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Diseño de un Yogur Natural de Pitahaya sin Leche Bovina y con Alto
Contenido Nutricional
Ingrid C. Gómez Departamento de Ingeniería Química, Universidad de los Andes, Bogotá, Colombia.
RESUMEN: En este proyecto se diseñó un yogur natural de pitahaya por sustitución de
componentes en la leche bovina, el cuál presentó propiedades de textura similares a las de
un yogur tradicional y un mejor perfil nutricional que éste. De esta manera, se desarrolló un
proceso iterativo, con el fin de encontrar la composición, la formulación y el proceso
adecuados para lograr una emulsión nutritiva, fermentarla a través de cultivos lácticos y,
finalmente, obtener el yogur deseado.
Se crearon tres versiones de esta emulsión, cada una con una fuente de proteína diferente:
caseína, soya y almendra. Esto con la intensión de comparar el comportamiento de cada
tipo de proteína frente a la acidificación del medio y sus propiedades texturales finales.
Asimismo, se tomó la adición de pitahaya como una variable, con el fin de observar la
influencia de ésta en las propiedades de textura finales del yogur. Adicionalmente, se
sustituyeron el azúcar refinado y la lactosa por fructosa natural, así como las grasas
animales por ácidos grasos insaturados de origen vegetal.
Posteriormente, se realizó la caracterización del producto por medio de pruebas de
reología, textura, morfología, tamaño de partícula y estabilidad. Llegado a este punto, se
realizó una comparación entre los resultados obtenidos por cada yogur y se concluyó que el
yogur con almendra y pitahaya es el que presenta propiedades texturales más cercanas a las
de un yogur tradicional, tiene una composición de mayor calidad nutricional y posee un
valor agregado debido al carácter exótico de la fruta.
Palabras clave: Yogur, fermentación, pitahaya, propiedades texturales, contenido nutricional.
INTRODUCCIÓN
El yogur es un alimento lácteo funcional
y una de las bebidas fermentadas más
populares en el mundo. Es obtenido a
través de la fermentación de la leche por
bacterias ácido lácticas, que son las
encargadas de proporcionar en el yogur
numerosos beneficios para la salud
humana, como la estabilización de la flora
intestinal y absorción facilitada de
nutrientes, entre otros. Actualmente, la
clave en el aumento de las ventas de
yogur está en la evaluación y
modificación continua del producto, que
permita que éste se ajuste a los nuevos
requerimientos del consumidor [1] [2].
En Colombia, se consumen más de 160
toneladas de yogur al año. Los principales
consumidores de este producto son los
menores de edad, puesto que, al llegar a la
edad adulta, las personas prefieren evitar
el consumo de productos lácteos debido a
que desarrollan una intolerancia hacia la
lactosa [3].
2
Paralelamente, los yogures que se
comercializan actualmente son productos
que contienen una gran cantidad de
azúcar refinada, lactosa, grasa y aditivos,
que son utilizados para mejorar su
textura, alargar su vida y mejorar su
sabor, entre otros fines. De esta manera,
se le ha restado calidad nutricional al
producto, lo cual es una desventaja que se
ha hecho aún más notoria con el auge de
la cultura saludable.
Con el fin de incrementar sus ventas, la
industria de yogures se ha propuesto
atraer una mayor cantidad de
consumidores adultos, mostrándoles los
beneficios del yogur para la salud [3]. De
esta manera, se ha intentado disminuir la
cantidad de azúcar, lactosa y grasa, así
como incrementar la cantidad de proteína
en el producto. Por lo tanto, han surgido
otras presentaciones tales como yogures
bajos en grasa, deslactosados y altos en
proteína, aunque éstos no suplen por
completo los requerimientos del
consumidor.
Sin embargo, existe una alternativa de
innovación que aún no ha sido explorada
por la industria de yogures y es el de las
frutas exóticas, pues este mercado se
presenta creciente en el mundo gracias al
estilo de vida saludable que se ha puesto
de moda en los últimos años [4].
La pitahaya es una fruta exótica
proveniente de un cactus, de sabor dulce
y que aporta múltiples beneficios para la
salud. Se destaca por su contenido de
vitamina C que favorece la absorción del
hierro, tiene acción antioxidante y
refuerza el sistema inmunológico.
Además, ayuda a regular el tránsito
intestinal y los niveles de azúcar en
sangre [5]. Esta fruta, se encuentra en
Colombia e Israel con corteza amarilla y
pulpa blanca, y en México, Nicaragua y
Vietnam con corteza roja y pulpa blanca o
roja según la variedad [6]. Colombia es
pionero en exportación y principal
productor de pitahaya amarilla, con cerca
de 350 hectáreas cultivadas, alcanza una
producción anual estimada de más de
2200 toneladas [7]. Sin embargo, la fruta
no es consumida en gran cantidad por los
colombianos debido al poco
reconocimiento que tiene dentro del país.
