Efecto de tiempo de cocción y fermentación sobre la calidad de la bebida fermentada a base de maíz morado (Zea Mays) germinado de variedad de Kculli

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(1)UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTÍN DE AREQUIPA FACULTAD DE INGENIERÍA DE PROCESOS ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA DE INDUSTRIAS ALIMENTARIAS. “EFECTO DE TIEMPO DE COCCIÓN Y FERMENTACIÓN SOBRE LA CALIDAD DE LA BEBIDA FERMENTADA A BASE DE MAÍZ MORADO (Zea Mays) GERMINADO DE VARIEDAD DE KCULLI”. TESIS PRESENTADO POR:.  Bach. FAUSTINO CHAMPI CHECYA  Bach. NATALY KATHERINE TAYPE CCAHUA. PARA OPTAR EL TÍTULO PROFESIONAL DE INGENIERO(S) EN INDUSTRIAS ALIMENTARIAS. AREQUIPA-PERÚ 2018.

(2) DEDICATORIA. Todo esfuerzo y sacrificio derrochado durante mi etapa de estudiante que tuve que afrontar y pude superarlo gracias a DIOS A ustedes que me acompañaron y brindaron su amor, sus consejos, sus palabras de aliento; fortaleciéndome en mis momentos de debilidad. Este trabajo quiero dedicarlos por su noble labor mostrada: Rubén y Natalia, mis PADRES. Para mí, que hoy emprendo un nuevo camino en el cual espero que sigan acompañándome y apoyando. Me inspiran a conquistar más triunfos y llenarlos de felicidad y orgullo. NATALY KATHERINE TAYPE CCAHUA. A DIOS A MIS PADRES Y A USTEDES MIS AMIGOS. FAUSTINO CHAMPI CHECYA.

(3) AGRADECIMIENTO. GRACIAS A DIOS A MIS PADRES A USTEDES Aunque las palabras no sean suficientes para agradecer a quienes han colaborado con este largo camino en mi vida y por darme la oportunidad de luchar y alcanzar una de mis metas. A lo largo de mi carrera fueron muchas las personas que de alguna forma son parte de este logro, es por ello, mi más sincero agradecimiento. A FAUSTINO mi compañero de Tesis. A MIS CATEDRÁTICOS por el aporte intelectual y sus experiencias; apoyo desmedido a mi formación académica, en especial al DOCTOR HUGO LASTARRIA, quien me ha orientado en todo momento en la ejecución de este trabajo que enmarca un escalón más de mis logros intelectuales y profesionales: SIEMPRE ESTARÁN EN MI CORAZÓN. NATALY KATHERINE TAYPE CCAHUA. GRACIAS A LA VIDA A LA CIENCIA Y A LA NATURALEZA FAUSTINO CHAMPI CHECYA.

(4) RESUMEN El presente trabajo de investigación está orientado a determinar el “Efecto de tiempo de cocción y fermentación sobre la calidad de la bebida fermentada a base de maíz morado (Zea Mays) germinado de variedad de kculli”. Para la elaboración de la bebida fermentada se utilizówiñapo, es decir maíz morado germinado molido una proporción de 1 kg de wiñapo/ 10L de agua, se prepararon tres muestras seguidamente se llevó a cocción durante una hora (C1H), dos horas (C2H) y tres horas (C3H). A continuación se enfrió hasta de 25°C para la inoculación de la enzima hidrolitica ROHAN CLEAR (pectinasa-celulasa- hemicelulasa) una dosis de 5g/hl durante 3 horas y se filtró cada tratamiento. En el proceso de fermentación se inoculó el cultivo iniciador (concho) una proporción de 1L de cultivo iniciador/10L de mosto. Se realizó la fermentación a temperatura ambiente durante 8, 16 y 24 horas resultando nueve tratamientos como son C1HF8H, C1HF16H, C1HF24H, C2HF8H, C2HF16H, C2HF24H, C3HF8H, C3HF16H y C3HF24H. Al finalizar la fermentación, se adicionó tierras diatomeas en una dosis del 1% en proporción a cada tratamiento a temperatura ambiente para lograr una buena clarificación. Los nueve tratamientos se procedió a envasar en botellas de vidrio de 330 ml, se sometieron al proceso de pasteurización a una temperatura de 80℃ hasta obtener un efecto letal de F0=7 min..

(5) Finalmente la bebida fermentada, clarificada y pasteurizada se almacenó. a. temperatura ambiente y se realizaron los análisis fisicoquímicos, microbiológicos y sensoriales de las bebidas fermentadas a base de maíz morado. Se concluye que las bebidas fermentadas clarificadas y pasteurizadas: a mayor tiempo de cocción del mosto de maíz morado se incrementa la concentración de los sólidos solubles y el pH. A mayor tiempo de fermentación tienen una tendencia a disminuir tanto el °Brix como el pH. El tratamiento C2HF24H (cocción a 2 horas y fermentado a 24 horas) tuvo la mayor aceptación en los atributos sensoriales. Palabras clave: Cocción, fermentación, clarificación, pasteurización, mosto, hidrolisis, inoculación y cultivo iniciador..

(6) ABSTRACT The present research work is aimed at determining the "Effect of cooking time and fermentation on the quality of the fermented beverage based on purple corn (Zea Mays) germinated variety kculli". For the elaboration of the fermented drink is used, it is said ground germinated ground corn a proportion of 1 kg of wiñapo / 10L of water, it was prepared three times in a row it was carried out a cooking for one hour (C1H), two hours (C2H ) and three hours (C3H). It was then cooled to 25 ° C for the inoculation of the ROHAN CLEAR hydrolytic enzyme (pectinase-cellulase-hemicellulase) at a dose of 5 g / hl for 3 hours and each treatment was filtered. In the fermentation process, the starter culture (concho) was inoculated with a proportion of 1L of starter culture / 10L of must. Fermentation was carried out at room temperature for 8, 16 and 24 hours resulting in nine treatments such as C1HF8H, C1HF16H, C1HF24H, C2HF8H, C2HF16H, C2HF24H, C3HF8H, C3HF16H and C3HF24H. At the end of the fermentation, diatomaceous earth was added in a dose of 1% in proportion to each treatment at room temperature to achieve a good clarification. The nine treatments were packed in 330 ml glass bottles, subjected to the pasteurization process at a temperature of 80 ℃ until obtaining a lethal effect of F0 = 7 min. Finally, the fermented, clarified and pasteurized beverage was stored at room temperature and physicochemical, microbiological and sensory analysis of the fermented beverages based on purple corn were carried out..

(7) It is concluded that fermented clarified and pasteurized beverages: the longer the cooking time of the purple corn must increases the concentration of soluble solids and the pH. A longer time of fermentation have a tendency to decrease both the ° Brix and pH. The treatment C2HF24H (cooking at 2 hours and fermented at 24 hours) had the highest acceptance in sensory attributes.. Key words: Cooking, fermentation, clarification, pasteurization, must, hydrolysis, inoculation and starter culture.

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(9) PRESENTACIÓN. Señor Decano. de la Facultad. de Ingeniería de Procesos: Dr. Henry Polanco. Cornejo. Señor Director de la Escuela Profesional de Ingeniería de Industrias Alimentarias: Ing. Fernando Mejía Nova Señores Miembros del Jurado: Ing. Sonia Zanabria Gálvez, Ing. Maribel Álvarez Rodríguez e Ing. Aníbal Vásquez. Cumpliendo con las disposiciones de grados y títulos de la escuela profesional de Ingeniería de Industrias Alimentarias de la Universidad Nacional de San Agustín de Arequipa, pongo a vuestra disposición el siguiente trabajo de tesis titulado:. “EFECTO DE TIEMPO DE COCCIÓN Y FERMENTACIÓN SOBRE LA CALIDAD DE LA BEBIDA FERMENTADA A BASE DE MAÍZ MORADO (Zea Mays) GERMINADO DE VARIEDAD DE KCULLI”. Que previo. dictamen. favorable nos. permitirá. optar. el título. profesional de. Ingeniero(s) de Industrias Alimentarias Bach. Faustino Champi Checya Bach. Nataly Katherine Taype Ccahua.

