107 Ciencia y Tecnología al servicio del pueblo10(3): 107-122 diciembre 2023 107
Recibido: 1 de junio 2023 - revisión aceptada 6 de diciembre 2023
Correspondiente al autor: franklin.molina@utc.edu.ec
Efecto de la combinación de tuna (Opuntia cus-indica)
y guayusa (Ilex guayusa) en la osmolalidad
de una bebida energizante
Eect of the combination of tuna (Opuntia Ficus-Indica)
and guayusa (Ilex Guayusa) on the osmolality
of an energy drink
Franklin Antonio Molina Borja1; Eduardo Julio García Noa2; Mario A. García3; Genderson David Jaguaco
Proaño1; José David Mena Quezada1; Hernán Patricio Ruiz Mármol4
1Carrera de Ingeniería Agroindustrial, Facultad de Ciencias Agropecuarias y Recursos Naturales,
Universidad Técnica de Cotopaxi, Ecuador; 2Facultad de Ingeniería Química, Universidad Tecnológica
de La Habana José Antonio Echeverría, (Cujae); 3Departamento de Ciencias Biológicas, Facultad de
Ciencias de la Salud, Universidad Técnica de Manabí, Portoviejo, Ecuador; 4ECarrera de Agroindustrias,
Departamento de Ciencias de la Tierra, Universidad Estatal Amazónica, Pastaza, Ecuador
Resumen
La presente investigación indica el proceso de elaboración de una bebida energizante, basada en la
combinación de ingredientes ancestrales y sus propiedades nutritivas: tuna (Opuntia ficus-indica)
y guayusa (Ilex guayusa). Se empleó un diseño experimental completo al azar con cuatro factores
A+B+C+D y niveles de concentración de pulpa de tuna, como factor A, infusión de guayusa
como factor B, tipo de sales como factor C y agua como factor D, obteniendo un total de 13
tratamientos. A través del análisis sensorial, se determinó que el tratamiento 11 es el más aceptado.
Los resultados obtenidos en relación a la acidez titulable (9 %), pH (5,44), sólidos totales (10,15
%) y densidad (0,96 g/ml). Comparados con la norma INEN 2304, 2017, se encuentran dentro
del rango establecido. Los valores de osmolalidad (553 mmol/kg) y de conductividad (2,37 μS/
cm) cumplen con los estándares establecidos por las normas de la FDA y la norma colombiana,
respectivamente. Los análisis microbiológicos presentan una cantidad de aerobios mesófilos UFC/g
<30, coliformes totales UFC/g <10, mohos UFC/g <10 y levaduras UFC/g <10, los cuales se
encuentran dentro de los parámetros establecidos por la norma NTE INEN 2411, 2017. El análisis
nutricional determinó la cantidad de proteínas (0,48 %), colesterol (<0,01 mg/100 g), cafeína
(1,29 mg/100 g) y calorías (39,53 kcal/100 g) presentes en la bebida energizante. Al comparar los
resultados obtenidos con las normas ecuatorianas, colombianas y estadounidenses, se concluye
que el tratamiento 11 es apto para su elaboración y consumo.
Palabras clave: Bebida energizante, tuna, guayusa, osmolalidad y conductividad
108 Ciencia y Tecnología al servicio del pueblo10(3): 108-122. diciembre 2023
Franklin Antonio Molina Borja et al.
Introducción
En Ecuador, el consumo de bebidas
energizantes ha aumentado significativamente
en los últimos años, especialmente entre
adolescentes y jóvenes adultos. Esto ha
llevado a preocupaciones sobre el impacto
de estas bebidas en la salud de la población
ecuatoriana. En particular, se ha observado un
aumento en el riesgo de problemas de salud
mental y de comportamiento en adolescentes
que consumen bebidas energizantes en exceso.
Además, el alto contenido de cafeína en estas
bebidas también ha sido relacionado con
problemas de hiperactividad, problemas de
concentración y trastornos del sueño en los
estudiantes (Usme et al., 2019).
La guayusa es usada tradicionalmente por
los Achuar y mestizos en forma de infusión.