Con base en este contexto, se quiere
diseñar un yogur natural de pitahaya con
alto valor nutricional por medio de
sustitución de componentes en la leche
bovina. Con tal fin, se quiere crear un
medio de acidificación propicio para el
crecimiento del cultivo láctico, que sea
capaz de desnaturalizar adecuadamente
las proteínas presentes en la mezcla, para
finalmente obtener las propiedades
texturales propias de un yogur tradicional.
MATERIALES Y MÉTODOS
Inicialmente, se eligieron tres fuentes
diferentes de proteína. Dos de ellas, soya
y almendra, se seleccionaron por ser
consideradas sustitutos vegetales de alta
calidad nutricional. La tercera, caseína, es
la proteína de la leche que generalmente
está presente en los yogures tradicionales,
y fue seleccionada con el fin de observar
su comportamiento durante el proceso de
fabricación de yogur, al utilizarse aislada
de lactosa y grasas animales.
Seguidamente, en la literatura se
encontraron los rangos de valores
aceptados de macronutrientes que debe
tener un yogur [8]. A partir de esto, y
teniendo en cuenta que las fuentes
proteicas a utilizar no estaban de manera
aislada, sino que se encontraban en
presencia de otros componentes, se
estandarizó la composición porcentual de
macronutrientes que se quiere tener en el
3
yogur diseñado. Estos valores se
encuentran en la Tabla 1.
Tabla 1. Valor nutricional elegido para las emulsiones.
Macronutriente Porcentaje (%p/p)
Proteína 4,00
Carbohidratos 6,00
Grasas 10,70
Dado lo anterior, se continuó con la
formulación de las tres emulsiones, cada
una cumpliendo estrictamente con los
valores nutricionales acordados. Para
esto, se tomó en cuenta la cantidad de
macronutrientes existentes en cada fuente
de proteína (ver ANEXO 4), se agregó
este componente hasta completar el
porcentaje de proteína requerido y se
suplementaron grasas y carbohidratos con
aceite de ajonjolí y fructosa
respectivamente, debido a su origen
natural y calidad nutricional.
Adicionalmente, se utilizó lecitina de
huevo como emulsificante.
De esta manera, cada emulsión tuvo una
fuente de proteína propia, una
formulación específica y, por ende, un
proceso determinado. Sin embargo, todas
las mezclas se emulsionaron a la misma
velocidad de agitación (2000 rpm), con el
fin de conservar el mismo tamaño de gota
en los yogures, y se homogenizaron al
finalizar el proceso a la misma velocidad
durante 15 minutos.
A continuación, se reporta la formulación
elaborada, utilizando la cantidad de cada
componente elegido en porcentaje peso a
peso, y el proceso determinado para cada
emulsión realizada.
o Caseína: Para la formulación de la emulsión con
caseína, se utilizaron proteínas de suero
de leche aisladas, debido a que eran
necesarias las interacciones entre los dos
tipos de proteína para la formación de los
agregados [9]. Adicionalmente, para
aumentar el número y la estabilidad de los
agregados, se añadió calcio siguiendo las
cantidades requeridas reportadas en la
literatura [9].
De esta manera, la formulación final
obtenida para esta emulsión se encuentra
en la Tabla 2.
Tabla 2. Formulación de la emulsión con caseína.
Seguidamente, se encontró el proceso
adecuado a implementar para lograr la
correcta solubilidad de la caseína en el
solvente y las condiciones adecuadas del
medio para la posterior fermentación [10].
En la Figura 1 se muestra el proceso
seguido con el que se obtuvo la emulsión.
Inicialmente, se preparó el medio en el
que fue disuelta la caseína, adicionando al
agua las proteínas de suero y el cloruro de
calcio. Seguidamente, se incorporó la
caseína con alta energía para lograr la
correcta solubilidad. Para esto, se llevó la
mezcla a una temperatura de y,
utilizando un homogenizador dispermat,
se empleó velocidad de agitación de
7000 rpm mientras se agregó la caseína.
Adicionalmente, con el fin de solubilizar
la caseína, se debe mantener el pH en un
valor de 7 [11], por lo que se realizó una
regulación constante con hidróxido de
sodio. Finalmente, se incorporó el aceite
de ajonjolí, previamente mezclado con
Componente Porcentaje (% p/p)
Caseína 3,20
Proteína de suero 0,80
Fructosa 6,00
Aceite de ajonjolí 10,70
Lecitina 0,60
Cloruro de calcio 0,08
Agua 78,62
4
lecitina, a 2000 rpm y se obtuvo la
emulsión deseada.