(10) ÍNDICE. 1.. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA ........................................................................................1. 1.1.. MAÍZ MORADO (ZEA MAYS) .......................................................................................1. 1.1.1. DEFINICIÓN ...............................................................................................................1 1.1.3. COMPOSICIÓN QUIÍMICA DEL GRANO DE MAÍZ (Zea Mays) .................................3 1.1.4. CARACTERÍSTICAS FÍSICAS QUÍMICAS DEL MAÍZ MORADO (Zea Mays) ............5 1.1.5.1. ALMIDÓN .................................................................................................................7 1.1.5.2. PROTEÍNAS .............................................................................................................7 1.1.5.3. EXTRACTO ETEREO...............................................................................................8 1.1.5.4. SUSTANCIAS MINERALES .....................................................................................8 1.1.5.5. VITAMINAS ..............................................................................................................9 1.1.6. ANTOCIANINAS .......................................................................................................10 1.2.. FORMAS DE CONSUMO DEL MAÍZ MORADO (Zea Mays) ......................................12. 1.3.. CHICHA DE JORA......................................................................................................13. 1.3.1. COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LA CHICHA DE JORA. .............................................14 1.4.. ELABORACIÓN DE LA BEBIDA FERMENTADA (CHICHA) .......................................16. 1.4.1. GERMINACIÓN DEL MAÍZ MORADO (Zea Mays) ...................................................16 1.4.2. MALTEADO ..............................................................................................................17 1.4.3. COCCIÓN .................................................................................................................18 1.4.4. FERMENTACIÓN .....................................................................................................19 1.4.4.1. FERMENTACIÓN DE LA CHICHA DE MAÍZ MORADO .........................................19 1.4.4.2. FLORA MICROBIANA DE LA CHICHA DE JORA ..................................................21 1.4.4.3. FERMENTACIÓN ALCOHÓLICA ...........................................................................22 1.4.5. CLARIFICANTES EN BEBIDAS FERMENTADAS ....................................................27 1.4.5.1. ENZIMAS PÉCTICAS COMO CLARIFICANTES EN LA INDUSTRIA DE ALIMENTOS.........................................................................................................................27 1.4.6. PASTEURIZACIÓN...................................................................................................33 1.4.6.1. APLICACIÓN DEL MÉTODO GENERAL PARA ESTABLECER EL TIEMPO DE PASTEURIZACIÓN ..............................................................................................................35 1.4.6.2. LETALIDAD DE UN PROCESO..............................................................................35 1.4.6.3. INTEGRACIÓN NUMÉRICA DE SIMPSON ...........................................................39 1.4.6.4. INTEGRACIÓN NUMÉRICA ...................................................................................40 1.4.6.5. REGLA DE SIMPSON 1/3 .....................................................................................41.

(11) 1.4.7. EVALUACIÓN SENSORIAL......................................................................................42 2.. MATERIALES Y MÉTODOS ...................................................................................... 44. 2.1. LUGAR DE EJECUCIÓN ...............................................................................................44 2.2.. MATERIALES, EQUIPOS Y REACTIVOS.............................................................45. 2.2.1.. MATERIA PRIMA ..................................................................................................45. 2.2.3.. EQUIPOS ...............................................................................................................45. 2.2.3.. REACTIVOS ...........................................................................................................46. 2.2.4.. OTROS ...................................................................................................................47. 2.3.. MÉTODOS DE ANÁLISIS ........................................................................................47. 2.3.1. ANÁLISIS PROXIMAL ..............................................................................................47 2.3.1.1. CENIZAS ................................................................................................................47 2.3.1.2. GRASA ...................................................................................................................47 2.3.1.3. HUMEDAD .............................................................................................................47 2.3.1.4. PROTEÍNAS TOTALES ..........................................................................................48 2.3.1.5. CARBOHIDRATOS.................................................................................................48 2.3.2. ANÁLISIS FÍSICO-QUÍMICO ...................................................................................48 2.3.2.1. DETERMINACIÓN DE ACIDEZ .............................................................................48 2.3.2.2. DETERMINACIÓN DE pH ......................................................................................48 2.3.2.3. DETERMINACIÓN DE LOS SÓLIDOS SOLUBLES................................................48 2.3.2.4. DETERMINACIÓN DEL CONTENIDO DE ANTOCIANINAS .................................48 2.3.2.5. DETERMINACIÓN DE AZÚCARES REDUCTORES .............................................48 2.3.2.6. DETERMINACIÓN DE LA TURBIDEZ ....................................................................48 2.3.3. ANÁLISIS MICROBIOLÓGICO .................................................................................49 2.3.4. ANÁLISIS SENSORIAL ............................................................................................50 2.4. PROCESO EXPERIMENTAL PARA OBTENER UNA BEBIDA FERMENTADA DE MAÍZ MORADO (Zea mays) GERMINADO ..........................................................................51 2.5.. DIAGRAMA EXPERIMENTAL...................................................................................56. 3.. RESULTADOS Y DISCUSIÓN ................................................................................... 57. 3.1.. COCCIÓN ...................................................................................................................57. 3.2.. FERMENTACIÓN .......................................................................................................62. 3.2.1. ANÁLISIS MICROBIOLÓGICO DEL CULTIVO INICIADOR (CONCHO) ...................62 3.2.2. EL pH ........................................................................................................................64 3.2.3. °BRIX ........................................................................................................................68 3.3.. PASTEURIZACIÓN ....................................................................................................71.

(12) 3.4. ANÁLISIS FISICOQUÍMICOS DE LAS BEBIDAS FERMENTADAS, CLARIFICADAS Y PASTEURIZADAS................................................................................................................77 3.4.1. ACIDEZ TOTAL .......................................................................................................77 3.4.2. ACIDEZ VOLÁTIL .....................................................................................................79 3.4.3. GRADO ALCOHÓLICO............................................................................................81 3.4.4.. AZÚCARES REDUCTORES ....................................................................................83. 3.4.5. TURBIDEZ ................................................................................................................84 3.4.6. DENSIDAD ...............................................................................................................86 3.4.7. ANTOCIANINAS .......................................................................................................87 3.4.8. PORCENTAJE DE SATURACION DE COLOR .......................................................89 3.5. ANÁLISIS MICROBILÓGICO DE LAS BEBIDAS FERMENTADAS, CLARIFICADAS Y PASTEURIZADAS ............................................................................................................91 3.5.1. ANÁLISIS MICROBILÓGICO DE LA BEBIDA FERMENTADA TRADICIONAL .......91 3.5.2. ANÁLISIS MICROBIOLÓGICO DE LAS BEBIDAS FERMENTADAS, CLARIFICADAS Y PASTEURIZADAS ............................................................................................................92 3.6. EVALUACIÓN SENSORIAL DE LAS BEBIDAS FERMENTADAS, CLARIFICACIÓN Y PASTEURIZADAS................................................................................................................94 3.7. COMPOSICIÓN PROXIMAL DE LA BEBIDA FERMENTADA CLARIFICADA Y PASTEURIZADA DEL TRATAMIENTO C2HF24H ...............................................................96 3.8. EVALUACIÓN EN EL ALMACENAMIENTO DE LA BEBIDA FERMENTADA CLARIFICADA Y PASTEURIZADA (C2HF24H) DURANTE 40 DIAS .............................98 CONCLUSIONES ............................................................................................................... 100 RECOMENDACIONES ...................................................................................................... 101 BIBLIOGRAFÍA .................................................................................................................. 102 ANEXO............................................................................................................................... 109.

