Aplicación del aislado de la proteína de chocho (lupinus mutabilis sweet), como sustituto del aislado de soya en la elaboración de salchicha

UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA EQUINOCCIAL

FACULTAD CIENCIAS DE LA INGENIERÍA

CARRERA DE LA INGENIERÍA EN ALIMENTOS

APLICACIÓN DEL AISLADO DE LA PROTEINA DE CHOCHO

(

Lupinus mutabilis sweet

), COMO SUSTITUTO DEL AISLADO

DE SOYA EN LA ELABORACIÓN DE SALCHICHA

TRABAJO PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TITULO DE INGENIERA DE ALIMENTOS

CARMEN AMELIA BERMÚDEZ GUERRERO.

DIRECTORA: ING. PRISCILA MALDONADO CODIRECTORA: ING. ELENA VILLACRÉS.

DECLARACIÓN

Yo CARMEN AMELIA BERMÚDEZ GUERRERO, declaro que el trabajo aquí descrito es de mi auditoría; que no ha sido previamente presentado para ningún grado o calificación profesional; y, que he consultado las referencias bibliográficas que se incluyen en este documento.

La Universidad Tecnológica Equinoccial puede hacer uso de los derechos correspondientes a este trabajo, según lo establecido por la Ley de Propiedad Intelectual, por su Reglamento y por la normativa institucional vigente.

____________________________ Carmen Amelia Bermúdez Guerrero

CERTIFICACIÓN

Certifico que el presente trabajo que lleva por título “Aplicación del aislado de la proteína de chocho (Lupinus mutabilis sweet), como sustituto del aislado de soya en la elaboración de salchicha”, que, para aspirar al título

de Ingeniero/a en Alimentos fue desarrollado por Carmen Bermúdez, bajo mi dirección y supervisión, en la Facultad de Ciencias de la Ingeniería; y cumple con las condiciones requeridas por el reglamento de Trabajos de Titulación artículos 18 y 25.

________________________ Ing. Priscila Maldonado

CARTA DE LA INSTITUCIÓN

DEDICATORIA

Esta investigación se la dedico a Dios, a mis padres José Bermúdez y Rosario Guerrero y a mi novio por su ayuda incondicional.

AGRADECIMIENTO

A mi familia y mi abuelita, a mis hermanos José, Anita, Pamela y en

especial a mi sobrino José Daniel Bermúdez por su sonrisa y cariño, para

que esta investigación sea un ejemplo de logro y de perseverancia pese a

las dificultades.

Existe una persona importante en mi vida Oliver Domínguez, por ser un

ejemplo de superación y dedicación, gracias a sus palabras, acciones,

cariño, afecto, amor y su ayuda incondicional he logrado culminar una de las

etapas más importantes de mi vida.

A la Institución Autónoma de Investigaciones Agropecuarias INIAP, por

permitirme desarrollarme como profesional en el área de Procesos de II del

Departamento de Nutrición y Calidad.

A las personas quien con sus conocimientos y paciencia supieron

enseñarme y dirigirme, Ing. Msc. Elena Villacrés y a la Ing. Priscila

Maldonado.

A mi familia del INIAP, Sr. Martita, Ing. Xavy, Ing. Mabe, Cris, Salomé,

Verito, Ing. Stefy, Erika por convertirse en mis mejores amigos

incondicionales quienes han sabido dar alegría en mi vida.

Aquellos compañeros de la Universidad por las aventuras y experiencias

inolvidables, a Luisito Domínguez, Alejandro y Susana Beltrán, son quienes

i

ÍNDICE DE CONTENIDOS

PÁGINA

RESUMEN……… x

ABSTRACT……… xii

1.

