Determinantes fisicoquímicos de la calidad de la miel: una revisión bibliográfica*

Physical-Chemical Determinants of the Honey Quality: A Bibliographic Review

Determinantes físico-químicas da qualidade do mel: uma revisão de literatura

Cuadernos de Desarrollo Rural, vol. 16, núm. 83, 2019

Pontificia Universidad Javeriana

Eliécer Pineda Ballesteros a

Universidad Nacional Abierta y a Distancia, Colombia


Alberto Castellanos Riveros

Universidad Nacional Abierta y a Distancia, Colombia


Freddy Reynaldo Téllez Acuña

Universidad Nacional Abierta y a Distancia, Colombia


Fecha de recepción: 27 Agosto 2018

Fecha de aprobación: 15 Febrero 2019

Fecha de publicación: 10 Junio 2019

Resumen: La calidad de la miel es uno de los aspectos que menos se han investigado en Colombia. La revisión bibliográfica de este artículo identificó las características fisicoquímicas de la miel necesarias para establecer su calidad, y se encontró que los parámetros de acidez, pH, hidroximetilfurfural (HMF), cenizas, conductividad eléctrica, azúcares y humedad, entre otros, son los más usados. Para esta revisión se seleccionaron 60 artículos por criterios como procedencia geográfica, publicación reciente y relevancia con el tema de la investigación. Al final del texto, se exponen algunas posibles aplicaciones no tradicionales de la miel que a su vez surgen como nuevos espacios de investigación.

Palabras clave: calidad de la miel, origen de la miel, propiedades fisicoquímicas.

Abstract: The quality of honey is one of the most unresearched topics in Colombia. The bibliographic review in this paper identified the physical-chemical characteristics of the honey that must be considered to establish the honey quality. It was found that the parameters acidity, pH, hydroxymethylfurfural (HMF), ashes, electric conductivity, sugars, moisture, among others, are the most frequently used. In this review 60 articles were selected based on criteria like geographic origin, publication recentness, and research topic relevance. At the end, some potential non-traditional applications for the honey are set out that, in turn, would open new spaces for research.

Keywords: honey quality, honey origin, physical-chemical properties.

Resumo: A qualidade do mel é um dos aspectos menos pesquisado na Colômbia. A revisão de literatura deste artigo identificou as características físico-químicas do mel necessárias para estabelecer sua qualidade, e encontrou-se que os parâmetros de acidez, pH, hidroximetilfurfural (HMF), cinzas, condutividade elétrica, açúcares e umidade, entre outros, são os mais usados. Para esta revisão selecionaram-se 60 artigos baseados em critérios como procedência geográfica, publicação recente e relevância com o tema de pesquisa. No final do texto, expõem-se algumas possíveis aplicações não tradicionais do mel que, por sua vez, emergem como novos espaços de pesquisa.

Palavras-chave: qualidade do mel, origem do mel, propriedades físico-químicas.

Introducción

Este artículo presenta, principalmente, los resultados de la revisión bibliográfica realizada en la investigación “Sistema experto para la determinación de la calidad de la miel de abejas basada en propiedades fisicoquímicas, aplicado en mieles comercializadas en Santander”, financiada por la Universidad Nacional Abierta y a Distancia (UNAD), cuyo propósito fue reconocer investigaciones relacionadas con la calidad de la miel en el contexto asociado a la comercialización de mieles, que, según Feás, Pires, Iglesias y Estevinho (2010), puede ser determinada a partir de las composiciones de los datos fisicoquímicos del producto, los cuales deberían estar disponibles para las autoridades, los distribuidores y los consumidores.

La agenda prospectiva de investigación, en la cadena productiva agroindustrial de las abejas y la apicultura de Colombia, establece que el mundo se encuentra en la megatendencia de los alimentos naturales, sostenibles ambientalmente, lo que hace que los productos y servicios de la apicultura se encuentren en una dinámica de mercado que está crecimiento (Laverde, Egea, Rodríguez y Peña, 2010). Según el Instituto de Fomento Empresarial (IFE), la demanda a nivel internacional aumenta, pero la producción de algunos países disminuye, ya sea por enfermedades o por ausencia de recursos (Haberle y Zarratea, 2014). En Colombia, esta tendencia se mantiene, es decir, se adolece de un estímulo al consumo interno, pues, según Sánchez, Castañeda, Muños y Tellez (2013), no se garantiza la oferta de una miel de calidad acorde a los estándares internacionales.