(13) ANEXO DE FIGURAS FIG. 1 MAÍZ MORADO ................................................................................................................................ 2 FIG. 2 ESTRUCTURA DEL GRANO DE MAÍZ (OSPINA, 2002) ................................................................. 4 FIG. 3 ESTRUCTURA GENERAL DE LAS ANTOCIANINAS DE MAÍZ MORADO (HIROMITSU, 2003) . 11 FIG. 4 REPRESENTACION GRAFICA DE “D” ........................................................................................... 36 FIG. 5 REPRESENTACIÓN GRÁFICA DEL VALOR Z .............................................................................. 37 FIG. 6 APROXIMACIÓN AL ÁREA BAJO LA CURVA CON LA FÓRMULA DE SIMPSON DE 1/3 (CHAILLOU, 2008). ............................................................................................................................. 42 FIG. 7 PROCESO TECNOLÓGICO DE ELABORACIÓN DE LA BEBIDA FERMENTADA (CHICHA)...... 51 FIG. 8 COMPORTAMIENTO DE LOS SÓLIDOS SOLUBLES (°BRIX) Y EL PH DURANTE EL TIEMPO DE COCCIÓN DE UNA HORA (C1H) DEL MOSTO DE MAÍZ MORADO GERMINADO .................. 57 FIG. 9 COMPORTAMIENTO DE LOS SÓLIDOS SOLUBLES (°BRIX) Y EL PH DURANTE EL TIEMPO DE COCCIÓN DE DOS HORAS (C2H) DEL MOSTO DE MAÍZ MORADO GERMINADO. ................ 58 FIG. 10 COMPORTAMIENTO DE LOS SÓLIDOS SOLUBLES (°BRIX) Y EL PH DURANTE EL TIEMPO DE COCCIÓN DE TRES HORAS (C3H) DEL MOSTO DE MAÍZ MORADO GERMINADO................ 60 FIG. 11 COMPORTAMIENTO DEL PH DURANTE EL TIEMPO DE FERMENTACIÓN DE 8 HORAS ..... 64 FIG. 12 COMPORTAMIENTO DEL PH DURANTE EL TIEMPO DE FERMENTACIÓN DE 16 HORAS .... 65 FIG. 13 COMPORTAMIENTO DEL PH DURANTE EL TIEMPO DE FERMENTACIÓN DE 24 HORAS .... 66 FIG. 14 COMPORTAMIENTO DE LOS SÓLIDOS SOLUBLES (°BRIX) DURANTE EL TIEMPO DE FERMENTACIÓN DE 8 HORAS. ....................................................................................................... 68 FIG. 15 COMPORTAMIENTO DE LOS SÓLIDOS SOLUBLES (°BRIX) DURANTE EL TIEMPO DE FERMENTACIÓN DE 16 HORAS. ..................................................................................................... 69 FIG. 16 COMPORTAMIENTO DE LOS SÓLIDOS SOLUBLES (°BRIX) DURANTE EL TIEMPO DE FERMENTACIÓN DE 24 HORAS. ..................................................................................................... 70 FIG. 17 EFECTO DE LOS TIEMPOS DE COCCIÓN Y FERMENTACIÓN SOBRE LA ACIDEZ TOTAL DE LAS BEBIDAS FERMENTADAS, CLARIFICADAS Y PASTEURIZADAS. .................................. 77 FIG. 18 EFECTO DE LOS TIEMPOS DE COCCIÓN Y FERMENTACIÓN SOBRE LA ACIDEZ VOLÁTIL DE LAS BEBIDAS FERMENTADAS, CLARIFICADAS Y PASTEURIZADAS. .................................. 79 FIG. 19 EFECTO DE LOS TIEMPOS DE COCCIÓN Y FERMENTACIÓN SOBRE EL GRADO ALCOHÓLICO DE LAS BEBIDAS FERMENTADAS, CLARIFICADAS Y PASTEURIZADAS. ......... 81 FIG. 20 EFECTO DE LOS TIEMPOS DE COCCIÓN Y FERMENTACIÓN SOBRE LOS AZÚCARES REDUCTORES DE LAS BEBIDAS FERMENTADAS, CLARIFICADAS Y PASTEURIZADAS. ....... 83 FIG. 21 EFECTO DE LOS TIEMPOS DE COCCIÓN Y FERMENTACIÓN SOBRE LA TURBIDEZ DE LAS BEBIDAS FERMENTADAS, CLARIFICADAS Y PASTEURIZADAS. ......................................... 84 FIG. 22 EFECTO DE LOS TIEMPOS DE COCCIÓN Y FERMENTACIÓN SOBRE LA DENSIDAD DE LAS BEBIDAS FERMENTADAS, CLARIFICADAS Y PASTEURIZADAS. ........................................ 86.

(14) FIG. 23 EFECTO DE LOS TIEMPOS DE COCCIÓN Y FERMENTACIÓN SOBRE LAS ANTOCIANINAS DE LAS BEBIDAS FERMENTADAS, CLARIFICADAS Y PASTEURIZADAS. ...... 87. ÍNDICE DE CUADROS CUADRO 1: CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DEL MAÍZ MORADO .....................................................................5 CUADRO 2: COMPOSICIÓN QUÍMICA DEL MAÍZ MORADO INIA-615 NEGRO CANAÁ (CONTENIDO EN 100 GRAMOS) .............................................................................................................................................6 CUADRO 3: COMPARACIÓN DEL ANÁLISIS PROXIMAL DEL GRANO Y MAÍZ MALTEADO ....................6 CUADRO 4: CONCENTRACIONES DE PROTEÍNAS EN VARIEDADES DE MAÍZ .......................................8 CUADRO 5: ANÁLISIS PROXIMAL DEL GRANO DE MAÍZ MORADO Y CHICHA DE MAÍZ MORADO (100G DE LA PARTE COMESTIBLE) ..............................................................................................................9 CUADRO. 6: COLOR Y DISTRIBUCIÓN DE LAS PRINCIPALES ANTOCIANIDINAS EN ALGUNAS. FRUTAS Y VEGETALES COMUNES ...........................................................................................................11 CUADRO 7: COMPOSICIÓN POR 100 G DE PARTE COMESTIBLE .............................................................14 CUADRO 8: COMPOSICIÓN QUÍMICA PROMEDIO DE 9 MUESTRAS DE CHICHA DE JORA ................15 CUADRO 9: FLORA MICROBIANA DE LA CHICHA DE JORA ........................................................................21 CUADRO 10: FUNCIÓN Y APLICACIÓN DE LAS PECTINASAS EN LA INDUSTRIA DE LOS ALIMENTOS ............................................................................................................................................................................29 CUADRO 11: ESCALA DE ACEPTACIÓN ...........................................................................................................44 CUADRO. 12: RESULTADOS. DEL ANÁLISIS MICROBIOLÓGICO DEL CULTIVO. INICIADOR. (CONCHO) ........................................................................................................................................................62 CUADRO 13: TIEMPO DE PASTEURIZACIÓN DE LA BEBIDA FERMENTADA CORESPONDIENTE A LOS TRATAMIENTOS C1HF8H, C1HF16H, C1HF24H, C2HF8H, C2HF16H, C2HF24H, C3HF8H, C3HF16H Y C3HF24H PARA OBTENER F0 = 7 MIN. ................................................................................72 CUADRO 14: TIEMPO DE PASTEURIZACIÓN DE LA BEBIDA FERMENTADA CORESPONDIENTE A LOS TRATAMIENTOS C1HF8H, C1HF16H, C1HF24H, C2HF8H, C2HF16H, C2HF24H, C3HF8H, C3HF16H Y C3HF24H PARA OBTENER F0 = 7 MIN. ................................................................................73 CUADRO 15: CÁLCULO DE LA LETALIDAD PARA LA BEBIDA FERMENTADA, PASTEURIZADA Y PASTEURIZADA (C2HF24H) .........................................................................................................................74 CUADRO. 16: CONCENTRACIÓN DE. ANTOCIANINAS DE LAS BEBIDAS FERMENTADAS,. CLARIFICADAS Y PASTEURIZADAS ..........................................................................................................88 CUADRO 17: PORCENTAJE DE SATURACIÓN DE COLOR Y LONGITUD DE ONDA DOMINANTE DE LAS BEBIDAS FERMENTADAS, CLARIFICADAS Y PASTEURIZADAS ...............................................90 CUADRO 18: ANÁLISIS MICROBIOLÓGICO DE LA BEBIDA FERMENTADA TRADICIONAL .................91.

(15) CUADRO 19: ANÁLISIS MICROBIOLÓGICO DE LAS BEBIDAS FERMENTADAS, CLARIFICADAS Y PASTEURIZADAS ...........................................................................................................................................92 CUADRO. 20: EVALUACIÓN SENSORIAL DE LA APARIENCIA GENERAL DE LAS BEBIDAS. FERMENTADAS CLARIFICADAS Y PASTEURIZADAS C1HF8H, C1HF16H, C1HF24H, C2HF8H, C2HF16H, C2HF24H, C3HF8H, C3HF16H, C3HF24H. .............................................................................94 CUADRO 21: COMPOSICIÓN PROXIMAL DE LA BEBIDA FERMENTADA TRADICIONAL Y LA BEBIDA FERMENTADA CLARIFICADA Y PASTEURIZADA ..................................................................................96.

(16) INTRODUCCIÓN. La Chicha de Jora es un producto oriundo del Perú, el cual es una bebida alcohólica que se obtiene por fermentación natural de la materia azucarada contenida en el mosto de malta de maíz con un contenido alcohólico de 9% en volumen (León, 2010). Esta bebida fermentada a base de maíz morado (chicha de jora) es consumida en toda la región de Arequipa, por ello merece la atención de los investigadores, porque el consumidor actual requiere tener disponible en el mercado local bebidas que sustituyan a las bebidas como las gaseosas y aporten beneficios a su salud. El presente Proyecto de Investigación se refiere al “efecto de tiempo de cocción y fermentación sobre la calidad de la bebida fermentada a base de maíz morado (Zea Mays) germinado de la variedad kculli”. En la elaboración tradicional de la bebida fermentada a base de maíz morado no existe parámetros definidos sobre el tiempo de cocción y fermentación del mosto de maíz morado. Al no tener estos parámetros, las características de calidad final del producto no serán constantes, por lo tanto se requiere uniformizar el proceso de elaboración de la bebida, principalmente en lo que respecta a los atributos sensoriales, fisicoquímicos y microbiológicos. La cocción transforma física y químicamente el aspecto, la textura, la composición y el valor nutrimental de los alimentos por acción del calor con objeto de mejorar sus características organolépticas. Durante la cocción la energía se transfiere mediante convección al mosto de maíz morado y se produce incremento de sólidos solubles (azúcares, ácidos, sales y otros compuestos solubles) que favorecerá al proceso de fermentación..

