UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA EQUINOCCIAL
FACULTAD DE CIENCIAS DE LA INGENIERÍA E
INDUSTRIAS
CARRERA DE INGENIERÍA DE ALIMENTOS
ELABORACIÓN DE UNA BEBIDA FERMENTADA A PARTIR
DE JORA DE MAÍZ NEGRO (
Zea mayz L.
)
TRABAJO PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE INGENIERA DE ALIMENTOS
ROSA MIREYA ROMERO SOLANO
DIRECTOR: ING. CARLOS GONZÁLEZ
CODIRECTORA: ING. ELENA VILLACRÉS
© Universidad Tecnológica Equinoccial. 2017 Reservados todos los derechos de reproducción
FORMULARIO DE REGISTRO BIBLIOGRÁFICO
PROYECTO DE TITULACIÓN
DATOS DE CONTACTO CÉDULA DE IDENTIDAD: 172235905-4
APELLIDO Y NOMBRES: Romero Solano Rosa Mireya
DIRECCIÓN: La Gasca y Fernández de Recalde N23-32
EMAIL: [email protected]
TELÉFONO FIJO:
TELÉFONO MOVIL: 0969021854
DATOS DE LA OBRA
TÍTULO: “Elaboración de una bebida fermentada a partir de jora de maíz negro (Zea mayz L.)”
AUTORA: Romero Solano Rosa Mireya
FECHA DE ENTREGA DEL PROYECTO DE TITULACIÓN:
02 de Agosto del 2017
DIRECTOR DEL PROYECTO DE TITULACIÓN:
Ing. Carlos González
PROGRAMA PREGRADO POSGRADO
TÍTULO POR EL QUE OPTA: Ingeniera de Alimentos
RESUMEN: El objetivo de este trabajo de titulación fue utilizar la Jora de maíz
negro (Zea mays L.) del ecotipo
“Racimo de uva”, proporción do por el Programa de maíz “INIAP”, y extractos de guayaba y banano
obtenidos del mercado local, para la elaboración de una nueva bebida
fermentada. El maíz, la guayaba y el
banano son dos alimentos
ampliamente consumidos dentro del país, y con un importante aporte nutricional y cultural. Se realizó una caracterización físico-química del
grano malteado de maíz.
Posteriormente se estandarizó el proceso de elaboración de la bebida de jora de maíz negro, una vez elegida la mejor formulación se caracterizó física y químicamente, al igual que se realizó la aceptabilidad sensorial, determinando su vida útil mediante métodos de conservación como la pasteurización y adición de sorbato de potasio, empleando dos tipos de envases en condiciones de
refrigeración y condiciones
normales.
Se estableció condiciones
adecuadas para el malteo del grano alcanzando el 45 % de humedad
requerida, una germinación
homogénea con el crecimiento de la plúmula hasta las ¾ partes del tamaño del grano, un secado propicio a 35 °C por 2 h y 60 °C por 24 h.
al macerador por 30 min a 45 °C y por 1 h a 70 °C, el mosto obtenido se llevó a fermentación donde cada 5 h se analizaron parámetros de pH,
acidez y °Brix determinando la
velocidad de fermentación. Se
realizaron siete tratamientos, con el
fin de determinar la mejor
formulación, mediante un análisis estadístico de aceptabilidad con 10 panelistas entrenados, empleando una prueba hedónica de 5 puntos, donde la formulación 50 % extracto de guayaba, 50 % mosto de maíz fermentado fue asignada como la bebida con mayor aceptabilidad. La vida útil estimada fue de 48 y 50 días con pasteurización bajo condiciones de refrigeración en envase de vidrio y envase PET, según los límites
críticos en base a acidez
establecidos en la NTE INEN 2262.
PALABRAS CLAVES: Maíz negro “Racimo de uva”
Bebidas fermentadas Fermentación
fermented drink. The corn, guava and bananas are foods widely consumed within the country, and with an important nutritional and cultural contribution. A physical-chemical characterization of malted corn grain was carried out. Later
standardized the process of
preparation of the black maize jora beverage, Once the best formulation was chosen, it was characterized physically and chemically, as well as
the sensorial acceptability,
determining its shelf life through
conservation methods such as
pasteurization and addition of
potassium sorbate, using two types of packaging, under refrigeration conditions and normal conditions.
Adequate conditions were
DEDICATORIA
Este trabajo de Titulación está dedicado de manera muy especial A DIOS Y LA VIRGEN DEL CISNE, por responder siempre a mis súplicas de ayuda. A mis padres por su apoyo incondicional y su lucha constante, a mis hermanos (Maritza, Marco, Miguel y Fernanda) por sus continuas palabras de ánimos. A mi sobrino hermoso Mateo a quien amo con mi vida… gracias por existir!!. Y a mi novio Andrés Bastidas quien ha sido mi hombro de lágrimas y el ser que siempre ha estado apoyándome e incentivándome constantemente, a que la vida se trata de superar obstáculos y crear nuevos.
AGRADECIMIENTO
A Dios por sus infinitas bendiciones.
A mi padre Ángel Romero, y a mi madre Carmen Solano por nunca dejar de creer en mí. A mis hermanos y mi sobrino a quienes amo mucho, gracias por su apoyo y paciencia…
A la Universidad Tecnológica Equinoccial por su formación y apoyo académico.
Al Instituto Nacional Autónomo de Investigaciones Agropecuarias (INIAP). Departamento de Nutrición y Calidad. Por su aprobación para poder ejecutar mi trabajo de Titulación en la Institución.
A la Ingeniera Elena Villacrés por su excelente predisposición y paciencia, A la Ingeniera María Belén Quelal, una excelente persona y amiga, muchísimas gracias por tu ayuda tan incondicional.
i
ÍNDICE DE CONTENIDOS
PÁGINA
RESUMEN VIII
ABSTRACT IX
1. INTRODUCCIÒN 1
2. MARCO TEÓRICO 3
2.1. MAÍZ NEGRO (Zea mays L.) 3
2.1.1. CLASIFICACIÓN BOTÁNICA 4
2.1.2. COMPOSICIÓN QUÍMICA Y NUTRICIONAL 4
2.1.3. USOS 5
2.1.4. PRODUCCIÓN DE MAÍZ NEGRO O MORADO EN ECUADOR 6
2.2. BANANO (Musa × paradisiaca) 6
2.2.1. CLASIFICACIÓN BOTÁNICA 7
2.2.2. COMPOSICIÓN QUÍMICA Y NUTRICIONAL 7
2.2.3. USOS 8
2.2.4. PRODUCCIÓN DE BANANO EN ECUADOR 8
2.3. GUAYABA (Psidium guajava L.) 9
2.3.1. CLASIFICACIÓN BOTÁNICA 9
2.3.2. COMPOSICIÓN QUÍMICA YNUTRICIONAL 9
2.3.3. USOS 10
2.3.4. PRODUCCIÓNDE GUAYABA EN ECUADOR 10
2.4. BEBIDAS FERMENTADAS A BASE DE MAÍZ 10
PÁGINA
2.4.2. CHICHA YAMOR 11
2.4.3. CHICHA DE JORA 12
2.5. PROCESO DE MALTEO DEL MAÍZ 13
2.6. FERMENTACIÓN ALCOHÓLICA 15
2.7. FACTORES DE CONTROL EN LA FERMENTACIÓN
ALCOHÓLICA 15
2.7.1. TEMPERATURA 15
2.7.2.pH 15
2.7.3. OXIGENACIÓN 16
2.7.4. LEVADURAS 16
2.8. ADITIVOS 17
2.8.1. AZÚCAR 17
2.8.2. LEVADURA 17
2.9. VIDA ÚTIL DE BEBIDAS ALCOHÓLICAS FERMENTADAS 18
2.9.1. FACTORES QUE INTERVIENEN EN EL DETERIORO
DEL ALIMENTO 18
2.9.2. VIDA ÚTIL EN LACHICHA DE JORA 20
3. METODOLOGÍA 21
3.1. MATERIA PRIMA 21
3.2. CARACTERIZACIÓN DE LA MATERIA PRIMA 21
3.3. ESTANDARIZACIÓN DEL PROCESO DE ELABORACIÓN
DE LA BEBIDA FERMENTADA A PARTIR DE JORA DE MAÍZ
iii
PÁGINA
3.3.1. CONDICIONES PARA EL MALTEO DEL GRANO
DE MAÍZ NEGRO 23
3.3.2.MACERADO DE LA HARINA 24
3.3.3.FERMENTACIÓN DEL MOSTO 24
