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UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA EQUINOCCIAL
FACULTAD DE CIENCIAS DE LA INGENIERÍA
CARRERA DE INGENIERÍA DE ALIMENTOS
ESTUDIO DE LA UTILIZACIÓN DE LA HARINA DE MASHUA
(Tropaeolum tuberosum) EN LA OBTENCIÓN DEL PAN DE
MOLDE
PROYECTO PREVIO LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE INGENIERA DE
ALIMENTOS
ANDREA ANALY GUERRA LUDEÑA
DIRECTORA: ING. GABRIELA VERNAZA PhD.
Quito, Marzo 2014
DERECHOS DE AUTOR
© Universidad Tecnológica Equinoccial, 2014
Reservados todos los derechos de reproducción
DECLARACIÓN
Yo Andrea Analy Guerra Ludeña, declaro que el trabajo aquí descrito es de
mi autoría; que no ha sido previamente presentado para ningún grado o
calificación profesional; y, que he consultado las referencias bibliográficas
que se incluyen en este documento.
La Universidad Tecnológica Equinoccial puede hacer uso de los derechos
correspondientes a este trabajo, según lo establecido por la ley de Propiedad
Intelectual, por su reglamento y por la normalidad institucional vigente.
ANDREA ANALY GUERRA LUDENA
C.I. 0704436633
CERTIFICACIÓN
Certifico que el presente trabajo que lleva por título “ESTUDIO DEL
PROCESO DE OBTENCIÓN Y CARACTERIZACIÓN FÍSICO-QUÍMICA DE
LA HARINA DE MASHUA (Tropaeolum tuberosum) Y SU UTILIZACIÓN EN
PRODUCTOS DE PANIFICACIÓN”, para obtener el título de Ingeniera de
Alimentos; cumple con las condiciones requeridas por el reglamento de
Trabajos de Titulación artículos 18 y 25.
ING. GABRIELA VERNAZA, PhD.
DIRECTORA DEL TRABAJO
C.I. 1711111243
AGRADECIMIENTOS
Como ciudadana libre y orgullosa de ser ecuatoriana y agradecimiento
primeramente a Dios por su guía y bendiciones, en segundo lugar a mis
queridos y abnegados Abuelos que cultivaron mi vida con ternura y amor,
expresada con su ejemplo y consejos sabios.
A mis admirados Padres apóstoles fieles de la familia, que con su sacrificio y
lucha diaria han brindado su apoyo para el alcanzar de mis metas. A mis
queridos Hermanos, que con su paciencia y tolerancia han impulsado mi
esfuerzo. A mis Familiares que siempre supieron con sus actos hacerme
orgullosa de mis raíces.
A mis queridos Profesores que supieron transmitirme sus conocimientos,
ensenándome que la motivación es el primer paso para alcanzarlos. A mis
amigos que con su diario y ejemplar vivir fueron el equipo que me permitió
enfrentar los diferentes obstáculos en mi camino.
Para finalizar mi agradecimiento sincero y de corazón al Señor Decano de la
Facultad de Ingeniería de mi querida Universidad por su ejemplar visión
sobre los sueños de los jóvenes. Y al sacrificado y humilde pueblo de mi
querido Ecuador, que han inspirado mi superación en busca del nuevo País.
GRACIAS
i
ÍNDICE DE CONTENIDOS
PÁGINA
RESUMEN __________________________________________________ vi
ABSTRACT _________________________________________________ vii
1. INTRODUCCIÓN __________________________________________ 1
2. MARCO TEÓRICO ________________________________________ 3
2.1. RAÍCES Y TUBÉRCULOS ANDINOS ______________________ 3
2.2. MASHUA (Tropaeolum tuberosum) ________________________ 3
2.2.1. ORÍGEN __________________________________________ 3
2.2.2. COMPOSICIÓN QUÍMICA Y VALOR NUTRITIVO __________ 6
2.2.5. RENDIMIENTO _____________________________________ 8
2.3. USO DE LA MASHUA ___________________________________ 9
2.4. OBTENCIÓN DE HARINA DE MASHUA ___________________ 10
2.5. HARINA DE TRIGO ___________________________________ 12
2.5.1. COMPOSICIÓN DE LA HARINA DE TRIGO _____________ 13
2.7. PAN ________________________________________________ 16
2.8. ANÁLISIS REOLÓGICO EN MASAS A PARTIR DE HARINA DE
TRIGO ______________________________________________ 16
2.8.1 ANÁLISIS DEL MIXOLAB ____________________________ 16
3. METODOLOGÍA _________________________________________ 20
3.1. MATERIA PRIMA ______________________________________ 20
3.2. OBTENCIÓN DE LA HARINA DE MASHUA _________________ 20
3.3. ANÁLISIS PROXIMAL __________________________________ 22
3.4. ÍNDICE DE ABSORCIÓN Y SOLUBILIDAD __________________ 22
3.5. ANÁLISIS REOLÓGICOS (MIXOLAB) ______________________ 24
3.6. ELABORACIÓN DE PAN DE HARINA DE MASHUA ___________ 25
ii
3.9. CARACTERIZACIÓN DE LOS PANES OBTENIDOS __________ 28
3.9.1. VOLUMEN ESPECÍFICO DEL PAN ____________________ 28
3.9.2. COLOR __________________________________________ 28
3.9.3 ANÁLISIS SENSORIAL ________________________________ 29
4. ANÁLISIS DE RESULTADOS ______________________________ 31
4.1. CARACTERIZACIÓN DE LAS HARINAS ____________________ 31
4.1.1 ANÁLISIS PROXIMAL DE LA HARINA DE MASHUA Y HARINA
DE TRIGO _______________________________________ 31
4.2. ÍNDICE DE SOLUBILIDAD DE AGUA (ISA) E ÍNDICE DE
ABSORCIÓN DE AGUA (IAA) ___________________________ 32
4.3. ANÁLISIS DE MASAS A TRAVÉS DEL MIXOLAB STANDARD __ 33
4.4. COLOR DEL PAN DE MASHUA __________________________ 37
4.5. VOLUMEN ESPECÍFICO DE LOS PANES __________________ 38
4.6. ANÁLISIS SENSORIAL _________________________________ 40
4.6.1. SABOR __________________________________________ 40
4.6.2. COLOR __________________________________________ 41
4.6.3. TEXTURA ________________________________________ 42
4.6.4. ACEPTACIÓN GLOBAL _____________________________ 43
5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES _____________________ 44
5.1. CONCLUSIONES ______________________________________ 44
5.2. RECOMENDACIONES _________________________________ 46
BIBLIOGRAFÍA ______________________________________________ 47
ANEXOS _________________________________________________ 52
iii
ÍNDICE DE TABLAS
PÁGINA
Tabla 1. Clasificación botánica de la mashua _______________________ 6
Tabla 2. Análisis bromatológico de 68 entradas de mashua ___________ 7
Tabla 3. Resultados Técnicos en la obtención de harinas de RTAS. ____ 12
Tabla 4. Metodología utilizada para el análisis físico químico de la harina
de mashua y harina de trigo ____________________________ 22
Tabla 5. Formulaciones para la harina de mashua __________________ 26
Tabla 6. Caracterización de la harina de mashua y harina de trigo ______ 31
Tabla 7. Índice de absorción y solubilidad de agua para la harina de
mashua y harina de trigo _______________________________ 32
Tabla 8. Caracterización del comportamiento reológico de las diferentes
mezclas de harinas en el Mixolab Standard ________________ 34
Tabla 9. Variación en la luminosidad, tono y saturación del color de los
diferentes panes _____________________________________ 37
Tabla 10. Volumen específico de los diferentes porcentajes de sustitución
de los panes elaborados _______________________________ 39
Tabla 11. Análisis sensorial de los diferentes porcentajes de sustitución
de los panes ________________________________________ 40
iv
ÍNDICE DE FIGURAS
PÁGINA
Figura 1. Formas de tubérculos de la mashua ______________________ 5
Figura 2. Esquema del proceso de elaboración de la harina de mashua _ 21
Figura 3. Curva tipo del Mixolab Estándar ________________________ 24
Figura 4. Esquema del proceso de elaboración del pan ______________ 27
Figura 5. Comportamiento reológico de harinas en el Mixiolab Standard _ 36
Figura 6. Relación de volumen en el pan de las cuatro sustituciones
realizadas: 100% de HT, 5% de HM, 10% de HM, 20% de HM _ 39
Figura 7. Sabor del pan _______________________________________ 41
Figura 8. Color del pan _______________________________________ 42
Figura 9. Textura del pan _____________________________________ 42
Figura 10. Aceptación global ____________________________________ 43
v
ÍNDICE DE ANEXOS
PÁGINA
ANEXO 1 __________________________________________________ 52
Análisis Sensorial
ANEXO 2 __________________________________________________ 53
Informe de resultados de los análisis físico-químicos de la harina de
mashua de 50ºC.