Dentro de este contexto, es fundamental
aclarar que el conocimiento fitoquímico de
la guayusa es limitado y la literatura científica
es escasa, razón por la cual es necesaria una
profunda investigación científica con el fin de
evaluar su actividad biológica o farmacéutica
y los posibles usos comerciales. Actualmente,
los pocos datos fitoquímicos de esta planta
Abstract
e present investigation developed an energy drink, based on the combination of ancestral
ingredients: prickly pear Opuntia ficus-indica and Guayusa Ilex guayusa, by mixing their
nutritional properties. A complete randomized experimental design was used, which involves
four factors, A + B + C + D, with concentration levels of prickly pear pulp as factor A, guayusa
infusion as factor B, type of salts as factor C, and water as factor D, obtained a total of 13
treatments. rough sensory analysis, it was determined that treatment 11 is the most accepted.
e results obtained in relation to the titratable acidity (9%), pH (5.44), total solids (10.15%)
and density (0.96 g/ml). Compared with the INEN 2304, 2017 standard, they are within
the established range. e osmolality (553 mmol/kg) and conductivity (2.37 μS/cm) values
comply with the standards established by the FDA regulations and the Colombian regulation,
respectively. e microbiological analyzes show a quantity of mesophilic aerobes UFC/g <30,
total coliforms UFC/g <10, molds UFC/g <10 and yeasts UFC/g <10, which are within the
parameters established by the NTE standard. INEN 2411, 2017. e nutritional analysis
determined the amount of protein (0.48%), cholesterol (<0.01 mg/100 g), caffeine (1.29
mg/100 g) and calories (39.53 kcal/ 100 g) present in the energy drink. When comparing the
results obtained with the Ecuadorian, Colombian and American standards, it is concluded that
treatment 11 is suitable for its preparation and consumption.
Key words: Energy drink, prickly pear, guayusa, osmolality and conductivity
109 Ciencia y Tecnología al servicio del pueblo 10(3): 109-122. diciembre 2023
ARTÍCULO CIENTÍFICO · Efecto de la combinación de tuna (Opuntia cus-indica) y
guayusa (Ilex guayusa) en la osmolalidad de una bebida energizante
solo revelan datos de su contenido en cafeína,
así como la presencia de triterpenos y ácidos
clorogénicos (Rosero Gordón 2006-2007)
Cabe recalcar que aquellas bebidas que no
contienen alcohol, pero si estimulantes,
son conocidas como bebidas energizantes.
Originalmente fueron creadas para atletas
de alto rendimiento, ya que proporcionan
un extra de energía al cuerpo gracias a sus
componentes específicos. Ahora, su consumo
se ha extendido y se utilizan para aliviar
la sensación de cansancio y agotamiento,
especialmente entre aquellos que realizan
tareas exigentes (INEN, 2008).
La investigación desarrolló un método para
elaborar una bebida energizante natural,
que contenga vitaminas como la C y D. La
vitamina C es un potente antioxidante que
ayuda a fortalecer el sistema inmunológico,
mejorar la salud de la piel y puede ayudar a
reducir el riesgo de enfermedades cardíacas.
Por otro lado, la vitamina D es esencial para la
absorción de calcio y ayuda a mantener la salud
ósea y dental. Dado que, en la actualidad, la
población enfrenta problemas de salud como
obesidad, enfermedades cardíacas y síndrome
metabólico, cada vez más busca soluciones
naturales para estos problemas. Por lo tanto,
es importante ofrecer opciones accesibles y
adaptadas a los patrones de consumo locales
(Aguilera Garca et al., 2007).
La investigación propone una técnica
innovadora para crear una bebida energizante
natural, para mejorar el rendimiento de jóvenes
atletas de deportes de alto impacto físico, así
como para individuos que realizan trabajos
extenuantes y aquellos que sufren de problemas
de salud como enfermedades cardíacas,
síndrome metabólico y obesidad. El objetivo
que se planteó en esta investigación fue evaluar
la osmolalidad en la bebida energizante a base de
tuna Opuntia ficus-indica y guayusa Ilex guayusa.
Metodología
El tipo de investigación que se utilizó para
la realización de este trabajo fue de tipo
cuantitativa, experimental, descriptiva y utilizó
como técnicas de investigación la observación,
la encuesta y la entrevista
Se elaboró la pulpa de tuna (Opuntia
indica-ficus) he infusión de guayusa (Ilex
guayusa), 250 gramos por botella.
Para su elaboración se utilizó: Tuna 19 kg;
Guayusa 250 g por botella de 1 litro; Cloruro
de sodio 1 kg; Lactato de calcio 250 g; Citrato
de sodio 250 g; Ácido cítrico 250 g; CMC 250
g; Sorbato de potasio 250 g;
Para medir el pH de acuerdo a las normas
INEN de Ecuador, (NTE INEN-ISO 10523).
El procedimiento establecido por las normas
INEN para la medición de grados Brix. El
refractómetro debe ser calibrado antes de la
medición, utilizando agua destilada como
patrón. Y proceder a su lectura.
