Elaboración de un análogo de queso fresco por sustitución de la grasa láctea con emulsiones de aceites vegetales ricos en omega 3 y 6 con incorporación de aceites esenciales

Abstract

El objetivo general de esta tesis fue elaborar un análogo de queso fresco con alto contenido de ácidos grasos omega-3 y 6, a partir de la sustitución de la grasa de la leche por una emulsión de aceites de oliva y chía, utilizando caseinato de sodio como emulgente, y con la incorporación de aceites esenciales como antimicrobianos y antioxidantes naturales. En un primer estudio, se determinó la capacidad antioxidante y antimicrobiana in vitro de aceites esenciales (AEs) de albahaca, canela, clavo, laurel, limón, mandarina, salvia, romero, valeriana, tomillo y orégano. Para determinar la capacidad antimicrobiana se ensayaron microorganismos de relevancia en productos lácteos: Escherichia coli, Listeria monocytogenes, Salmonella Enteritidis, Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa, Lactococcus lactis, Lactobacillus plantarum, Kluyveromyces marxianus, Aspergillus niger y Penicillium sp. Los AEs de canela, clavo, orégano y tomillo mostraron un comportamiento similar para evitar la oxidación de lípidos, sin embargo, la canela y el clavo presentaron una mayor actividad antioxidante frente a los radicales libres; mientras que el orégano y el tomillo mostraron mayor actividad antimicrobiana. Estos cuatro AEs se seleccionaron para el segundo estudio. En un segundo estudio, se formularon y elaboraron emulsiones O/W con 15% de aceite de oliva y 5% de chía, ricos en omega-3 y 6, con caseinato de sodio como el emulgente, estabilizadas por homogeneización convencional, con adición o no de los AEs seleccionados en el estudio anterior. En una primera etapa se determinó la concentración mínima inhibitoria (CMI) de los cuatro AEs incluidos en las emulsiones frente a los microorganismos ensayados en el primer estudio. La CMI de estos AEs fue similar frente a los microorganismos estudiados, excepto para P. aeruginosa, que fue el microorganismo más resistente, cuyas CMIs fueron entre 4 y 32 veces superiores al del ensayo in vitro. Por su actividad antimicrobiana y antioxidante, y menor impacto a nivel sensorial, se seleccionaron los AEs de tomillo y clavo para la caracterización de las emulsiones a nivel fisicoquímico y microbiológico. Con la adición de AEs en la emulsión se determinó cierta actividad antimicrobiana en la emulsión con clavo que presentó una vida útil de 9 días frente a 4-5 días en la emulsión control y con tomillo. En un tercer estudio, se desarrolló y caracterizó un análogo de queso fresco (AQF) con sustitución de la grasa láctea por la emulsión del segundo estudio. Para evaluar el efecto antimicrobiano y antioxidante de los AEs de tomillo y clavo en el AQF, se incluyeron en el AQF a través de la emulsión o de manera directa en la mezcla leche desnatada/emulsión a concentración final de 0,05%. Los AQFs se caracterizaron a nivel fisicoquímico, microbiológico y sensorial. En la etiqueta de los AQFs se pueden realizar declaraciones nutricionales y de salud en base a su bajo contenido de grasas saturadas y alto contenido de grasas insaturadas y de ácidos grasos omega 3. La incorporación de los AEs no tuvo efecto en la composición y textura de los AQFs, pero tuvieron efecto en el crecimiento microbiano, especialmente el AQF con tomillo que presentó una vida útil de 12 días, mientras en los otros AQFs fue de 7-8 días en condiciones de refrigeración. Los AQF con AEs presentaron niveles de oxidación menores que sus homólogos sin AEs. A nivel sensorial, el AQF control se describió como un producto de sabor herbal conferido por el aceite de chía, con textura y color aceptables. Similares características sensoriales se observaron en los AQFs con AEs, aunque con diferencias en sabor y olor, debido a la presencia de los AEs, el sabor fue percibido como intenso, persistente y característico del AE adicionado, pero de olor moderado.

The general objective of this thesis was to elaborate an analogue of fresh cheese with a high content of omega-3 and 6 fatty acids, from the substitution of milk fat for an emulsion of olive and chia oils, using sodium caseinate as an emulsifier, and with the incorporation of essential oils such as antimicrobials and natural antioxidants. In a first study, the antioxidant and in vitro antimicrobial capacity of essential oils (EOs) from basil, cinnamon, clove, laurel, lemon, tangerine, sage, rosemary, valerian, thyme, and oregano was determined. To analyze the antimicrobial capacity, ten relevant microorganisms in the dairy products were tested: Escherichia coli, Listeria monocytogenes, Salmonella Enteritidis, Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa, Lactococcus lactis, Lactobacillus plantarum, Kluyveromyces marxianus, Aspergillus niger, and Penicillium sp. The EOs of cinnamon, clove, oregano, and thyme showed a similar behavior to avoid oxidation of lipids, however, cinnamon and clove showed the highest antioxidant activity against the free radicals, while oregano and thyme showed greater antimicrobial activity. These four EOs were selected for the second study. In a second study, O/W emulsions were formulated and elaborated with 15% olive oil and 5% chia, rich in omega-3 and 6, with sodium caseinate as the emulsifier, stabilized by conventional homogenization, with the addition or not of the EOs selected in the previous study. In a first stage, the minimum inhibitory concentration (MIC) of the four EOs included in the emulsions were determined against the microorganisms tested in the first study. The MIC of these EOs was similar to the microorganisms studied except for P. aeruginosa, which was the most resistant microorganism, the MICs in this study were 4-32 times higher than those obtained in the previously performed in vitro test. Due to its antimicrobial and antioxidant activity, and lower impact at sensory level, the thyme and clove EOs were selected for the characterization of the emulsions at physicochemical and microbiological level. The addition of AEs in the emulsion had no effect, but some antimicrobial effect was determined, especially in the emulsion with clove with a shelf life of 9 days, and 4-5 days in control and thyme emulsions. In a third study, a fresh cheese analogue (FCA) was developed and characterized by replacing the milk fat by the emulsion of the second study. To evaluate the antimicrobial and antioxidant effect of thyme and clove EOs in the FCAs, they were included through the emulsion or directly in the mixture skimmed milk/emulsion at a final concentration of 0.05%. The FCAs were characterized at the physicochemical, microbiological and sensory levels. Nutritional and health claims can be made on the FCA label based on their low content of saturated fats and high content of unsaturated fats and omega 3 fatty acids. The incorporation of the EOs had no effect on the composition and texture of the FCAs, but they had effect on the microbial development, especially in the FCA with thyme, with a shelf life of 12 days, whereas in the other FCAs the shelf life were 7-8 days under refrigeration conditions. The FCAs with EOs presented lower oxidation levels than their counterparts without EOs. At the sensory level, the control FCA was described as an herbal flavor product conferred by chia oil, with acceptable texture and color: Similar sensory characteristics were observed in the FCAs with EOs, although with differences in taste and smell, due to the presence of the EOs, the flavor was perceived as intense, persistent and characteristic of the EO added, but with a moderate odor.