ANEXO 3 __________________________________________________ 54
Curvas del Mixolab
vi
RESUMEN
Debido a la poca utilización de alimentos andinos en el desarrollo de nuevos
productos, tanto el sector alimentario como industrial han buscado generar
nuevas alternativas en el consumo de alimentos. El objetivo de esta
investigación fue difundir una alternativa de sustituir en niveles óptimos la
harina de trigo por la harina de mashua (Tropaeolum tuberosum), para la
elaboración de pan. En esta investigación se analizó la caracterización
físico-química de la harina, su reología y análisis sensorial de pan. Dentro de
su caracterización la harina de mashua a una temperatura de secado a 50°C
fue la más idónea para hacer el pan ya que su nivel de humedad (13,80%)
inhibe la actividad microbiana y favorece la estabilidad de las propiedades
fisicoquímicas y funcionales en la harina. La reológia se realizó a través del
mixolab donde las masas fueron analizadas para determinar: absorción de
agua, tiempo de desarrollo, estabilidad e índice de absorción, con el objeto
de seleccionar la mezcla más conveniente de sustitución. Se elaboró el pan
cuya formulación se fundamentó en la sustitución de harina de trigo por la
harina de mashua en diferentes porcentajes: 5%, 10% y 20%. Las mejores
mezclas fueron: harina de trigo sustituida al 5% con harina de mashua. Se
encontró diferencias significativas mediante un análisis de varianza tanto en
volumen como en color en los panes, mostrando así que el pan al 5% de
sustitución fue el más óptimo. La utilización de las harinas seleccionadas en
la elaboración de pan se evaluó a través de un análisis sensorial, donde se
midió aceptabilidad global, color, sabor y textura. Los panes más aceptados
por los consumidores fueron aquellos que contenían 0% y 5% de sustitución,
seguido de los panes de 10% y 20% de harina de mashua, al aplicar la
prueba organoléptica con escala hedónica de 10 puntos para los atributos de
color, sabor, textura, aceptabilidad global donde el pan con 5% de
sustitución de harina de mashua presentó un 72% de aceptación.
vii
ABSTRACT
Due to the small utilization of Andean food in the development of new
products, both food and industrial sectors have sought to create new
alternatives in food consumption. The objective of this research was to
spread an alternative to replace at optimal levels of wheat flour for mashua
(Tropaeolum tuberosum), for making bread. In this research, the physical-
chemical characterization of flour at different temperatures, rheology and
sensory analysis of bread was analyzed. Within characterization flour
mashua 50 °C was the most suitable for bread making since their levels of
moisture (13.80%) inhibits microbial activity and contributes to stability of the
physicochemical and functional properties in flour. The rheology was
performed using Mixolab where doughs were tested for water absorption,
time of development, stability and absorption rate, in order to select the most
suitable replacement mixture. Bread formulation was developed which was
based on the substitution of wheat flour by flour mashua in different
percentages: 5%, 10 % and 20%. The best mix was the bread with 5%
mashua flour. It was significant differences in both volume and color in
breads and bread showing the substitution of 5 % as the most optimal. The
different formulations were assessed through sensory analysis, where overall
acceptability, color, flavor and texture was measured. The more accepted by
consumers were those containing 0 % and 5% substitution, followed by the
bread of 10% and 20 % flour mashua , applying the organoleptic test with 10
point hedonic scale for color, taste, texture and overall acceptability where
bread with 5% replacement of flour mashua presented a 72 % acceptance.
1. INTRODUCCIÓN
1
1. INTRODUCCIÓN
La mashua, así como otros tubérculos andinos como la oca y el olluco son
especies de alto valor nutritivo, que en un momento dado fueron la base de
la alimentación de las poblaciones andinas, y; pueden ser un sustituto de la
papa.
La mashua específicamente es un tubérculo que contiene almidón, vitaminas
C y B, proteínas, carbohidratos, fibras, por lo cual se lo utiliza tanto como
alimento así como medicina en algunos pueblos del Ecuador.
Los cultivos andinos de tubérculos tienen un gran potencial de
transformación en productos procesados, sin embargo, en la actualidad, los
países productores están subutilizando este potencial, pudiéndose obtener
productos con características excepcionales (Espinosa, Vaca, Abad, &
Crissman, 1996)
La importancia que tiene la mashua radica principalmente en el potencial
rendimiento, asociado al alto contenido de glucosinolatos, de esta manera
sus proteínas tienen una composición balanceada de suplementos de gran
importancia nutritiva, poseen una versatilidad muy grande para la
transformación ya sea primaria como agroindustrial, ofreciendo amplias
posibilidades de producción, consumo y nutrición humana. Es por ello la
importancia de realizar la caracterización físico – química de este tubérculo,
con el fin de determinar sus rendimientos, composición química,
procesamiento, sus propiedades y el análisis mismo en obtención de la
harina de mashua, determinando las maneras más adecuadas de
transformación, permitiendo así no solo rescatar un alimento autóctono del
país, sino obtener un producto nutritivo del cual se pueda obtener sus
principales propiedades nutritivas y características de sabor, color, textura y
analizarlo comparativamente con otros productos (Brack & Suquilanda,
2004).
2
Se puede presentar a la harina de mashua como una alternativa en la
industria de la panificación. Tiene características muy favorables en la
sustitución parcial del trigo.
Hoy en día los esfuerzos por encontrar sustitutos de la harina de trigo son
crecientes, y muchas posibilidades están en auge, como: la harina de maíz,
cebada, quinua, papa, yuca y camote. Sin embargo, no se ha encontrado en
artículos científicos estudios que sustituyan harina de mashua por harina de
trigo.
De esta manera el presente proyecto representa la oportunidad de poner en
práctica los conocimientos y experiencia adquirida durante la formación
personal en la carrera de Ingeniería de Alimentos, planteando una solución
viable a una realidad existente de la soberanía alimentaria del país,
mediante el aprovechamiento y extracción de sus recursos alimenticios
como es la mashua, permitiendo ser un sustituto de otras harinas en cuanto
a contenidos nutricionales. Así el objetivo del presente estudio fueron los
siguientes:
Objetivo general:
Estudiar la utilización de la harina de mashua (tropaeolum tuberosum) en la
obtención del pan de molde.
Objetivos específicos:
Caracterizar física y químicamente la harina de mashua.
Caracterizar el comportamiento reológico de las mezclas de harina de
trigo con la harina de mashua.
Elaborar pan con la sustitución parcial de harina de trigo por harina de
mashua.
Evaluar la aceptabilidad sensorial de los productos obtenidos.
2. MARCO TEÓRICO
3
2. MARCO TEÓRICO
2.1. RAÍCES Y TUBÉRCULOS ANDINOS
La región andina del Ecuador es considerada como la zona más apta para la
producción de Raíces y Tubérculos Andinos (RTAS), debido a las facilidades
de producción y al gran conocimiento y experiencia de agricultores en otros
cultivos como el de la papa (Tapia & Morillo, 2009).
Los tubérculos andinos (RTAS) se siembran, casi siempre después de la
papa, cuando el terreno está más suelto, resultando beneficiosa la siembra,
ya que se utiliza el efecto residual del fertilizante aplicado a la papa (Barrera,
Espinoza, Tapia, & Monteros, 2004).
Desde el punto de vista de seguridad alimentaria, las RTAS presentan
diferentes contenidos nutritivos que sirven para la alimentación humana.
Generalmente el consumo de RTAS está asociado con la pobreza (Barrera
et al., 2004).
2.2. MASHUA (Tropaeolum tuberosum)
2.2.1. ORÍGEN
La mashua es originaria de los Andes centrales, es un cultivo de alta sierra
por tal razón se encuentra en el Ecuador, Perú, Colombia y Bolivia (10-20°
Lat. Sur) (Espin, Villacres, & Brito, 2004).
La mashua es una planta herbácea que tiene un alto contenido de almidón,
vitaminas C y B, proteínas, carbohidratos, fibras y calorías. Por lo cual, es un
alimento nutricional y medicinal que sirve para la seguridad alimentaria de
muchos pueblos ecuatorianos (CIP ,2009).
4
Otras zonas de la sierra ecuatoriana que también cultivan mashua son: San
Gabriel y Cristóbal Colón en la provincia del Carchi; Saquisilí, Yacupamba,
Yanohurco, Zumbahua, Palma, Chanchalo y Rumipungo en la provincia del
Cotopaxi; Pilahuín en la provincia del Tungurahua, Salarón, Cebadas y
Nauteg en la provincia de Chimborazo, Bolívar, Cañar y Azuay, actividad que
lo realizan gracias al aporte técnico de siembra y agro industrialización del
Instituto Nacional Autónomo de Investigaciones Agropecuarias (INIAP), y
otras organizaciones como la Organización de las Naciones Unidas para la
Agricultura y Alimentación (FAO).
2.2.2. GENERALIDADES
La mashua con su nombre científico Tropaeolum tuberosum, es una planta
anual, herbácea, de crecimiento inicialmente erecto que luego varía a
semipostrado y trepadora, ocasionalmente mediante los pecíolos táctiles.