Para la medición de la acidez titulable, la
muestra debe ser homogeneizada antes de
la medición, se selecciona un indicador
ácido-base, se agrega la solución titulante
NaOH, se registra el volumen de solución
titulante, La acidez titulable se calcula
utilizando el volumen de la solución titulante
110 Ciencia y Tecnología al servicio del pueblo10(3): 110-122. diciembre 2023
Franklin Antonio Molina Borja et al.
Tabla 1. Materiales para la obtención de pulpa de tuna
agregada y la concentración de la solución
titulante, según una fórmula específica.
Para la medición de la densidad, la muestra
se coloca en el instrumento de medición y
se registra la lectura de la densidad, se puede
calcular utilizando la masa y el volumen de la
muestra, según una fórmula específica.
El análisis de conductividad a cada una de las
muestras, para registrar los datos se utilizó
un conductímetro de marca Orbeco Hellige
series 150.
Para establecer el procedimiento para medir la
osmolaridad se utilizó el osmómetro Vapro, que
no exige un alto grado de precisión volumétrica
al nivel de muestra de 10 μL, se procede a poner
con la punta de la pipeta descansando en la ranura
de la guía de la pipeta, situar la punta unos 5
milímetros sobre el centro del disco de muestra.
La muestra caerá sobre el disco de muestra. Aquí
empieza el inicia el ciclo de medición; una vez
completada la medición (20 segundos) se escucha
un sonido de aviso. La pantalla muestra entonces
la osmolalidad de la muestra.
Materia prima
Utensilios y materiales
Equipos
Tuna Opuntia indica-ficus
Olla de acero inoxidable de 3
litros de capacidad
Olla de acero inoxidable de
10 litros de capacidad
Recipiente de 3 litros de
capacidad
Cuchillo
Embudo
Cuchara acero inoxidable
Tabla para picar
Colador
Tela lienzo
Botella de vidrio de 1 litro de
capacidad
Cocina industrial
Licuadora industrial
Termómetro
Bascula digital
Refrigerador
111 Ciencia y Tecnología al servicio del pueblo 10(3): 111-122. diciembre 2023
ARTÍCULO CIENTÍFICO · Efecto de la combinación de tuna (Opuntia cus-indica) y
guayusa (Ilex guayusa) en la osmolalidad de una bebida energizante
La materia prima se obtuvo en la provincia
de Cotopaxi, cantón Salcedo, parroquia San
Miguel, barrio Eloy Alfaro, mercado Eloy
Alfaro.
Se realizó el reconociendo a la calidad de la tuna
Opuntia indica-ficus (19 kg), para determinar
que la misma se encontrara en buenas
condiciones y a su vez descartar ejemplares
que se encontraron maltratados y/o en estado
de putrefacción.
Descartados los ejemplares defectuosos, la tuna
restante se sometió a una limpieza para remover
restos de tierra y otros residuos extraños que
pudiesen afectar a la calidad de la pulpa que se
deseaba obtener. Con la ayuda de un cuchillo
y una tabla para picar se procedió a realizar el
despulpado.
Elaboración de la pulpa
Después de haber retirado la cáscara de
la tuna, se procede a introducirlas en una
licuadora industrial de marca TecnoMack para
obtener la pulpa de la tuna con alta fibra en su
contenido esto en base en el promedio de la
concentración de fibra soluble, el consumo de
cuatro porciones diarias de 240 mL de jugo de
tuna aporta 10 g de fibra (Würsch y Pi-Sunyer,
1997).
Para eliminar los sólidos insolubles y los restos
de fibra contenidos en la pulpa, , se procedió a
verter la pulpa de tuna en un recipiente a través
de un colador de metal, esto con el objetivo
de eliminar los sólidos insolubles de mayor
tamaño. Posteriormente se coló nuevamente
la pulpa de tuna, pero ahora a través de la tela
lienzo, de esta manera los sólidos insolubles y
resto de fibra de menor tamaño se separaron
de la parte líquida de la pulpa.
Pasteurizado de la pulpa
Según (Quintero et al., 2011) para pasteurizar
una pulpa se utilizó la marmita de acero
inoxidable calentada hasta los 80 ºC por un
periodo de 20 segundos para posteriormente
disminuir su temperatura a 20 ºC con el
uso de un refrigerador convencional marca
Mabe Refrigeradora / 16 Pies Cúbicos /
N/F / 400L /Digital C/Disp Inox / modelo
RMP840FZEU1. Para el calentamiento de la
pulpa de tuna se vertió la misma en una olla de
acero inoxidable y se procedió a calentarla en
una cocina industrial. Al momento de realizar
el descenso de temperatura a 5 ° C, se optó
por introducir la olla que contenía la pulpa de
tuna, dentro de otra olla de mayor tamaño de
40 cm de diámetro que contenía agua fría con
hielo para ayudar a descender la temperatura.