3.3.4. MEZCLA DEL MOSTO DE MAÍZ NEGRO CON
EXTRACTOS DE GUAYABA Y BANANO 25
3.3.5.ACEPTABILIDADSENSORIAL 25
3.3.6. BEBIDA FERMENTADA CON PASTEURIZACIÓN 26
3.3.7. BEBIDA FERMENTADA CON SORBATO DE POTASIO 26
3.3.8.ENVASADO 26
3.4. CARACTERIZACIÓN DE LA BEBIDA 27
3.5. DETERMINACIÓN DE LA VIDA ÚTIL DE LA BEBIDA
FERMENTADA. 27
3.5.1. VARIABLES QUÍMICAS Y MÉTODOS DE EVALUACIÓN 28
3.6. ANÁLISIS ESTADÍSTICO 29
4. ANÁLISIS DE RESULTADOS 30
4.1. CARACTERIZACIÓN DE LA MATERIA PRIMA 30
4.2. PARÁMETROS TECNOLÓGICOS PARA EL MALTEO
DEL GRANO DE MAÍZ NEGRO 34
4.2.1. DETERMINACIÓN DEL TIEMPO DE REMOJO 34
4.3. FERMENTACIÓN DEL MOSTO 35
4.4. ACEPTABILIDAD SENSORIAL 38
PÁGINA
4.4.2. OLOR 39
4.4.3.SABOR 40
4.4.4. TEXTURA 40
4.4.5.ACEPTABILIDADGLOBAL 41
4.5. CARACTERIZACIÓN DE LA BEBIDA FERMENTADA 42
4.6. VIDA ÚTIL 45
4.6.1. VARIACIÓN DEL pH DE LA BEBIDA PASTEURIZADA
Y CON SORBATO DE POTASIO 45
4.6.2.VARIACIÓN DE LA ACIDEZ TOTAL DE LA
BEBIDA PASTEURIZADA Y CON SORBATO DE
POTASIO 47
4.6.5. ANÁLISIS MICROBIOLÓGICO 50
4.6.5.1. BebidaPasteurizada 50
4.6.5.2. Bebida con Sorbato de Potasio 52
5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 54
5.1. CONCLUSIONES 54
5.2. RECOMENDACIONES 56
6. BIBLIOGRAFÍA 57
7. ANEXOS 73
v
ÍNDICE DE TABLAS
PÁGINA
Tabla 1. Clasificación botánica del maíz 4
Tabla 2. Clasificación botánica del banano 7
Tabla 3. Clasificación botánica del guayabo 9
Tabla 4. Métodos utilizados para la caracterización física y
química del maíz 22
Tabla 5. Descripción de las formulaciones de ensayo 25
Tabla 6. Métodos utilizados para la caracterización física y química
de la bebida 27
Tabla 7. Variables utilizadas para la estimación de vida útil de la
bebida fermentada 28
Tabla 8. Color del grano de maíz “Racimo de uva” 30
Tabla 9. Análisis físicos y químicos del grano de maíz nativo y malteado 31
Tabla 10. Velocidad de fermentación del mosto de maíz malteado 36
Tabla 11. Color de la bebida fermentada 42
Tabla 12. Resultados de la caracterización física y química de la bebida 43
Tabla 13. Recuento microbiológico de la bebida fermentada con tratamiento de pasteurización almacenada en condiciones
de refrigeración (8 °C) 50
Tabla 14. Recuento microbiológico de la bebida fermentada con tratamiento de pasteurización almacenada en condiciones
normales (18 °C). 51
Tabla 15. Recuento microbiológico de la bebida fermentada con tratamiento de sorbato de potasio almacenada en
condiciones de refrigeración (8 °C). 52
Tabla 16. Recuento microbiológico de la bebida fermentada con tratamiento de sorbato de potasio almacenada en
ÍNDICE DE FIGURAS
PÁGINA
Figura 1. Mazorca de Maíz negro 3
Figura 2. Estructura de Antocianinas comunes del maíz 5
Figura 3. Chicha huevona 11
Figura 4. Variedades de maíz para la chicha Yamor 12
Figura 5. Chicha de jora 13
Figura 6. Actuación de las enzimas al romper reservas de almidón y
transformarlas de forma asimilable para el embrión. 14
Figura 7. Estructura química de la sacarosa 17
Figura 8. Factores que intervienen en el deterioro del alimento
provocado con el tiempo 18
Figura 9. Curva del porcentaje de humedad del grano de maíz 34
Figura 10. Variación de °Brix, pH y acidez durante la fermentación
del mosto 35
Figura 11. Analisis de color, olor, sabor, textura y aceptabilidad
global en la bebida fermentada 38
Figura 12. Variación del pH de la bebida fermentada, en dos tipos de envases, bajo condiciones de refrigeración (8 °C) y
condiciones normales (18 °C) 45
Figura 13. Variación de la acidez total de la bebida fermentada, en dos tipos de envases, bajo condiciones de
vii
ÍNDICE DE ANEXOS
PÁGINA
ANEXOI. FORMULARIO PARA LA PRUEBA DE ACEPTABILIDAD 73
ANEXOII. FOTOGRAFÍAS DEL PROCESO DE ELABORACIÓN DE LA BEBIDA FERMENTADA A PARTIR DE JORA DE MAÍZ
NEGRO 74
ANEXOIII. ANÁLISIS FISICOQUÍMICOS 77
ANEXOIV. ANALISIS SENSORIAL 78
ANEXOV. RESULTADO DEL ANÁLISIS DE PROTEÍNA Y MINERALES EN MAÍZ MALTEADO Y BEBIDA
RESUMEN
El objetivo de este trabajo de titulación fue utilizar la Jora de maíz negro
(Zea mays L.) del ecotipo “Racimo de uva”, proporcionado por el Programa
de maíz “INIAP”, y extractos de guayaba y banano obtenidos del mercado local, para la elaboración de una nueva bebida fermentada. El maíz la guayaba y el banano son alimentos ampliamente consumidos dentro del país, y con un importante aporte nutricional y cultural. Se realizó una caracterización físico-química del grano malteado de maíz. Posteriormente se estandarizó el proceso de elaboración de la bebida de jora de maíz negro, una vez elegida la mejor formulación se caracterizó física y químicamente, al igual que se realizó la aceptabilidad sensorial, determinando su vida útil mediante métodos de conservación como la pasteurización y adición de sorbato de potasio, empleando dos tipos de envases en condiciones de refrigeración y condiciones normales.
Se estableció condiciones adecuadas para el malteo del grano alcanzando el 45 % de humedad requerida, una germinación homogénea con el crecimiento de la plúmula hasta las ¾ partes del tamaño del grano, un secado propicio a 35 °C por 2 h y 60 °C por 24 h. Para el proceso de maceración por cada 40 g de grano partido de maíz se utilizó 270 ml de agua, llevándose al macerador por 30 min a 45 °C y por 1 h a 70 °C, el mosto obtenido se llevó a fermentación donde cada 5 h se analizaron
parámetros de pH, acidez y °Brixdeterminando la velocidad de fermentación.
ix
ABSTRACT
The objective of this investigation was to use the black corn Jora (Zea mays L.) of the ecotype "Racimo de uva", provided by the "INIAP" corn program, and extracts of guava and banana obtained from the local market, for the elaboration of a new fermented drink. The corn, guava and bananas are foods widely consumed within the country, and with an important nutritional and cultural contribution. A physical-chemical characterization of malted corn grain was carried out. Later standardized the process of preparation of the black maize jora beverage, Once the best formulation was chosen, it was characterized physically and chemically, as well as the sensorial acceptability, determining its shelf life through conservation methods such as pasteurization and addition of potassium sorbate, using two types of packaging, under refrigeration conditions and normal conditions.
1
1. INTRODUCCIÒN
En el Ecuador el maíz (Zea mays L.) es uno de los cultivos más
preponderantes ocupando un área de alrededor de 500 000 ha. Entre las razas de maíz que se cultivan, está la variedad Racimo de uva (Ayala, 2007).