Sus flores son solitarias, que nacen de las axilas de sus hojas (Tapia, 1979),
(Arbizu & Tapia, 1992).
Sus tubérculos son comestibles, perfumados y de sabor ligeramente picante,
que miden entre 5 y 15 cm de largo. Como se observa en la Figura 1, tienen
forma cónica alargada, yemas profundas (Brack & Suquilanda, 2004).
5
Figura 1. Formas de tubérculos de la mashua
(Grau, Ortega, & Nieto, 2003)
La mashua es tolerante a bajas temperaturas que varían de 12 a 14 °C.
Soporta heladas y el rango de temperatura puede variar de 4°C hasta los
20°C (Monteros, 1996).
El tubérculo posee una estructura arenosa y contiene15% de proteínas, un
5% de carbohidratos y 80% de agua. La mashua es muy rústica por ello
puede cultivarse en suelos poco fertilizados, sin uso de fertilizantes y
pesticidas, aún en estas condiciones, su rendimiento puede duplicar al de la
papa.
La clasificación taxonómica de la mashua se describe en la Tabla 1.
6
Tabla 1. Clasificación botánica de la mashua
(FAO, Organización de las Naciones Unidas para la agricultura y alimentación, 2008)
En Ecuador se le conoce también a la mashua con el nombre común de:
Añumajua, masua, mashua, mashwa y maxua.
2.2.2. COMPOSICIÓN QUÍMICA Y VALOR NUTRITIVO
La mashua tiene un alto contenido de almidón, un balance apropiado de
vitaminas, fibras, proteínas, grasas, carbohidratos y calorías. Su valor
nutritivo supera el de algunos cereales y de la papa. La mashua presenta
también altos valores de humedad, fósforo y ácido ascórbico como se lo
puede ver en la Tabla 2.
Reino: Vegetal
División: Espermatofita
Subdivisión: Angiospermas
Clase: Dicotiledóneas
Súper Orden: Dicifloras
Orden: Geraniínea
Familia: Tropaeolaceae
Género: Tropaeolum
Especie: Tuberosum
Nombre científico Tropaeolumtuberosum
7
Tabla 2. Análisis bromatológico de 68 entradas de mashua
Banco de Germoplasma del INIAP
FUENTE VALOR MÍNIMO VALOR MÁXIMO
Datos de muestra seca
V. Energético 4.31 4.59
Humedad 80.3 92.8
Proteína 7.22 13.99
Extracto Etéreo 3.03 7.75
Materia Seca 7.20 19.7
Fibra 4.94 6.52
Cenizas 4.19 5.45
Almidón 20.01 79.46
Azucares Totales 6.67 55.23
Datos de muestra fresca
Ac. Ascórbico 59.52 96.62
(INIAP, 1996)
El consumo de mashua se debe principalmente a la provisión de
carbohidratos, como fuente de energía. Algunos investigadores sostienen
que la presencia de glucosinatos en la mashua tiene efectos beneficiosos
sobre el sistema inmunológico y que podrían proteger al organismo humano
contra el cáncer, pero que al mismo tiempo podrían tener efectos
perjudiciales sobre el sistema nervioso cuando se consumen en grandes
cantidades (Brack & Suquilanda, 2004).
Según Brack & Suquilanda (2004) entre los principales beneficios
medicinales que presenta la mashua al consumirla, se mencionan:
8
Actúa contra los cálculos renales.
Es un efectivo antibiótico contra bacterias como la Escherichia coli y
el Staphylococcus, y hongos como la Candida albicans.
Se le emplea para combatir las dolencias génito urinarias, y contra la
anemia.
Reduce el deseo sexual al disminuir la cantidad de testosterona y
dihidrotestosterona en la sangre (Brack & Suquilanda, 2004).
Depurativo para curar enfermedades venéreas, cortar hemorragias,
cicatrizar heridas, gripes y dolores.
El agua de la mashua sirve para limpiar el organismo y para curar
heridas.
La mashua consumida con frecuencia en ayunas evita el bocio y quita
la acidez estomacal.
Además la mashua tiene propiedades bactericidas, nematicidas, fungicidas,
insecticidas, y repelente de insectos. Por estos atributos la mashua se
siembra intercalada con otros tubérculos más susceptibles como la papa,
oca, y melloco. La planta de mashua posee gran resistencia a las plagas.
2.2.5. RENDIMIENTO
Según con el Informe Técnico Anual del INIAP (1989), señala que entre el
melloco, oca y mashua, éste último es el cultivo con mayor rendimiento, y
puede ser considerado como el más promisorio desde el punto de vista
agronómico, a pesar de que es el menos apetecido por los consumidores en
comparación con los otros tubérculos, debido a su sabor astringente. El más
alto rendimiento obtenido fue de 74.666 kg/hectárea superando así a otros
tubérculos andinos inclusive a la papa.
Alvarez & Merino (2009), muestran como resultados de un ensayo
experimental para registrar la relación directa entre número de tubérculos
sembrados y el rendimiento obtenido por planta, un promedio general de
9
1.88 kg/planta y un porcentaje de daño por plaga, de apenas el 2.31%
confirmando en cierta manera las propiedades organolépticas, en cuanto a
incidencia de plagas, enfermedades y rusticidad del cultivo.
2.3. USO DE LA MASHUA
El consumo de mashua se debe principalmente a la provisión de
carbohidratos, como fuente de energía. La combinación de aminoácidos
esenciales parece ser la adecuada en relación con las proteínas presentes.
Posee niveles altos de minerales, calcio, fósforo, hierro y carotenos, en
relación con la papa y los otros tubérculos andinos. En Ecuador la mashua
es cultivada con fines de autoconsumo o para alimentación animal, por lo
que el área de cultivo es variable, generalmente muy reducida (Navas,
Vega, & Soria, 2000).
A pesar de su sabor amargo, su utilización es muy variada para la
alimentación, como medicina y como planta ornamental (Instituto Nacional
de Innovación Agraria, 2006).
En la alimentación se la utiliza para sopas, mermeladas, coladas dulces.
Ancestralmente se la consumía cocida o en locros, también se la hacía
chicha, que eran utilizadas como alimento y medicina (Estrella, 1986). Según
(Acosta-Solis, 1980), las comunidades indígenas creen que los tubérculos
cocinados son buenos para enfermedades relacionadas del hígado y
riñones.
Las RTAS tienen un enorme potencial para contribuir al desarrollo
socioeconómico de las áreas rurales. Sus características agronómicas y
bioquímicas son apropiadas para su transformación, proceso necesario para
expandir su utilización (Espin et al., 2004).
El uso de harinas de tubérculos se presenta como una gran ventaja en la
industria alimentaria, debido a que puede ser utilizado para la formulación de
10
productos de panificación, sopas deshidratadas, formulaciones para comida
de lactantes snacks, entre otros (Ammar, Hegazy & Bedeir , 2009).
2.4. OBTENCIÓN DE HARINA DE MASHUA
La producción y almacenamiento de las raíces y tubérculos es una
necesidad, debido a que en las zonas andinas, los cultivos son estacionales.
De acuerdo a Fairle & Morales (1999), a continuación se resumen las
operaciones básicas en la producción de harina de raíces y tubérculos.
Para la selección se debe considerar materia prima fresca, es decir
tubérculos sanos, libres de cualquier daño o cualquier tipo de
descomposición microbiana. Una vez seleccionado el tubérculo se procede
con el proceso lavado por medio del cual se elimina cualquier sustancia
adherida a la superficie así como otros residuos contaminantes.
En tubérculos como la oca, melloco, mashua y zanahoria blanca sólo se
realiza el proceso de rectificado mas no pelado. El cual tiene como objetivo
eliminar los ojos profundos y las partes dañadas (Fairle & Morales, 1999).
Para el escaldado o blanqueado, según Fairle & Morales (1999) esta
operación consiste en someter la materia prima a un baño de agua a 92°C
por 4 a 8 minutos, con la finalidad de:
Terminar la limpieza del producto.
Inhibir la acción de las enzimas que provocan el pardeamiento.
Fijar y conservar el color.
Mejorar las condiciones del material para la deshidratación puesto
que con esta operación se rompen las paredes celulares del material
vegetal, lo que facilita el proceso de evaporación.
Elimina olores y sabores desagradables.
Disminuye la carga microbiana.
11
Con el objetivo de mejorar la conservación de los alimentos manteniendo
sus propiedades nutricionales y reduciendo el espacio que estos ocupan, la
deshidratación es un proceso basado en la eliminación de la humedad sin
afectar su color, aroma, sabor original y principalmente calidad alimentaria.
Su proceso se fundamenta en el retiro de agua contenida en las fibras
orgánicas del alimento, dependiendo de varios factores de los cuales los
más importantes son:
Aspectos del alimento:
Cantidad de agua contenida
Tamaño del alimento
Entrecruzamiento de la trama material
Espesor
Permeabilidad o capilaridad
Aspectos del proceso:
Velocidad
Sequedad
Constante temperatura
Renovación del aire de la solera del horno utilizado
De esta manera, el proceso controla las corrientes de aire caliente
manteniendo una dirección y sostenimiento a diversas temperaturas y
velocidad para extraer la humedad del alimento.