Figura 1. Proceso de producción de la emulsión con caseína.
o Soya: Teniendo en cuenta la composición de
macronutrientes en la fuente de proteína
de soya seleccionada, la emulsión se
formuló como se muestra en la Tabla 3.
Tabla 3. Formulación de la emulsión con proteína de soya.
El proceso elegido para obtener la
emulsión se muestra en la Figura 2. Allí,
es posible observar que se requiere una
alta temperatura durante y después de la
incorporación de la soya, a fin de lograr
su correcta solubilización. Es posible
incrementar la temperatura en esta mezcla
debido a que la soya, a diferencia de la
caseína, no es sensible a altas
temperaturas, por lo que se evita una
desnaturalización indeseada. De esta
manera, no se requiere una alta velocidad
de agitación en la incorporación de la
fuente de soya.
Figura 2. Proceso de producción de la emulsión con proteína de soya.
o Almendra: Para la emulsión con almendra se utilizó
un menor número de ingredientes que
para las demás, debido a la densidad
nutricional del fruto seco. De esta manera,
se estableció la formulación expuesta en
la Tabla 4.
Tabla 4. Formulación de la emulsión con proteína de almendra.
Componente Porcentaje (% p/p)
Soya 10,17
Fructosa 2,83
Aceite de ajonjolí 9,17
Lecitina 0,60
Agua 77,23
Componente Porcentaje (% p/p)
Almendra 19,15
Fructosa 5,00
Lecitina 0,60
Agua 75,25
5
El proceso llevado a cabo se muestra en la
Figura 3, en donde primero se horneó y
procesó la almendra hasta lograr la
apariencia de una mantequilla, la cual
luego fue mezclada con lecitina, para
finalmente ser agregada al agua con
fructosa.
Figura 3. Proceso de producción de la emulsión con proteína de almendra.
Seguido a esto, las tres emulsiones
realizadas se dividieron en la mitad y a
una de las mitades de cada emulsión se le
agregó 0,4 %, en relación peso a peso, de
pitahaya liofilizada, la cual fue adquirida
por medio de terceros. Por lo tanto, se
obtuvo un total de seis muestras
diferentes, con una variación no
significativa en la cantidad de
macronutrientes. Adicionalmente, se
utilizó una muestra de leche bovina como
blanco, la cual se llevó a fermentar de la
misma manera que las demás.
Por último, se ejecutó el proceso de
fermentación, para lo cual se agregaron
los cultivos lácticos (St. Thermophilus y
Lactobacillus delbrueckii ssp. bulgaricus)
a cada una de las muestras y se
precedieron a incubar a
(temperatura óptima de crecimiento del
cultivo) durante 11 horas, llevando un
seguimiento constante de pH. Así, cada
hora se extrajo una alícuota de 2 mL de
cada muestra y se tomó el valor del pH
utilizando un pHmetro. Dados estos
valores, se realizaron curvas de
acidificación para todas las muestras.
Al finalizar el tiempo de fermentación,
con el fin de realizar una comparación
entre las muestras, se caracterizaron los
yogures por medio de pruebas, las cuales
se describen a continuación.
Se obtuvo el tamaño de partícula
utilizando el Mastersizer 3000 con cada
muestra en dispersión, para lo cual se
tomó una alícuota diluida en agua
destilada, con un rango de obscuración
del 10% al 12% y empleando el índice de
refracción del agua (1,33).
Asimismo, se encontraron las propiedades
de textura con ayuda de un texturómetro,
el cual realiza mediciones de la fuerza
que se le debe realizar al fluido para
deformarlo y, a su vez, para vencer las
fuerzas de atracción que el fluido ejerce
sobre la superficie del equipo en contacto.
Para esto, se utilizaron muestras de 60
mL.
Además, se realizó un análisis de
estabilidad en cada uno de los yogures
para lo cual se utilizó el Analizador
Óptico Turbiscan Lab y muestras de 20
mL. Así, cada 25 segundos durante 30
minutos se trasladó una fuente de luz con
longitud de onda de 880 nm a lo largo de
la celda, la cual interaccionó con las gotas
y partículas presentes en la muestra y esto
ocasionó una dispersión de la luz. De esta
manera, se evaluaron las señales de
transmisión y retrodispersión, registradas
por sensores ubicados a 180º y 45º de la
fuente de luz respectivamente. Por lo
tanto, las señales detectadas dependen de
la concentración y del tamaño de las
6
partículas del medio a lo largo de la
muestra, por lo que brindan un análisis
adecuado de estabilidad en los yogures.