Embotellado de la pulpa
En botellas estériles con la ayuda de un
embudo procedemos a verter la pulpa de tuna
en la botella de 1 litro y posterior a esto se
tapa la botella para evitar la entrada de objetos
extraños y contaminación.
Refrigerado de la pulpa
Se almacena la pulpa ya embotellada en un
refrigerador anteriormente detallada su marca
y modelo a una temperatura de 5 ºC para evitar
el desarrollo de microorganismos.
112 Ciencia y Tecnología al servicio del pueblo10(3): 112-122. diciembre 2023
Franklin Antonio Molina Borja et al.
Tabla 2. Materiales para la obtención de infusión de guayusa (Ilex guayusa)
Materia prima
Utensilios y materiales
Equipos
Guayusa (Ilex guayusa)
Olla de acero inoxidable de 3
litros de capacidad
Olla de acero inoxidable de
10 litros de capacidad
Embudo
Tela lienzo de 2 metros
Colador de acero inoxidable
Botella de vidrio de 1 litro de
capacidad
Cocina industrial marca
Indurama
Termómetro digital
Checktemp® » HANNA®
Bascula digital
Refrigerador marca Mabe
Elaborado por: Jaguaco, G. y Mena, D. (2023)
Obtención de infusión de guayusa (Ilex
guayusa)
La materia prima se obtuvo en la provincia
de Pichincha, cantón Quito, parroquia Eloy
Alfaro, barrio el Camal, mercado el Camal.
Se realizó el reconociendo a la calidad de la
guayusa (Ilex guayusa), para determinar que la
misma se encontrara en buenas condiciones y a
su vez descartar ejemplares que se encontraron
maltratados y/o en estado de putrefacción.
Descartados los ejemplares defectuosos, la
guayusa (Ilex guayusa) restante se sometió a
una limpieza para remover restos de tierra y
otros residuos extraños que pudiesen afectar
a la calidad de la pulpa que se deseaba obtener.
Elaboración de la infusión
Se procedió a colocar las hojas de guayusa (Ilex
guayusa) posteriormente lavadas, en una olla de
acero inoxidable con agua. Se dejó calentar el
agua hasta llegar a los 100ºC y llegado ese punto
se mantuvo la temperatura durante 10 minutos.
Se utilizaron 5 g de hojas de guayusa por cada
litro de agua, porque según Crespo P. (2018)
el contenido de cafeína por hoja de guayusa
varía entre los 2.9 % a 3.8 %. De acuerdo a 5
g la cantidad de cafeína varía entre 0.145 mg
y 0.19 mg en la infusión de guayusa, por lo
que no se excedieron con una cantidad mayor
a 5 g de hojas de guayusa para evitar amargor
que en grandes cantidades resulta ser molesto,
considerando que no se hace uso de ningún tipo
de endulzante, lo que afectaría al sabor final.
Tratamiento térmico de la infusión
Luego de la pasteurización de la pulpa de
tuna, la temperatura de la infusión de guayusa
descendió hasta los 20 ºC, en el caso de que
la temperatura de la infusión llegó a un punto
113 Ciencia y Tecnología al servicio del pueblo 10(3): 113-122. diciembre 2023
ARTÍCULO CIENTÍFICO · Efecto de la combinación de tuna (Opuntia cus-indica) y
guayusa (Ilex guayusa) en la osmolalidad de una bebida energizante
Tabla 3. . Materiales para la elaboración de bebida energizantes de tuna (Opuntia
indica-ficus) y guayusa (Ilex guayusa) en las cantidades ya descritas anteriormente.
Elaborado por: Jaguaco, G. y Mena, D. (2023)
de equilibrio 20 ºC. Se procedió a verter
la infusión a través de un colador de acero
inoxidable sin marca de elaboración nacional,
esto para eliminar objetos extraños que puedan
afectar el estado de infusión.
Embotellado de la infusión
Tras tener ya la botella previamente esterilizada,
con la ayuda de un embudo procedemos a
verter la infusión de guayusa en la botella y
posterior a esto se tapa la botella para evitar la
entrada de objetos extraños y contaminación.
Refrigerado de la infusión
Se almacena la infusión de guayusa ya
embotellada en un refrigerador a una
temperatura de 5 ºC para evitar el desarrollo
de microorganismos.