(17) OBJETIVOS DEL ESTUDIO. OBJETIVO GENERAL:  Estudiar. el efecto de tiempo. de cocción y fermentación en. la bebida. fermentada a base de maíz morado (Zea mays) germinado de variedad de kculli. OBJETIVOS ESPECÍFICOS: 1. Evaluar el efecto de tiempo de cocción del mosto de maíz morado germinado sobre la calidad de la bebida fermentada. 2. Evaluar el efecto de tiempo de fermentación del mosto del maíz morado germinado sobre la calidad de la bebida fermentada. 3. Analizar fisicoquímica, microbiológica y sensorialmente la bebida fermentada a base de maíz morado..

(18) 1. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA 1.1.. MAÍZ MORADO (ZEA MAYS). 1.1.1. DEFINICIÓN Maíz morado (Zea Mays) El maíz morado es un producto que se cultiva en el Perú desde épocas prehispánicas y era conocido como “sara o kculli”, pertenece a la familia gramínea y es conocido por su nombre científico como también por su nombre común, es decir, zeamays, maíz morado, killusara respectivamente, (Exportadora productores incas, 2010). La principal característica de la variedad kculli es la gran cantidad de pigmentos antocianídicos que se encuentran en toda la planta y la mazorca (Prociandino, 1991). La funcionalidad en los alimentos proporciona beneficios más allá de la nutrición básica ya que mejora una o varias funciones en el organismo, el maíz morado arequipeño es un alimento funcional por sus características antioxidante (Valera, 2011).. 1.1.2. VARIEDAD Todas las variedades de maíz morado tienen como ancestro a una sola variedad llamada kculli. Existen diferentes variedades de maíz morado todas derivadas de una línea más ancestral denominada "Kculli" aún cultivada en Perú, Bolivia y Argentina. Variedades . Morado canteño: variedad nativa, floración a los 110-125 días.. 1.

(19) . Morado mejorado (derivados de Caraz): PVM-581, para siembra en sierra media; PVM-582, para costa central, altura cercana a los 2m, precocidad de floración masculina, 90 a 100 días.. . Morado caraz: usado para siembra en sierra.. . Arequipeño (var.Tradicional), color no es intenso, presenta mucha variabilidad puede ser mejorado, es más precoz que los anteriores.. . Cusco morado: tardío, granos grandes dispuestos en mazorcas de hileras bien definidos.. . Negro de Junín: en la sierra centro y sur llegando hasta Arequipa. (Ugaz, 1997).. Fig. 1Maíz morado. 2.

(20) Según Terranova 1955, el Maíz se clasifica de la siguiente forma: . Reino. vegetal. . División. Angiosperme. . Clase. . Orden. Cereales. . Familia. Poaceae. . Género. Zea. . Especie. Mays. . Nombre científico Zea Mays. Monocotyldoneae. 1.1.3. COMPOSICIÓN QUIÍMICA DEL GRANO DE MAÍZ (Zea Mays) Los componentes químicos presentes en el maíz morado son: ácido salicílico, grasas,resinas, saponinas, sales de potasio, sodio, azufre y fósforo, pero ante todo compuestos fenólicos. Además, se ha informado sobre la existencia de cianidina 3glucósido en la semilla del Zea mays L. variedad morado, como la principal antocianina (flavonoide) contenida en este fruto. (Arroyo, et al 2007). Como los demás cereales, el grano de maíz es rico en almidón y pobre o relativamentepobre en celulosa. Por lo tanto ocupa un lugar de preferencia por su contenido deelementos nutritivos digestibles totales y de energía neta, conjuntamente con el trigo, siguiéndole en importancia los sorgos del grano, el centeno y la cebada. Con excepción de la avena, el maíz es el cereal más rico en grasas, es pobre en calcio y relativamente rico en fósforo, contiene muy pequeñas cantidades de dos aminoácidos esenciales, lisina y triptófano y, por consiguiente, su utilización no produce resultados 3.

(21) eficientes en la alimentación, a menos que esa deficiencia sea corregida por proteínas de otras fuentes de suministro. (IICA-PROCIANDIN0.1995). . Endospermo:. En. promedio. esta. porción. de. grano. representa,. aproximadamente, el82% del peso del grano. . Endospermo harinoso: Que está ubicado en la punta del grano y rodeando. parcialmente el germen o embrión, constituye alrededor de la cuarta parte del grano; es aún más rico en almidón que el endospermo duro, pero contiene menos proteína. . Germen: En promedio, esta porción del grano, representa aproximadamente. 12% del peso total. Contiene cerca de 35% de grasa, 18 a 20% de proteínas, 10% decenizas y poco almidón. . Las. cubiertas. o. tegumento. (pericarpio. y. raquilla):. aproximadamente el 1% del peso total del grano.. Fig. 2Estructura del grano de maíz (Ospina, 2002). 4. Representan.

(22) 1.1.4. CARACTERÍSTICASFÍSICAS QUÍMICASDEL MAÍZ MORADO(Zea Mays) El maíz morado es una mazorca (tusa y grano) que contiene el pigmento denominado antocianina cianidina -3b – glucosa, que se encuentra en mayor cantidad en la coronta (tusa) y en menor proporción en el pericarpio (cáscara) del grano. Este fruto está constituido en un 85 % por grano y 15% por coronta (Sierra exportadora, 2011).. CUADRO 1:CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DEL MAÍZ MORADO. Fuente: Boletín de Información Técnica del Ministerio De Agricultura- Lima Perú. 1998.. En la composición química del grano de maíz morado se destaca el contenido decarbohidratos y proteínas. La coronta tiene una importante fracción de fibra, carbohidratos y minerales (Fernández, 1995; Risco, 2007). El detalle de la composición del grano y coronta de maíz morado se presenta en el cuadro 2.. 5.

(23) CUADRO 2: COMPOSICIÓN QUÍMICA DEL MAÍZ MORADO INIA-615 NEGRO CANAÁ (CONTENIDO EN 100 GRAMOS). Fuente: Laboratorio y nutrición de la UNSCH citado por Fernández (2009).. 1.1.5. COMPARACIÓN DEL ANÁLISIS PROXIMAL DEL GRANO ENTERO Y DEL MAÍZ MALTEADO En el Cuadro 3 se presentan los resultados del análisis físico-químico proximal entre el grano entero y malteado del maíz morado (m Zea Mays) variedad arequipeño.. CUADRO 3: COMPARACIÓN DEL ANÁLISIS PROXIMAL DEL GRANO Y MAÍZ MALTEADO. Fuente: Apaza, Atencio, 2017.. 6.

(24) 1.1.5.1.. ALMIDÓN. Se encuentra mayormente en el endospermo. Está constituido por la amilasa y la amilopectina. Los maíces comerciales tienen en promedio 27% de amilosa y 73% de amilopectina. La amilosa se encuentra en altos porcentajes en el maíz dulce, alcanzando hasta 50 y 82% condición muy favorable para la industria de plásticos, celofán y películas. Otros hidratos de carbono son azúcares sencillos,en forma de glucosa, sacarosa y fructosa, en cantidades que varían del 1 al 5% del grano. En el maíz, el 98% de almidón del grano se encuentra en el endospermo, y el 70% de los azúcares libres en el germen. (IICA-PROCIANDINO, 1995).. 1.1.5.2.. PROTEÍNAS. El maíz contiene tres tipos de proteínas: a) prolaminas, soluble en alcóhol, principalmente en forma de zeina b) globulina soluble en solución de sal neutra c) glutenina. La zeina aporta casi la mitad de las proteínas totales del grano entero y, aproximadamente, la mitad de las contenidas en el endospermo. En el germen se hallan presentes solo pequeñas cantidades de zeína siendo la glutenina la principal proteína de esa parte del grano.(IICA PROCIANDIN0.1995).. 7.

(25) CUADRO 4: CONCENTRACIONES DE PROTEÍNAS EN VARIEDADES DE MAÍZ. Fuente: Collazos (1962). 1.1.5.3.. EXTRACTO ETEREO. La mayor parte del aceite se encuentra en el germen (80-85%) y el resto en la porción exterior. de. endosperma.. Además,. la. proteína. que. contiene. el. germen,. estábiológicamente bien equilibrada (lisina y triptófano) siendo así el mejor para la alimentación del ganado que la proteína del endospermo. (FAO, 1993).. 1.1.5.4.. SUSTANCIAS MINERALES. Aproximadamente el 75% del total de cenizas se encuentran en el germen y el 25% en el endospermo exterior (córneo), siendo muy reducida la cantidad que se encuentra en el endospermo amiláceo. El maíz es muy pobre en calcio, pero al igual que en otros cereales, relativamente ricos en forma de fitina, distribuida en todo el grano, lo que ejerce cierto efecto sobre el bajo poder calcificante del maíz. Contiene también aceptables cantidades de hierro. (IICAPROCIANDIN0.1995). Los más abundantes son fósforo y potasio (0,3 - 0,4%), seguidos, en general, por el magnesio (0,1 - 0,2%). En menor proporción, se encuentran el silicio, el sodio y el. 8.