Estos valores se tomaron a 25ºC para
todas las muestras.
Adicionalmente, se observó la morfología
de los yogures por medio de un
microscopio óptico de barrido (SEM). De
esta manera, muestras de 10 de cada
yogur se ubicaron esparcidas en bases, se
secaron y se metalizaron con oro, con el
fin de lograr una mejor visualización de
su morfología. Seguidamente, se ubicaron
en el SEM y se observaron las estructuras
de cada muestra con una resolución de
3500x.
Finalmente, se realizó una caracterización
reológica de los yogures utilizando el
reómetro rotacional DHR1, el cual
establece la relación entre el esfuerzo y la
deformación de las muestras. Para las
mediciones, se empleó una geometría con
cilindros concéntricos y se realizó un
barrido de flujo con taza de cizalla entre
1 y 100 . Para éstas mediciones, se
empleó una temperatura de 25ºC.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
o Acidez Durante la fermentación realizada se llevó
un seguimiento de pH sobre las siete
muestras. Allí, en las seis emulsiones
formuladas, las bacterias ácido lácticas
consumieron la glucosa presente en la
fructosa agregada y produjeron ácido
láctico, que generó la disminución del pH
en cada muestra. Del mismo modo, en la
muestra con leche bovina, las bacterias
consumieron la glucosa encontrada en la
lactosa y, por medio de la producción de
ácido láctico, se ocasionó el descenso del
pH. Así, se dejaron las muestras en
incubación durante 11 horas o hasta llegar
a su punto isoeléctrico (ver Tabla 5),
luego se retiraron y se pusieron en
refrigeración a una temperatura de
con el fin de inhibir el crecimiento del
cultivo.
Tabla 5. Punto isoeléctrico para cada tipo de proteína [12] [13] [14].
Fuente de Proteína Punto Isoeléctrico
Caseína 4,6
Soya 4,5
Almendra 5
La velocidad promedio de disminución
del pH en las emulsiones se encuentra
registrada en la Tabla 6, en donde es
posible comparar los resultados de cada
formulación con y sin pitahaya, con el
blanco de leche. Cabe aclarar, que la
velocidad de acidificación no fue
constante durante toda la fermentación,
pues durante las primeras horas se
produjo ácido láctico en menor cantidad y
aumentó exponencialmente mientras se
acercaba al punto isoeléctrico (ver
ANEXO 1).
Tabla 6. Velocidad de acidificación de las emulsiones.
Velocidad de Acidificación (pH/h)
Emulsión Sin Pitahaya Con Pitahaya
Almendra 0,25 0,30
Caseína 0,12 0,15
Soya 0,17 0,21
Yogur Tradicional
0,31
De esta manera, es posible observar que,
sin importar la fuente proteica utilizada,
las emulsiones se demoran una mayor
cantidad de tiempo que el blanco, en
llegar al punto isoeléctrico. Esto quiere
decir que, aunque por naturaleza las
bacterias se alimenten de lactosa, estas
logran utilizar las moléculas de glucosa
7
que se encuentran en la fructosa agregada,
para su alimentación y posterior
reproducción. Sin embargo, se requiere
un mayor tiempo para que el cultivo
asimile la fructosa y finalmente logre
acidificar el medio.
Adicionalmente, las emulsiones con
pitahaya muestran una velocidad de
producción de ácido láctico mayor a
aquellas que no contienen la fruta. Esto se
debe a que, al incluir la pitahaya, se
aumenta el contenido de fibra en el yogur,
la cual tiene la capacidad de acelerar el
proceso de acidificación [15].
Además, al incluir la pitahaya en las
mezclas, el contenido de carbohidratos se
incrementó en un 0,1%. Si bien, este
valor no es significativo en el perfil
nutricional, sí lo es al momento de la
acidificación, debido a que aumenta el
contenido de glucosa y por tanto la
cantidad de alimento disponible para las
bacterias, lo que estimulará el crecimiento
del cultivo.
Por otro lado, la fermentación para el
blanco de leche bovina tuvo una duración
de 7 horas. Así mismo, las emulsiones
con almendra presentaron un
comportamiento similar al del blanco,
alcanzando el punto isoeléctrico en un
tiempo de 6 horas para la mezcla con
pitahaya y 7 horas para la mezcla sin
pitahaya. Sin embargo, las emulsiones
con soya y caseína tuvieron una
fermentación incompleta, debido a que
solo la mezcla de soya con pitahaya logró
llegar al punto isoeléctrico en 11 horas y
las demás no alcanzaron el valor de pH
esperado. No obstante, se dio por
terminado el proceso de fermentación a
las 11 horas, sin importar el grado de
acidificación de las muestras, y se
continuó con la caracterización de los
productos.
o Tamaño de partícula Se midió el tamaño de partícula D[4,3] de
las siete muestras en el Mastersizer 3000.