Este ecotipo de maíz posee una importante capacidad antioxidante debido a su alto contenido de antocianinas y compuestos fenólicos, además de propiedades funcionales y bio-activas (Moos,2014).
Las principales zonas productoras de esta raza de maíz son: Huachi Grande, Picaihua, Izamba, Quisapincha, Pasa, San Fernando, Unamuncho, Cunchibamba, Chibuleo, Huachi Chico, La Floresta, El Progreso y en los cantones Cevallos, Píllaro, Tisaleo, Patate y Pelileo (El Telégrafo, 2014).
Este cereal ha sido utilizado históricamente como alimento base de la dieta humana, debido a sus características nutricionales se ha dado paso al procesamiento de bebidas, como la tradicional colada morada (Galecio & Haro, 2012) y la chicha de Jora, bebida fermentada que es considerada incaica, es preparada con maíz germinado, secado y molido obteniendo la harina de jora que es la base para adquirir una chicha de gran calidad (Carvajal, 2016).
La guayaba (Psidium guajava L.) perteneciente a la familia de las Myrtaceae,
El banano (Musa × paradisiaca) pertenece a la familia de las Musaceae, en Ecuador las zonas con mayor producción están situadas en la región costa como Los Ríos, Guayas y El Oro (Alaña, 2011).
Esta fruta es muy apetecida dentro y fuera del país siendo un producto de exportación, además de contener un alto valor nutritivo destacándose por su contenido de vitaminas A, C, complejo B , proteínas, minerales, y como fuente de energía inmediata ( Maldonado, 2010).
Dentro del país las bebidas fermentadas tradicionales a base de maíz son la histórica chicha de jora, chicha huevona y chicha yamor (Fernández & Viracucha, 2014). Actualmente existen algunas investigaciones acerca del desarrollo de nuevas bebidas, tomando en cuenta al maíz como materia
prima, entre estas se encuentran: Bebidas fermentadas en base a “maíz
negro” y la variedad “mishca” de la serranía ecuatoriana (Galecio & Haro, 2012); Desarrollo de cerveza a base de maíz morado (Hidalgo, 2015); Utilización de la cebada, grano y corontas de maíz negro en la elaboración de una bebida funcional (Pazmiño, 2011).
Para el desarrollo de la investigación, se planteó el siguiente objetivo general:
Elaborar una bebida fermentada a partir de jora de maíz negro (Zea mays L.)
Los objetivos específicos fueron:
Caracterizar física y químicamente la jora.
Estandarizar el proceso de elaboración de la bebida de jora de maíz negro.
Determinar las características físico-químicas y sensoriales del producto final.
2. MARCO TEÓRICO
2.1. MAÍZ NEGRO (
Zea mays L.
)
Figura 1. Mazorca de Maíz negro (Yánez, Zambrano & Caicedo, 2013)
Como se observa en la Figura 1, el maíz negro es el resultado de una mutación genética del maíz, esta variedad se cultivaba en las alturas del Perú, Bolivia y Ecuador; en épocas prehispánicas se lo conocía como moro sara o kulli sara. En el Ecuador las primeras descripciones del maíz negro lo realiza el cronista Juan de Velasco al indicar que entre las variedades de maíz de la época se encontraba el “negro”, grueso, grande, algo duro (Yánez, Racines, & Caballero, 2011).
4
2.1.1. CLASIFICACIÓN BOTÁNICA
El maíz se clasifica como se muestra en la Tabla 1
Tabla 1. Clasificación botánica del maíz
(Valladares, 2010)
2.1.2. COMPOSICIÓN QUÍMICA Y NUTRICIONAL
La variedad de maíz morado (Zea mays L.) contiene compuestos químicos como: ácido salicílico, grasas, resinas, saponinas, sales de potasio, sales de sodio, azufre y fósforo, destacándose principalmente un compuesto fenólico llamado antocianina, este tipo de antioxidante natural está presente en el tallo, hojas, inflorescencia, vaina; y mayoritariamente hay una gran concentración en la coronta y grano de maíz (Arroyo et al., 2007). Su función es retardar el envejecimiento celular, primordialmente por los mecanismos de acción de la cianidina-3-β-glucósido,
pelargonidina-3-β-glucósido, peonidina-3-β-glucósido, ácidos fenólicos, quercetina y
hesperidina, como se puede observar en la Figura 2. Mediante investigaciones realizadas se validan sus propiedades farmacológicas, ya que evitan los efectos nocivos de los radicales libres, estrés oxidativo, hipertensión y la carcinogénesis (Guillén, Morí, & Paucar, 2014).
Reino Plantae Subreino Tracheobionta División Magnoliophyta Clase Liliopsida Subclase Commelinidae Orden Poales Familia Poaceae Subfamilia Panicoideae Tribu Maydeae Género Zea
Figura 2. Estructura de Antocianinas comunes del maíz (Salinas, García, Coutiño & Vidal, 2013)
El maíz negro es un cereal y dentro de sus características nutricionales sobresalen su alto contenido de carbohidratos (81.69 g/100 g ms), su contenido de proteína (8.0 g/100 g ms) el cual se encuentra dentro de los parámetros normales en relación con otros maíces comunes. Tiene un alto contenido de sólidos solubles (13 °Brix) en la etapa de formación del grano,
mientras que en la etapa de maduración disminuye hasta 8 °Brix (Yánez et
al., 2016).
2.1.3. USOS
6 industria textil, industria del papel y farmacológica (Seijas, Seijas y Seijas, 2011).
2.1.4. PRODUCCIÓN DE MAÍZ NEGRO O MORADO EN ECUADOR
El cultivo de maíz negro/morado es reducido, debido a escasez de semilla certificada, la cual es suministrada por el Instituto Nacional Autónomo de Investigaciones Agropecuarias (INIAP), su rendimiento es muy bajo (2.5 ton/ha) volviéndolo menos interesante para los agricultores y su expendio en el mercado, de ahí que se realizó mejoras en la variedad evaluando por 8 años dos variedades de maíz morado, investigación que fue llevada a cabo en la estación Experimental de la Universidad San Francisco de Quito en la parroquia de Tumbaco (Borja & Caviedes, 2013).
En Chimborazo la asociación comunitaria Sariv busca recuperar esta variedad de maíz negro. En el 2011 la fundación Andinamarka y la Asociación Kamachw Provincial Chimborazo ofrecieron a los campesinos de la localidad un mercado seguro para poder producir el maíz negro, esta idea surgió como parte de la iniciativa de soberanía alimentaria, y para ello la comunidad emprendió su propia empresa de elaboración de chicha morada la cual es expendida en la provincia (Márquez, 2016).
2.2. BANANO (
Musa × paradisiaca
)
El banano tuvo su origen en Asia meridional, la especie llegó a Canarias en el siglo XV y luego fue llevado a América en el año 1516 (Orozco & Picón, 2011).
2.2.1. CLASIFICACIÓN BOTÁNICA
El banano se clasifica como se muestra en la Tabla 2
Tabla 2.Clasificación botánica del banano Reino Plantae
División Magnoliophyta Clase Liliopsida Orden Zingiberales Familia Musaceae Género Musa
Especie paradisíaca
Nombre binomial Musa x paradisiaca
(Maura, 2007)
2.2.2. COMPOSICIÓN QUÍMICA Y NUTRICIONAL
En la composición química del banano se puede determinar un pH ácido promedio de 4.7 que se relaciona con el contenido de ácido málico, predominante en la fruta, el contenido de sólidos solubles aumenta a medida que madura el banano, llegando a un máximo de 26 °Brix (Rivera, 2014).
Existen otros compuestos predominantes como: misistato de isopropilo del 4.7 %, metil 14-metilpentadecanoato 3 %, palmitato de isopropilo 2.4 %, metil 9,12-octadecadienoato 2.6 %, metil 9.1216-octadecatrienoato 2.1 %, ácido linoleico 6.2 %, etil linoleato 7.4 % y trietilamina 5.7 % (Albán & Del rosario, 2014).
8
2.2.3. USOS
El banano es un alimento ampliamente consumido, la forma más frecuente es como fruta de postre servida de forma entera, en batidos, en puré para los niños (Arteaga, 2013).