Una primera aproximación al estudio de la calidad de la miel se enfoca en evaluar la diferencia del origen botánico y la clasificación por origen floral y por origen geográfico tanto de mieles uniflorales como multiflorales, a través de la caracterización fisicoquímica y bioquímica, para, así, identificar los parámetros discriminantes utilizando, entre otros, el método multivariado (Resende et al., 2014; Corbella y Cozzolino, 2006; Kuś, Jerković, Tuberoso, Marijanović y Congiu, 2014; Cimpoiu, Hosu, Miclaus y Puscas, 2013; Nikolova, Tsankova y Eftimov, 2016; Domínguez, Gonçalves, di Nezio, Ugulino y Centurión, 2014; Scandurra, Tripodi y Verzera, 2013; Yang et al., 2012).

Otro enfoque que autores como Zakaria et al. (2011); Feás et al. (2010); Yücel y Sultanoğlu (2013); Serrano, Villarejo, Espejo y Jodral (2004); Özbalci, Hakki, Topcu, Kadilar y Tamer (2013), y Lakhanpal y Vaidya (2015) han usado para determinar la calidad de la miel se basa en la cuantificación del contenido de azúcares totales y reductores, en particular mono y disacáridos, entre los que se encuentran sacarosa, glucosa, fructosa y maltosa, además de otras sustancias relacionadas con los azúcares como la actividad diastásica, la invertasa y la glucosa oxidasa.

La determinación del contenido mineral fue tenida en cuenta por Terrab, Recamales, Hernanz y Heredia (2004); Conti et al. (2014); Moniruzzaman, Chowdhury, Rahman, Sulaiman y Gan (2014); Grembecka y Szefer (2013), y Sarker et al. (2015) para determinar la calidad de las mieles y de los productos apícolas, para lo que se usaba, entre otras, las técnicas multivariantes. En dichos estudios se realizó la determinación de los niveles de metales pesados como cadmio (Cd), cromo (Cr), plomo (Pb), cobre (Cu), hierro (Fe), zinc (Zn) y manganeso (Mn), mediante espectrofotometría de plasma por acoplamiento inductivo y espectrofotometría de absorción atómica, y también se analizaron otros parámetros fisicoquímicos relacionados, como el pH, la acidez (libre, lactónica y total), las cenizas y la conductividad eléctrica.

La caracterización de la miel es un tema importante en la industria alimentaria y de interés para los consumidores; este enfoque fue asumido por investigadores como Cruz et al. (2014); Moniruzzaman, Sulaiman, Khalil y Gan (2013); Saxena, Gautam y Sharma (2010); Dardón y Enríquez (2008); Montenegro et al. (2003); Zamora y Arias (2011), y Shafiee, Minaei, Moghaddam-Charkari, Ghasemi-Varnamkhasti y Barzegar (2013), quienes se orientaron en determinar sus propiedades antiinflamatorias, antibacterianas, antioxidantes y bioquímicas. Estos estudios se concentraron en determinar los usos de la miel teniendo en cuenta sus propiedades terapéuticas, su valor nutricional y su sabor, el cual puede ser usado para reemplazar otros edulcorantes. Los autores también afirman que, frente a la creciente aparición de cepas bacterianas resistentes a los antibióticos, la miel, a partir de su efecto protector contra el estrés oxidativo, surge como una alternativa apropiada para realizar tratamientos en úlceras, quemaduras y heridas.

Uno de los análisis que con mayor frecuencia se encuentra en la literatura se basa en el análisis de los parámetros fisicoquímicos más comunes, como la humedad, la conductividad eléctrica, la acidez libre, los carbohidratos, el HMF, el color, la rotación óptica y el pH (Popek, 2002; Bettar et al., 2015; Lazarević, Andrić, Trifković, Tešić y Milojković-Opsenica, 2012; Soria, González, de Lorenzo, Martínez-Castro y Sanz, 2004; Missio, Gauche, Gonzaga, Oliveira y Fett, 2016; Finola, Lasagno y Marioli, 2007; Moguel, Echazarreta y Mora, 2005). Para esto, se usa el análisis de componentes principales (PCA), el análisis discriminante lineal (LDA) y el análisis discriminante stepwise (SDA), que permiten evaluar la existencia de patrones de datos y encontrar las relaciones entre los parámetros fisicoquímicos y el origen botánico de la miel. Este tipo de análisis permite, a su vez, describir las características químicas de los compuestos presentes en la miel, su estabilidad cuando se calienta o se almacena durante largos periodos de tiempo y los parámetros de identidad y calidad. Los resultados obtenidos con este tipo de análisis se contrastan, entre otros, con los requisitos de calidad fisicoquímica establecidos por la Comisión Europea de la Miel (CEM).