Es necesario aclarar que la humedad inicial de cada tipo de RTAS es
altamente variable. En la Tabla 3, se muestran los resultados técnicos de la
producción de harinas de RTAS utilizando deshidratador.
12
Tabla 3. Resultados Técnicos en la obtención de harinas de RTAS.
CONCEPTO PAPA OCA PAPA- LISA
ISA-ÑO
ARRA- CACHA
AJI-PA
YA-CON
ACHI-RA
GUA- LUSA
MAU-KA
Humedad m. Prima (%)
78 83 89 84,5 80 78 93,9 75 58 56,5
Desperdicios (%)
19,5 5,5 2,5 5,5 3,7 7,7 14,4 32,3 26,7 26,3
Rendimiento (%)
17,6 16,5 10,2 11,3 19,5 20,6 6,6 21,5 27,3 33,3
Tiempo escaldad(min)
4 3 3 2,5 3 2,5 0 0 3 3
Tiempo secado (%)
8 8 9 8 8 8 10 8 8 8
Materia prima (kg)
10 10 10 10 10 10 10 10 10 10
Energía Eléctrica (kwh)
1,52 1,52 1,65 1,52 1,52 1,83 1,83 1,52 1,52 1,52
Gas licuado Petróleo (kg)
1,25 1,3 1,42 1,26 1,26 1,79 1,79 1,25 1,25 1,22
(Raices y tuberculos andinos, 1999).
Se puede visualizar que la humedad de yacón es la más alta y corresponde
a 93,9% y la humedad de la mashua (mauka en el cuadro) es la más baja y
corresponde a 56,5%.
2.5. HARINA DE TRIGO
El trigo es el segundo cereal más producido en el mundo, debido a sus
importantes características nutricionales y también por su materia prima
principal para la elaboración de productos de panificación (FAO 2013).
Según Othón (2009), el trigo es un producto vegetal que pertenece a la
familia de las gramíneas, donde el grano maduro está formado por:
carbohidratos, proteínas, ácidos grasos, minerales, enzimas y vitaminas.
13
La harina de trigo es un producto que se obtiene de la molienda y tamizado
del endospermo del grano de trigo (triticum vulgare, Triticum durum) hasta
un grado de extracción determinado, considerando al restante como un
subproducto (residuos de endospermo, germen y salvado) (INEN 616, 2006).
Según la INEN 616, (2006).Las características de la harina deben ser: color
blanco con ligero tinte amarillento, ausencia de mohos y olores
desagradables, suave al tacto, sin acidez.
El trigo se usa en menor proporción para fabricar cereales de desayuno,
cerveza, whisky y alcohol industrial. En el caso de los trigos de menor
calidad, los subproductos de la molienda y elaboración de cervezas y
estilados se aprovechan como piensos para el ganado. El grano duro se
destina a las panificadoras y a la producción de pastas, y las procedentes de
trigos blandos a la elaboración de masas pasteleras (Vanegas, 2005).
Según Brandt & Suquilanda (2004) la harina de trigo para la elaboración de
pan debe provenir de trigos fuertes, debido a que esta harina se caracteriza
por su gran cantidad y calidad de proteína, fuerza y estabilidad de masa,
adecuada producción de gas, actividad amilásica y contenido de humedad
menor a 14% para almacenarla con seguridad.
2.5.1. COMPOSICIÓN DE LA HARINA DE TRIGO
Según los requisitos en la INEN 528 (2006), la harina de trigo debe presentar
un color uniforme blanco-amarillento, de olor y sabor característico del grano
molido, sin indicios de rancidez, con total ausencia de otro tipo de harina,
además, debe presentar una apariencia uniforme sin puntos negros, no estar
sucia, libre de insectos, cuerpos extraños etc. Se observa la composición de
la harina de trigo en la Tabla 3.
14
Tabla 3. Caracterización físico química de la harina de trigo
Harina
panificable
extra
Harina
integral
Harinas
para
todo uso
Método de
ensayo
REQUISITOS Min - Máx.
Min -
Máx.
Min -
Máx.
Humedad (%) 14,5 15 14,5 NTE INEN 518
Proteína base
seca (%)
10
11
9
NTE INEN 519
Cenizas base seca
(%) 0,75 2 0,85 NTE INEN 520
Acidez (Exp. En
ácido sulfúrico) 0,1 0,1 0,1 NTE INEN 521
Gluten húmedo 25 25 NTE INEN 529
Norma técnica ecuatoriana, INEN 616
2.5.1.1. Almidón
El almidón es un polisacárido de glucosa, de reserva alimenticia
predominante en las plantas, es el componente principal de la harina, ya que
constituye el 75% de su composición. La absorción del almidón en el
organismo se realiza de forma lenta y gradual por lo que es una fuente de
energía durante un largo periodo (Orthón, 2009).
2.5.1.2. Gluten
Según la norma INEN 0616 (2006), el gluten es una sustancia de proteínas
insolubles en agua, que tiene la característica de ligar los demás
componentes de la harina, dándole la cualidad de ser panificable; debido a la
capacidad de fermentar la masa en presencia de agua y levaduras.
15
El gluten no interviene en el proceso de fermentación solo aglutina la masa.
Está formado por la glutenina y gliadina que son las proteínas responsables
de la fuerza y elasticidad de las masas (Herrera & Sisalema, 2013).
2.5.1.3. Lípidos
Los lípidos presentes en el grano constituye aproximadamente el 2%, el tipo
de grasa presente está formada por ácidos grasos poli y monoinsaturados
que presentan beneficios para el buen estado del sistema cardiovascular
(Ronquillo, 2012).
2.5.1.4. Fibra
La cantidad de fibra presente en harinas es casi nula, debido a que se
elimina la cubierta y el germen, ya que la celulosa se encuentra en la capa
externa del grano de trigo. Esto no ocurre en las harinas integrales porque
se conserva esta parte del grano, por lo que la cantidad de fibra es superior
con respecto a las convencionales (Orthón, 2009).
2.5.1.5. Minerales y Cenizas
Los componentes mayoritarios de la fracción mineral del trigo son los
fosfatos y sulfatos de K, Mg y Ca, los minoritarios incluyen Fe, Mn, Zn y Cu.
Las cenizas están formadas principalmente por calcio, magnesio, sodio,
potasio, etc., provenientes de la parte externa del grano, que se añaden a la
harina según su tasa de extracción (Bravo & Ortiz, 1999).
16
2.6. PAN
El pan es el alimento más antiguo y consumido por el hombre, su origen
remonta a épocas prehistóricas. Las religiones cristianas, judías, griegas y
egipcias lo han utilizado como un símbolo sagrado (Orthón, 2009).
Según la norma INEN 95 (2006), el pan es una miga blanca u oscura que
consta de: harina de trigo (blanca, semi-integral o integral), agua potable,
levadura, sal, azúcar, grasa comestible (vegetal o animal) y aditivos
autorizados.
Para la manufactura el pan se siguen los siguientes pasos básicos:
premezcla de ingredientes, amasado, fermentación, prensado o formado y el
horneado. La calidad de la harina se habla en relación al porcentaje de
proteínas, fibra, carbohidratos y aminoácidos presentes en los diferentes
tipos de harina, ya que la calidad afecta principalmente la absorción de agua
y tiempo óptimo de amasado (Orthón, 2009).
2.7. ANÁLISIS REOLÓGICO EN MASAS A PARTIR DE
HARINA DE TRIGO
2.7.1 ANÁLISIS DEL MIXOLAB
El Mixolab es una herramienta imprescindible que permite obtener un
análisis completo de las características de harinas y trigos en un solo ensayo
automático, al anticipar su comportamiento durante el amasado y la cocción,
permitiendo determinar las características reológicas de una masa que fue
sometida a una fuerza de amasado, y temperatura, obteniendo como
resultado la capacidad de hidratación de la mezcla, tiempos de desarrollo,
debilitamiento de proteínas, actividad enzimática, retrogradación del almidón,
17
por esto se considera una herramienta útil para la industria molinera, ya que
permite observar el comportamiento de la harina y controlar de manera
eficiente los procesos de calidad de la molienda (CHOPIN TECHNOLOGIES,
2008).
El Mixolab permite diferenciar las principales categorías de trigos (repostería,
panificables, de fuerza), en función de su comportamiento durante el
amasado y gelatinización de su almidón. También se puede a través del
mixolab diferenciar las clases de trigo dentro de una misma variedad. El
análisis se basa en someter a una cantidad de masa en condiciones
establecidas de amasado y temperatura, que emulan el proceso de
panificación y evaluar el comportamiento y daños que sufre la masa. Y así
ayudará para el desarrollo de formulaciones gracias a la evaluación del
efecto de ingredientes y aditivos (CHOPIN TECHNOLOGIES, 2008).
