se centró en dos ensayos de fabricación y caracterización fisicoquímica y nutraceútica (antioxidantes) del ajo negro y un ensayo de caracterización de algunas propiedades saludables del ajo fresco, comparándolas con diferentes tipos de ajo negro, con el objeto de caracterizar de manera evolutiva los cambios sucedidos en el ajo durante la fabricación del ajo negro. 2. Contenido de la investigación Se realizaron varios ensayos de fabricación de ajo negro sometiendo al ajo a diferentes temperaturas y variando el material vegetal: ajo en cabezas o pelados, diferentes variedades de ajo y diferentes tiempos de almacenamiento para la fabricación del ajo negro, bajo unas condiciones de temperatura y humedad constante. En ambos ensayos de fabricación se realizaron determinaciones para la caracterización fisicoquímica y antioxidante del ajo, en sus diferentes estadios durante la fabricación. En el primer ensayo se utilizaron ajos pelados y cabezas de ajos y se sometieron las muestras a diferentes temperaturas, obteniendo muestras en el control inicial y en tres momentos más durante su fabricación. Se determinó el valor L (color), contenido en sólidos solubles, pH, aW, capacidad antioxidante, polifenoles e indice de polifenoles totales IPT En el segundo ensayo de fabricación se utilizó como material vegetal cabezas de ajos de tres variedades diferentes y con dos diferentes tiempos de almacenamiento distintos, tuvo como objetivo evaluar las diferencias entre variedades y tiempos de almacenamiento. Las muestras obtenidas de ajo fresco y de tres controles durante la fabricación, fueron analizadas determinado los siguientes parámetros: pH, acidez, ºBrix, azúcares totales, capacidad antioxidante concentración de polifenoles. Los resultados en los ensayos de fabricación permitieron concluir que el ajo negro difiere del ajo fresco en su color oscuro, valores sólidos solubles más altos, pH más bajo y mayor concentración de polifenoles y capacidad antioxidante. Igualmente, en estos ensayos se evidenció que pequeñas variaciones de temperatura en el proceso (72, 75 a 78 ºC) influyen en la velocidad de cambio. En cuanto al material vegetal utilizado, se concluye que el proceso de fabricación del ajo negro utilizando el ajo pelado anteriormente no difiere del ajo negro resultante de la fabricación del ajo negro con bulbos enteros, técnica tradicionalmente empleada. El tercer ensayo se centró en analizar algunas de las propiedades saludables tanto del ajo fresco como de tres tipos de ajo negro, fabricado en diferentes tiempos de envejecimiento. Así, se caracterizaron a los productos atendiendo a la toxicidad, genotoxicidad, longevidad, citotoxicidad. Los resultados de este ensayo mostraron que todos los tipos de ajo eran seguros sin mostrar toxicidad y con 13 días de procesado de ajo negro, mostró una ligera protección contra el tóxico oxidativo. Con respecto al potencial genotóxico, todos los ajos (crudo y procesados) no eran genotóxicos, con la excepción de la mayor concentración de ajo fresco. Exhiben efectos antigenotóxicos cuando los discos imaginales se tratan con peróxido de hidrógeno de genotoxina. Los ensayos de longevidad en Drosophila produjeron una extensión significativa de los resultados de la vida útil en algunas de las concentraciones ensayadas de ajo fresco y varios tipos de ajo negro. Los resultados obtenidos en los experimentos in vitro para la citotoxicidad del ajo fueron esperanzadores. Todo el ajo estudiado indujo una disminución en el crecimiento de células de leucemia. Sin embargo, ningún tipo de ajo fue capaz de inducir proapoptotica fragmentación de ADN internucleosomal 3. Conclusiones En el primer ensayo se concluye: • El ajo negro tiene una composición fisicoquímica y funcional significativamente diferente a la del ajo fresco. • La temperatura del proceso de calentamiento influyen en la rapidez del cambio de las propiedades fisico-químicas de ajo fresco a ajo negro, produciendose los cambios mas rápidamente a mayor temperatura. • Las principales diferencias detectadas entre el ajo fresco y el ajo negro son: oscurecimiento o browning (valor L), descenso de pH y aw, aumento de sólidos solubles y de la concentración de polifenoles y la capacidad antioxidante. • La capacidad antioxidante del ajo negro se ve afectada por la temperatura y el tiempo de proceso. • Se observan los valores más altos en cuanto a capacidad antioxidante alrededor de los 21-24 días. A partir de este momento empiezan a caer los valores de la capacidad antioxidante.Más estudios son necesrios para optimizar el tiempo y temperatura del proceso y conseguir ajos negros estandarizados con la máxima capacidad antioxidante. • La evolución en cuanto a propiedades fisico.químicas de la transformación de ajo fresco en cabezas enteras y en dientes pelados sigue un modelo muy similar. Las diferencias obsservadas pusieran ser debidas a la variabilidad de la muestra. Son necesarios más estudios con diferentes tipos de ajo, cabezas enteras oo dientes pelados para obtener conclusiones complementarias. En el segundo ensayo se concluye que: • La evolución de las muestras estudiadas sigue el modelo descrito en otras publicaciones anteriores mostrando una tendencia ascendente de la de acidez, º Brix, azúcares reductores, polifenoles y capacidad antioxidante y un descenso significativo en el pH del