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Accelerated Quality-Retentive Radio Frequency Drying of Squid with Pretreatment

Este estudio demuestra que el pretratamiento mediante campos eléctricos pulsados (PEF) a 20 pulsos mejora significativamente la eficiencia del secado y preserva la calidad del calamar sometido al secado por radiofrecuencia asistido por aire caliente al crear una microestructura porosa, superando tanto a los métodos de salmuera como de deshidratación con etanol.

Autores originales: Zitian Xia, Feilong Zhang, Yuqi Ge, Yongyang Xu, Yinzhe Jin, Wenzheng Shi, Juming Tang, Fanbin Kong, José V. García-Pérez, Yang Jiao

Publicado 2026-08-06

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CC BY 4.0

Autores originales: Zitian Xia, Feilong Zhang, Yuqi Ge, Yongyang Xu, Yinzhe Jin, Wenzheng Shi, Juming Tang, Fanbin Kong, José V. García-Pérez, Yang Jiao

Artículo original bajo licencia CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). ✨ Esta es una explicación generada por IA del artículo a continuación. No ha sido escrita ni avalada por los autores. Para mayor precisión técnica, consulte el artículo original. Leer descargo de responsabilidad completo

Imagina que estás intentando secar una esponja mojada, pero esta esponja está hecha de músculo, compactada con agua, y quieres secarla sin cocinarla hasta convertirla en un ladrillo duro y marrón. Este es el lucha diaria de los científicos de alimentos que trabajan en el mundo de la preservación de alimentos. Constantemente buscan formas de eliminar el agua de alimentos perecederos como el pescado y el calamar para evitar que se pudran, pero se enfrentan a un equilibrio complicado. Si los secas demasiado lento con aire caliente, la comida puede volverse pastosa o perder su sabor. Si los secas demasiado rápido con calor intenso, el exterior se quema mientras el interior permanece húmedo, o la textura se vuelve correosa.

Para resolver esto, los científicos utilizan una técnica llamada secado por Radiofrecuencia (RF). Piensa en esto como el primo del horno de microondas que calienta la comida desde adentro hacia afuera haciendo que las moléculas de agua vibren y generen calor. Suele ser más rápido y uniforme que soplar aire caliente. Sin embargo, algunos alimentos, como el calamar, tienen una piel y una estructura muscular densas y apretadas que actúan como una fortaleza, atrapando la humedad en su interior y bloqueando la energía para que trabaje de manera eficiente. Para romper esta fortaleza, los científicos suelen utilizar pretratamientos: pasos especiales tomados antes del proceso de secado principal para facilitar la eliminación del agua. Estos pueden incluir remojar el alimento en agua salada (deshidratación osmótica), usar alcohol para extraer el agua, o aplicar descargas de Campos Eléctricos Pulsados (PEF), que son ráfagas cortas y agudas de electricidad que perforan diminutos agujeros en las células del alimento para dejar que el agua escape. La gran pregunta es: ¿cuál de estas "llaves" desbloque de la mejor forma el calamar seco?

En este estudio, un equipo de investigadores de la Universidad Oceánica de Shanghái y sus colegas internacionales decidieron poner a prueba tres métodos de pretratamiento diferentes en el calamar. Querían ver qué método haría que el proceso de secado por Radiofrecuencia fuera más rápido manteniendo el aspecto, el sabor y la sensación del calamar lo más cercanos posible al estado fresco. Compararon el salmuera (remojo en agua salada), la deshidratación con etanol (remojo en alcohol, a veces ayudado por ondas sonoras) y el tratamiento de Campo Eléctrico Pulsado (PEF).

Los resultados pintaron un panorama claro. El método de la salmuera, donde el calamar fue remojado en agua salada durante cuatro horas, resultó ser un poco una trampa. Aunque eliminó algo de agua inicialmente, dejó una "costra de sal" dura en la superficie del calamar. Esta costra actuó como un escudo, bloqueando la energía de la Radiofrecuencia para calentar el calamar de manera efectiva. Una vez que la humedad cayó por debajo de cierto punto (1.56 g/g), el proceso de secado básicamente se detuvo, dejando el calamar demasiado húmedo para ser preservado completamente.