La pulpa también es aprovechada en la elaboración de jaleas, mermeladas, bebidas alcohólicas, jugos energéticos, en productos como vinagre donde se emplean solo frutos maduros (Canto & Castillo, 2011).
En productos lácteos como los yogures, en bebidas sazonadas, y en almidones nativos de plátano, así mismo, en la fabricación de almidones modificados, donde la utilización de dichas harinas y almidones son destinadas a la elaboración de pastas alimenticias y productos de panificación (Meneses, Agatón, Mejía, Guerrero & Botero, 2010).
2.2.4. PRODUCCIÓN DE BANANO EN ECUADOR
Ecuador se incorpora al mercado bananero en el año de 1910, por el presidente Galo Plaza quien inició con un programa para impulsar el desarrollo del banano en el país (Arteaga, 2013).
La producción de banano en el Ecuador ha tenido y sigue teniendo un efecto preponderante dentro del desarrollo del país tanto en el área económica como social. Este cultivo sobresale en la región costa, principalmente en dos provincias; Los Ríos con el 35 % y Guayas con el 32 % de la producción total.
2.3. GUAYABA (
Psidium guajava L.
)
Los exploradores españoles de los años 1500 encontraron a la guayaba de fresa, ‘Acca sellowiana O’ en América como si fuese un árbol nativo del lugar, donde estaban bien establecidos desde México sur hacia el Perú (Ligorguro & Sierra, 2015).
La fruta es redonda o en forma de pera, de color verde pálido o amarillo en su fase de madurez, dependiendo de la especie otras tienden a presentar un color rosa a rojo puede tener un diámetro entre 3 a 10 cm y una longitud de 4 a 12 centímetros. Presenta un fuerte aroma y sabor característico por lo que se la considera la reina de las frutas (Concha, 2012).
2.3.1. CLASIFICACIÓN BOTÁNICA
En la Tabla 3, se presenta la clasificación de la guayaba
Tabla 3. Clasificación botánica del guayabo Reino Vegetal
División Espermatophyta Subdivisión Angiospermae Clase Dicotiledonea Orden Myrtiflorae Suborden Myrtineae Familia Myrtaceae Género psidium
Especie Guajava L
(Calderón& Moreno, 2009)
2.3.2. COMPOSICIÓN QUÍMICA Y NUTRICIONAL
La guayaba químicamente está compuesta por un pH de 3.87, una acidez titulable de 0.76 %, contenido de sólidos solubles de 10.10 °Brix, azúcares totales de 4.85 % y azúcares reductores de 3.88 %, contenido de taninos de 5.41 mg/100g (Brito & Rodríguez, 2008).
10 vitamina A es indispensable para mantener una buena visión, piel y mucosas del cabello ambas tienen propiedades antioxidantes; en niveles de minerales se destaca el potasio, calcio y fósforo (Ligorguro & Sierra, 2015).
2.3.3. USOS
La guayaba tiene múltiples usos, habitualmente es consumida en estado fresco, pero en el ámbito industrial se emplea en la producción de néctares, mermeladas, jaleas, pulpa de guayaba que es la base para panaderías y dulcerías (García, 2010). Con fines agroindustriales y para la exportación la guayaba es tratada para realizar productos como los jugos clarificados mediante una centrifugación, licor de guayaba que se prepara con el jugo clarificado y la adición de alcohol etílico hasta obtener una bebida de 10 a 12 º GL ( Brito & Rodríguez, 2008).
2.3.4. PRODUCCIÓN DE GUAYABA EN ECUADOR
El Ecuador se caracteriza por poseer zonas agrícolas entre ellas la provincia de Manabí la cual es potencial para este tipo de cultivo, la fruta producida es exportada a Estados Unidos y comercializada a nivel nacional (Alcívar, Cadena & Muñoz, 2011). En el año 2011 se notificaron a las zonas con mayor producción de fruta a nivel nacional expresadas en unidades de toneladas métricas (Tm), entre las que se encuentran: la zona del Centro-Oriente con una producción de 144, Manabí 126, Guayas 58, Los Ríos 51, Nor-Oriente 50, Imbabura 45 y Tungurahua 29 (Almache, 2013).
2.4. BEBIDAS FERMENTADAS A BASE DE MAÍZ
2.4.1. CHICHA HUEVONA
que se usan a la chicha de jora común, estos ingredientes son huevos, cerveza, puntas, azúcar o panela, siendo su base principal la mezcla de jora, y pasa a una gran vasija de barro para su proceso de fermentación (Rosas, 2012).
Figura 3. Chicha huevona (Fernández & Viracucha, 2014)
2.4.2. CHICHA YAMOR
La chicha Yamor es una bebida que tiene como base el maíz, es muy típica y originaria de la provincia de Imbabura, su consumo es más habitual en las fiestas del Yamor, fiesta que es celebrada en honor a la terminación de la cosecha del maíz (El Comercio, 2010).
12
Figura 4.Variedades de maíz para la chicha Yamor (La Hora, 2015)
2.4.3. CHICHA DE JORA
En el año 300 A.C. ya se tomaban bebidas elaboradas con maíz, por lo que el origen de la chicha es muy probable de ser descendencia de los incas (Salazar, 2015).
En el mandato del Inca Tupac Yupanqui las continuas lluvias habían deteriorado los silos de maíz, dando paso a una germinación del grano, para evitar pérdidas lo cocieron en forma tradicional del mote, pero sus características organolépticas no eran agradables para su consumo, aun así alguien la consumió y le generó un efecto de embriaguez, desde entonces se entendió el valor alcohólico que generaba el maíz en esa etapa de transformación (Contreras y Astudillo, 2007).
Figura 5. Chicha de jora (El Mercurio, 2012)
2.5. PROCESO DE MALTEO DEL MAÍZ
El malteo es considerado como un proceso físico-químico donde los granos desarrollan y activan sus sistemas enzimáticos modificando sus reservas alimenticias (Figueroa, 1984).
Para obtener la malta, el grano es sometido a las siguientes operaciones:
Remojo.- Es necesario hidratar el grano, alcanzando una humedad del 35 al 46 %, el embrión se puede activar con una humedad de 35 % sin embargo muchas veces este nivel no es suficiente para una adecuada modificación del grano y por ello se lo debe aumentar. Es indispensable airear el agua de remojo para oxigenarla y evitar que se ahogue el embrión (Gigliarelli, 2013).
Germinación.- Se considera como un proceso bioquímico, el grano acelera sus actividades bioquímicas cuando existen condiciones adecuadas de humedad, oxígeno y tempertura (Figueroa, 1984).
Con la germinación se busca la activación y el desarrollo suficiente de las enzimas para una completa transformación del grano, de manera que se pueda ejecutar un cambio adecuado de los substratos en el macerador y proporcionar las sustancias nutritivas que se necesitan para la fermentación
14 endospermo para el máximo aprovechamiento del almidón y proteínas que lo contienen, tal como se muestra en la Figura 6, así como el máximo rendimiento de extracto, y evitar pérdidas provocadas por la formación de plúmula y raicillas (Hernández, 2001).
Figura 6. Actuación de las enzimas al romper reservas de almidón y transformarlas de forma asimilable para el embrión.
(Neyoy,2014)
Secado.- El secado se realiza con el objetivo de detener la germinación, transferir a la malta el color, aroma y el sabor adecuado al tipo de cerveza que se quiere elaborar (Sancho, 2015).
2.6. FERMENTACIÓN ALCOHÓLICA
La fermentación alcohólica es un proceso bioquímico de transformación del azúcar del mosto en alcohol, dióxido de carbono y energía como resultado del metabolismo de las levaduras, se lleva a cabo en ausencia de oxígeno (Bermejo, 2014). Este tipo de fermentación generalmente es utilizado para la fabricación de bebidas alcohólicas como cerveza, vino, sidra, cava, sake, entre otras (Contreras & Del Campo, 2014).
2.7. FACTORES DE CONTROL EN LA FERMENTACIÓN
ALCOHÓLICA
2.7.1. TEMPERATURA
Es un factor indispensable dentro del proceso fermentativo, debido a que involucra de manera determinante a la levadura, e incide en la velocidad de la fermentación. A mayor temperatura, más acelerada será la fermentación, y por el contrario a menor temperatura, las levaduras se inactivan y va a existir interrupción en dicha fermentación (Gigliarelli, 2013).