Finalmente, se encontró que algunos autores como Anupama, Bhat y Sapna (2003); Durrani, Srivastava y Verma (2011); Ulloa, Mondragón, Rodríguez, Reséndiz y Rosas (2010), y Avilés y Matos (2009) usan el análisis sensorial para la generación de índices de calidad en la miel, que pueden ser realizados mediante el método de análisis descriptivo cuantitativo y por medio de la evaluación de paneles sensoriales según la escala hedónica.

Método

Se usó el método de revisión bibliográfica y se tomaron como referentes conceptuales los expuestos por diferentes autores, entre ellos, Barbosa, Barbosa y Rodríguez (2013); Molina (2005); Jiménez (2007), y Rojas (2007). Cabe aclarar que, según lo señala López (2006), no hay reglas con respecto al número óptimo de referencias bibliográficas que deban incluirse en una revisión de estado del arte.

La selección de artículos de investigación, para su análisis, se realizó tomando como referencia el sistema Scopus, y se contemplaron los siguientes criterios de selección:

Las referencias recuperadas se organizaron por fecha de publicación para realizar un proceso de selección y, posteriormente, se ordenaron por relevancia. Con cada referencia que cumplía los criterios de selección, se procedía a realizar la búsqueda del artículo completo en las bases de datos Academic Search Complete (EbscoHost), Journal Storage, Compendex, Elsevier Directory of Open Access Journals e internet; en caso de que no se encontrara el artículo a texto completo, se excluía la referencia. Los artículos seleccionados se revisaron completamente y se procedió a sintetizar los aspectos más relevantes de cada uno, para después registrarlos en una matriz de análisis que contiene los siguientes aspectos: palabras de búsqueda, base de datos, palabras claves, referencia, tipos de miel, pregunta o problema de investigación, materiales y métodos, parámetros de análisis, análisis estadístico usado, software o tecnología usada y conclusiones.

Desarrollo del tema

Métodos para la determinación de la calidad de la miel

En términos generales, para determinar la calidad de la miel, según Missio et al. (2016), se tienen en cuenta las propiedades sensoriales y fisicoquímicas, con lo que se establece el color y la cantidad mínima o máxima relacionada con los parámetros de madurez, pureza y deterioro de las mieles. Con respecto a la madurez, se evalúa el contenido de azúcar, el contenido de HMF, la acidez, la actividad diastásica y la humedad, y para determinar la pureza, se analiza el contenido de cenizas, la conductividad eléctrica y los sólidos insolubles en agua. El contenido de humedad es una de las características más importantes, pues influye en propiedades físicas de la miel como la viscosidad y la cristalización y en otros parámetros como el color, el sabor, la gravedad específica, la solubilidad y la conservación.

Las pruebas para determinar la cantidad de ceniza permiten estimar el contenido mineral presente en la miel, que puede ser un indicador de contaminación ambiental. Por otra parte, la conductividad eléctrica de la miel está relacionada con el contenido de cenizas y la acidez, lo que revela la presencia de iones, ácidos orgánicos y proteínas. Tanto el color como el sabor y el origen geográfico dependen del tipo de suelo en el que crecen las flores de las cuales se recolecta el néctar. Un color oscuro en la miel puede desarrollarse durante el almacenamiento y también puede estar relacionado con la temperatura de almacenamiento o la composición de la miel.

Otro método utilizado para determinar la calidad de la miel es el análisis sensorial. Investigadores como Avilés y Matos (2009); Anupama et al. (2003), y Terrab et al. (2004) proponen el empleo de paneles de evaluación sensorial entrenado, los cuales realizan dicha evaluación de acuerdo con escalas, entre ellas, la hedónica de 9 puntos.

La tabla 1 presenta un resumen de los principales parámetros que son utilizados para determinar la calidad de la miel, junto con los métodos y equipos utilizados para tal fin.

Tabla 1
Equipos, métodos e instrumentos para determinar las propiedades fisicoquímicas de la miel
Equipos, métodos e instrumentos para determinar las propiedades
fisicoquímicas de la miel


Fuente: elaboración propia.