2. MARCO TEÓRICO……… 4

2.1 CHOCHO (Lupinus mutabilis)……….. 5

2.1.1 DESCRIPCIÓN BOTÁNICA……… 6

2.1.2 COMPOSICIÓN NUTRICIONAL………. 10

2.1.3 VARIEDADES DE CHOCHO……….. 12

2.2 GENERALIDADES DE LA SOYA……… 13

2.3 PROTEÍNAS……… 13

2.3.1 ESTRUCTURAS DE LA PROTEÍNA……….. 13

2.3.2 PROPIEDADES FUNCIONALES DE LAS PROTEÍNAS……… 15

2.3.2.1 Solubilidad……… 16

2.3.2.2 Viscosidad……… 16

ii

PÁGINA

2.3.2.4 Absorción de Agua……….. 17

2.3.2.5 Absorción de aceite………. 18

2.3.2.6 Capacidad Espuma………. 18

2.3.2.7 Capacidad Emulsificante……… 20

2.3.2.8 Estabilidad de emulsión……….. 20

2.3.3 AISLADO DE LA PROTEÍNA……….. 21

2.3.3.1 Extracción Básica………. 22

2.3.3.2 Actividad Enzimática……… 23

2.4 PRODUCTOS CÁRNICOS……… 24

2.4.1 ANÁLISIS SENSORIAL……….. 28

2.4.2 ESTIMACIÓN DE LA VIDA ÚTIL………... 29

3. METODOLOGÍA……… 30

3.1 MATERIA PRIMA……… 30

3.2 OBTENCIÓN DE HARINA INTEGRAL……… 30

3.3 AISLADO DE LA PROTEÍNA DE CHOCHO MEDIANTE EXTRACCIÓN BÁSICA………. 32

3.4 OBTENCIÓN DE LA PROTEÍNA DE CHOCHO POR EL MÉTODO ENZIMÁTICO……… 34

iii

PÁGINA

3.6 EVALUACIÓN DE DIFERENTES FORMULACIONES DE

SALCHICHA TIPO SUIZA I, II Y III……….. 40

3.7 PROCESO DE ELABORACIÓN DE SALCHICHA TIPO SUIZA……. 41 3.8 EVALUACIÓN SENSORIAL DE ACEPTABILIDAD DE LAS DIFERENTES FORMULACIONES DE SALCHICHA……… 45

3.9 EVALUACIÓN SENSORIAL TRIANGULAR Y DESCRIPTIVA DE LA FORMULACIÓN SELECCIONADA……… 45

3.10 PRUEBAS FISICOQUÍMICAS DE LA FORMULACIÓN………. 46

3.11 ESTIMACIÓN DE VIDA ÚTIL………. 47

4. ANÁLISIS DE RESULTADOS………. 49

4.1 RENDIMIENTO DE LOS PROCESOS DE OBTENCIÓN DE LA PROTEINA DE CHOCHO………. 49

4.2 PROPIEDADES FUNCIONALES DEL AISLADO PROTÉICO……… 51

4.2.1 ÍNDICE DE DISPERSIBILIDAD DE PROTEINA…………... 52

4.2.2 SOLUBILIDAD………. 53

4.2.3 CAPACIDAD DE RETENCION DE AGUA Y ACEITE………… 54

4.2.4 CAPACIDAD Y ESTABILIDAD DE ESPUMA………. 56

4.2.5 CAPACIDAD Y ESTABILIDAD DE LA EMULSIÓN……… 59

4.2.6 GELIFICACIÓN………... 60

iv

PÁGINA

4.3 EVALUACIÓN SENSORIAL DE ACEPTABILIDAD DE

DIFERENTES FORMULACIONES DE SALCHICHA TIPO SUIZA

I, II Y III………. 64

4.3.1 COLOR……….. 64

4.3.2 AROMA……….. 65

4.3.3 SABOR……….. 66

4.3.4 TEXTURA……….. 67

4.3.5 ACEPTABILIDAD GLOBAL……… 68

4.4 PRUEBAS TRIANGULAR Y DESCRIPTIVA DE LA SALCHICHA SUIZA TIPO II ELABORADA CON PROTEÍNA DE CHOCHO………... 69

4.4.1 PRUEBA TRIANGULAR…….……… 69

4.4.2 PRUEBA DESCRIPTIVA…….………. 69

4.5 CONTENIDO NUTRICIONAL DEL PRODUCTO FINAL……….. 71

4.5.1 COMPOSICIÓN PROXIMAL DE LA SALCHICHA DE CHOCHO Y SOYA………... 72

4.5.2 MINERALES DEL PRODUCTO FINAL……… 73

4.5.3 COMPOSICIÓN DE AMINOÁCIDOS DEL PRODUCTO…….. 74

4.6 VIDA ÚTIL DEL PRODUCTO……… 77

4.6.1 ACIDEZ Y pH DEL PRODUCTO………... 78

4.6.2 ANÁLISIS MICROBIOLÓGICO……….. 81

v

PÁGINA

5.1 CONCLUSIONES………... 84

5.2 RECOMENDACIONES………. 87

BIBLIOGRAFÍA……….... ₈₈

vi

ÍNDICE DE TABLAS

PÁGINA Tabla 1. Clasificación Taxonómica del chocho o tarwi 5

Tabla 2. Análisis bromatológicos del chocho amargo y desamargado

6

Tabla 3. Continuación del análisis bromatológicos del chocho amargo y desamargado