Elaboración de bebida energizantes de tuna
(Opuntia indica-ficus) y guayusa (Ilex guayusa)
Una vez elaborada la pulpa de tuna y de la
infusión de guayusa, se procedió a pesar estos
ingredientes en función de los tratamientos
y concentraciones obtenidas por medio del
programa Desing Expert Tridial (Versión
22.0.2) esto teniendo en cuenta una cantidad
de 250 gramos por botella.
Para el pesado de las sales, estabilizante y
conservante se utilizó una balanza analítica.
Una vez pesada la pulpa de tuna, infusión de
guayusa y el agua, se procedió a mezclar estos 3
ingredientes con una barra de agitación.
Embotellado
Con la ayuda de un embudo vertemos la bebida
aún calient e a 40 °C, en un recipiente de cristal
y tapamos el recipiente para evitar que este se
contamine.
Refrigerado
Se almacena la bebida energizante ya embotellada
en un refrigerador a una temperatura de 5 ºC para
evitar el desarrollo de microorganismos.
Ingredientes
Insumos
Utensilios y
materiales
Equipos
Pulpa de tuna (Opuntia
indica-ficus)
Infusión de guayusa
(Ilex guayusa)
Agua
Sal refinada
Citrato de sodio
Lactato de calcio
Sorbato de potasio
Ácido cítrico
CMC
3 recipientes de
cristal de 1 litro de
capacidad
Olla de acero
inoxidable de 1
litros de capacidad
Cocina industrial
Termómetro
Bascula digital
Báscula analítica
Refrigerador
114 Ciencia y Tecnología al servicio del pueblo10(3): 114-122. diciembre 2023
Franklin Antonio Molina Borja et al.
Diseño Experimental
Optimización de tratamientos para la
obtención de una bebida energizante a
base de pulpa tuna Opuntia indica-ficus he
infusión guayusa Ilex guayusa
Se empleó el programa Desing Expert Tridial
(versión 22.0.2), para obtener concentraciones
óptimas para cada tratamiento utilizado en la
elaboración de la bebida energizante, mediante
la optimización numérica del diseño de mezcla
I-óptimo.
La concentración de sales e insumos dio
como resultado un 0.447 %. Las sales usadas
se componen por un 0.09 % de sal refinada,
0.05 % de citrato de sodio, 0.03 % de lactato
de calcio, 0.05 % de sorbato de potasio, 0.027
% de ácido cítrico y 0.2 % de CMC. para lo
que se decidió aumentar un 9.553 % de agua
para alcanzar el 10 % de la formulación total
de la bebida. Lo restante contenía un 90 %,
el cual se estableció en límite mínimo de 20
% y un límite máximo de 70 %, límites que
se estipulan para la concentración de pulpa
de tuna e infusión de guayusa. El programa
Desing Expert Tridial (versión 22.0.2) fue
el encargado de establecer el porcentaje
de concentraciones para la pulpa de tuna e
infusión de guayusa.
Factor
Nomenclatura
Unidad
Tipo
Minino
Máximo
Pulpa de tuna
A
%
Porcentual
20
70
Infusión de guayusa
B
%
Porcentual
20
70
Agua
C
%
Porcentual
9.553
9.553
Sales e insumos
D
%
Porcentual
0.447
0.447
Elaborado por: Jaguaco, G. y Mena, D. (2023)
Se deja en evidencia en la Tabla 4, los factores
ingresados en la programa Desing Expert Tridial
(Versión 22.0.2), El factor (A) correspondiente
a la pulpa de tuna (Opuntia indica-ficus) y el
factor (B) correspondiente a la infusión de
guayusa (Ilex guayusa) son factores a los cuales se
les establecieron límites máximos y mínimos de
concentraciones, el factor (C) correspondiente
al agua y el factor (D) correspondiente a las sales
e insumos, tienen concentraciones constantes,
el factor (C) de sales e insumos se compone por
un 0.09 % de sal refinada, 0.05 % de citrato de
115 Ciencia y Tecnología al servicio del pueblo 10(3): 115-122. diciembre 2023
ARTÍCULO CIENTÍFICO · Efecto de la combinación de tuna (Opuntia cus-indica) y
guayusa (Ilex guayusa) en la osmolalidad de una bebida energizante
Tabla 5. Tratamientos experimentales
sodio, 0.03 % de lactato de calcio, 0.05 % de
sorbato de potasio, 0.027 % de ácido cítrico y
0.2 % de CMC. El diseño experimental que
el programa emplea para la elaboración de los
tratamientos es A+B+C+D, por otra parte,
de esta manera, el programa Desing Expert
Tridial (Versión 22.0.2) se encargó de elaborar
los tratamientos correspondientes, los que
podemos observar en la Tabla 5, tratamientos
generados por el diseño de mezcla I-óptimo, las
cuales se emplearon para la experimentación y
el desarrollo de la investigación.