Es importante tener en cuenta que, debido
a que existen gotas de grasa y partículas
de proteína, fibra y fruta en la mezcla,
entre otros sólidos y líquidos
suspendidos, la medida únicamente
permite tener una idea del tamaño de
estos factores, mas no es el valor de un
factor exacto.
De esta manera, los valores de tamaño de
partícula de los yogures obtenidos se
encuentran en la Tabla 7. Allí se observa
que las muestras con pitahaya, en los
yogures con almendra y con soya,
presentan un mayor tamaño de partícula
en comparación a las que no contienen la
fruta. Esto se debe a que, las partículas de
pitahaya, gracias a sus propiedades de
textura, se adhieren a los sólidos que se
encuentran suspendidos en la mezcla,
haciendo que el tamaño de éstos sea
aparentemente mayor [16].
Sin embargo, la emulsión con caseína
muestra un menor tamaño de partícula al
agregar la pitahaya dado que, al incluir la
fruta se debe someter la mezcla a un
mayor tiempo de agitación, lo que
produce la disminución de tamaño de
algunos de los agregados formados. Esto
no sucede en las demás muestras dado
que el tamaño de los agregados formados
es significativamente menor.
Adicionalmente, el tamaño de partícula
del yogur con caseína es el más alto, esto
es debido al número y la fuerza de los
enlaces entre las partículas de proteína
[17].
8
Tabla 7. Tamaño de partícula D [4,3] de los yogures.
Tamaño de Partícula D[4,3]
Emulsión Sin Pitahaya Con Pitahaya
Caseína 315,00 255,20
Almendra 19,50 65,10
Soya 70,20 121,80
Yogur Tradicional
16,18
o Textura Las propiedades más importantes que
permiten evaluar la textura en una
muestra son la dureza y la adhesividad.
En donde la dureza es la fuerza necesaria
que se le realiza al fluido para obtener una
deformación y la adhesividad es el trabajo
necesario para superar las fuerzas de
atracción entre la superficie del alimento
y la superficie del material con el que la
comida entra en contacto (lengua, dientes,
paladar, etc.) [18].
Tabla 8. Valores de dureza de los yogures.
Dureza (g)
Emulsión Sin Pitahaya Con Pitahaya
Almendra 39,02 47,14
Caseína 31,82 32,71
Soya 44,68 60,27
Yogur Tradicional
42,78
Tabla 9. Valores de adhesividad de los yogures.
Adhesividad (g)
Emulsión Sin Pitahaya Con Pitahaya
Almendra 2,88 4,90
Caseína 0,47 1,63
Soya 6,57 11,26
Yogur Tradicional
5,74
Los valores obtenidos para la dureza de
las muestras son mostrados en la Tabla 8,
en donde se observa una mayor magnitud
para las emulsiones con pitahaya. Esto se
debe al incremento de los sólidos solubles
totales en la mezcla.
Adicionalmente, los valores de
adhesividad obtenidos se encuentran en la
Tabla 9, en donde se observa que la
pitahaya aumenta las fuerzas de adhesión
entre el fluido y la superficie de contacto,
lo cual se debe a sus propiedades.
Así, para el yogur con caseína no existe
una diferencia significativa entre el que
contiene la fruta y el que no, además, no
existe similitud entre estas muestras y el
yogur tradicional. Por otro lado, la
pitahaya sí afecta significativamente a los
yogures con almendra y soya, ya que
aumenta sus valores de adhesividad y
dureza como se mencionó anteriormente.
Entre éstos, el yogur con soya y sin
pitahaya tiene un comportamiento casi
igual al yogur tradicional. También, los
yogures con almendra son bastantes
cercanos a éste. Las gráficas con la
totalidad de los resultados se encuentran
en el ANEXO 3 .
o Estabilidad Se realizó un análisis de estabilidad en los
yogures durante 30 minutos utilizando el
Turbiscan, en donde se obtuvo los valores
de TSI (Turbiscan Stability Index) para la
altura total de las muestras. Estos
resultados se encuentran en la Tabla 10,
en donde se reporta mayor estabilidad
para valores bajos de TSI. De esta
manera, se observa que, al agregar
pitahaya en las emulsiones, se incrementa
el número de sólidos solubles totales en
las mezclas y, por consiguiente, aumenta
la estabilidad de éstas, lo cual es
coherente con los valores de dureza
obtenidos anteriormente.