Tabla 1 (Cont.)
Equipos, métodos e instrumentos para determinar las propiedades fisicoquímicas de la miel
Equipos, métodos e instrumentos para determinar las propiedades
fisicoquímicas de la miel


Fuente: elaboración propia.

Parámetros de análisis y resumen de resultados

En la tabla 2 se presentan los rangos dentro de los que deben estar los diferentes parámetros para que la miel a la que pertenece dicha medición pueda ser considerada como una miel de calidad.

Tabla 2
Valores de calidad de las propiedades fisicoquímicas de la miel
Valores de calidad de las propiedades fisicoquímicas de la miel


Fuente: elaboración propia.

Discusión

Mecanismos o aparatos

A partir de la revisión de artículos, se encontraron algunos mecanismos para la determinación de la calidad de la miel, entre ellos, el uso de una técnica de fusión de sensores, la e-nariz y la e-lengua, que, a su vez, han permitido establecer el origen floral, el contenido de azúcar y el reconocimiento de muestras adulteradas de la miel (Zakaria et al., 2011). Otro método que ha sido identificado es la visión de máquina, que junto con la e-lengua y la e-nariz, proporcionan un medio novedoso y robusto para la caracterización de la miel (Shafiee et al., 2013). Un aporte desde la inteligencia artificial es el uso de las redes neurales, como proponen Nikolova et al. (2016), que se basan en agrupamiento, lo que posibilita una mejora en la predicción del origen floral de la miel.

Entre otros mecanismos, más de orden conceptual, se encuentra, por ejemplo, la espectroscopia Raman (Özbalci et al., 2013), que, en combinación con métodos multivariados, puede ser adoptada con éxito para determinar cuantitativamente el contenido de glucosa, fructosa, sacarosa y maltosa en muestras de miel sin ningún tratamiento o método cromatográfico. La viabilidad de utilizar la espectroscopia de impedancia como un método rápido para la determinación del origen floral de diferentes mieles es propuesta por Scandurra et al. (2013). Finalmente, el esquema más utilizado es la evaluación del perfil fisicoquímico, que, junto con la quimiometría, conforma un método para evaluar el origen de procedencia de la miel (Fechner, Moresi, Ruiz, Pellerano y Vázquez, 2016).

Parámetros fisicoquímicos

Los parámetros más usados al momento de cualificar una miel son los siguientes: la determinación de conductividad, la acidez, el contenido de cenizas, el contenido de sacarosa y el contenido de azúcares reductores (Popek, 2002). Otros parámetros como la conductividad eléctrica, el pH y el HMF fueron, según Corbella y Cozzolino (2006), los que mejor predijeron el origen floral de las muestras de miel. La conductividad eléctrica y los parámetros fisicoquímicos básicos pueden ser utilizados como herramientas rápidas y confiables para estimar el origen botánico de las mieles (Serrano et al., 2004).

Otro hecho importante es que las propiedades fisicoquímicas y las propiedades biológicamente activas de la miel pueden ser afectadas por la flora y por las variaciones geográficas (Can et al., 2015); además, según Cimpoiu et al. (2013), los parámetros determinados pueden proporcionar suficiente información para la clasificación y distinción de la fuente botánica de mieles. Aunque los parámetros fisicoquímicos investigados reflejan la composición química de la miel en su conjunto, por sí solos no son suficientes para definir el origen geográfico de la miel (Lazarević et al., 2012). Igualmente, se encontró que en casi todos los tipos de miel predomina la fructosa, con lo que la glucosa queda como el segundo azúcar más importante (Finola et al., 2007).

Usos alternativos de la miel

A partir de la revisión, se encontró que hay una serie de usos de la miel que van más allá de su utilidad como edulcorante, fuente de energía y alimento, pues al ser rica en minerales como Mg, K, Ca, Zn, Cu, Fe y Mn, su aporte se constituye en una fuente esencial para la dieta humana, el crecimiento y la salud (Moniruzzaman et al., 2013; Grembecka y Szefer, 2013; Sarker et al., 2015).