Tratamientos
Factor (A)
Factor (B)
Factor (C)
Factor (D)
1
45 %
45 %
9.553 %
0.447 %
2
20 %
70 %
9.553 %
0.447 %
3
70 %
20 %
9.553 %
0.447 %
4
20 %
70 %
9.553 %
0.447 %
5
51.2 %
38.8 %
9.553 %
0.447 %
6
20 %
70 %
9.553 %
0.447 %
7
36.9 %
53.1 %
9.553 %
0.447 %
8
58.1 %
31.9 %
9.553 %
0.447 %
9
45 %
45%
9.553 %
0.447 %
10
64.1 %
25.9 %
9.553 %
0.447 %
11
70 %
20 %
9.553 %
0.447 %
12
26.6 %
61.4 %
9.553 %
0.447 %
13
45 %
45 %
9.553 %
0.447 %
Elaborado por: Jaguaco, G. y Mena, D. (2023)
116 Ciencia y Tecnología al servicio del pueblo10(3): 116-122. diciembre 2023
Franklin Antonio Molina Borja et al.
Resultados y Discusión
Análisis Sensorial
Para realizar el análisis sensorial de la bebida
energizante, se optó por la implementación
de una encuesta, la cual fue aplicada a un
total de 30 catadores no experimentados. La
puntuación de los tratamientos se dio teniendo
en cuenta la rúbrica de valoración.
Valoración 5 (Muy agradable)
Tratamientos
Olor
Color
Sabor
Turbidez
Dulzor
t1
2
3
2
1
2
t2
0
1
2
0
1
t3
1
2
2
1
3
t4
0
1
1
0
1
t5
0
4
1
0
2
t6
0
2
0
2
0
t7
3
3
1
2
1
t8
4
4
4
1
5
t9
2
2
1
1
1
t10
1
5
5
2
7
t11
1
6
7
6
10
t12
0
2
0
2
0
t13
2
3
3
1
2
Total
16
38
29
19
35
Tabla 6. Valoración 5 de los tratamientos experimentales
y sus respectivos parámetros
Elaborado por: Jaguaco, G. y Mena, D. (2023)
117 Ciencia y Tecnología al servicio del pueblo 10(3): 117-122. diciembre 2023
ARTÍCULO CIENTÍFICO · Efecto de la combinación de tuna (Opuntia cus-indica) y
guayusa (Ilex guayusa) en la osmolalidad de una bebida energizante
En la Tabla 10, se indica que el tratamiento
con más aceptabilidad fue t11, ya que contó
con más valorizaciones de muy agradable en
la mayoría de las características sensoriales
que fueron analizadas, superando a todos
los tratamientos en el apartado de color con
6 puntos, sabor con 7 puntos, turbidez con
6 puntos y dulzor con 10 puntos y siendo
superado únicamente en el apartado de olor
con 1 punto, estando por debajo de t1 con 2
puntos, t7 con 3 puntos, t8 con 4 puntos, t9
con 2 puntos y de t13 con 2 puntos.
Análisis físico químico de los tratamientos
Para elegir el mejor tratamiento se realizaron
una serie de análisis fisicoquímicos de las
bebidas obtenidas, para compararlos con datos
bibliográficos, de esta manera determinar los
tratamientos que cumplan con los parámetros
establecidos por las normativas alimentarias.
De acuerdo con los datos de la Tabla 11, se
demuestra que los resultados obtenidos, si se
encuentran dentro de los límites establecidos
por la norma (INEN, 2017), que prescribe
un rango de pH mínimo de 2 y máximo de
4,5, son aptos para su elaboración. Mientras
en otro estudio de investigación se encuentran
datos similares en los índices de pH analizados
en una bebida energizante comercial (Sánchez
& Gagñay, 2015).
Grados Brix
La tabulación de los datos obtenidos en la
Tabla 12 indica que los tratamientos cumplen
con los límites establecidos y podemos
estipular un límite mínimo de 5 º Brix, esto
según la normativa (INEN, 2017), con lo cual
la elaboración de este tratamiento si cumplen
con la normativa establecida.