Las levaduras a 25 °C se multiplican de forma inmediata pero a más de 30 °C ya existe riesgo, en el caso de que se encuentren bajo los 17 °C entonces el desarrollo de las levaduras sería muy lento.
La abundante existencia de levaduras, creadas en una condición climatizada va a ser un punto clave para que se obtenga una excelente fermentación sin ninguna dificultad (Velita, 2013).
2.7.2. pH
16 desarrolla de forma correcta (Zurita, 2011). El crecimiento de las levaduras en la fermentación por lo general ocurre dentro de un pH de 4.0 – 6.0. Incluso aún son valores aceptables un pH mínimo de 2.0 y un máximo de 8.0 los cuales ayudan a eliminar algunos tipos de bacterias (Pomasqui, 2012).
2.7.3. OXIGENACIÓN
El suministro de una proporción ideal de oxígeno en el mosto aumenta el crecimiento de levaduras lo que genera una excelente fermentación, en cambio si la proporción de oxígeno es muy baja, y se añade la levadura va a generar una mayor cantidad de ésteres, y su fermentación será incompleta
(Gigliarelli, 2013). La levadura Saccharomyces cerevisiae tiene la capacidad
de obtener una alta actividad metabólica, lo que hace que en un proceso fermentativo y en presencia aeróbica se caracterice por la producción de biomasa y en presencia anaeróbica generalmente a la producción de etanol (Nieto, 2009).
2.7.4. LEVADURAS
Las levaduras a nivel industrial son de gran importancia, gracias a su función de generar dióxido de carbono y etanol durante el proceso fermentativo, ampliamente utilizadas en la producción de pan, cerveza, y vino (Zurita, 2011).
2.8. ADITIVOS
2.8.1. AZÚCAR
La sacarosa es el endulzante más ampliamente utilizado y las materias primas proveedoras de este producto son principalmente la caña de azúcar, seguido de la remolacha, sorgo y maíz. Es un disacárido generado por la condensación de la glucosa y fructosa, su forma empírica es la siguiente: C12H22O11 (peso molecular 342.30 g/mol), como se muestra en la Figura 7 (Benítez & Guagalango, 2011).
Figura 7. Estructura química de la sacarosa (Aguilar, Rodríguez, Castillo & Herrera, 2012)
También es considerada como un sustrato de fermentación, actuando como medio catalizador; para su transformación en alcohol tiene que ser hidrolizada mediante la ayuda de la invertasa, obteniendo de la hidrólisis la fructosa y glucosa, este proceso ocurre sin dificultad en soluciones ácidas a velocidades que aumentan significativamente según el incremento de la temperatura y la disminución del pH (Gilces & Veloz, 2006).
2.8.2. LEVADURA
La levadura Saccharomyces cerevisiae es un hongo unicelular que
18 alimenticios con fines agrícolas, complementos nutricionales, extractos de levadura para microbiología y suministro de levadura para uso industrial. Mientras si están dirigidos a productos de fermentación se va a obtener productos como el vino, licores, alcohol industrial y cerveza (Suárez, Garrido & Guevara, 2016).
2.9. VIDA ÚTIL DE BEBIDAS ALCOHÓLICAS FERMENTADAS
2.9.1. FACTORES QUE INTERVIENEN EN EL DETERIORO DEL ALIMENTO
Un alimento sufre deterioro con el paso del tiempo por las razones expresadas en la Figura 8.
El contenido de humedad dentro de un alimento, es un índice de estabilidad del producto. Este factor da paso a la generación de reacciones químicas, bioquímicas, microbilógicas e incluso sensoriales afectando el gusto y aroma propio del alimento ( Quintana & Romaní, 2015).
Las alteraciones físicas, son las que pueden aparecer durante la manipulación, preparación o conservación de los productos, no afectan por sí solas, la comestibilidad del alimento, pero sí su valor comercial.
En el caso de los factores microbiológicos, se encuentran las bacterias alterantes, las cuales cambian la apariencia del alimento, causando malos olores y sabores. Mientras que las bacterias deteriorativas son las más peligrosas, no modifican el alimento aunque lo contaminen, y al ser consumido se producen toxiinfecciones. Las modificaciones químicas causadas por los mohos son mayormente de valor nutritivo o de características organolépticas, a diferencia de las levaduras que ocasionan cambios indeseables de forma estética, provocan aumento en el pH, o aromas particulares (Verdini, 2016).
20
2.9.2. VIDA ÚTIL EN LA CHICHA DE JORA
La vida útil de un alimento se define como el tiempo en que puede mantener sus características sensoriales y de seguridad dentro de un margen aceptable para el consumidor, el cual debe estar almacenado bajo las condiciones óptimas preestablecidas (Anzueto, 2012).
La chicha de jora es una bebida fermentada de antaño, muy tradicional de América; que ha sido elaborada de forma artesanal, siendo su mayor problema la rápida fermentación y por ende deterioro del producto (Rojas,2013).
Actualmente existen algunos estudios que se han dedicado a la estabilización de la chicha de jora, mediante la aplicación de tratamientos térmicos buscando la reducción de microorganismos para llegar a prolongar la durabilidad del alimento sin que se alteren las propiedades características y sensoriales de la bebida, dentro de estos estudios se ha establecido un tiempo de anaquel del producto de 45 días (Ayma & Cacsire,2012).
En gran medida la durabilidad del producto inicia con la selección de materia prima de buena calidad, la limpieza y selección del grano, el buen manejo de salubridad en el proceso de la elaboración,envases adecuados y esterilización de los mismos, donde la bebida es sometida a
experimentación, almacenada a temperaturas entre 8 – 20 °C, obteniendo
21
3. METODOLOGÍA
Este proyecto investigativo se llevó a cabo en el Laboratorio del Departamento de Nutrición y Calidad del Instituto Nacional Autónomo de Investigaciones Agropecuarias Estación Santa Catalina, ubicado en el cantón Mejía, provincia de Pichincha, Ecuador.
3.1. MATERIA PRIMA
La materia prima utilizada fue maíz negro (Zea mays L.) del ecotipo “Racimo
de Uva”, proporcionado por el programa de maíz “INIAP”. Extractos de
guayaba y banano, sacarosa, levadura (Saccharomyces cerevisiae)
obtenidos de un supermercado de la ciudad sur de Quito.
3.2. CARACTERIZACIÓN DE LA MATERIA PRIMA
Tabla 4. Métodos utilizados para la caracterización física y química del maíz
Análisis Método
Color CIELAB (1976), utilizando un colorímetro DR LANGE BDA 387.
Peso de 1000 granos NTE INEN 1514 (1987)
Peso hectolítrico NTE INEN 1464 (1987)
Humedad A.O.A.C. (2000)
Ceniza A.O.A.C. (1998)
Azúcares totales Dubois y Hamilton (1956) adaptado en el Departamento de nutrición y calidad del INIAP
Azúcares reductores Cronin & Smith, (1979), adaptado en el Departamento de nutrición y calidad del INIAP
Almidón Goñi y Col., (1997).
Amilosa Morrison y laignelet, (1983), adaptado en el Departamento de nutrición y calidad del INIAP
Antocianinas Jansen y Flamme, (2006) adaptado en el Departamento de nutrición y calidad del INIAP
23
3.3. ESTANDARIZACIÓN DEL PROCESO DE ELABORACIÓN DE LA BEBIDA FERMENTADA A PARTIR DE JORA DE MAÍZ NEGRO (Zea mays L.)
3.3.1. CONDICIONES PARA EL MALTEO DEL GRANO DE MAÍZ NEGRO
Determinación de la humedad
Siguiendo el método de Figueroa Cárdenas, J. (1984), se ejecutó el remojo piloto que ayudó a determinar el tiempo que el grano requiere para alcanzar el 45 % de humedad, porcentaje que garantiza una buena germinación del cereal.
Para ello las semillas fueron expuestas a tres tiempos; 24, 48 y 72 h a una temperatura de 16 °C.