Además de su uso tradicional, por su efecto inhibitorio sobre el crecimiento de varios microorganismos, la miel se puede emplear como suplemento alternativo en la terapia de enfermedades, lo cual significa que podría ser comercializada como un tratamiento alternativo para la curación de infecciones (Lakhanpal y Vaidya, 2015). Otro uso potencial es establecido por Zamora y Arias (2011), quienes afirman que los contenidos de fenoles, flavonoides, ascórbicos y prolina de la miel podrían ser usados como un método terapéutico toda vez que tienen la capacidad de eliminar radicales libres (Moniruzzaman et al., 2013). Este efecto fue observado en el tratamiento de enfermedades como el párkinson y la diabetes (Cruz et al., 2014), en las que esa actividad antioxidante al parecer es aportada por los contenidos de prolina y fenol de la miel (Saxena et al., 2010). Finalmente, el tratamiento de diversas afecciones, como las respiratorias, dermatológicas y gastrointestinales, ha sido reportado y estudiado por Dardón y Enríquez (2008).

En el ámbito ecológico, el estudio de Conti et al. (2014) confirma que la miel puede ser usada como biomonitor de la contaminación ambiental, aunque no es confiable para sitios con bajos niveles de contaminación.

Nuevas áreas de investigación

Algunos vacíos de conocimiento que fueron identificados y que podrían constituirse en oportunidades de investigación son: la evaluación del uso de propiedades terapéuticas de la miel para el manejo de las enfermedades crónicas asociadas con el estrés (Cruz et al., 2014); el estudio de la estabilidad de los compuestos químicos presentes en la miel durante su almacenamiento, a partir de la dinámica de cristalización, y su dependencia del contenido de agua y la temperatura (Missio et al., 2016; Venir et al., 2010); las transformaciones químicas que se producen en el proceso del pecoreo y durante la conservación de la miel en las colmenas (Yang et al., 2012); una clasificación de mieles de distinto origen botánico que atienda a su contenido mineral (Fernández-Torres et al., 2005); el establecimiento de las propiedades terapéuticas (antioxidantes y antimicrobianas) de las mieles (Ouchemoukh, Louaileche y Schweitzer, 2007), y la normalización de los procedimientos de fabricación y de almacenamiento (Kahraman, Kemal, Vural y Sandikci, 2010).

Conclusiones

Se encontró que las diferentes categorías de calidad de la miel obedecen a factores diversos como las estaciones, las condiciones de empaque, el procesamiento, la fuente floral, el origen geográfico y el periodo de almacenamiento. Así mismo, se halló que las propiedades dieléctricas están directamente relacionadas con el contenido de agua y cenizas y que la acidez es la que indica el grado de frescura de la miel al estar relacionada con la fermentación por microorganismos.

La visión de máquina también puede proporcionar un acercamiento apropiado para la caracterización del origen floral de la miel, así como para la predicción de algunos parámetros químicos. Este enfoque rápido y económico no requiere ninguna preparación de muestras o adición de reactivos. La visión de máquina, junto con la lengua y nariz electrónicas, puede funcionar como medio tecnológico y novedoso, además de robusto, para la caracterización de la miel.

La espectroscopia Raman, en combinación con métodos multivariados, puede ser adoptada con éxito para determinar cuantitativamente el contenido de glucosa, fructosa, sacarosa y maltosa en muestras de miel sin ningún tratamiento o métodos cromatográficos. En casi todos los tipos de miel predomina la fructosa, y la glucosa es el segundo azúcar más importante. Se concluye, además, que las técnicas multivariadas son herramientas eficientes para la evaluación de la calidad y la autenticidad de los alimentos.

Para la miel, la calidad es un parámetro multifactorial ligado al origen botánico y geográfico que afecta su valor comercial y es decisivo para determinar el registro de denominación de origen.

Tanto la conductividad eléctrica como el pH y el HMF son los parámetros químicos que más se usan para predecir el origen floral de las muestras de miel; además, se encontró que es viable usar la espectroscopia de impedancia como un método rápido para la determinación del origen floral de la miel, lo cual puede proporcionar suficiente información para la clasificación y distinción de la fuente botánica de mieles. Además, estas propiedades, junto con otras pruebas, pueden utilizarse para la detección de miel adulterada.

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Notas:

* Artículo de revisión.

Notas de autor:

a Autor de correspondencia. Correo electrónico: eliecer.pineda@unad.edu.co

Información adicional:

Cómo citar este artículo: Pineda Ballesteros, E., Castellanos Riveros, A., y Téllez Acuña, F. R. (2019). Determinantes fisicoquímicos de la calidad de la miel: una revisión bibliográfica. Cuadernos de Desarrollo Rural, 16(83). https://doi.org/10.11144/Javeriana.cdr16-83.dfcm

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