El método del etanol fue más rápido que el del agua salada, pero trajo sus propios problemas. El alcohol causó que los tejidos del calamar se encogieran y se apretaran, casi como un globo desinflado. Esto hizo que fuera más difícil que el agua se moviera hacia afuera durante el secado real, ralentizando el proceso en comparación con no hacer nada en absoluto. También hizo que el calamar fuera menos capaz de rehidratarse más tarde, lo que significa que no absorbería bien el agua si intentaras cocinarlo de nuevo.

El ganador del experimento fue el tratamiento de Campo Eléctrico Pulsado (PEF). Al darle al calamar exactamente 20 pulsos de electricidad, los investigadores crearon poros diminutos y uniformes en la superficie del calamar sin dañar su estructura. Esto fue como abrir mil puertas pequeñas en las murallas de la fortaleza. Como resultado, el calamar tratado con PEF se secó más rápido, alcanzando una tasa de secado de 1.12 g/(g·h), que fue mayor que la del grupo de control no tratado.

Más allá de la velocidad, el método PEF fue el campeón de la calidad. El calamar seco mantuvo mucho mejor su color, con una diferencia de color total (ΔE) de solo 20.95 ± 1.85, comparado con 33.37 ± 6.75 para el grupo no tratado. También tuvo los niveles más bajos de oxidación lipídica (una medida de rancidez), con un valor de TBARS de 0.53 mg MDA/kg, lo que significa que se mantuvo más fresco y con menos probabilidades de echarse a perder. Cuando los investigadores observaron el calamar bajo el microscopio, las muestras tratadas con PEF tenían una estructura porosa y agradable, mientras que las otras estaban cubiertas de sal, encogidas o irregulares.

En resumen, el artículo sugiere que, aunque remojar el calamar en sal o alcohol pueda parecer una buena idea para acelerar las cosas, en realidad crean barreras que ralentizan el proceso o arruinan la textura. El pretratamiento con PEF, sin embargo, actúa como el ayudante perfecto. Perfora lo justo para que el agua escape rápidamente sin destrozar la delicada estructura del calamar, resultando en un producto que se seca más rápido, se ve mejor y se mantiene más fresco. Los investigadores concluyeron que este método ofrece el mejor rendimiento general para producir calamar seco de alta calidad, aunque señalaron que se necesita más trabajo para comprender completamente cómo estos cambios afectan el sabor y los nutrientes a largo plazo.

Resumen Técnico: Secado de Calamar con Radiofrecuencia Acelerado y con Retención de Calidad mediante Pretratamiento

Planteamiento del Problema
El calamar es un producto marino altamente perecedero con un valor económico significativo, particularmente en los mercados asiáticos donde el calamar seco es un alimento básico. Si bien el secado es un método de preservación eficaz, el secado convencional por aire caliente sufre de una baja eficiencia térmica y una degradación de la calidad debido a la densa microestructura del músculo del calamar, lo que restringe la migración de humedad y crea flujos opuestos de transferencia de calor y masa. Aunque el secado por Radiofrecuencia asistido por Aire Caliente (HA-RF) ofrece un calentamiento volumétrico que alinea la transferencia de calor y masa, la compactación inherente del tejido del calamar aún puede limitar el acoplamiento de la energía de RF y la difusión de la humedad. En consecuencia, existe la necesidad de identificar estrategias de pretratamiento que puedan optimizar la cinética de secado HA-RF preservando la calidad sensorial y nutricional del producto final.

Metodología
Este estudio evaluó tres distintas estrategias de pretratamiento para mejorar el secado HA-RF del calamar:

Deshidratación Osmótica inducida por Salmuera: Las muestras se sumergieron en una solución de NaCl de 200 g/L a 25 °C durante hasta 6 horas para determinar la cinética de transferencia de masa (pérdida de agua y ganancia de sólidos).
Deshidratación con Etanol asistida por Ultrasonido: Las muestras fueron tratadas con etanol absoluto en un baño de agua ultrasónico (40 kHz, 150 W) a 25 °C durante hasta 30 minutos para evaluar las capacidades de deshidratación rápida.
Campo Eléctrico Pulsado (PEF): Un dispositivo construido a medida aplicó campos eléctricos (15 kV/cm) con variaciones en el número de pulsos (de 10 a 50) para inducir la electroporación.