Los resultados obtenidos fueron graficados utilizando la fórmula 1:
y = a+blnx (1) ln x = y - a
b
Germinación
Secado
Utilizando el método de Figueroa Cárdenas, J. (1984), el grano malteado se sometió a una operación de secado mediante una estufa de aire forzado, donde se aplicó una temperatura inicial de 35 °C por un tiempo de 2 horas, y a una temperatura final de 60 °C por 24 h. Posteriormente, el grano fue molido utilizando un molino eléctrico de marca RETSCH KG, a un grosor de 2 mm para facilitar el proceso de filtrado.
3.3.2. MACERADO DE LA HARINA
El programa establecido para la maceración fue el siguiente: Se tomó 40 g del grano molido de maíz malteado, con una cantidad de 270 ml de agua, se llevó al equipo macerador y se aplicó una temperatura inicial de 45 °C por 30 min, acabado este primer proceso térmico, se incrementó la temperatura a 70 °C por 1 h, se enfrió la solución macerada y se ajustó a 360 ml de agua, para finalmente ser filtrada.
3.3.3. FERMENTACIÓN DEL MOSTO
25
3.3.4. MEZCLA DEL MOSTO DE MAÍZ NEGRO CON EXTRACTOS DE GUAYABA Y BANANO
Se realizaron siete tratamientos para determinar la formulación más apropiada y llevar a cabo la elaboración de la bebida fermentada de maíz negro, como se muestra en la Tabla 5.
Tabla 5.Descripción de las formulaciones de ensayo
TRATAMIENTOS DESCRIPCIÓN
T1 100 % mosto de maíz fermentado
T2 50 % extracto de guayaba, 50 % mosto de maíz fermentado
T3 50 % extracto de banano,50 % mosto de maíz fermentado
T4 25 % extracto de guayaba, 75 % mosto de maíz fermentado
T5 25 % extracto de banano, 75 % mosto de maíz fermentado
T6 25 % extracto de guayaba, 25 % extracto de banano, 50 % mosto de maíz fermentado
T7 12.5 % extracto de guayaba,12.5 % extracto de banano,75 % mosto de maíz fermentado
3.3.5. ACEPTABILIDAD SENSORIAL
La evaluación de aceptabilidad se llevó a cabo con 10 panelistas entrenados, para los 7 tratamientos de la bebida fermentada, donde los parámetros a evaluar fueron color, olor, sabor, textura, y aceptabilidad global.
Los valores asignados en la escala hedónica de 5 puntos son: 1 “Me disgusta mucho”
2 “Me disgusta”
3 “Ni me gusta ni me disgusta” 4 “Me gusta”
5 “Me gusta mucho”
3.3.6. BEBIDA FERMENTADA CON PASTEURIZACIÓN
El proceso de pasteurización fue ejecutado a 65 °C por 15 minutos, en una olla de acero inoxidable evitando sobrepasar los límites de tiempo y temperatura, para conservar y evitar la evaporación del etanol.
3.3.7. BEBIDA FERMENTADA CON SORBATO DE POTASIO
La bebida fermentada también fue tratada con sorbato de potasio, conservante que ayuda a evitar refermentaciones en bebidas como el vino, la concentración utilizada es de 0.03 %, agregado en seco a la bebida y se dispersó por agitación (Rosales, 2013).
3.3.8. ENVASADO
27
3.4. CARACTERIZACIÓN DE LA BEBIDA
Se llevó a cabo la caracterización física y química de la bebida fermentada, mediante los métodos expresados en la siguiente Tabla 6:
Tabla 6. Métodos utilizados para la caracterización física y química de la bebida
Análisis Método
Densidad NTE INEN 0349 (1978)
Color CIELAB (1976), utilizando un
colorímetro DR LANGE BDA 387.
pH A.O.A.C. (1997)
Acidez A.O.A.C., (1998)
Sólidos solubles A.O.A.C. (1998)
Determinación de etanol NTE INEN 0340 (1994)
Minerales
La medición de Minerales se llevó a cabo mediante el Manual de métodos de análisis para tabla de composición de alimentos latinoamericanos de la Universidad de Florida (1970). Usando el método por Absorción Atómica.
Proteína
La medición de Proteína se llevó a cabo mediante el Manual de métodos de análisis para tabla de composición de alimentos latinoamericanos de la Universidad de Florida (1970). Usando el método Macro Kjeldahl.
3.5. DETERMINACIÓN DE LA VIDA ÚTIL DE LA BEBIDA
FERMENTADA.
Sorbato de potasio, envasada en presentaciones de 250 ml en botellas de vidrio y envases PET. Posteriormente fueron almacenadas bajo dos condiciones, normales a una 18 °C y a refrigeración con temperatura de 8 °C.
Se tomaron muestras de la bebida fermentada cada 3 días, analizando características químicas (pH, acidez) y microbiológicas durante un periodo de tiempo total de 18 días.
Para la estimación de la durabilidad de la bebida fermentada se utilizó el análisis de regresión y correlación lineal; como se muestra en la ecuación 2.
y = ax + b (2)
x = y - a b
Donde
y = Límite crítico
x = Tiempo en que el producto alcanza el periodo de almacenamiento
3.5.1. VARIABLES QUÍMICAS Y MÉTODOS DE EVALUACIÓN
Para la estimación de vida útil de la bebida se analizaron las siguientes variables, detalladas en la Tabla 7:
Tabla 7. Variables utilizadas para la estimación de vida útil de la bebida fermentada ANÁLISIS QUÍMICOS Y
MICROBIOLÓGICOS
REFERENCIA
pH NTE INEN 2262 (2003)
29
3.6. ANÁLISIS ESTADÍSTICO
30
4. ANÁLISIS DE RESULTADOS
4.1. CARACTERIZACIÓN DE LA MATERIA PRIMA
Se caracterizó física y químicamente el grano de maíz nativo, mientras que el grano malteado solo se caracterizó de forma química, en la Tabla 8 y 9 se detalla los valores obtenidos.
Tabla 8. Color del grano de maíz “Racimo de uva”
n=3± Desviación Estándar
En cuanto al color, este parámetro muestra los valores que le corresponde a cada una de las coordenadas colorimétricas, dando un valor de 0.017 a la coordenada “a” y 0.003 a la “b”. En cuanto a la luminosidad “L” arrojó un valor de 0.013, una tonalidad “H” de 15.45 y un croma “C” de 0.017. La obtención de valores muy bajos en el grano de maíz según Chuqui (2015) se debe a que dentro del sistema Cielab si las coordenadas a* y b* tienen tendencia a ser negativos entonces emiten colores como verde para la coordenada a* y azul para la coordenada b*, datos que al ser representados en forma tridimensional según cada una de las coordenadas muestran la tendencia real del color del grano del maíz de morado oscuro a casi negro. Estos resultados se compararon al estudio de Salinas et al., (2013), los cuales reportaron valores promedios, de luminosidad de 8.8, tonalidad 153.5 y un croma de 7. La variación de resultados puede deberse, al método y forma empleado en la toma de color, así como a la genética del grano, prácticas de cultivo, condiciones climáticas y el tipo de suelo (Agama, Salinas, Pacheco & Bello, 2011).
Parámetro Valor
A 0.017 ± 0.029
B 0.003 ± 0.006
L 0.013 ± 0.01
H 15.45 ± 0.06
Tabla 9.Análisis físicos y químicos del grano de maíz nativo y malteado
n=2 ± Desviación Estándar *Base húmeda
El peso de mil granos obtenido para el maíz negro es de 460 g, valor que cumple con el descrito en la Ficha técnica de la variedad de maíz negro Iniap-199 “racimo de uva”; y al reportado por García & Vázquez (2016) donde los resultados obtenidos a dos clases de maíz, variedad amarillo II y variedad blando híbrido fueron de 318 g y 498 g, estos autores atribuyen que un peso de 1000 g bajo corresponde a granos suaves, mientras que un peso alto a granos duros compactos.