9
Tabla 10. Valor final para el TSI global de los yogures.
TSI (Global)
Emulsión Sin Pitahaya Con Pitahaya
Almendra 2,00 2,50
Caseína 12,10 9,20
Soya 0,20 0,20
Yogur Tradicional
1,30
Adicionalmente, se realizó un análisis de
estabilidad, observando efectos de
migración y cambio de tamaño a lo largo
de la celda. Para esto, se evaluó la
retrodispersión de las muestras, debido a
que son sistemas concentrados, y se
obtuvo una gráfica para cada muestra con
una altura de 20mm y con el tiempo de
cada toma mostrado desde el color azul al
rojo, siendo el azul 0s y el rojo 30min.
Los análisis de estabilidad llevado a cabo
en los yogures con caseína se observan en
las figuras 4 y 5, en donde es posible
identificar una disminución de la
retrodispersión en la zona central de la
celda, así como un aumento en la zona
alta y baja. Por consiguiente, existen
fenómenos de sedimentación y flotación,
que son producidos por partículas de
caseína y fibra no disueltas y
aglomeraciones proteicas de gran tamaño
respectivamente. Así, en las
aglomeraciones ocurre que los enlaces
entre las partículas de proteína son tan
fuertes que no dan lugar a moléculas de
agua entre ellos, lo que se traduce en una
flotación de agregados de gran tamaño
[17]. También, es posible identificar que
la pitahaya influye en las interacciones
proteicas ya que se observa una mayor
cantidad de aglomerados en la muestra
que contiene la fruta, lo cual es
congruente con los resultados obtenidos
en el TSI.
Figura 4. Retrodispersión del yogur con caseína en el tiempo.
Figura 5. Retrodispersión del yogur con caseína y pitahaya en el tiempo
Asimismo, el análisis realizado para los
yogures con soya se encuentra en las
figuras 6 y 7, para las cuales se obtuvo la
mayor estabilidad ya que la
retrodispersión tiende a ser constante en
toda la celda durante el tiempo de
evaluación. Sin embargo, es posible
observar una leve sedimentación en las
muestras, esto se debe a fibra que no se
encuentra disuelta. Adicionalmente, no se
identifica una diferencia significativa al
agregar la pitahaya, esto explica que para
las dos muestras se haya obtenido un TSI
igual y cercano a cero.
Figura 6. Retrodispersión del yogur con proteína de soya en el tiempo.
10
Figura 7. Retrodispersión del yogur con proteína de soya y pitahaya en el tiempo.
De igual manera, en las figuras 8 y 9 se
observa que para los yogures con
almendra existe un fenómeno de
floculación, el cual implica el aumento
reversible de tamaño de las partículas
cuando la mezcla se encuentra en reposo.
Además, en la muestra que no contiene
pitahaya se manifiesta un leve fenómeno
de sedimentación, el cual es corregido al
agregar la fruta.
Figura 8. Retrodispersión del yogur con proteína de almendra en el tiempo.
Figura 9. Retrodispersión del yogur con proteína de almendra y pitahaya en el tiempo.
Por último, en la figura 10 se muestra el
análisis para el yogur tradicional, en el
que es posible identificar un fenómeno de
floculación que es más notorio en los
primeros minutos de reposo y es
reversible con una agitación manual leve.
Así, se concluye que el comportamiento
del yogur con almendra y pitahaya es el
más cercano al yogur tradicional.
o Reología A las siete muestras se les realizó una
prueba de flujo y de viscosidad,
obteniendo reogramas de estas dos
características para cada muestra (ver
ANEXO 2).
En los reogramas de viscosidad se expone
un comportamiento pseudoplástico para
todas las muestras, así como un
incremento en la viscosidad aparente de
los yogures con pitahaya. El
comportamiento no newtoniano en los
yogures, puede ser analizado a través de
la ley de potencia, la cual relaciona el
esfuerzo ( ) y la velocidad de cizalla (
de la siguiente manera:
(1)
En donde es el índice de consistencia y
el índice de pseudoplasticidad.
Ahora, teniendo en cuenta que la
viscosidad aparente puede ser
expresada como:
(2)
Se obtiene la relación entre y :
(3)
Figura 10. Retrodispersión del yogur tradicional en el tiempo.
11
De esta manera, se encuentran los valores
de y para los yogures, que son
reportados en las tablas 11 y 12.
Dado esto, si el índice de
pseudoplasticidad es mayor a uno, el
fluido es dilatante; si es menor que uno, el
fluido es pseudoplástico; y si es igual a
uno, el fluido evaluado es newtoniano
[19].