(26) calcio.Entre los micronutrientes, el más abundante es el hierro (30-80 mg/kg), seguido por el manganeso, el cobre y el zinc. (Primo, 1987). CUADRO 5: ANÁLISIS PROXIMAL DEL GRANO DE MAÍZ MORADO Y CHICHA DE MAÍZ MORADO (100g DE LA PARTE COMESTIBLE). Fuente: Collazos. (1962). 1.1.5.5.. VITAMINAS. El grano de maíz contiene dos vitaminas solubles en grasa, la provitamina A, o carotenoide, y la vitamina E. Los carotenoides se hallan sobre todo en el maíz amarillo, en tanto que el maíz blanco tiene un escaso o nulo contenido de ellos. La mayoría de los carotenoides se encuentran en el endospermo duro. El beta caroteno es una fuente importante de vitamina A, aunque no totalmente aprovechada pues los seres humanos no consumen tanto maíz amarillo como maíz blanco. La otra vitamina liposoluble, la vitamina E, que es objeto de cierta regulación genética, se halla principalmente en el germen. (FAO, 1993).. 9.

(27) 1.1.6. ANTOCIANINAS Las antocianinas están basadas químicamente en una única estructura aromática, aquella de la cianidina, y todas se consideran derivadas de ella por adición o sustracción de grupos hidróxilo, por metilación o por glicosidación. Ellas son intensamente coloreadas y solubles en agua. Las antocianinas son las responsables de los colores rojos, azulados o violetas de la mayoría de los frutos o flores, es el pigmento más importante, después de la clorofila, que es visible al ojo humano. Las antocianinas como pigmentos naturales inocuos tiene considerable potencial en la industria alimentaria; peor a diferencia de los pigmentos rojos sintéticos que se utilizan actualmente, las antocianinas no son estables especialmente en soluciones neutras y alcalinas, ocurriendo fácilmente cambios durante el procesamiento del material crudo y el almacenaje. (Ugaz, 1997). El maíz morado es una variedad de maíz de los valles interandinos peruanos usado por los antiguos incas. Es un gran antioxidante debido a su alto contenido de antocianinas, alivia los problemas del cáncer del colón, es antinflamatorio y elimina los radicales libres. El color de las antocianinas depende de varios factores intrínsecos, como son lo sustituyentes químicos que contenga y la posición de los mismos en el grupo flavilio; por ejemplo si se aumentan los hidroxilos (OH) del anillo fenólicos se intensifica el color azul, mientras que la introducción de metoxilos (CH30) provoca la formación de los tonos rojos debido a la deficiencia electrónica (carga positiva) del núcleo de flavilio, estos pigmentos funcionan como verdaderos indicadores de pH: es decir, su calor depende de las condiciones de acidez o alcalinidad del sistema en que se encuentran: a pH ácidos adquieren una estructura estable de catión flavilio rojo; cuando se. 10.

(28) incremente el ph, la distribución electrónica se modifica hasta llegar a la forma quinoidal azul. (Valera, 2011).. Fig. 3Estructura general de las antocianinas de maíz morado (Hiromitsu, 2003). Los pigmentos de antocianinas son los responsables de mayoría de los colores rojo, violeta y azul de las flores y frutos (Burin B. et. al. 2010).. CUADRO 6: COLOR Y DISTRIBUCIÓN DE LAS PRINCIPALES ANTOCIANIDINAS EN ALGUNAS FRUTAS Y VEGETALES COMUNES. Fuente: Burin B. et al 2010. 11.

(29) 1.2.. FORMAS DE CONSUMO DEL MAÍZ MORADO (Zea Mays). Diversos trabajos etnográficos se han concentrado en la elaboración y consumo de chicha de maíz en los Andes, tanto en la costa como en la sierra siendo considerada una bebida alcohólica ancestral (Antúnez de Mayolo 1984, Cárdenas yCutler 1981 citado por Llanos 2001). En el Perú su consumo es popular y masivo en forma de chicha morada y mazamorra morada. El uso de maíz en épocas pre incas fue considerado como un elemento ritual importante en todas las comunidades indígenas del país, los incas reverenciaban a la "Pachamama" - que es la tierra - derramando chicha y maíz molido en épocas de siembra pidiendo, les de buenas cosechas. Diversos estudios epidemiológicos apoyan la relación entre el consumo de alimentos ricos en compuestos fenólicos, como el Zea Mays, y una baja incidencia de enfermedad cardiaca coronaria, ateroesclerosis y ciertas formas de infarto y cáncer. Recientemente, se ha reportado que estos alimentos tienen actividad antioxidante y pueden mejorar los perfiles lipídicos en modelos experimentales. (Arroyo et. al. 2007). El maíz morado es una variedad de maíz de los valles interandinos peruanos usado por los antiguos incas, en una gran antioxidante debido a su alto contenido de antocianinas, alivia los problemas del cáncer de colón, es antinflamatorioy elimina los radicales libres. (Valera, 2011).. Del maíz se obtiene una bebida milenaria llamada "chicha de jora", mediante un proceso de fermentación en tinajas o chombas resultando una bebida de alto contenido. 12.

(30) alcohólico, el cual se solía tomar en ceremonias importantes de adoración a la tierra, con el objeto que las cosechas resulten (Antúnez de Mayolo 1984, Cárdenas yCutler 1981 citado por Llanos 2001).. 1.3.. CHICHA DE JORA. Chicha es el nombre que reciben diversas variedades de bebidas alcohólicas derivada principalmente de la fermentación no destilada del maíz y otros cereales originarios de América (Guamán, 2013). Ezquerra M, 2009. Define chicha la “bebida alcohólica resultante de la fermentación del maíz y de otros granos”. La chicha de jora es una bebida alcohólica obtenida por fermentación de la materia azucarada contenida en el mosto del maíz germinado (De Florio, 1986), es una bebida de baja graduación alcohólica obtenida por fermentación de los azúcares contenidos en el mosto de malta de maíz (Manrique, 1987). La Chicha de Jora, es un producto oriundo del Perú, la cual es una bebida alcohólica que se obtiene por fermentación natural de la materia azucarada contenida en el mosto de malta de maíz, con un contenido alcohólico de 9% en volumen (León, 2010). Según NTE-INEN 338 (1992). la chicha de jora se define como el producto de. fermentación alcohólica de mostos de uva, jora (malta de maíz), frutas y otros vegetales con características propias según su origen.. 13.

(31) 1.3.1. COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LA CHICHA DE JORA. Según collazos, 1993 la chicha de jora contiene los siguientes elementos que se muestra en el cuadro 7. Composición química de chicha de jora según tabla de la composición de alimentos peruanos. CUADRO 7: COMPOSICIÓN POR 100 g DE PARTE COMESTIBLE. Energía (kcal). 28. Agua (g). 93.2. Proteína (g). 0.4. Grasa (g). 0.3. Carbohidratos (g). 5.8. Fibra (g). 0.2. Ceniza (g). 0.3. Calcio (mg). 22. Fósforo (mg). 18. Hierro (mg). 1.8. Tiamina (mg). 0.02. Riboflavina (mg). 0.1. Niacina (mg). 0.2. Ac. Ascórbico reducido (mg). 0.4. Fuente: Collazos (1993).. Según Gonzales, (1976), mencionado por García y Mamani (2008), la chicha de jora contiene los siguientes elementos que se encuentran en el cuadro 8: 14.

(32) CUADRO 8: COMPOSICIÓN QUÍMICA PROMEDIO DE 9 MUESTRAS DE CHICHA DE JORA. Composición Ph. 3.28. Densidad (g/mL). 1.0055. Grado alcohólico (g/100 mL). 6.64. Acidez total (g/L Ac. sulfúrico). 5.25. Acidez fija (g/L Ac. sulfúrico). 4.62. Acidez volátil (g/L Ac. acético). 0.5640. Residuo seco (g/100 mL). 5.00. Humedad (g/100mL). 95.00. Extracto etéreo (g/100 mL). 0.34. Proteína (g/100 mL). 0.31. Fibra (g/100 mL). 0.18. Carbohidratos (g/100 mL). 3.97. Azúcares reductores directos (g/100 mL). 0.319. Azúcares totales (g/100 mL). 1.390. Cenizas totales (g/100 mL). 0.196. Cenizas solubles (g/100 mL). 0.173. Cenizas insolubles (g/100 mL). 0.017. Cloruros (g/100 mL). 0.080. Fósforo (mg/L). 229.63. Calcio (mg/L). 154.00. 15.