De acuerdo a CHOPIN TECHNOLOGIES (2008), el comportamiento de la
masa se explica en cinco parámetros, que se obtienen de la curva del
mixiolab, estos se explican de la siguiente manera:
Amasado o Desarrollo: En la primera etapa de la prueba se determina el
poder de absorción del agua de las harinas a una temperatura constante y
se miden las características de la masa durante el proceso de amasado
verificando su estabilidad y elasticidad. Durante esta etapa la mezcla de
harina, agua, que es una pasta espesa y viscosa; se convierte en una masa
suave y visco elástica de fácil extensión como una membrana delgada y
continua. Cuanto más alto es el índice de amasado, más estable es la masa,
lo cual se vuelve más resistente. A esto se le conoce como el desarrollo
completo de la masa (Lascano, 2010).
18
Fuerza de las proteínas: Se determina que cuando la temperatura de las
masas aumenta, su consistencia disminuye, de tal forma que la intensidad
de este debilitamiento depende de la calidad más no de la cantidad de las
proteínas. Estas proteínas son las gluteninas que dan estabilidad y fuerza, y
las gladinas, que dan extensibilidad y viscosidad a las masas (Lascano,
2010).
Gelatinización del almidón: Se observa que a partir de la temperatura
inicial de gelatinización, existe un incremento de la consistencia de la masa,
este incremento depende del tipo de almidón y de los aditivos añadidos.
Mientas más alto es el índice de viscosidad, la masa va enfrentando el
calentamiento y la actividad amilástica es menos fuerte (Sandoval, Álvarez,
Paredes & Lascano 2012).
Actividad amilástica: La amilasa es una enzima que degrada el almidón.
Existen dos principales tipos de amilasas en el trigo: las amilasas α y las
amilasas β. El índice amilasámico alto corresponde a una actividad
amilasámica baja, mientras que un índice amilasámico bajo demuestra una
actividad amilasámica importante. Es decir, un índice de 5 demuestra una
gran actividad amilasámica, alrededor de 3 – 4 se debe tener cuidado,
mientras que por debajo de 2 la muestra tiene un número alto de amilasas
(Dubat, 2013).
Retrogradación del almidón: El almidón es un factor fundamental en el
endurecimiento del pan, cuando este disminuye su temperatura después de
la cocción, la miga toma mayor firmeza. En este proceso se produce una
transformación en donde las moléculas gelatinizadas de almidón empiezan a
ser más inestables y a ceder parte del agua, sus celdas se encogen, se
hacen menos elásticas y más secas. Por lo que se produce el
envejecimiento del pan, donde se pierde la calidad de la miga.
19
Cuanto más alto sea la retrogradación más alto será el índice de
retrogradación, un índice bajo determina una larga vida útil para el pan
(Toaquiza, 2011).
3. METODOLOGÍA
20
3. METODOLOGÍA
3.1. MATERIA PRIMA
La materia prima fue obtenida de Quisapincha, de la provincia del
Tungurahua, se seleccionó el ecotipo mashua “amarilla” en buenas
condiciones, de modo que no presente daños físicos ni algún tipo de
descomposición.
Este tubérculo fue llevado a la planta piloto de la Universidad Tecnológica
Equinoccial, y se almacenó en sus bodegas.
Para la elaboración del pan, se utilizó la harina de trigo de la panificadora “La
Moderna” en todas las formulaciones.
3.2. OBTENCIÓN DE LA HARINA DE MASHUA
Se realizó la limpieza de la mashua a través del lavado, eliminando la tierra
adherida y otros residuos contaminantes. Luego se continuó con la
operación de pelado, la cual se realizó manualmente al igual que el
rectificado, la misma que consistió en eliminar los ojos profundos y partes
superficiales dañadas.
Una vez limpia y rectificada la materia prima se la colocó en bandejas para
hacerlas rodajas de forma transversal con un espesor aproximado de 3 mm.
La deshidratación de la mashua fue a 50°C durante 8 horas, empleando un
deshidratador de aire caliente marca CUSIN PRO, modelo OL 026 10 de
600w, equipado con 10 bandejas, en donde se colocó la mashua en rodajas
de un grosor aproximado de 2 - 3mm. Se debe tomar en cuenta, que para
una óptima deshidratación de forma uniforme y rápida es esencial que la
materia prima se reparta bien en las bandejas. La densidad de carga óptima
es de 4,5 – 5kg/ m² (Fairle & Morales, 1999).
21
Finalmente después de la deshidratación, se realizó la molienda que
comprende la introducción de la mashua en un molino BLACK&DECKER,
modelo HC3000, con velocidad de 1.
En la Figura 2 se muestra la secuencia de los procesos para la obtención de
la harina de mashua.
Figura 2. Esquema del proceso de elaboración de la harina de mashua
22
3.3. ANÁLISIS PROXIMAL
Una vez obtenida la harina se realizó el análisis físico químico de la harina
de mashua, de acuerdo a la norma INEN 616. En la Tabla 4 se muestran las
características del análisis proximal de la mashua, que se realizó en
LABOLAB, laboratorio químico de la ciudad de Quito, dedicado al análisis de
alimentos, aguas y afines.
Tabla 4. Metodología utilizada para el análisis físico químico de la harina de
mashua y harina de trigo
PARÁMETRO MÉTODO
Humedad PEE/LA/02 INEM 540
Proteína PEE/LA/01 INEM 543
Grasa PEE/LA/05 INEM 541
Ceniza PEE/LA/03 INEM 544
Fibra INEM 522
Carbohidratos totales Cálculo
Energía (Kcal/100g) Cálculo
(LABOLAB, análisis de alimentos, aguas y afines, 2013)
3.4. ÍNDICE DE ABSORCIÓN Y SOLUBILIDAD
Se realizó el análisis de absorción de agua y de solubilidad siguiendo el
método de Giacometti & León (2010). Se tomó tres muestras para la harina
de trigo control y tres muestras para la harina de mashua.
23
En esta metodología se tomó una muestra de 2,5 gramos en base seca de
harina. A esto se adicionó 25 ml de agua destilada y se obtuvo una
suspensión, la cual se agitó por un periodo de 30 minutos, luego de esto se
llevó a centrifugar por 10 minutos a 3000 rpm a una temperatura de 21°C. El
sobrenadante líquido se colocó muy cuidadosamente en una cápsula
previamente tarada, luego se llevó a una estufa a 105°C durante 4 horas.
Se hizo tres réplicas por cada muestra, donde el sedimento se pesó y el
índice de absorción de agua se calculó a partir de este peso y se utilizó la
ecuación 2. El índice de solubilidad en agua expresa la cantidad de los
sólidos secos recuperados de la evaporación del sobrenadante obtenido en
la prueba de absorción de agua, esto se entiende como el porcentaje de
sólidos secos en la muestra inicial de 2,5 gramos más el porcentaje de
humedad resultando así el peso de la muestra en bases seca y para obtener
el resultado se hizo uso la ecuación 1.
Donde:
ISA= Índice de solubilidad de agua (%)
IAA= Índice de absorción de agua
Mre= Masa de residuo de la evaporación (g)
Ma= Masa de la muestra (g); en base seca
Mrc= Masa del residuo de la centrifugación (g)
24
3.5. ANÁLISIS REOLÓGICOS (MIXOLAB)
Los análisis concernientes al comportamiento reológico, se realizó a través
del mixolab, aparato que permite caracterizar el comportamiento reológico
de una masa sometida a amasado y calentamiento. Los análisis fueron
realizados por la empresa GRANOTEC, siguiendo la metodología descrita
por AACC 54-60-01, para ser analizadas por medio de la curva del mixiolab
estándar.
Aquí se tomó cuatro diferentes formulaciones: harina de trigo al 100% y
sustituyendo en 5%,10% y 20% con harina de mashua mezcladas
respectivamente.
Los análisis realizados a través de la curva del mixolab estándar fueron:
absorción de agua para el desarrollo de la masa (%), estabilidad (min), C1-
amasado o desarrollo de la mezcla, C2-calidad de la proteína, C3-
gelantinizaciòn del almidón, C4-actividad de la amilasa y C5-retrogradación
del almidón, como se observa en la Figura 3 y en el Anexo 3.
Figura 3. Curva tipo del Mixolab Estándar
(CHOPIN TECHNOLOGIES, 2008)
25
3.6. ELABORACIÓN DE PAN DE HARINA DE MASHUA
Tomando como referencia la norma AACC para la elaboración de pan, el
proceso comprendió la realización de varios ensayos experimentales con los
cuales se pudo establecer en base a un análisis comparativo las
características óptimas de la masa evaluada en función de su pegajosidad,
elasticidad, consistencia, estructura y capacidad de fermentación.