Tabla 11. Índice de consistencia de los yogures.
Índice de Consistencia [m]
Emulsión Sin Pitahaya Con Pitahaya
Caseína 4,36 19,33
Almendra 0,53 1,33
Soya 3,48 3,28
Yogur Tradicional
3,00
Tabla 12. Índice de pseudoplasticidad de los yogures.
Índice de Pseudoplasticidad [n]
Emulsión Sin Pitahaya Con Pitahaya
Caseína -0,38 -0,45
Almendra 0,60 0,58
Soya 0,27 0,33
Yogur Tradicional
0,27
De esta manera, los índices de
pseudoplasticidad obtenidos para todas
las muestras son menores a uno, por lo
que se comprueba que los fluidos
evaluados son pseudoplásticos. Sin
embargo, se obtienen valores negativos
para los yogures con caseína, esto es
coherente con la realidad dada la alta
inestabilidad de las muestras, en donde se
observa una separación de fases.
Igualmente, se encontró que las muestras
con caseína presentan una consistencia
mucho más alta que las demás, esto se
debe al gran tamaño de los agregados
formados. Adicionalmente, se observa
que agregar pitahaya a las muestras
implica aumentar su consistencia gracias
a las propiedades de la fruta.
Paralelamente, se observa el
comportamiento de las muestras en los
reogramas de flujo, en donde igualmente
se identifica un comportamiento
pseudoplástico así como un grado de
tixotropía para los yogures con soya y
almendra y para el yogur tradicional. Por
otro lado, el yogur con caseína muestra
un comportamiento contradictorio a la
teoría, pero acertado con la realidad
debido a su inestabilidad [20].
o Morfología Utilizando el microscopio óptico de
barrido (SEM), se observaron los
agregados formados en los yogures. Estas
imágenes se encuentran en las tablas 13 y
14, con las cuales se realizó un estudio
morfológico de las muestras antes y
después de la fermentación. De esta
manera, se observó que efectivamente se
generaron agregados en todas las
emulsiones después de la fermentación y
que estos agregados fueron
morfológicamente diferentes para cada
uno de los yogures. Adicionalmente, se
identificó que los agregados formados en
las emulsiones con pitahaya fueron más
grandes que en aquellas emulsiones a las
que no se les agregó la fruta, lo cual es
acorde al tamaño de partícula que se
obtuvo anteriormente.
12
Tabla 13. Imágenes de morfología en SEM para yogures sin pitahaya. Ancho de imagen: 20 μm.
Tabla 14. Imágenes de morfología en SEM para yogures con pitahaya. Ancho de imagen: 20 μm.
o Criterio de Selección Dados los resultados de las pruebas
realizadas en las siete muestras, se llevó a
cabo un proceso de selección entre los
yogures formulados con el fin de obtener
el yogur diseñado con las propiedades de
textura más parecidas a las de un yogur
tradicional.
De esta manera, se obtuvo el error
relativo existente entre los valores
cuantitativos obtenidos en las pruebas
realizadas a las muestras y los mismos
valores obtenidos para el yogur
tradicional. También, se tuvo en cuenta
los análisis realizados en las pruebas
cualitativas. Los valores del error relativo
acumulado, que fueron calculados para
cada yogur formulado, son mostrados en
la Figura 11.
Figura 11. Errores relativos porcentuales de los yogures formulados.
En lo anterior, se exponen los valores de
error relativo aceptados en verde y los
rechazados en rojo, siendo la muestra con
soya y pitahaya un valor intermedio.
Dado esto, los yogures con almendra,
soya y almendra con pitahaya muestran
un comportamiento bastante similar al del
yogur tradicional. Cabe resaltar, que el
yogur con almendra y pitahaya logró su
fermentación con tan solo una hora de
diferencia que la leche bovina y presentó
el mismo fenómeno de floculación que el
yogur tradicional.
Finalmente, el yogur elegido es el de
almendra con pitahaya, ya que además de
comportarse como un yogur tradicional,
permite generar un crecimiento en el
sector agrícola y agroindustrial
colombiano y aprovechar el gran valor
nutricional de la fruta, además de su
intrínseco valor agregado dada su
exoticidad.
CONCLUSIONES
Se realizó una comparación entre el
comportamiento de la proteína de soya, la
proteína de almendra y la caseína frente a
la acidificación del medio. Así, se
identificó que los tres tipos de proteína
forman agregados en respuesta al
aumento del pH, los cuales son
fundamentales en el proceso de
producción de yogur. Sin embargo, estos
agregados tuvieron un tamaño y una
13
morfología diferente, y provocaron
propiedades de textura diferentes en cada
tipo de yogur, esto también se vio
influenciado por la adición de pitahaya en
las mezclas.