(33) Hierro (mg/L). 8.63. Magnesio (mg/L). 241.11. Potasio (mg/L). 350.00. Sodio (mg/L). 216.67. Ácido ascórbico (mg/100 mL). 4.22. Valor calórico (kcal/100 mL). 20.07. Fuente: Gonzáles (1987).. 1.4.. ELABORACIÓN DE LA BEBIDA FERMENTADA (CHICHA). 1.4.1. GERMINACIÓN DEL MAÍZ MORADO (Zea Mays) Las transformaciones morfológicas, fisiológicas y bioquímicas derivadas de la germinación son subdivididas en tres fases. Fase I: reactivación (imbibición, activación de la respiración y de las demás etapas del metabolismo). Fase II: inducción del crecimiento, activación de la síntesis proteíca, formación de enzimas hidrolíticas que producen movilización de las reservas). Fase III: crecimiento (producción de la raíz primaria). (Oiveira, 2014 citado por Centeno 2016) Durante las primeras fases de la germinación, la respiración puede ser completamente anaerobia, pero tan pronto como se rompa la cubierta seminal la semilla pasa a respirar aeróbicamente y, por lo tanto, necesita oxígeno. Si el suelo está saturado de agua, la cantidad de oxigeno utilizable por la semilla puede ser insuficiente para que se. 16.

(34) produzca la respiración aerobia, entonces la semilla no podrá germinar. (Raven et. al. 1991). La germinación no es posible hasta que la semilla embeba el agua necesaria para sus actividades metabólicas. Entonces se activan las enzimas que ya están presentes en la semilla, y se sintetizan algunos nuevos para la digestión y la utilización de las reservas alimenticias que se habían acumulado en las células de la semilla durante el periodo de formación del embrión. El crecimiento posterior necesita de un aporte continuo de agua se hincha, y en su interior se alcanza una presión considerable (Raven et. al. 1991).. El exceso de agua puede ser tan pernicioso para la semilla como la carencia. Sí el nivel de agua llega a excluir o restringir la penetración de oxígeno a la semilla, la germinación se retarda o no ocurre, en un gran número de especies (Courtis et. al. 2013 citado por Centeno, 2016). 1.4.2. MALTEADO Durante la germinación o malteo , el ácido giberélico da lugar a alfa amilasas (enzima dextrogenica) y por difusión se activan las beta amilasa presentes (enzima sacarogénica) produciendo amilasas(alfa amilasa) para la conversión del almidón en azúcares fermentables; el grano germinado constituye el principal agente sacarificante siendo que con la molienda de este se rompe la capa protectora de celulosa y se expone más almidónsuperficial a la acción de los procesos de cocción y conversión (García ,Quintero & Lopez,2002). Según lo expone, (Casierra& Posada, 2008). Dentro del desarrollo de un vegetal, la germinación es una de las etapas más importantes. La germinación inicia con la. 17.

(35) imbibición o absorción de agua por la semilla y finaliza con la elongación del eje embrionario, principalmente la radícula, (Bewley JD & Black M, 1985). La cantidad de agua absorbida en la imbibición no supera a 2 a 3 veces del peso seco de la semilla, proceso que se ve afectado por los factores que determinan el movimiento del agua hacia las semillas, (Simón E. 1984).. 1.4.3. COCCIÓN La función de esta etapa es convertir el almidón, la proteína y los materiales de la pared celular en un líquido fermentable. Durante el proceso de cocción se garantiza de la destrucción. de los gérmenes. patógenos o agentes tóxicos presentes, también se obtienen características en el sabor en el color de los alimentos, la parte negativa es el método de posible pérdida de vitaminas y minerales. En esta etapa es donde se agregan todas las especias que darán. aroma y sabor. a nuestro producto. final.. (Carbajal, 2010 citado por. Benavides et. al 2003). En la cocción se inactivan las enzimas (amilolíticas, proteolíticas y. lipolíticas) los. aminoácidos y azúcares reaccionan (reacción de Maillard) produciendo compuestos de Amadori, los ácidos grasos forman hidroperóxidos. En esta etapa solamente se realizará la extracción de los componentes solubles de jora. La cocción de wiñapo, maíz morado. germinado se realizara en agua. en una. proporción de wiñapo/agua de 1:10 (p/v) y también se agregó canela y anís con el fin de dar sabor al mosto.. La temperatura de cocción. será de. 94℃ a diferentes. tiemposde cocción como son de una, dos y tres horas en agitación constante, con el 18.

(36) fin de los azúcares y. proteínas se. solubilicen. y el resto del almidón continúe. degradando. Durante el proceso de cocción se agitó periódicamente la mezcla con el fin de lograr una buena gelatinización de los gránulos de almidón que está compuesto por amilosa y amilopectina, para favorecer de esta manera una buena hidrolisis y la solubilidad de los azúcares y proteínas. Para mejorar la calidad y las características organolépticas de bebida fermentada, se adicionó especias durante el proceso de cocción del mosto de maíz morado germinado. 1.4.4.. FERMENTACIÓN. La fermentación es uno de los principales métodos de agregar valor a los alimentos, aumentar la vida útil y valor nutricional. En la fermentación de alimentos se hace uso de la acción controladas de microorganismos seleccionados para modificar su textura, conservarlos o producir ácidos o alcohol y desarrollar en ellos delicados aromas o buqués que aumenten su calidad. (Fellow,1994).. 1.4.4.1.. FERMENTACIÓN DE LA CHICHA DE MAÍZ MORADO. El Perú su consumo es popular y masivo en forma de chicha morada, mazamorra morada y "chicha de jora", el cual se logra mediante un proceso de fermentación en tinajas o chombas dando como resultado una bebida de alto contenido alcohólico. Diversos trabajos etnográficos se han concentrado en la elaboración y consumo de chicha de maíz en los Andes, tanto en la costa como en la sierra siendo considerada. 19.

(37) una bebida alcohólica ancestral (Antúnez De Mayolo 1984 y Cárdenas y Cutler, 1981 citado por Llanos, 2001). Existen tres procedimientos químicos básicos para obtener la fermentación del maíz: a). Sacarificar la fécula de maíz mediante ensalivado. b). Tostar o remojar la fécula de maíz en agua caliente. c). Germinar los granos de maíz mediante su remojo prolongado. Cualquiera de estos tres pasos es necesario puesto que no es posible obtener alcohol directamente de las féculas en estado natural. Se necesita calor seco o húmedo para que las moléculas de almidón se rompan y liberen una sustancia denominada diastasa. La diastasa es importante porque provoca que los almidones de las féculas se conviertan en azucares, los que a su vez se convertirán en alcohol. La diastasa obtenida mediante la germinación de los granos es mucho más activa y potente que la producida mediante el tratamiento de las féculas, lo que permite procesar cantidades muchos mayores de maíz. (Llanos et. al. 2001). Según Llanos et al. (2001), nos dice que en la etapa de fermentación, que de manera se eleva la cantidad de alcohol y el número de levaduras se disminuye. En fermento de altísima concentración de alcohol (12%) las levaduras prácticamente desaparecen. La concentración de alcohol en las chichas elaboradas a partir de la jora comúnmente oscila entre 4 y 7%, lo cual es superior a cualquier fermentación ocurrida accidentalmente. En el Perú se ha aislados diversidad de bacterias tácticas de la chicha de jora tanto en el norte como en el centro, todos estos trabajos están relacionados a la identificación morfológica y bioquímica, tanto en bacterias tácticas como en levaduras.. 20.

(38) La fermentación está mediada por la acción de diferentes microorganismos, desde las bacterias del ácido láctico hasta las levaduras. Estos organismos que son los encargados de la transformación en alcohol de los compuestos azucarados presentes en el mosto. El alcohol es un azúcar fermentado, y su concentración en las bebidas afecta la permeabilidad de la membrana citoplasmática en las bacterias e inhibe su crecimiento (Renneberg, 2006 citado por Benavides et. al. 2013). 1.4.4.2. FLORA MICROBIANA DE LA CHICHA DE JORA En la fermentación de la chicha de jora intervienen diversas especies de bacterias lácticas y levaduras que generalmente pertenecen al género Saccharomyces, en donde la especie Saccharomyces cerevisiae constituye la principal especie responsable de la fermentación de esta bebida (Manrique, 1978). CUADRO 9: FLORA MICROBIANA DE LA CHICHA DE JORA Especies % Saccharomyces cereviseae. 53. Saccharomyces pasteurianus. 11. Brettanomycesanomalus. 7. Saccharomyces tropicales. 6. Saccharomyceshanseii. 5. Saccharomyces elegans. 4. Torulaspora famata. 4. Saccharomyces fructum. 4. Candida solani. 3. 21.