Tabla 7. pH de cada tratamiento
Tabla 8. º Brix de cada tratamiento
Elaborado por: Jaguaco, G. y Mena, D. (2023)
Elaborado por: Jaguaco, G. y Mena, D. (2023)
Tratamientos
t
1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8
t
9
t1
0
t1
1
t1
2 t13
pH 5
4,
4
4,
1
4,
2
4,
1
4,
2
5
4,
2
4
5,
2
4,
3
3,
9
3,2
Tratamientos
t1
t2
t3
t4
t5
t6
t7
t8
t9
t10
t11
t12
t13
º Brix
5
2,8
8
2,6
7,4
3,1
4,7
7,1
6
8,9
8,5
4,2
6
118 Ciencia y Tecnología al servicio del pueblo10(3): 118-122. diciembre 2023
Franklin Antonio Molina Borja et al.
Acidez titulable
Tras la tabulación se estableció el límite mínimo
de 0.1 g/ml según la normativa (INEN, 2017),
en la Tabla 13 podemos observar que t1 y t9
cuentan con las mismas concentraciones en
sus factores, pero al momento de realizar la
acidez titulable de estos tratamientos cuentan
con resultados distintos, la explicación para
esto podría ser una contaminación durante
su proceso de elaboración, ya sea por un mal
tratamiento térmico de la bebida, lo cual indica
una carga bacteriana abundante, de acuerdo
a la acidez que proceden de la degradación
microbiana, por lo que a mayor presencia
microbiana, el nivel de acidez aumentaría
exponencialmente.
Tratamiento
s
t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t9 t10 t11 t12 t13
Acidez
g/100mL
0,1 0,07
0,0
7
0,07 0,11
0,0
6
0,1
0,0
9
0,0
8
0,09 0,11 0,06
0,0
9
Tabla 9. Acidez titulable de cada tratamiento
Tabla 10. Densidad de cada tratamiento
Elaborado por: Jaguaco, G. y Mena, D. (2023)
Elaborado por: Jaguaco, G. y Mena, D. (2023)
Densidad
Los datos establecen que el límite mínimo
de 1.04 según la normativa (INEN, 2012),
en la Tabla 14 los tratamientos no cumplen
con los límites establecidos por la normativa
INEN anteriormente mencionada (Caballero
Palacios et al., 2017), la densidad varía
dependiendo del líquido y la temperatura al
que dicho líquido se encuentre. La Tabla 10 de
concentraciones de los tratamientos pudimos
deducir que los tratamientos t2 y t4 cuentan
con menor concentración de pulpa, por lo que
evidentemente su densidad va a ser menor y
el T14 que cuenta con una gran cantidad de
pulpa, no expresan en su mismo documento,
cuando la temperatura es muy alta, la misma
afecta a la medición de la densidad.
Conductividad
De acuerdo a lo ilustrado en la tabla 15, se
determina que los resultados obtenidos se
encuentran dentro de los límites establecidos
por la normativa colombiana, la cual prescribe
que la conductividad debe ser inferior a 6 μS a
20°C (Ministerio de Salud y Protección Social
de Colombia, 2020). También en el estudio
de (Figueroa, 2018) encontramos valores muy
similares. Los resultados alcanzados muestran
un rango de conductividad de 2,37 a 5,07
microsiemens, lo que indica que la presencia
de iones en estas soluciones cumple con la
normativa en cuestión. Y estos tratamientos
son óptimos para su elaboración.
Tratamiento
s
t1
t2
t3
t4
t5
t6
t7
t8
t9
t10
t11
t12
t13
Densidad
g/mL
1,02
9
1,0
1
1,0
4
1,01
7
1,03
1
1,01
1
1,02
1
1,04
1
1,02
9
1,03
2
1,04
5
1,0
2
1,02
7
119 Ciencia y Tecnología al servicio del pueblo 10(3): 119-122. diciembre 2023
ARTÍCULO CIENTÍFICO · Efecto de la combinación de tuna (Opuntia cus-indica) y
guayusa (Ilex guayusa) en la osmolalidad de una bebida energizante
Tabla 11. Conductividad de cada tratamiento
Tabla 12. Osmolalidad de cada tratamiento
Elaborado por: Jaguaco, G. y Mena, D. (2023)
Elaborado por: Jaguaco, G. y Mena, D. (2023)
Osmolalidad
En la Tabla 16 los tratamientos que cumplen
con los estándares establecidos por la FDA,
en cuanto a la osmolalidad normal en
bebidas energéticas deben encontrarse en
un intervalo comprendido entre 250 y 600
mOsm/Kg. Conforme al estudio realizado
por (Dini-G et al., 2004) encontró que los
parámetros obtenidos con los parámetros
de la investigación son muy similares. En
resumen, se puede afirmar que los tratamientos
analizados que se encuentran dentro de
estas regulaciones cumplen con las normas
establecidas por la FDA.