Así, el yogur con almendra y pitahaya fue
elegido dado que tiene propiedades
texturales más cercanas a las de un yogur
tradicional entre las formulaciones que
contienen la fruta. De esta manera, se
logró diseñar un producto innovador,
natural, de alta calidad nutricional y con
las propiedades de textura requeridas por
el consumidor. Sumado a esto, es un
producto que implica un proceso simple
pero adecuado, una composición sencilla
pero nutricionalmente buena y una
formulación específica y acertada, lo que
permite la expresión deseada de sus
propiedades macroscópicas,
microscópicas y moleculares.
Adicionalmente, es un producto que está
en pro de la salud humana, ya que es alto
en vitaminas y fibra gracias a la calidad
nutricional de la almendra y la pitahaya,
por lo que no contiene lactosa, grasas
animales, aditivos perjudiciales ni
azúcares procesados que deterioran la
salud de las personas.
Además, el producto incluye todos los
beneficios de un yogur tradicional, dado
que contiene bacterias ácido lácticas que
traen beneficios al sistema digestivo.
Asimismo, se espera continuar con el
estudio de las propiedades sensoriales del
yogur y el tiempo de vida del producto,
con el objetivo de obtener un yogur de
almendra con pitahaya completamente
apto para ser ofrecido al mercado.
REFERENCIAS
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14
la pitahaya amarilla (Selenicererus megalanthus Haw),» Revista Facultad Nacional de Agronomía, vol. 58, nº 2, pp. 2837-2857, Julio 2005.
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[11] B. A. J. W. J. H. A.E. Post, «Effect of temperature and pH on the solubility of caseins: Environmental influences on the dissociation of αS- and β-casein,» Journal of Dairy Science, vol. 95, nº 4, pp. 1603-1616, Abril 2012.
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ANEXO 1. Curvas de pH
Figura 12. Curva de pH de la emulsión con caseína.
Figura 13. Curva de pH de la emulsión con proteína de soya.
16
Figura 14. Curva de pH de la emulsión con proteína de almendra.
ANEXO 2. Reología
Figura 15. Reograma de viscosidad del yogur con caseína
17
Figura 16. Reograma de viscosidad del yogur con caseína y pitahaya.
Figura 17. Reograma de viscosidad del yogur con proteína de soya.
Figura 18. Reograma de viscosidad del yogur con proteína de soya y pitahaya.
18
Figura 19. Reograma de viscosidad del yogur con proteína de almendra.
Figura 20. Reograma de viscosidad del yogur con proteína de almendra y pitahaya.
Figura 21. Reograma de viscosidad del yogur tradicional.
19
Figura 22. Reograma de flujo del yogur con caseína.
Figura 23. Reograma de flujo del yogur con caseína y pitahaya.
Figura 24. Reograma de flujo del yogur con proteína de soya.
20
Figura 25. Reograma de flujo del yogur con proteína de soya y pitahaya.
Figura 26. Reograma de flujo del yogur con proteína de almendra.
Figura 27. Reograma de flujo del yogur con proteína de almendra y pitahaya.
21
Figura 28. Reograma de flujo del yogur tradicional.
ANEXO 3. Textura
Figura 29. Comparación de la textura del yogur con caseína.
Figura 30. Comparación de la textura del yogur con soya.
22
Figura 31. Comparación de la textura del yogur con almendra.
ANEXO 4. Valores nutricionales de las fuentes proteicas
Tabla 15. Valor nutricional de las fuentes de proteína seleccionadas.
Fuente de Proteína Macronutriente Porcentaje
Caseína
Proteína 100,00%
Carbohidratos 0,00%
Grasas 0,00%
Proteína de suero
Proteína 80,00%
Carbohidratos 0,00%
Grasas 0,00%
Soya
Proteína 39,40%
Carbohidratos 30,30%
Grasas 15,20%
Almendra
Proteína 20,00%
Carbohidratos 3,50%
Grasas 53,50%
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ANEXO 5. Valores de las Propiedades Evaluadas
Figura 32. Velocidad de acidificación de los yogures.
Figura 33. Tamaño de partícula D[4,3] de los yogures.
24
Figura 34. Valores de dureza para los yogures.
Figura 35. Valores de adhesividad para los yogures.
25
Figura 36. TSI para los yogures.
Figura 37. Índice de consistencia de los yogures.
26
Figura 38. Índice de pseudoplasticidad de los yogures.