(39) Saccharomyces carlsbergensis. 1. Saccharomyces exigius. 1. Saccharomyces heterogenes. 1. Fuente: Manrique, 1978. 1.4.4.3.. FERMENTACIÓN ALCOHÓLICA. La fermentación alcohólica es realizada principalmente por las levaduras. La más importante es Saccharomyces cerevisiae, que se emplea en la fabricación de vino, cerveza, alcoholes industriales y pan. El maíz es un sustrato más apetecible para las levaduras salvajes (Según Valencia, 2015). En la fermentación alcohólica los azúcares se oxidan hasta ser convertidos en piruvato en un proceso semejante a la glucólisis. Después el piruvato se descarboxila y se convierte en acetaldehído que posteriormente se reduce a etanol, La reacción global es la siguiente: Glucosa + 2ADP  2 etanol + 2CO2 +2ATP. El rendimiento teórico de 1 g de glucosa es de 0.51 g de etanol y 0.49 g de CO 2 alcanzan el 90% del valor teórico. El ATP formado se utiliza para las necesidades energéticas de la célula.. La envoltura. de la célula de levadura incluye una membrana plasmática, un espacio. periplasmático y una pared celular constituida principalmente por polisacáridos y una pequeña cantidad de péptidos. La pared tiene una estructura semirrígida permeable al 22.

(40) soluto que proporciona. a las levaduras una considerable fuerza compresionable y. tensil. (Owen, 1989) En el proceso fermentativo además de etanol y dióxido de carbono, también pueden generarse subproductos en menor cantidad como: alcoholes diferentes al etanol, ésteres, aldehídos, compuestos azufrados, ácidos orgánicos entre otros, que confieren las características organolépticas del producto fermentado. También se genera calor ya que la fermentación alcohólica es un proceso exotérmico.. La reacción general de la fermentación de azúcares por levaduras se expresa por la ecuación de Gay-Lussac:. Un adecuado proceso de fermentación comprende eficiente transformación del azúcar a alcohol etílico, asegurando las condiciones idóneas para el desarrollo de los microorganismos en el mosto o medio de cultivo durante todo el proceso fermentativo. El maíz morado germinado es un medio propicio para los microorganismos naturales presentes en la fermentación, a medida que avanza el proceso de fermentación las levaduras consumen azucares, llevando a cabo la actividad fermentadora hasta que la falta de azucares como nutrientes junto con la formación de etanol, cesan el aumento de la población” (Apaza y Atencio, 2017, p. 112).. 23.

(41) 1.4.5. CONDICIONES DE LA FERMENTACIÓN En la fermentación las levaduras utilizadas para la elaboración de cerveza (S. cereviciae) utilizan azúcares sacarosa, fructosa, maltosa y maltotriosa en ese orden, la sacarosa es hidrolizada primeramente por la invertas localizada en el espacio periplásmico extracelular. Los azúcares son transportadas de la membrana celular por transporte activo o pasivo, mediado por permeasas producidas constitutivamente. La maltosa y la maltotriosa son hidrolizadas intercelularmente por la α glucosidasa (Owen 1989). Todas las levaduras saccaromyces son incapaces de hidrolizar el almidón y las dextrinas y por consiguiente el empleo de materiales basados en almidón para la fermentación alcohólica requieren la acción de enzimas exógenos como las α y β amilasas de la malta o enzimas microbianos como α amilasa, amiloglucosidasa (glucoamilasa) y pulunasa. La velocidad de fermentación aumenta generalmente con la temperatura entre los 15 y los 35 ° C (Owen 1989). Aunque las fermentaciones alcohólicas son en gran medida anaerobias, las levaduras necesitan algo de oxígeno para sintetizar algunos esteroles y ácidos grasos insaturados componentes de la membrana, muchas cepas de S. cereviciae pueden producir concentraciones de etanol de hasta 12-14%, la tolerancia alcohólica puede elevarse suplementando el medio de crecimiento con ácidos grasos insaturados vitaminas y proteínas. Los enzimas glicoliticos de las levaduras, hexoquinasa, gliceraldehido-3-fosfato deshidrogenasa y piruvato descarbolilasa son sensibles a la concentración de etanol. (Owen 1989).. 24.

(42) En un proceso de fermentación alcohólica, participan algunos factores a los que se debe prestar especial atención a lo largo del proceso. Los principales se detallan a continuación:. a). pH. En general las levaduras crecen en un intervalo de pH de 4,0 a 6,0. Sin embargo pueden soportar como mínimo un pH de 2,0 y un máximo de 8,0. Este pH favorece a la levadura y es lo suficientemente bajo para inhibir el desarrollo de muchos tipos de bacterias.. Durante las fermentaciones se utiliza generalmente ácido sulfúrico para ajustar el pH del medio, aunque el ácido láctico o el acético son también satisfactorios para el desarrollo de las levaduras.. El pH tiene un marcado efecto en la velocidad de crecimiento y en el rendimiento de las fermentaciones, tiene una gran influencia en los productos finales del metabolismo anaerobio.. b). Oxigenación. Aunque la producción de alcohol no requiere de oxígeno en los primeros momentos de la fermentación es necesaria la agitación y aireación para procurar una dispersión homogénea del iniciador en los tanques de fermentación y la oxigenación para la. 25.

(43) reproducción de las células de levadura en condiciones óptimas, sin embargo para fermentar el medio el proceso debe ser anaerobio. c). Temperatura. La temperatura ejerce un marcado efecto sobre la velocidad metabólica del organismo, tiene una influencia directa sobre la velocidad de reacción y esta puede cambiar la configuración de los constituyentes celulares, especialmente de las proteínas y de los componentes de la membrana. Las levaduras saprófitas soportan amplios rangos de temperatura, sin embargo a bajas temperaturas no generan actividad, es decir no fermentan el medio. Por otro lado no soportan temperaturas superiores a los 35 °C, los mejores rangos de temperatura para su desarrollo y crecimiento oscilan entre 20 a 30 °C. Además la temperatura influye en la cantidad de etanol que se obtiene en la fermentación, así, si se quiere obtener mayor grado alcohólico en la bebida se emplean temperaturas bajas, por el contrario si se requiere baja graduación alcohólica se utilizan temperaturas altas.. d). Tiempo de fermentación. La transformación de azúcar en alcohol debe durar el menor tiempo posible, siempre que no afecte el producto esperado. Este tiempo depende de la concentración de azúcares del medio, de la cantidad de inóculo o levadura inicial agregada, de la variedad de levadura y temperatura del medio.. 26.

(44) 1.4.5. CLARIFICANTES EN BEBIDAS FERMENTADAS Como es sabido, los licores después de un prolongado reposo tienden a pasar por un proceso de clarificación mediante el cual se lleva a cabo la separación de las partículas responsables de la turbidez, estos procesos son lentos y requieren de varios años para que alcancen la total limpidez y estabilidad deseada; en consecuencia, es necesario utilizar ciertos procedimientos para acelerar esta etapa. 1.4.5.1.. ENZIMAS PÉCTICAS COMO CLARIFICANTES EN LA INDUSTRIA DE ALIMENTOS. Las sustancias pécticas son componentes estructurales de la lámina media de la pared celular primaria; abundantes en frutas y vegetales, donde son responsables de la firmeza y forma de sus tejidos. Durante el desarrollo fisiológico de los vegetales y en los procesos de transformación y almacenamiento de los productos derivados, se producen cambios en el contenido y en la estructura de las sustancias pécticas, lo que determinará las modificaciones en la textura. Químicamente es un complejo polisacáridos ácidos coloidales compuestas de residuos de ácido galacturónico unidas por a-1,4, parcialmente esterificado por metilo grupos éster y parcial o completamente neutralizado una o más bases (sodio, potasio o amonio). Las pectinasas forman un grupo de enzimas que degradan sustancias de pectina, hidrolizando enlaces glicosídicos a lo largo de la cadena carbónica. Pueden ser despolimerizados o desesterificados y son producidos por plantas, hongos filamentosos, bacterias y levaduras. (Pastore et. al. 2007). La clasificación de las enzimas pécticas está basada en el ataque contra esqueleto galacturonico por la preferencia de sustrato (pectina, ácido péctico o protopectina, la. 27.

(45) acción de transeliminación o hidrólisis y por escisión aleatoria (enzima endo, o licuefacción despolimerización) o terminal (exo-enzima o sacarificante). Hay básicamente tres tipos de pectinasas; pectinaesterasa (desesterificante o desmetoxilante) elimina los grupos metilo éster; la despolimerización (incluyendo enzimas hidrolíticas y liasas) catalizan la escisión de enlaces glicosídicos de sustancias pécticas y las protopectinasas que solubilizan la protopectina para formar pectina. (Pastore et. al. 2007 citado por Centeno, 2016). Algunos de las aplicaciones de estas enzimas en las industrias de alimentos incluyen la maduración de frutas, clarificación y reducción de viscosidad en jugos de frutas, tratamiento preliminar de jugos de uva para industrias vinícolas, extracción de pulpa de tomate, fermentación de té y chocolate, tratamiento de residuos vegetales, desgomado de fibras en las industrias textil y de papel, nutrición animal, enriquecimiento proteico de alimentos infantiles y extracción de petróleo. (Pastare et. al. 2007). Aproximadamente el 1 % de las enzimas identificadas hasta el momento se utilizan industrialmente como enzimas técnicos. En las industrias alimentarias las enzimas técnicas se utilizan: 1. Para reducir los costos de fabricación 2. Para mejorara los rendimientos en las extracciones de distintas materias primas o mejorar su manipulación 3. Para prolongar su vida útil y mejorar sus características organolépticas. (Fellows1994). Las enzimas pecticas son también son utilizadas para reducir el amargor excesivo en cascaras de frutas cítricas restaurando el aroma perdido durante el secado y mejora la. 28.