7

Tabla 4. Contenido de aminoácidos en 100 gr 8

Tabla 5. Características de la variedad INIAP: 450 Andino y 451 Guaranguito

11

Tabla 6. Composición química del grano de soya 12

Tabla 7. Características de la estructura de la proteína 14

Tabla 8. Propiedades de las proteínas responsables de la funcionalidad en alimentos

15

Tabla 9. Formación y estabilidad de espuma 19

Tabla 10. Clasificación de productos cárnicos 25

Tabla 11. Materias primas e ingredientes que se usan en la elaboración de cárnicos

26

Tabla 12. Materias primas e ingredientes que se usan en la elaboración de cárnicos

27

Tabla 13. Tratamientos del aislado proteico 36

Tabla 14. Tabla de Composición de alimentos 40

Tabla 15. Métodos para determinar el perfil nutricional de la salchicha

45

Tabla 16. Análisis microbiológicos de la salchicha en dos condiciones de almacenamiento

46

vii

PÁGINA Tabla 18. Recuento microbiológico de la salchicha almacenada en

condiciones aceleradas

79

Tabla 19. Recuento microbiológico de la salchicha almacenada en condiciones normales de refrigeración

viii

ÍNDICE DE FIGURAS

PÁGINA Figura 1. Fotografía de la flor de chocho INIAP Andino 4

Figura 2. Etapas de la formación de espuma 19

Figura 3. Proceso para la obtención de harina integral

Lupinus mutabilis

21

Figura 4. Diagrama de flujo para la obtención de harina de chocho

31

Figura 5. Diagrama de flujo para la obtención del aislado proteico de chocho

32

Figura 6. Diagrama de flujo de hidrólisis enzimática de chocho (Lupinus)

34

Figura 7. Diagrama de flujo de elaboración de salchicha tipo Suiza

41

Figura 8. Rendimiento del aislado proteico de chocho 49

Figura 9. Índice de dispersibilidad de la proteína P.D.I 52

Figura 10. Perfil de proteína soluble 53

Figura 11. Capacidad de retención de agua y aceite 57

Figura 12. Capacidad de formación de espuma IV (%) 58

Figura 13. Capacidad de formación de espuma IV (ml) 59

Figura 14. Actividad emulsificante 61

Figura 15. Capacidad de gelificación 63

Figura 16. Variación de la viscosidad en función de la concentración

ix

PÁGINA Figura 17. Calificación promedio del color del embutido con

el 2,4 y 6% de proteína de chocho, variedad INIAP Andino 450

64

Figura 18. Calificación promedio del aroma del embutido con el 2,4 y 6% de proteína de chocho, variedad INIAP Andino 450

65

Figura 19. Calificación promedio del sabor del embutido con el 2,4 y 6% de proteína de chocho, variedad INIAP Andino 450

66

Figura 20. Calificación promedio de la textura del embutido con el 2,4 y 6% de proteína de chocho, variedad INIAP Andino 450

67

Figura 21. Calificación promedio de aceptabilidad del embutido con el 2,4 y 6% de proteína de chocho, variedad INIAP Andino 450

68

Figura 22. Perfil descriptivo de los tratamientos en función de su contenido proteico

70

Figura 23. Composición nutricional del embutido Tipo II con contenido proteico de chocho y soya

72

Figura 24. Contenido de minerales de la salchicha Tipo II elaborada con aislado proteico de chocho

74

Figura 25. Composición de aminoácidos de la salchicha con proteína de chocho

75

Figura 26. Variación del pH de la salchicha almacenada a 5 ºC

78

Figura 27. Variación de la acidez de la salchicha almacenada a 5 ºC

79

Figura 28. Variación del pH de la salchicha almacenada a 35 ºC

80

Figura 29. Variación de la acidez de la salchicha almacenada a 35 ºC

x

ÍNDICE DE ANEXOS

PÁGINA ANEXO I

Evaluación de diferentes formulaciones de salchicha acorde a la composición de la tabla del INCAP.