Tras la optimización del pretratamiento, las muestras de calamar se sometieron al secado HA-RF (aire caliente a 60 °C, 1 m/s). El estudio monitoreó la cinética de secado, los perfiles de temperatura y las propiedades dieléctricas (específicamente la tangente de pérdida, $\tan \delta$ ). Los atributos de calidad se evaluaron mediante análisis microestructural (SEM), medición de color ( $L^*, a^*, b^*$ y $\Delta E$ ), índice de rehidratación y niveles de oxidación lipídica (TBARS). Las curvas de secado se ajustaron a cinco modelos matemáticos (Lewis, Henderson y Pabis, Logarítmico, Page y Jena) para caracterizar el comportamiento del secado.

Resultos Clave

Optimización del Pretratamiento:
- Salmuera: La transferencia de masa se estabilizó después de 4 horas. Sin embargo, este método resultó en una densa costra de sal superficial que dificultó significativamente el secado posterior.
- Etanol: El tratamiento con etanol asistido por ultrasonido alcanzó el equilibrio en 30 minutos. Aunque fue efectivo para la eliminación de agua, causó encogimiento del tejido y desnaturalización de las proteínas.
- PEF: El tratamiento con 20 pulsos creó microporos uniformes en la superficie sin un daño estructural excesivo, aumentando efectivamente la permeabilidad de la membrana.
Cinética de Secado:
- Muestras en Salmuera: El secado cesó efectivamente cuando el contenido de humedad cayó por debajo de 1.56 g/g. La formación de una costra de sal redujo la tangente de pérdida dieléctrica ( $\tan \delta$ ) aproximadamente un 50%, limitando la absorción de energía de RF y evitando que la muestra alcanzara el contenido de humedad objetivo.
- Muestras tratadas con Etanol: La tasa de secado (0.84 g/(g·h)) fue menor que la del control no tratado (0.98 g/(g·h)), probablemente debido a la contracción proteica inducida por el etanol, que redujo las vías de difusión interna.
- Muestras tratadas con PEF: Este grupo logró la mayor tasa de secado (1.12 g/(g·h)) y el tiempo de secado total más corto (5 horas). El modelo de Page proporcionó el mejor ajuste para la cinética de secado en todos los grupos.
Atributos de Calidad:
- Color: Las muestras tratadas con PEF exhibieron la menor diferencia de color total ( $\Delta E = 20.95 \pm 1.85$ ) y la mayor luminosidad ( $L^*$ ), indicando una retención de color superior en comparación con el control ( $\Delta E = 33.37$ ) y los grupos de etanol.
- Rehidratación: Las muestras tratadas con PEF demostraron la mayor capacidad de rehidratación, mientras que las muestras tratadas con etanol mostraron la más baja, debido al colapso tisular irreversible.
- Oxidación Lipídica: El tratamiento con PEF resultó en los valores de TBARS más bajos (0.53 mg MDA/kg), lo que sugiere una inhibición efectiva de la oxidación lipídica, potencialmente mediante la inactivación de enzimas oxidativas endógenas.
- Microestructura: El análisis SEM reveló que el calamar seco tratado con PEF poseía una microestructura porosa y uniforme, mientras que las muestras en salmuera presentaron una costra densa y las muestras tratadas con etanol mostraron un encogimiento significativo.

Significancia y Reivindicaciones
El artículo concluye que el pretratamiento con Campo Eléctrico Pulsado (PEF) (específicamente 20 pulsos) ofrece el rendimiento global óptimo para acelerar el secado HA-RF del calamar preservando la calidad del producto. A diferencia de la salmuera, que crea una barrera para el secado, o el etanol, que compromete la textura y la rehidratación, el PEF mejora la permeabilidad de la membrana celular para facilitar la difusión de la humedad sin inducir un daño estructural excesivo.

El estudio afirma que el pretratamiento con PEF logra equilibrar con éxito la eficiencia de secado con la retención de la calidad, evidenciado por:

El aumento de las tasas de secado y la reducción del tiempo de procesamiento.
La preservación superior del color y la reducción de la oxidación lipídica.
La mejora en la capacidad de rehidratación y una microestructura porosa más favorable.

Los autores postulan que estos hallazgos proporcionan una base teórica y orientación técnica para optimizar los procesos de secado de calamar eficientes y de alta calidad. Señalan que, si bien el presente estudio se centra en la cinética de secado y la calidad física, trabajos futuros deben investigar los impactos de estos pretratamientos en los compuestos de sabor, los mecanismos específicos de desnaturalización de proteínas y la retención de nutrientes. Además, el artículo sugiere que es necesario realizar un modelado cuantitativo de los cambios estructurales a nivel celular y explorar los efectos sinérgicos con otros pretratamientos de campos físicos.

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