El análisis se fundamentó con tres formulaciones diferentes de harina de
trigo (HT) y harina de mashua (HM) en función de las siguientes
combinaciones:
HT: 95%; HM: 5%
HT: 90%; HM: 10%
HT: 80%: HM: 20%
Con el objetivo de determinar si la incidencia de la harina de mashua en el
pan es favorable en base de los factores evaluados, se procedió a su
eliminación de manera absoluta, dando lugar a una muestra compuesta
totalmente de harina de trigo (HT:100%), la misma que se la utilizó como
elemento de formulación de control.
HT: 100%; HM:0%
La composición de las mezclas resultantes y la formulación de control se
citan en la siguiente Tabla 5:
26
Tabla 5. Formulaciones para la harina de mashua
INGREDIENTES % MASA TOTAL
% MASA
TOTAL
% MASA
TOTAL
% MASA
TOTAL
HARINA DE
TRIGO
100,00% 95,00% 90,00% 80,00%
HARINA DE
MASHUA
0,00% 5,00% 10,00% 20,00%
AGUA 63,00% 63,00% 63,00% 63,00%
LEVADURA 1,50% 1,50% 1,50% 1,50%
AZUCAR 7,00% 7,00% 7,00% 7,00%
MANTECA 3,00% 3,00% 3,00% 3,00%
MEJORADOR 0,70% 0,70% 0,70% 0,70%
SAL 2,00% 2,00% 2,00% 2,00%
Partiendo de la formulación control descrita anteriormente se procedió a
pesar en base 1.500 gramos de harina de trigo junto con todos los
ingredientes que luego se colocó en una mezcladora eléctrica a una
velocidad baja por el lapso de un 1 minuto y luego a velocidad alta por 7
minutos. El orden en que se colocó los ingredientes fue: agua, harina,
azúcar, manteca, sal y levadura. La masa uniforme se dejó en reposo
durante un lapso de 10 minutos tapada con un plástico con la finalidad que
la masa descanse.
Transcurrido el tiempo de reposo se procedió a pesar 120 gramos de masa,
el moldeado se realizó manualmente, se lo enrolló y se lo colocó en los
moldes previamente enmantequillados, para luego ser llevados al proceso
de fermentación a la cámara de leudado bajo parámetros establecidos
(38°C) por el lapso de una hora donde se produjo la mayor fermentación
alcohólica y fermentaciones complementarias cuyo objeto de conseguir el
crecimiento final de tal forma que el pan alcance un buen volumen.
Se retiró del fermentador para luego colocarlos en el horno a una
temperatura de 220ºC por el lapso de 20 minutos, hasta alcanzar la
temperatura final del pan de 90ºC para destruir todas las formas de vida.
27
Terminado el horneado, se procedió al enfriamiento colando el producto a
temperatura ambiente, permitiendo que este apto para el consumo humano.
Tomando como referencia la composición de las mezclas de HT y HM,
anteriormente descritas, se procedió a clasificarlo, proceso en el cual se
tomó en consideración además, la contextura física, uniformidad y color para
someterlo al análisis sensorial.
Figura 4. Esquema del proceso de elaboración del pan
28
3.9. CARACTERIZACIÓN DE LOS PANES OBTENIDOS
3.9.1. VOLUMEN ESPECÍFICO DEL PAN
Este parámetro se midió empleando una modificación del método 10-05 de
la AACC (2000), descrita por Lainez (2008), la cual consiste en determinar el
volumen del pan, con la finalidad de conocer el incremento de volumen entre
los diferentes tratamientos del pan, para lo cual se utilizó el método de
“desplazamiento de semillas” que consistió en colocar en un molde de pastel
4 kilos de quinua y se marcan la altura alcanzada, el exceso se retiró con
una regla hasta obtener una superficie plana de la quinua en el molde.
Luego se vacía el recipiente colocando las semillas en otro recipiente.
Posteriormente se introdujo la unidad de pan de mashua al recipiente, donde
se colocó nuevamente todas las semillas hasta volver a llenar por completo
el recipiente y finalmente se midió la distancia de desplazamiento o no
utilizada de las mismas con una probeta, siendo este el volumen del pan.
El volumen específico se determinó mediante la división del volumen (cm3)
obtenido entre el peso (g) del pan de molde. Este procedimiento se repitió 4
veces para cada formulación de 0% 5% 10% y 20% de harina de mashua.
3.9.2. COLOR
Una vez elaborado el pan, se colocó la muestra patrón conformada por las
siguientes formulaciones:
HT: 95%; HM:5%
HT: 90%; HM:10%
HT: 80%; HM:20%
El procedimiento para medir el color, consistió en colocar el colorímetro
Minolta modelo (Chroma Meter CR-410), en contacto directo sobre la
muestra de interés, el equipo emite una luz de xenón pulsante y las
29
longitudes de onda emitidas por la muestra, son transcritas por el colorímetro
a valores del espacio de color en coordenadas L*, a * y b*, las mismas que
sirvieron para definir la ubicación de cualquier color en el espacio de color
uniforme que muestra este sistema. Los resultados se expresaron a partir de
los cambios en la luminosidad (L*), en ángulo hue y croma.
(
)
⁄
Dónde: a*= coordenada de cromaticidad en la gama de rojo-verde
b*= coordenada de cromaticidad en la gama de amarillo-azul
Con las formulaciones descritas anteriormente, se cumplieron tres
mediciones a cada una, evaluando las diferencias de color con respecto al
patrón. El resultado obtenido fue de 9 réplicas, 3 por cada formulación.
Los datos correspondientes al color y al volumen específico se analizaron
estadísticamente utilizando ANOVA y Tukey HSD para verificar si existen
diferencias significativas entre las muestras de harinas utilizando el
programa Starghaphics Centurion XV, versión 15.2.05.
3.9.3 ANÁLISIS SENSORIAL
Para el análisis sensorial, el producto fue evaluado sensorialmente donde se
analizó atributos de color, olor, sabor, textura y aceptabilidad global a 69
posibles consumidores.
Se entregó cuatro muestras codificadas con números aleatorios, la
evaluación por cada juez de las cuatro muestras de 0%, 5%, 10% y 20% de
30
harina de trigo-mashua, se pidió a cada uno evaluar el sabor, textura, color y
aceptabilidad global mediante una escala hedónica de 10 puntos (puntuación
individual) siendo el 1 “me disgusta mucho” y el 10 “me gusta mucho” como
se observa en el Anexo 1. Adicional a esto se hizo una pregunta en la
misma encuesta sobre la intención de compra para cada formulación.
Para los resultados de las respuestas de las encuestas se aplicó la prueba
de análisis de varianza ANOVA y Tukey HSD del programa Starghaphics
Centurion XV, versión 15.2.05, para determinar la existencia de
homogeneidad de criterio entre los consumidores, verificando si existieron
diferencias significativas entre las formulaciones realizadas.
4. ANÁLISIS DE RESULTADOS
31
4. ANÁLISIS DE RESULTADOS
4.1. CARACTERIZACIÓN DE LAS HARINAS
4.1.1 ANÁLISIS PROXIMAL DE LA HARINA DE MASHUA Y HARINA DE
TRIGO
En la Tabla 6, y Anexo 2 se presentan los resultados obtenidos del análisis
de la composición físico química de la harina de mashua y harina de trigo.
Tabla 6. Caracterización de la harina de mashua y harina de trigo
PARÁMETRO HM HT
Humedad (%) 13,80 13,34
Proteína (%) 10,40 13,90
Grasa (%) 1,70 1,32
Ceniza (%) 5,68 0,64
Fibra (%) 6,24 2,07
Carbohidratos totales (%) 62,18 68,66
Energía (Kcal/100g) 305,62 342,03
HT= harina de trigo HM = harina de mashua
*Dato de la harina de trigo (HT), sacado en Labolab por Sara Pineda en la utilización de
harina de malanga en productos de panificación.
En la Tabla 6, se observa que en el contenido de proteína, la harina de
mashua y harina de trigo son diferentes, en el caso de la harina de mashua
tuvo un porcentaje de 10,40%, en comparación a la harina de trigo con
13,90%, el porcentaje es superior en la harina de trigo, pero la mashua
también tiene valores nutricionales altos para ser considerada una opción al
momento de sustituir harinas por encima de la de yuca con proteína de 1,4%
y la harina de malanga 5,17% (Pazmiño & Salvarria 1982).
32
Cabe señalar que el valor de la proteína de la harina de mashua, está dentro
de un rango que depende de la variedad de la mashua (7,22-13,99%),
descrita por Espin, Villacres & Brito (2004).
Según la Norma INEN 616 (2006), los requisitos de humedad en la harina de
trigo para masas panificables no debe de exeder de 14,5%, y de cenizas de
0,75%. Con lo cual, los resultados obtenidos en el laboratorio LABOLAB
están dentro de los parametros establecidos y en comparación con la harina
de mashua presenta diferencias en la cantidad de cenizas, ya que el
porcentaje presente, es cinco veces mayor al encontrado en la harina de
trigo con 0,64%.