92

ANEXO II

Evaluación sensorial de aceptabilidad 94

ANEXO III

Prueba sensorial triangular y de discriminación 95

ANEXO IV.

Proceso de obtención y elaboración del aislado proteico de chocho

96

ANEXO V.

Proceso de elaboración del embutido 98

ANEXO VI.

Pruebas sensoriales y control de vida útil del producto terminado.

99

ANEXO VII.

xi

RESUMEN

xiii

ABSTRACT

1

1. INTRODUCCIÓN

La producción mundial de soya, según la FAO para el 2011 alcanzó los 260.7 millones de toneladas métricas de los principales países productores como Estados Unidos, Brasil, Argentina y China. La comercialización de esta leguminosa a nivel mundial es del 25% en grano y el 75% restante se comercializa en forma de aceite y harina. En Ecuador la producción de soya es decreciente, debido a la disminución en el rendimiento de la producción, la misma que para el año 2004 fue de 1749 kg/ha (INEC, 2009). Igualmente los costos de producción se han elevado con respecto a los costos internacionales, lo que ha incidido en la disminución del área cultivada, a lo que se añade el peligro de introducción de grano transgénico, a través de las importaciones de países vecinos como Argentina y Brasil (INIAP, 2008).

El chocho es una leguminosa originaria de los Andes, el cual ha cobrado importancia como alimento y cultivo, por su aporte proteico (45-51%), grasa, minerales, vitaminas, fibra y otros compuestos útiles para la alimentación, nutrición y salud que lo pone en un grupo comparable con la soya. Además, el chocho puede ser una alternativa nutricional debido a la alta digestibilidad de la proteína el cual alcanza el 87% y tiene ácidos grasos esenciales prioritarios para grupos vulnerables como mujeres en edad reproductiva, niños, personas con altos niveles de colesterol y triglicéridos.

2 Fenilalanina, Tirosina, Treonina, Valina, Histidina, Arginina, sin embargo el Triptófano y la Metionina se encuentra en una concentración mínima (Acuña, 2001).

Acorde a la investigación de Villacrés (2011) se demuestra que el aislado proteico obtenido contiene un valor entre 40 a 50% de proteína de chocho, el cual se debe aprovechar para elaborar productos nutritivos. En cambio, se ha desarrollado un suplemento proteico a base de harina de chocho, quinua y amaranto sometidos a un proceso de tostado a temperaturas que sobrepasan los 100ºC Martínez (2011). En otro estudio se muestra la utilización de pasta de chocho para enriquecer una hamburguesa que en combinación con las carnes de res o pollo conforman un alimento alto en proteína y bajo en contenido graso (Marroquín, 2011).

La producción y utilización del aislado protéico en la elaboración de salchichas, ayudará a diversificar el uso del grano, lo que incidirá en un aumento de la demanda y la producción, dinamizando la cadena agroproductiva de esta leguminosa.

El objetivo general planteado para esta investigación es evaluar la utilización de la proteína aislada de chocho como sustituto del aislado de soya en la elaboración de salchicha, para lo cual se han propuesto los siguientes objetivos específicos.

 Evaluar el rendimiento en la obtención de un aislado protéico del chocho y determinar sus propiedades funcionales.

 Evaluar diferentes formulaciones para la elaboración de una salchicha con proteína aislada de chocho.

3  Analizar el valor nutricional del producto final.

4

2. MARCO TEÓRICO

2.1 CHOCHO (

Lupinus mutabilis

)

El Chocho (Lupinus mutabilis Sweet) de la Figura 1, es una leguminosa Andina e Interandina de los Amazonas, La Libertad, Latacunga y la zona norte del país, el cual ha tomado mucha importancia como cultivo y alimento en la última década. La semilla es cultivada entre los 2.600 y 3.400 m.s.n.m. de 6 a 12 meses en áreas agroecológicas secas y arenosas, con un contenido de (45-51%) de proteína, (16.5%) de grasa en la semilla, ácidos grasos esenciales, carbohidratos, vitaminas y minerales (Villacrés, 2000).

