Avances en técnicas de extracción y análisis de compuestos volátiles en alimentos y bebidas

La exploración de compuestos volátiles en alimentos y bebidas ha dado un giro significativo gracias a las innovaciones en técnicas cromatografía de gases-espectrometría de masas convencional (GC-MS).

Durante el webinar “Investigating the impact of volatile compounds on the flavour profiles of foods and drinks” difundido por SelectScience^®, Kieran Kilcawley, Investigador principal del Centro de Investigación Alimentaria Teagasc y profesor adjunto del University College Cork y la Universidad Tecnológica de Dublín compartió los avances que ha encontrado al emplear estas metodologías que permiten identificar perfiles más precisos que revolucionan la percepción sensorial.

Análisis de los compuestos volátiles en la carne de res

Un caso de estudio aplicado en carne de vacuno irlandesa pretendía identificar biomarcadores para verificar la autenticidad de la carne y entender cómo es que la dieta del vacuno influye en el sabor que adquiere su carne.

Considerando que la carne de vacuno irlandesa alimentada con pasto recientemente recibió el estatus de Identificación Geográfica Protegida en la Unión Europea, es prudente saber que, mínimamente, el 90% de la alimentación que reciben las crías se compone de pasto; además, disponen de 220 días de pastoreo al año. Por lo tanto, pretendía encontrar diferenciadores entre los métodos de extracción sólida para volátiles en carne cruda y cocida que se seleccionaran para la prueba.

HS-SPME fue la primera opción para este caso; sin embargo, posteriormente se sumó HiSorb a la ecuación para realizar extracciones de alta capacidad. Finalmente, el trabajo preliminar identificó que Direct Immersion (DI) HiSorb pudo extraer y reconocer una mayor cantidad de compuestos volátiles en comparación con metodologías como Headspace HiSorb en los filetes.

Las pruebas incluyeron filetes crudos y cocidos sin grasa, filetes finamente picados VS filete mezclado en agua y emulsionado en licuadora. Al exponer dichos insumos a distintas temperaturas entre los 55 y 85°C, se descubrió que:

Gran parte de los compuestos volátiles que se perciben en la fase sensorial, surgen precisamente al momento de la cocción, sobre todo, por efectos de oxidación térmica. Sin embargo, también influyen otras reacciones químicas como la degradación de Strecker (que convierte aminoácidos en aldehídos).

Asimismo, se hizo notar el impacto de la reacción de Maillard, debido a que las proteínas y los azúcares que se someten al calor cambian de tonalidad hacia una escala más oscura debido a la eliminación de agua.

Finalmente, el análisis reveló la presencia de 110 compuestos volátiles, destacando la importancia de la temperatura y el tiempo y las técnicas de cocción en la generación del perfil aromático.

Se identificó que los ésteres dominan el perfil volátil, pero a medida que comienza a aumentar la temperatura interna y el grado de cocción, su impacto se reduce significativamente. Al mismo tiempo, los aldehídos y la acidez fueron en aumento.

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Innovaciones en el análisis sensorial de whisky irlandés

Por otro lado, el boom de la industria del whisky en Irlanda ha impulsado investigaciones avanzadas sobre sus compuestos volátiles. Según compartió Kilcawley, “la industria del whisky en Irlanda ha experimentado un enorme auge en los últimos 15 años”.

A nivel global, el mercado de whisky alcanzó un valor de 65,46 mil millones de dólares en 2023. Informes de Expertos prevé que el mercado crezca a una tasa de crecimiento anual compuesta del 4,9% entre 2024 y 2032, llegando a tener un valor de 100,68 mil millones de dólares para entonces.

En cuanto a los tipos de whisky irlandés, los hay de malta única, de grano único, de una sola destilería y blendeado. Además, “la mayor parte del whisky de grano de Irlanda está hecho de maíz y las mezclas son el mayor producto de whisky de exportación de Irlanda”, agregó el especialista.

Utilizando cromatografía bidimensional y tecnologías como GCG con detección por tiempo de vuelo, se identificaron más de 200 compuestos en diferentes tipos de whisky. Este análisis no solo optimizó la diferenciación entre marcas y estilos, sino que también proporcionó información clave para autenticación, reconocimiento de destilerías y regulaciones futuras.

Entre la variedad de sustancias químicas que se encontraron, figuran ésteres, bencenos, alcoholes, aldehídos, terpenoides, furanos, cetonas, alcanos, norisoprenoides, acetales, ácidos, alquenos, lactonas y fenoles.

Kilcawley se centró en la relación de los compuestos volátiles con la percepción sensorial en la elaboración de whisky considerando el factor de la flexibilidad en las técnicas de extracción y la capacidad de utilizar tanto GC unidimensional como bidimensional que permitan obtener perfiles volátiles más completos y precisos, mejorando la calidad sensorial del whisky.

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Estudio del perfil de ácidos grasos en productos lácteos

La industria láctea irlandesa, reconocida por su enfoque basado en pastos, también ha implementado tecnologías de análisis avanzadas debido a su importancia:

• Se trata de un sector que anualmente vale 16 mil millones de euros
• Genera cerca de 85 mil empleos
• Cada año se producen 11 mil millones de litros de leche
• El 94% de los productos lácteos irlandeses se exportan a más de 140 países

Durante el análisis del perfil de ácidos grasos de leche bovina, hubo que considerar que hay mayor proporción de ácidos grasos Omega 3, que debido a la alimentación de las vacas obtienen betacaroteno y por lo tanto producen mantequilla de tonalidad amarilla y textura suave.

Al tratar de hacer un estudio mediante GCFID unidimensional con cromatografía estándar, resulta complicado obtener una definición clara sobre los distintos ácidos grasos presentes en la leche, así como exactitud en sus concentraciones. Según explicó el especialista, “ya que algunos de ellos pueden ser muy importantes desde el punto de vista nutricional, este método no sería el ideal. Además, los tiempos de ejecución de hasta 90 minutos en algunos de estos métodos, tampoco son favorecedores”.

“Sin embargo, si esos mismos extractos se colocan en un sistema GCxGC FID, empiezas a notar que hay algunos patrones claros de contaminación y esto puede hacer la vida mucho más fácil. En este caso, identificamos 55 ácidos grasos individuales aunque hay más de 200 picos en total; actualmente utilizamos esta técnica para cuantificar los ácidos grasos en la carne de vacuno y observar su impacto en la dieta y, posteriormente, cómo puede o no afectar el sabor y la textura”, agregó.

Este trabajo no solo busca optimizar productos lácteos, sino también comprender la relación entre la dieta de las vacas, la calidad de sus productos y el impacto que generan en la percepción sensorial y la salud.

El avance en técnicas analíticas, como la extracción de alta capacidad y la cromatografía bidimensional, posiciona a los compuestos volátiles como clave en la optimización de sabores y calidad de alimentos y bebidas, marcando un precedente en la ciencia sensorial y la industria alimentaria.

Como detalle, Kilcawley destacó la importancia de tener diferentes opciones en técnicas de extracción y cromatografía para obtener resultados óptimos, en referencia a que cada análisis tiene sus ventajas y puntos de mejora ante otros.

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