El peso hectolítrico del maíz negro es de 69 kg/hl, valor que corresponde al establecido en la NORMA XII (Norma de calidad para la comercialización de maíz), la cual fija tres grados de calidad, ubicando este peso dentro de los tres rangos mínimos establecidos, lo que lo hace apto para su comercialización o consumo. Agama, Salinas, Pacheco y Bello (2011),
Análisis Maíz nativo Malteado
Peso de mil granos (g) 460 g
Peso hectolítrico (kg/hl) 69 kg/ hl
Humedad (%) 9.12 ± 0.00 6.63 ± 0.00
Ceniza (%) 1.43 ± 0.04 1.35 ± 0.00
Amilosa (%) 24.79 ± 0,00 20.51 ± 0.00
Almidón (%) 74.23 ± 0.30 68.10 ± 0.10
Azúcares totales (%) 2.23 ± 0.00 2.36 ± 0.00
Azúcares reductores (%) 0.10 ± 0.50 0.13 ± 0.02
Antocianinas (mg/g) * 3.86 ± 0.01 2.033 ± 0.01
32 reportaron un valor promedio similar para la raza de maíz azul chalqueño de 66.2 kg/ hl.
La humedad contenida en el maíz nativo es del 9.12 %, este resultado es similar al reportado por Galecio y Haro (2012).
El valor de ceniza para el maíz nativo es de 1.43 % resultado que está dentro del establecido por Tovar (2008) que determina que el contenido de ceniza para el maíz varía entre 1-3 %.
Los resultados en cuanto al contenido de amilosa fueron un 24.79 % para el maíz nativo, según en el estudio de Mayorga (2010), se reportó un contenido de amilosa para el maíz negro en estado nativo del 22.04 % valor cercano al obtenido.
El contenido de almidón total para el maíz nativo fue del 74.23 %, resultado que es similar a los reportados por León (2016), quién indica que el mayor contenido químico en el maíz le corresponde al almidón con un rango de 60-85 %.
Los azúcares totales contenidos en maíz nativo son del 2.23 % de los cuales el 0.10 % corresponde a los azúcares reductores, Castañeda (2011), indica que los azúcares en el maíz representan el 2 % aproximadamente del peso total del grano.
Las antocianinas representan un 3.86 mg/g en el maíz nativo, este valor obtenido se asemeja al establecido en la Ficha técnica de la variedad de maíz negro iniap-199 “racimo de uva”, estableciendo un valor de 4. 26 mg/g.
La humedad contenida en el grano malteado es del 6.63 %, contenido menor al del maíz nativo, esto se puede atribuir al proceso de secado al que fue sometido el maíz malteado; en el estudio de Hidalgo (2015) se reporta un valor similar de 7.64 %.
El valor contenido de ceniza en el grano malteado es de 1.35 %, resultado que está dentro del establecido por Tovar (2008) que determina que el contenido de ceniza para el maíz varía entre 1-3 %.
El contenido de amilosa para el grano malteado es de 20.51 %, resultado que está dentro del estudio de Ruiz (2006), este autor menciona que la amilosa ocupa de 20 – 25 % del almidón total.
El contenido de almidón en el grano malteado es de 68.10 %, esta reducción a diferencia del maíz nativo, se le puede atribuir a la presencia de enzimas que se sintetizan en el malteado, las cuales desagregan los gránulos de almidón y facilitan la sacarificación (Reyna, Robles, Reyes, Mendoza & Romero, 2004).
Este resultado es similar al reportado por León (2016), quien indica que el mayor contenido químico en el maíz le corresponde al almidón con un rango de 60-85 %.
Los azúcares totales en el grano malteado son de 2.36 %, de los cuales el 0.13 % corresponden a azúcares reductores. Estos valores están dentro del estudio de Castañeda (2011), autor que indica que los azúcares en el maíz representan el 2 % aproximadamente del peso total del grano.
Las antocianinas presentes en el grano malteado es de 2.033 mg/g, este valor obtenido se asemeja al establecido en la Ficha técnica de la variedad de maíz negro iniap-199 “racimo de uva”, estableciendo un valor de 4. 26 mg/g.
34 proceso de malteo. En general, este resultado se asemeja al de Hidalgo (2015), quien reporta un contenido de proteína de 8.08 % en el maíz morado malteado.
4.2. PARÁMETROS TECNOLÓGICOS PARA EL MALTEO DEL
GRANO DE MAÍZ NEGRO
4.2.1. DETERMINACIÓN DEL TIEMPO DE REMOJO
En la Figura 9 se muestran los valores de humedad, con relación al tiempo de remojo expresado en función logarítmica.
Figura 9. Curva del porcentaje de humedad del grano de maíz
Mediante el desarrollo de la ecuación que se muestra en la Figura 9 se determinó un tiempo de 47 horas de remojo para alcanzar el 45 % de humedad valor que es óptimo y adecuado para la germinación homogénea del maíz.
Mientras que si el grano es expuesto a más tiempo y a un contenido de humedad demasiado alto podría existir pudrición y por ende ausencia de germinación en el grano. Este resultado se asemeja al estudio de Galecio y Haro (2012)
y = 9,2191x + 9,3795 R² = 0,9967
9 17 25 33 41 49
0 1 2 3 4 5
%
Hu
med
ad
ln (Tiempo)
4.3. FERMENTACIÓN DEL MOSTO
A continuación en Figura 10 se muestra la variación del °Brix, pH y acidez
Figura 10. Variación de °Brix, pHy acidez durante la fermentación del mosto 0,10
0,12 0,14 0,16 0,18 0,20 0,22 0,24 0,26
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70
Tiempo (horas)
Acidez B
0 2 4 6 8 10 12 14
36
Tabla 10. Velocidad de fermentación del mosto de maíz malteado
Tiempo (h)
Velocidad de fermentación (°Brix/h)
0 0
5 2.72
10 1.3
15 0.83
20 0.6
25 0.46
30 0.37
35 0.31
40 0.26
45 0.23
50 0.20
55 0.17
60 0.16
65 0.14
70 0.12
El mosto obtenido del macerado fue llevado a fermentación, iniciando con un °Brix de 14, hasta llegar a los 8 °Brix, se tomaron muestras del mosto cada 5 h y se analizaron parámetros químicos como el °Brix, pH y acidez para la determinación de la velocidad de fermentación.
Para llegar a los 8 °Brix tomó 2 días y 22 horas, alcanzando un pH de 3.51 y una acidez de 0.26. Este proceso se puede atribuir a que los microorganismos dentro del proceso fermentativo requieren como sustrato a los hidratos de carbono, en este caso a la glucosa transformando posteriormente en compuestos como es el etanol, dióxido de carbono y energía en forma de ATP (Suárez, 2013).
Se estimó la velocidad de fermentación del mosto como se puede apreciar en la Tabla 10, para lo cual se hizo una relación de °Brix sobre horas, mostrando como existe la rápida degradación de la glucosa especialmente en las primeras 20 h, luego continua el proceso de fermentación pero a una velocidad más baja.
38
4.4. ACEPTABILIDAD SENSORIAL
En la Figura 11, se presentan los resultados de catación de los siete tratamientos referente a los cinco atributos de la bebida alcohólica fermentada: color, olor, sabor, textura y aceptabilidad global.
Figura 11. Analisis de color, olor, sabor, textura y aceptabilidad global en la bebida fermentada
n=10; ± Desviación estándar
Letras diferentes entre tratamientos indican diferencias significativas (P<0.05)
5
4,4
2,4
4,1
3,5 3,6 4
0 1 2 3 4 5 6
T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7
COLOR a ab ab b b b c A 3,9 4,8 2,3 3,9
3,2 3,5 3,8
0 1 2 3 4 5 6
T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7
OLOR
a
ab ab abc ab
bc c B 3,2 5 2,1
3,6 3,3 3,7
3,1 0 1 2 3 4 5 6
T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7
SABOR
a
ab ab
bc bc bc
c
C
4,6 4,3
2,6
4,1 4 3,9 3,5
0 1 2 3 4 5 6
T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7
TEXTURA a ab a a a a b D 1,7 4,6 3,7
2,8 3,2 3,4
4,1 0 1 2 3 4 5 6
T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7
4.4.1. COLOR
La Figura 11, muestran las principales diferencias significativas entre el tratamiento T1 (100 % mosto de maíz fermentado), T7 (12.5 % de extracto
de guayaba – 12.5 % extracto de banano – 75 % mosto de maíz
fermentado), T6 (25 % extracto de guayaba – 25 % extracto de banano – 50
% mosto de maíz fermentado), T5 (25 % extracto de banano – 75 % mosto
de maíz fermentado) y T3 (50 % extracto de banano – 50 % mosto de maíz
fermentado) presentando diferentes tonalidades. Asignado como mejor tratamiento a T1 con una media de 5 y el descriptor máximo “me gusta mucho”, mientras que T3 es considerado como el peor tratamiento con una media de 2.4.