Análisis de la varianza de la osmolalidad
en los tratamientos ANOVA.
En la Tabla 17 se muestra el valor F del modelo
de 5.85 implica que el modelo es significativo.
Solo hay una probabilidad del 1.68 % de que
se produzca un valor F mayor.
Los valores P que tienden a ser iguales o
menores a 0.05, indican que los términos
del modelo son significativos. El valor F de
falta de ajuste de 5.11 indica que la falta de
ajuste no es significativa en relación con el
error puro. Hay un 5.54 % de posibilidades de
que se produzca un valor F de falta de ajuste
grande. Según (Fernandez, 2022) la falta de
ajuste no significativo indica que el diseño
es eficiente.
Tras haber analizado todos datos sensoriales,
análisis de pH, análisis de ° Brix, análisis de la
acidez titulable, análisis de densidad, análisis
de conductividad, análisis de osmolalidad,
el análisis de varianza del diseño ANOVA y
la tabla de deseabilidad de concentraciones
pudimos notar que t11 se encuentra dentro
de todos los límites estipulados por las
normativas, además de ser el que recibe mayor
aprobación por parte de los degustadores y
estar dentro de las estimaciones propuestas
por las herramientas proporcionadas por el
programa Desing Expert Tridial 22.0.2.
Tratamientos
t1
t2
t3
t4
t5
t6
t7
t8
t9
t10
t11
t12
t13
Conductivida
d (μS)(SI)
5,07
2,35
3,5
5
3,19
2,63
2,9
5
4,9
6
3,4
3,3
9
3,92
3,37
3,16
2,8
1
Tratamientos
t1
t2
t3
t4
t5
t6
t7
t8
t9
t10
t11
t12
t13
Osmolalidad
(mOsm/kg)(S
I)
383 217 578 236 251 416 364 502 41
9 954 553 398 40
5
120 Ciencia y Tecnología al servicio del pueblo10(3): 120-122. diciembre 2023
Franklin Antonio Molina Borja et al.
Fuente
Suma de
cuadrados GD
Media de
cuadrados
Valor
F
Modelo
3.008E+05
4
75199.28
5.85
Significativo
Residuo
1.029E+05
1
12864.24
Falta de ajuste 77604.79 3 25868.26 5.11
No
significativo
Coef. de
correlación total 4.037E+05 12
Tabla 12. Resultados del análisis de varianza de la osmolalidad
Fuente: Desing Expert Tridial (Versión 22.0.2)
Conclusiones
De acuerdo con la evaluación del software
Design Expert Trivial 20.0.2, es indispensable
ejecutar una secuencia de 13 procesos o
tratamientos sobre una bebida energética
a partir de una fórmula de ingredientes que
incluyen tuna (Opuntia ficus-indica), guayusa
(Ilex guayusa), sales minerales y agua con sus
respectivas concentraciones.
Tras realizar exhaustivos análisis
físicos-químicos, que abarcaron aspectos como
la acidez (%), el pH, los sólidos totales, los
grados Brix, la densidad (Kg/m3), las proteínas,
y someter la bebida energética resultante a
evaluaciones de deseabilidad por parte de un
selecto grupo de estudiantes de la Universidad
Técnica de Cotopaxi, así como a la evaluación
rigurosa del programa Design Expert Trivial
20.0.2, se ha llegado a la conclusión de que el
tratamiento 11 (que contiene 70% de pulpa de
tuna, 20% de infusión de guayusa, 9% de agua
y 1% de sales) es el más apropiado, ya que fue
el que recibió la mayor aprobación por parte
de los estudiantes. Asimismo, los análisis de
osmolalidad indican que esta bebida cumple
con los estrictos requerimientos reguladores
establecidos por la FDA (Administración de
Alimentos y Fármacos), que prescribe un rango
normal de osmolalidad en bebidas energéticas
que oscila entre 250 y 600 mOsm/kg, lo cual
la hace óptima para su elaboración.
Literatura Citada
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Aproximación a una Nueva Alimentación
121 Ciencia y Tecnología al servicio del pueblo 10(3): 121-122. diciembre 2023
ARTÍCULO CIENTÍFICO · Efecto de la combinación de tuna (Opuntia cus-indica) y
guayusa (Ilex guayusa) en la osmolalidad de una bebida energizante
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