4.2. ÍNDICE DE SOLUBILIDAD DE AGUA (ISA) E ÍNDICE DE
ABSORCIÓN DE AGUA (IAA)
Como indica la Tabla 7, se presentaron diferencias significativas en los
índices de solubilidad de agua (ISA) entre las dos muestras evaluadas. Ya
que el índice de solubilidad además de indicar la cantidad de sólidos
disueltos por el agua, indica también el grado de cocción que ha tenido la
mashua con que se preparó la harina.
Tabla 7. Índice de absorción y solubilidad de agua para la harina de mashua
y harina de trigo
HT HM
ISA 5,89±0,13 a 1,27±0,05 b
IAA 2,23±0,08a 2,06±0,05 b
media ± desviación estándar (n=3) HT= harina de trigo HM = harina de mashua
*Letras minúsculas en la misma fila indican diferencias significativas
33
Los resultados obtenidos en ambos tipos de harina muestran amplias
variaciones en los rangos resultantes determinando que la harina de trigo
tiene mayor capacidad de absorción y solubilidad. La Tabla 7 permite
concluir lo siguiente:
Absorción: El recorrido de los rangos máximo y mínimo de HT es de
5,76 a diferencia del HM que es de 1,27, esta situación determina que
la absorción del HT es mayor y más variable, comportamiento que
puede deberse a la concentración de los carbohidratos.
Solubilidad: El recorrido de los rangos máximo y mínimo de HT es
2,15 y de HM es de 2,01, mostrando distancias más cercanas que
determinan que la capacidad de disolverse en el agua en las
temperaturas analizadas muestran comportamientos similares. En
este caso, este comportamiento puede deberse al grado de
modificación de los almidones.
4.3. ANÁLISIS DE MASAS A TRAVÉS DEL MIXOLAB
STANDARD
En la Tabla 8, se presenta el comportamiento reológico realizado en el
mixiolab de las diferentes mezclas.
34
Tabla 8. Caracterización del comportamiento reológico de las diferentes
mezclas de harinas en el Mixolab Standard
Características HT 100% HM5% HM10% HM20%
ABSORCION DE AGUA %
64,9 63,8 63,6 62,6
ESTABILIDAD (min)
8,73 7,07 6,87 7,23
Par Tiempo Par Tiempo Par Tiempo Par Tiempo
C1 (Nm) 1,07 4,33 1,13 3,43 1,10 3,67 1,10 3,75
C2 (Nm) 0,44 16,70 0,45 16,70 0,41 16,80 0,33 17,08
C3 (Nm) 1,42 29,93 1,51 27,15 1,48 26,47 1,42 27,97
C4 (Nm) 1,36 31,42 1,44 31,47 1,38 31,35 1,36 30,40
C5 (Nm) 1,89 45,05 2,10 45,03 1,94 45,05 1,89 45,03
C1: desarrollo de la masa; C2: debilitamiento de las proteínas basado en el trabajo
mecánico y la temperatura; C3: gelatinización del almidón; C4: estabilidad del gel
del almidón formado; C5: retrogradación del almidón durante la etapa de
enfriamiento.
Como indica la Tabla 8, y en la Figura 5 en esta primera curva se ve el
desarrollo de la masa; si una masa tiene mayor tiempo de amasado, significa
que es una harina fuerte. Según Sandoval et al, (2012) el tiempo de
amasado óptimo sería de 4 - 5 minutos y harinas que tiene una valor inferior
a eso son harinas débiles que generaran un producto de baja calidad. En
este caso la harina de trigo posee el tiempo óptimo de amasado y la harina
de mashua entran en un valor cercanos a los tiempos de amasado óptimo, lo
que quiere decir que la harina de mashua es una harina fuerte que ofrece
cualidades panificables con una buena cantidad de gluten, lo que generó
productos de consistencia al momento de mezclar con la harina de trigo.
En la Tabla 8, el parámetro C2 indica el debilitamiento de las proteínas,
donde la muestra 80% trigo + 20% mashua registra un par de 0,33 Nm,
debido al aumento de temperatura, presenta una disminución más rápida en
su consistencia que las otras muestras. Según CHOPIN TECHNOLOGIES
35
(2012) los resultados que se presentan en C2 en un rango inferior a 0,5 Nm
proporcionan una masa de tenacidad adecuada y panes voluminosos,
mientras que un rango C2 superior a 0,6 Nm proporcionan una masa de
tenacidad elevada, lo que provoca un pan con muy poco volumen. La masa
que registra un menor Par, es la harina de mashua con 20% de sustitución
con un Par de 0,33 Nm, lo cual indica que no hay una gran cantidad de
gluten, por lo que no permite atrapar el gas y que así genere volumen el pan.
El incremento de la temperatura es el indicativo que el parámetro C3 ha
iniciado, se refiere a la gelatinización del almidón, siendo un evidente
crecimiento en las mezclas de (5% y 10% de sustitución), es decir la
viscosidad es más rápida en estas mezclas y esto se debe a la calidad del
almidón.
Si se tiene una acelerada hidrólisis del almidón esto generará una capacidad
de retención de agua menor, la masa se hará más pegajosa, las reacciones
de fermentación vendrán más rápido y la elasticidad se verá perjudicada
(Clair, 2010).
El parámetro C4 indica la actividad amilástica en las muestras de harinas,
siendo menor en la muestra patrón y en la sustituida con el 20% de harina
de mashua, y con un leve incremento en las de 5% y 10% respectivamente.
Estos resultados nos indican que existe influencia de las harinas agregadas
en reemplazo con la de la muestra patrón.
El último parámetro C5 presentado en la Tabla 8, es la gelificación del
almidón, durante la etapa de enfriamiento la muestra patrón presenta un
valor de 1,89 Nm similar a la harina con el 20% de sustitución. En cambio
existe una diferencia con la de 5% de harina de mashua, la retrogradación
es más rápida seguida de la mezcla de 10%, pero no se presentan
diferencias significativas, por lo que el tiempo de conservación del producto
elaborado con cualquiera de estas mezclas sería muy similar
36
HT 100% HT 95%-HM 5%
HT 90%-HM 10% HT 80%-HM 20%
Figura 5. Comportamiento reológico de harinas en el Mixiolab Standard
C1
C2
C3
C4
C5
C1
C2
C3
C4
C5
C1
C2
C3
C4
C5
C1
C2
C3
C4
C5
37
4.4. COLOR DEL PAN DE MASHUA
En el análisis de color de la corteza del pan, a altas temperaturas se
producen las reacciones de Maillard responsables del color, donde el pan
necesita de los hidratos de carbono y de proteínas al aumentar la
concentración de estos sustratos en el alimento dan mayor intensidad de
reacción (Sceni, Balian & Rembado, 2010). Es por esto que la cantidad de
azúcares reductores debe ser mayor en la harina de mashua ya que a
medida que aumenta el nivel de sustitución de harina aumenta la intensidad
de la corteza del pan.
En la Tabla 9 se muestran los resultados de las pruebas realizadas al pan
donde en la luminosidad si hubo diferencias significativas entre todas las
formulaciones debido a las altas temperaturas que generan reacciones en la
corteza y a los diferentes porcentajes de sustitución de la harina de mashua,
mientras más harina de mashua se adicione a la mezcla el nivel de
luminosidad disminuye, debido a que va aumentando el contenido de
amilasas, que es lo que hace que el pan sea más oscuro que la muestra
patrón. Esto significa que la harina de mashua al 20% posee una
luminosidad menor que la harina de trigo.
Tabla 9. Variación en la luminosidad, tono y saturación del color de los
diferentes panes
HT 0% HM5% HM10% HM20%
L* (Luminosidad) 68,41±1,73b 69,21±1,62a 59,91±3,92c 54,93±1,13d
a* (alfa) -2,32±0,06d -0,33±0,11
c 1,62±0,19
b 4,43±0,18
a
b* (beta) 13,76±1,13c 19,09±0,30b 22,18±0,81b 25,90±0,55a
HUE Arctn(b*/a*)
-1,40±0,01d 1,55±0,01a 1,49±0,01b 1,40±0,01c
CROMA [(a*)2+(b*)2]1/2
13,96±1,12d 19,09±0,30c 22,24±0,80b 26,27±0,55a
media ± desviación estándar (n=2) *Letras minúsculas en la misma columna indican diferencias significativas
38
En los resultados obtenidos para hue, hubo diferencias significativas en
todas las formulaciones, con valores de -1,40 en la muestra patrón -1,55 en
la harina de mashua de 5% 1,49 en la harina de mashua de 10% y 1,40 en
la harina de mashua al 20%.
En cuanto a los resultados obtenidos para croma hubo diferencias
significativas entre las cuatro formulaciones en la muestra patrón con 13,96
lleva una saturación de color amarillo claro, la harina de mashua al 5% con
19,09 la de 10% con 22,24 y finalizó con una saturación de azul y grises,
siendo como referencia máxima la harina de mashua al 20%. Ya que cada
muestra presentó diferentes niveles de saturación.