(46) firmeza, en aceites extra vírgenes aumenta la cantidad de agentes antioxidantes. (Pastare et. al. 2007). CUADRO10: FUNCIÓN Y APLICACIÓN DE LAS PECTINASAS EN LA INDUSTRIA DE LOS ALIMENTOS. Fuente: (Pastore et. al. 2007, citado por Centeno 2016).. Según (Fellow 1994) nos dice que en la práctica industrial se emplean preparaciones de enzimas pecticas fúngicos a base de poligalacturosa, pectin- metilesterasa, celulosa, hemicelulosa y proteasa para: 1) Acelerar las velocidades de filtración de los zumos de frutas.. 29.

(47) 2) Eliminar, en la fabricación de mermelada, la pectina, de la materia prima a base de frutas, antes de la estandarización del gel. 3) Para evitar la formación no deseada de geles en los extractos y purés de frutas y verduras. 4) Para estandarizar las características de la pectina utilizada como espesante, para la recuperación de aceites cítricos. 5) Para estabilizar la turbidez en los zumos de frutas. Las enzimas son activos incluso a concentraciones bajas y la velocidad de las reacciones de las que son responsables se controla con facilidad ajustando los parámetros de la incubación. (Fellow. 1994, citado por Centeno 2016). 1.4.6. COADYUVANTES Entre las características| los coadyuvantes de sedimentación deben reunir son de las de no influir en el olor, color, ni sabor propio de los vinos; además deben ser de fácil preparación y no quitar al licor en proporción sensible ninguno de sus componentes. Como es sabido, los licores después de un prolongado reposo tienden a pasar por un proceso de clarificación mediante el cual se lleva a cabo la separación de las partículas responsables de la turbidez, estos procesos son lentos y requieren de varios años para que alcancen la total limpidez y estabilidad deseada; en consecuencia, es necesario utilizar ciertos procedimientos para acelerar esta etapa.. En un proceso de sedimentación de licores se pueden utilizar coadyuvantes como bentonita, gelatina, caseína, carbono o clara de huevo; para luego aplicar adicionalmente, operaciones de centrifugación, decantación y/o filtración a través de. 30.

(48) mallas de asbesto, celulosa o derivados de esta para obtener un producto libre de levaduras u otros productos que enturbian el licor (García et. al. 2004) La cola de pescado (colapís) proviene de la vejiga natatoria de determinados peces. Se presenta en forma de virutas o de fideos. Su preparación es en frio nunca debe calentarse.. Esta se clarifica mejor con dosis más pequeñas, proporciona más brillo y no sobreencola.Pero produce lías voluminosas, sedimenta mal y se adhiere a las paredes de los toneles; y son necesarios dos trasiego (Melina, 2000).. 1.4.7. FILTRACIÓN La filtración es una operación básica, muy utilizada en la industria química, para la clarificación de jugos de frutas. Consistente en la separación de partículas sólidas de una suspensión mediante un medio filtrante que deja pasar el líquido y retiene el sólido. Se basa en el fraccionamiento que experimentan especies de diferentes tamaños moleculares al atravesar una membrana semipermeable sobre la que se aplica presión (Cheryan, 1998 citado por Barda Jeset.al. 2012).La tierra de diatomea es utilizada como un coadyuvante de la filtración en varias aplicaciones de remoción de partículas incluyendo carbón activado. La tierra de diatomea es un material fosilizado procedente de los esqueletos de las diatomitas, algas unicelulares, que cuando mueren depositan sus esqueletos en el lecho marino o lacustre en masivas capas. En la Industria de jugos de frutas sirve de medio de filtración; su granulometría es ideal para este tipo de proceso, según (Journal of FoodProcessing) existe investigaciones. 31.

(49) realizadas acerca de la filtración y la centrifugación como medio de prevención del pardeamiento enzimático en zumos de frutas mínimamente procesadas. Los zumos de las frutas fueron sometidas a filtración con tierra de diatomeas con el objeto de eliminar las partículas sólidas. La centrifugación impidió pardeamiento en jugo de pera esta investigación tuvo como objetivo inactivar la polifenol oxidasa tratada térmicamente.. En un proceso de sedimentación de licores se pueden utilizar coadyuvantes como bentonita, tierra de diatomeas, gelatina, caseína, carbono o clara de huevo; para luego aplicar adicionalmente operaciones de centrifugación, decantación y/o filtración a través de mallas de asbesto, celulosa o derivados de esta para obtener un producto libre de levaduras u otros productos que enturbian el licor (García et. al. 2004). El modo de acción de la bentonita y de las diatomitas es electrostático. La superficie plana de una plaqueta de bentonita hidratada se carga negativamente, por lo que las partículas de carga positiva del licor son absorbidas por la superficie de la bentonita (Vialatte, 2000). La reacción se lleva acabo rápidamente pero la gravedad hace que la bentonita así como las diatomitas se deposite lentamente en el fondo del contenedor. La bentonita también se puede usar para eliminar polifenoloxidasa del jugo.. 1.4.8. TIERRA DE DIATOMEAS La tierra de diatomea o diatomita o tierra de diatomacea o kieselgur o más modernamente Silice de Diatomea, es una roca sedimentaria que consiste 32.

(50) principalmente de restos fósiles de las diatomeas, una planta microscópica y unicelular emparentada con las algas. La membrana celulósica de su célula, es decir, la frustula, capta el silice que se encuentra disuelto en el agua y se impregna de él. Cuando estos microorganismos mueren, se depositan en el fondo de la masa de agua que constituye su hábitat (Mar, Lago, etc.) y forma entonces a través de millones de años los yacimientos. Estas tierras se caracterizan por su alta pureza y por su infinita variedad, tamaño y formas. Específicamente en el caso de las tierras Celatom, estas son extraídas de los depósitos de grandes lagos de origen volcánico, circunstancia verdaderamente excepcional. (Naturaleza de las tierras filtrantes Celatom. California (USA). (http://www.vinicas.cl/pdf/tierra_diatomea_celatom.pdf) 1.4.6. PASTEURIZACIÓN La pasteurización es un tratamiento térmico relativamente suave (temperaturas generalmente inferiores a 1 00°C), que se utiliza para prolongar la vida útil de los alimentos durante varios días (ejemplo: la leche) o varios meses (por ejemplo: la fruta embotellada). Este método de conservación de los alimentos por inactivación de enzimas y destrucción de microorganismos relativamente. termo sensibles. (bacterias no. esporuladas, levaduras y mohos), provoca cambios mínimos en el valor nutritivo y las características organolépticas del alimento en cuestión. La intensidad del tratamiento térmico y el grado de prolongación de su vida útil se hallan determinados principalmente por el pH del alimento. El principal objetivo de los alimentos de baja acidez (pH > 4,5) consiste en la destrucción de bacterias patógenas, mientras que en los alimentos de pH inferiores a 4,5 suele ser más importantes la destrucción de los 33.

(51) microorganismos causantes de su alteración y la inactivación de sus enzimas. (Fellows, 1994). La pasteurización es un tratamiento térmico que destruye parte de los microorganismos existentes en los alimentos y que generalmente supone la aplicación de temperaturas menores a 100 °C. Los elementos de conservación que se emplean para complementar la pasteurización incluyen: Refrigeración, envasado térmico, envasado al vacío, elevadas concentraciones de azúcar o la adición de conservadores químicos (Fraizier y Westhoff, 2003). La pasteurización en. su aplicación al vino y la cerveza ofrece dos posibilidades. ampliamente usadas. Tanto la cerveza como el vino pueden pasteurizarse en flujo continuo, utilizando un intercambiador de calor modificado. Un tratamiento excesivo puede alterar el aroma, otro método de pasteurización consiste en el tratamiento térmico de la cerveza una vez envasada lo que resulta de fácil aplicación, en este método las botellas ingresan a pasteurizador en que reciben duchas de agua a temperaturas progresivamente crecientes, hasta que el contenido de los recipientes alcanza temperaturas de 60- 85°C, luego reciben duchas de enfriamiento, que reducen la temperatura de los envases antes de su salida del pasteurizador (Hough, 1990). Para esta investigación se analizara el efecto de la temperatura en la letalidad de los microorganismos, y se encontrara el tiempo de pasteurización Fo.. 34.