El color de la bebida fermentada disminuye conforme aumenta el porcentaje del extracto de guayaba y banano que se incluye. Según los resultados de los catadores, prefieren una bebida con tonalidad un poco más oscura. En el estudio de Galecio & Haro (2012), se reportó una aceptación similar en cuanto al atributo de color de la bebida fermentada a base de “maíz negro” y la variedad “mishca”, con una media de aceptación de 6.15. Esta coloración se le puede atribuir al compuesto antioxidante llamado antocianina, que ocasionó una coloración púrpura en la bebida (Soto, Ráez & Robles, 2013).
4.4.2. OLOR
En la Figura 11, se determinó a T2 como mejor tratamiento y de mayor aceptación presentando una media de 4.8 y el descriptor “me gusta”; y como peor tratamiento a T3, como se representa en la Figura 13. Encontrando principales diferencias significativas entre el T2 (50 % extracto
de guayaba – 50 % mosto de maíz fermentado), T5 (25 % extracto de
40 que influye de manera importante en el atributo del olor. Según Hidalgo (2015), el olor presente en la bebida es ocasionado especialmente por la formación de ésteres y alcoholes durante el proceso de fermentación. Ocaña (2012), reportó un valor promedio similar de 6 con un grado de aceptación de “me gusta” en cuanto al atributo de olor de un vino de mora de castilla elaborado a tres proporciones distintas de fruta: agua y tres niveles de dulzor.
4.4.3. SABOR
En la Figura 11, el tratamiento con mayor aceptabilidad es el T2 (50 %
extracto de guayaba – 50 % mosto de maíz fermentado), manteniendo un
promedio de 5 que corresponde al descriptor máximo “me gusta mucho”, mientras que se atribuye como peor tratamiento al T3 (50 % extracto de banano – 50 % mosto de maíz fermentado), que tiene una media de apenas 2.1. Según Guerra (2014), el sabor en bebidas alcohólicas fermentadas, se le puede atribuir a una complicada mezcla de ésteres y alcoholes, algunos resultan del proceso de fermentación mientras otros tienen origen directo del fruto. Se demostró que a mayor porcentaje de extracto de guayaba, mayor es la aceptación por parte de los catadores, a diferencia de los tratamientos con altos porcentajes de extracto de banano, mientras aumentaba su contenido su nivel de aceptación se redujo.
Este resultado se justifica con el estudio de Pazmiño (2011), donde a mayor concentración de agua de maceración con maracuyá mayor es el grado de aceptación, reportando una media de 8.3 y un descriptor “me gusta mucho”. Arcos (2014), reportó valores similares de aceptación de sabor en un vino seco de arazá, con una media de 4. 45.
4.4.4. TEXTURA
“me gusta poco”. Manteniendo estos resultados se puede determinar que a medida que aumenta el porcentaje de extracto de banano y guayaba en una misma formulación y más aún en los tratamientos con mayor contenido de banano el nivel de aceptación disminuye progresivamente situándose en un descriptor “me disgusta”, esta diferencia se puede atribuir al banano, ya que al añadirle a la bebida causa una textura más viscosa, lo que no ocurre en el T1 y T2 principalmente, donde la textura es de agrado para los catadores. Mejía (2013), indica que el cambio químico conocido como hidrólisis del almidón y la acumulación de azúcar que se produce en la etapa de madurez del banano, es el factor que altera la textura de la fruta.
En la “cerveza artesanal a partir de almidón extraído de tubérculos andinos”,
reportado por García (2015), registró una aceptabilidad similar
especialmente en la formulación malta y almidón de oca, con un descriptor dentro de la escala hedónica “me gusta”.
4.4.5. ACEPTABILIDAD GLOBAL
En la Figura 11, se determinó que dentro del atributo de aceptabilidad global se encontró diferencia significativa entre el tratamientoT2 (50 % extracto de guayaba – 50 % mosto de maíz fermentado), T5 (25 % extracto de banano – 75 % mosto de maíz fermentado), T4 (25 % extracto de guayaba – 75 % mosto de maíz fermentado) y T1 (100 % mosto de maíz fermentado.
Según la calificación de los catadores la formulación dentro del tratamiento T2 es la de mayor aceptación, situándose con la mayor media de 4.6, este
resultado se ajusta a los anteriores atributos descritos donde
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4.5. CARACTERIZACIÓN DE LA BEBIDA FERMENTADA
En la Tabla 11 y 12 se observan los resultados obtenidos de la bebida fermenta en cuanto a sus características físicas y químicas.
Tabla 11. Color de la bebidafermentada
n=3 ± Desviación Estándar
Se obtuvo valores positivos, para a* de 5.03, para b* de 1.157 la luminosidad L* de 27.41, una tonalidad H* de 13.11 y un croma de 5.203, valores que se representaron en el Sistema Cielab con el propósito de interpretar el color real de la bebida, siendo estas coordenadas a* y b* de tendencia positiva, los colores que se representan van de rojo para la coordenada a* y amarillo para la coordenada b*, al ser representados en forma tridimensional según cada una de estas coordenadas muestran una tendencia de color rosado oscuro en la bebida fermentada. Los resultados se compararon con el estudio de Mencia & Pérez (2016), “desarrollo de cerveza artesanal ale y
lager con malta de maíz (Zea mays), cebada (Hordeum vulgare),
carbonatada con azúcar y miel de abeja”, reportando valores similares en cuanto al análisis del color de la cerveza tipo ale quien presenta un valor *L de 22.45. La tonalidad de la bebida fermentada se atribuye a los pigmentos hidrosolubles de los compuestos antioxidantes llamados antocianinas, presentes en el grano de maíz y la guayaba (Aguilera, Reza, Chew & Mesa, 2011).
Parámetro Valor
a 5.03 ± 0.352
b 1.157 ± 0.837
L 27.41 ± 1.63
H 13.11 ± 9.47
Tabla 12. Resultados de la caracterización física y química de la bebida
Análisis Bebida a base de chicha de jora
Densidad 1.04 g / ml
pH 4.1
Acidez (%) 0.21
Sólidos solubles (°Brix) 11.5
Proteína (%) 0.07
Determinación de etanol (% v/v) 4
Minerales
Ca (%) 0.01
P (%) 0.01
Mg (%) 0.01
K (%) 0.07
Na (%) 0.01
Cu (ppm) 2
Fe (ppm) 5
Mn (ppm) 4
Zn (ppm) 2
n=3 ± Desviación Estándar
La densidad obtenida de la bebida fermentada es de 1.04 g/ml, valor similar fue obtenido por Suárez (2013) el cuál detalla que la densidad de la cerveza es alrededor de 1 g/ml, bebida que también es obtenida a base de fermentación. El incremento en la densidad de la bebida en estudio se le atribuye a la presencia del extracto de guayaba, haciendo referencia a la teoría de la densidad (ρ) la cual dice que cuanta mayor masa exista en un cuerpo y en un mismo volumen, mayor será la densidad (Rozo ,2012).
44 producción similar al de la bebida en estudio posee un pH de 4.0. Presenta una acidez del 0.21 %, resultado que se encuentra dentro de los estándares establecidos en la NTE INEN 2262 (2003) que describe los requisitos de bebidas alcohólicas como la cerveza.
El contenido de sólidos solubles definidos para la bebida fermentada es de 11.5 °Brix, valor similar fue obtenido por Domínguez (2013), en la elaboración de una bebida a partir de maíz rojo y cebada con un valor muy cercano al expuesto de 12 °Brix.
El contenido de proteína presente en la bebida es de 0.07 %, este resultado es similar al encontrado por Martínez (2015), este autor determinó una media en cuanto al contenido de proteína presente en cervezas artesanales e industriales del 0.092 % y 0.053 %.
El grado alcohólico (°GL) fue de 4 °GL, reporte similar se obtuvo en el estudio de Galecio y Haro (2012).