4.5. VOLUMEN ESPECÍFICO DE LOS PANES
En la Tabla 10, se visualiza de mejor manera el volumen de los panes
obtenidos. La muestra control (harina de trigo) presenta un valor promedio
de 60,5 g/cm3, la harina de mashua al 5% de sustitución un promedio de
58,75 g/cm3 es la que presentó un volumen más alto que las otras
sustituciones. Esto se debe a que tiene mayor mezcla de harina de trigo, lo
cual es rica en gluten, lo que le permite el incremento de volumen. Esto se
debe a que el gluten aumenta la fuerza y la tolerancia de la masa por el alto
contenido proteínico que posee. El gluten permite la absorción de agua y
mejora la retención de gas durante la fermentación.
Le sigue la mezcla con harina de mashua al 10% de sustitución con un
volumen específico de 53,5 g/cm3 y por último la mezcla con harina de
mashua al 20% de sustitución con un volumen específico de 47 g/cm3 que
tuvo el menor volumen debido a su índice de gluten, calidad de la proteína
que no le permitió una retención adecuada de CO2 para aumentar el
volumen del pan.
39
Tabla 10. Volumen específico de los diferentes porcentajes de sustitución
de los panes elaborados
100% HT 5% HM 10% HM 20% HM
Volumen 60,5±4,20a 58,75±2,98 ab 53,5±3 bc 47,0±2,58 c
media ± desviación estándar (n=3) HT= harina de trigo HM = harina de mashua
*Los valores están expresado en (g/cm3)
En los valores obtenidos como se observa en la Figura 6, el pan de 5% de
sustitución aparte de la muestra control, es el de mayor peso específico,
frente al de 10% y 20% de sustitución, pero esto se puede atribuir al índice
de absorción de agua y la retención de la misma, que tuvo el pan en esta
formulación, ya que si se compara con los análisis en el mixolab, se presenta
una disminución en la red de gluten muy pronunciada con respecto a la de
control, y se observa que a medida que aumenta la cantidad de harina de
mashua en la formulación, el volumen específico va disminuyendo.
Figura 6. Relación de volumen en el pan de las cuatro sustituciones realizadas:
100% de HT, 5% de HM, 10% de HM, 20% de HM
40
4.6. ANÁLISIS SENSORIAL
En la Tabla 11 se muestra el análisis sensorial en cuanto a: sabor, color
textura y aceptabilidad aparte de los valores obtenidos por la muestra control
que fue la harina de trigo. El pan elaborado con el 5% de harina de mashua
y 95% de harina de trigo fue el que tuvo la calificación más alta que el resto
de las otras formulaciones.
Tabla 11. Análisis sensorial de los diferentes porcentajes de sustitución de
los panes
SABOR COLOR TEXTURA
ACEPTABILIDAD
GLOBAL
HT 100% 7,68±1,02 a 7,73±0,90 a 7,78±0,83 a 8,05±0,80 a
HM 5% 7,65±0,78 a 7,72±0,92 a 7,78±0,83 a 8,00±0,74 a
HM 10% 7,56±0,84 a 7,63±0,90 ab 7,65±0,83 ab 7,86±0,82 a
HM 20% 6,89±0,82 b 7,29±0,80 b 7,34±0,82 b 7,43±0,77 b
1 media ± desviación estándar (n=2) HT= harina de trigo HM = harina de mashua
*Letras minúsculas en la misma columna indican diferencias significativas
4.6.1. SABOR
Como se muestra en la Figura 7, los resultados de sabor determinaron que
no existían diferencias significativas entre el pan de 100% con el de 5% y
10% de harina de mashua. En cuanto al 20% de harina de mashua si
existieron diferencias significativas con la muestra control, según la escala
de sabor, se pudo determinar que a medida que se aumenta el porcentaje de
sustitución de harina de trigo se reduce el nivel de satisfacción del
consumidor conforme al sabor. La mayor preferencia entre los consumidores
fue el producto de la muestra control (pan de harina de trigo).
41
Figura 7. Sabor del pan
4.6.2. COLOR
En la Figura 8 se muestra que las pruebas reflejaron que existen diferencias
significativas entre la muestra control y la muestra elaborada con harina de
mashua al 20%, debido a que el color se apreció más obscuro que en el de
la muestra patrón y en las otras muestras de pan de mashua que no
presentan diferencias significativas con la muestra patrón. En general el
color de las muestras aumenta de forma directamente proporcional al
porcentaje de sustitución de harinas.
42
Figura 8. Color del pan
4.6.3. TEXTURA
En la Figura 9 en cuanto a textura, si existieron diferencias significativas
entre la muestra control y la harina de mashua al 20%, debido a que la
cantidad de agua que quedó almacenada en la miga dio la diferencia en la
textura, debido a que mientras mayor era la cantidad de harina de mashua,
la miga era más dura y el volumen era menor.
Figura 9. Textura del pan
43
4.6.4. ACEPTACIÓN GLOBAL
La Figura 10 muestra la prueba de aceptación global del producto se
encontró que existen diferencias significativas entre la formulación de la
muestra control al 100% de harina de trigo con la harina de mashua al 20%.
Las medias entre los panes elaborados con 100% de harina de trigo 5% y
10% de harina de mashua, se mantienen en un mismo rango. Sin embargo
según la calificación de los consumidores, después de la harina de trigo al
100%, la muestra con el 5% de harina de mashua es la más aceptable por el
consumidor.
Figura 10. Aceptación global
En cuanto a la intensión de compra, la prueba reportó que el porcentaje
entre los 69 consumidores que si compraría el producto sería; 72,7% para el
pan con el 5% de harina de mashua, el 69,1% para el pan con 10% de
harina de mashua y 65,6% para el pan 20% de harina de mashua.
5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
44
5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
5.1. CONCLUSIONES
La harina de mashua debido a su composición físico química y alto
contenido de proteína, es apta para la elaboración de harina, ya que
presentó valores de proteínas 10,40%, grasa 1,70%, cenizas 5,68%,
carbohidratos totales 62,18% de los cuales corresponde a la fibra 6,24% y el
contenido de humedad de la harina fue de 13,80%.
El mixiolab permitió determinar las propiedades reológicas de las masas
provenientes de la harina de trigo y de las diferentes formulaciones de la
harina de mashua. Según los resultados, la masa que se elaboró con harina
de mashua al 5% y 95% de harina de trigo es la que conservó mejor sus
propiedades reológicas, al contrario de la masa con 20% de harina de
mashua y 80% de harina de trigo. Con respecto a la estabilidad de las
masas, la muestra control tiene un valor más alto que las otras harinas,
puesto que al aumentar el contenido de mashua disminuye el contenido de
gluten.
La elaboración de pan a base de harina de mashua, es adecuado para el
consumo humano. Las diferentes formulaciones propuestas permitieron
concluir que la concentración HT:95%; HM: 5% es la ideal comparada con la
de control. Esto se debe a que el aumento de la concentración de HM
produce una pérdida de volumen debido al menor contenido de gluten. Esta
situación provoca menor capacidad de atrapar el aire lo que afecta la
elasticidad y extensibilidad de la masa.
De igual manera, la mayor concentración de harina de mashua produce un
oscurecimiento en la corteza, producido principalmente por el color de la
harina, la retardación en la fermentación y la menor absorción del agua.
45
En cuanto al análisis sensorial, se permitió determinar que a aparte de la
muestra control, la harina de mashua al 5% de sustitución tuvo la mayor
aceptación global.
46
5.2. RECOMENDACIONES
Se recomienda hacer estudios que prioricen la sustitución de otros productos
autóctonos a más de la mashua en la elaboración de pan de calidad, como
alimento de consumo cotidiano y masivo de la población ecuatoriana.
En cuanto a la mashua, se recomienda hacer réplicas de la materia prima
para poder sacar diferencias significativas con otros parámetros de harinas,
como es el caso de la harina de trigo.
Es importante que se plantee nuevos métodos y procedimientos de
deshidratación para la obtención de la harina de mashua, cuyo fin disminuir
los tiempos por deshidratación, debido a que la mashua es un tubérculo con
alto porcentaje de humedad.
La harina de mashua al igual que otras harinas que se obtienen de
tubérculos andinos, son nutricionalmente importantes y con gran expectativa
de producción a nivel mundial, su tendencia es aumentar el consumo en
países desarrollados. Por tal razón, es necesario implementar
investigaciónes sobre sus propiedades nutricionales, para darle valor
agregado a sus productos obtenidos, en este caso el pan de mashua, y
hacer mayor inclusión en cuanto a soberanía alimentaria.
BIBLIOGRAFÍA
47
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ANEXOS
52
ANEXO 1
Análisis Sensorial
ANEXOS
53
ANEXO 2
Informe de resultados de los análisis físico-químicos
de la harina de mashua de 50ºC.
54
ANEXO 3
Curvas del Mixolab
Comportamiento de la masa HT100%
55
Comportamiento de la masa HT 5%
56
Comportamiento de la masa HT10%
57
Comportamiento de la masa HM 20%