ajo negro. • Si se observan las curvas de evolución, se concluye que existen diferencias en la fabricación de ajo negro con diferentes variedades y con ajos de diferente tiempo de almacenamiento, posiblemente debidas a la variabilidad inherente a los datos iniciales de las muestras • Al comparar los diferentes gráficos obtenidos se aprecia correlación entre la bajada de pH y una subida de la acidez del producto, así com el incremento de los azúcares y la cantidad de sólidos solubles presentes en las muestras, mostrándose este valor como una mediada indirecta del dulzor del producto. • En todos los caso estudiados (diferentes variedades y diferentes tiempos de almacenamiento del ajo) existe un bajada en la capacidad antioxidante de las muestras analizadas. • Dependiendo de la variedad la bajada en la capacida antioxidante del 21 al 34 día es diferente. Se presenta mayor bajada en las muestras de las varieades Morado (2013) y Temprano ( 2014). En la variedad Blanco Americano la bajada es muy similar en los dos tipos de ajo. • Son necesarios más estudias para obtener resultados comparativos de la variedad y del tiempo de almacenamientodel ajo. • Al contrastar los valores de la capacidad antioxidante y la cantidad de polifenoles a partir del día 21 de fabricación se aprecia una correlación negativa con los valores de polifenoles obtenidos en todas las muestras analizadas. Este hecho debería ser estudiado con otros ensayos, ya que al aumentar el contenido de polifenoles debería aumentar la capacidad antioxidante global del producto tal y como se refleja en numerosas investigaciones. • Se concluye que si el parámetro principal de seguridad del producto es el pH tenga valores inferiores a 4 el proceso se podría para en el control del día 21. De igual manera si se pretenden conseguir los máximos valores de capacidad antioxidante el proceso de fabricación se debería parar en este mismo momento. • La variedad Temprano mostró los valores más altos iniciales y finales de la capacidad antioxidante. Sin embargo fue la variedad que mostró peor evolución de las características organolépticas del ajo negro: menor contenido en azúcares, Brix y la que alcanzó valores más ácido en el final del proceso. En el tercer ensayo • Al analizar las propiedades físico-químicas de los diferentes ajos estudiados en esta investigación, se destaca las cualidades mejoradas que alcanza el ajo negro de 13 días con respecto al otro ajo negro procesado y también al ajo fresco • . El 0C1 ajo negro (13 días de edad) mostró un peso similar y ºBrix como el ajo crudo. Por otra parte, ese ajo negro mejoró el contenido de polifenoles y el porcentaje de inhibición con respecto al ajo blanco y también con los otros tipos de ajo negro si tenemos en cuenta el tiempo de procesamiento. • Todos los tipos de ajo eran seguros sin mostrar toxicidad • 0C1 (13 días de edad) de ajo negro mostró una ligera protección contra el tóxico oxidativo. • Con respecto al potencial genotóxico, todo el ajo crudo y procesado no era genotóxico, con la excepción de la mayor concentración de ajo fresco. Exhiben efectos antigenotóxicos cuando los discos imaginales se tratan con el peróxido de hidrógeno de genotoxina. • Los ensayos de longevidad en Drosophila produjeron una extensión significativa de los resultados del ciclo de vida en algunas de las concentraciones ensayadas de blanco y 0C1 y 1C2 (32 días de edad) de ajo negro. • Los resultados obtenidos en los experimentos in vitro para la citotoxicidad del ajo fueron esperanzadores. Todo el ajo estudiado indujo una disminución en el crecimiento de células de leucemia. Sin embargo, ningún tipo de ajo fue capaz de inducir la fragmentación del ADN internucleosómico proapoptótico. • El presente estudio del ajo negro podría ser útil para comprender no sólo las propiedades antioxidantes de este ajo procesado, sino también sus condiciones óptimas de envejecimiento para maximizar las propiedades biológicas y antioxidantes. • Los datos sugieren que el ajo negro fermentado de corta edad tiene mejores propiedades que los de mayor fermentación e incluso más que el ajo fresco. Esto último podría tener consecuencias industriales y económicas. • Tomando los datos fisicoquímicos y biológicos, los 13 días de envejecimiento de ajo negro ha demostrado ser el mejor nutracéutico. Nuestros hallazgos son relevantes para el ajo negro que procesa las empresas agroalimentarias como el económico y los ingresos de tiempo se reducen significativamente a 13 días de envejecimiento. • El sector debe saber que el ajo negro obtenido con menor costo es más saludable que los que necesitan más tiempo y costos de procesamiento. 4. Bibliografía 1. Amagase, H. (2006). Clarifying the real bioactive constituents of garlic. J Nutr, 136(3 Suppl), 716S-725S. 2. Amagase, H., Petesch, B. L., Matsuura, H., Kasuga, S., & Itakura, Y. (2001). Intake of garlic and its bioactive components. J Nutr, 131(3s), 955S-962S. 3. Bae, S. E., Cho, S. Y., Won, Y. D., Lee, S. H., & Park, H. J. (2012). A comparative study of the different analytical methods for analysis of S-allyl cysteine in black garlic by HPLC. LWT - Food Science and Technology, 46(2), 532-535. doi: http://dx.doi.org/10.1016/j.lwt.2011.11.013 4. Bae, S. E., Cho, S. Y., Won, Y. D., Lee, S. H., & Park, H. J. (2014). 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