Figura 1. Fotografía de la flor chocho INIAP Andino

5

2.1.1 DESCRIPCIÓN BOTÁNICA

A continuación, en la Tabla 1 se muestra la clasificación taxonómica del chocho.

Tabla 1. Clasificación taxonómica del chocho o tarwi

DESCRIPCIÓN NOMBRE

División: Espermatofita

Sub-división: Angiosperma

Clase: Dicotiledóneas

Sub-Clase: Arquiclamideas

Orden: Rosales

Familia: Leguminosae (fabaceae)

Sub-Familia: Papilionoideas

Género: Lupinus

Especie: mutabilis

Nombre Científico: Lupinus mutabilis Sweet Nombres comunes: “Tarwi”, “chocho”, “tahuri”, _{“lupino”.}

Villacrés, Rubio, Egas, & Segovia (2011)

El chocho es una especie autógama y de polinización cruzada, pudiendo alcanzar hasta el 40% de alogamia; según las condiciones ecológicas donde crece la planta (Peralta & Caicedo, 2001).

El fruto es una vaina alargada de 5 a 12 cm, pubescente y contiene de 3 a 8 granos, éstos son ovalados, comprimidos en la superficie y con una amplia variabilidad en cuanto al color, el mismo que va desde blanco puro hasta el negro (Caicedo & Peralta, 2000).

6 En Ecuador el cultivo de chocho se localiza en la Sierra, en las provincias de Cotopaxi, Chimborazo, Pichincha, Bolívar, Tungurahua, Carchi, e Imbabura. La provincia de Cotopaxi presenta la mayor superficie cosechada, con 2121 ha, seguida por la provincia de Chimborazo con 1313 ha, (INEC Instituto Nacional de Estadísticas y Censos, 2001).

2.1.2 COMPOSICIÓN NUTRICIONAL

El Lupinus mutabilis es importante por su alto contenido de proteína y aceite, nutrientes que lo colocan en un plano comparable al de la soya, como se indica en las siguientes Tablas 2 y 3.

Tabla 2. Análisis bromatológicos del chocho amargo y desamargado

COMPOSICIÓN DEL CHOCHO

Componentes Chocho Amargo Chocho Desamargado

Proteína (%) 47.80 54.05

Grasa (%) 18.90 21.22

Fibra (%) 11.07 10.37

Cenizas (%) 4.52 2.54

Humedad (%) 10.13 77.05

ELN (%) 17.62 11.82

Alcaloides (%) 3.26 0.03

Azúcares Totales (%) 1.95 0.73

Azúcares Reductores (%) 0.42 0.61

7

Tabla 3. Análisis bromatológicos del chocho amargo y desamargado continuación

Minerales- Macroelementos

K (%) 1.22 0.02

Mg (%) 0.24 0.07

Ca (%) 0.12 0.48

P (%) 0.60 0.43

Minerales- Microelementos

Fe (ppm) 78.45 74.25

Zn (ppm) 42.84 63.21

Mn (ppm) 36.72 18.47

Cu (ppm) 12.65 7.99

Vitaminas (mg/100g)

β - caroteno 0.09

Tiamina 0.51

Riboflavina 0.42

Niacina 4.01

(Gross, 1982; Villacrés & Peralta, 2007)

8 Con respecto al perfil de aminoácidos esenciales, el chocho amargo posee ocho de ellos, los cuales determinan la calidad de la proteína como se puede observar en la Tabla 4, presentado una mínima concentración de Metionina 0.50 g/100 g.

Tabla 4. Contenido de aminoácidos en 100 g

Aminoácidos g de aminoácidos / 100 g

Treonina 3.0

Valina 3.9

Metionina 0.5

Leucina 14.2

Fenilalanina 3.9

Histidina 2.5

Lisina 4.9

Arginina 9.9

Triptófano 0.8

(Acuña, 2001)

El grano también tiene un elevado contenido de aceite (18 a 22%), en el que predominan los siguientes ácidos grasos: Oleico 48%, Linoléico 27%, Linolénico 2.56%.

9 En virtud de su riqueza en ácido oléico, la grasa del chocho, puede ejercer efectos digestivos de clara repercusión positiva, dado su papel estimulador de determinadas hormonas gastrointestinales.

El chocho también es rico en ácido linoléico, un ácido graso esencial, que más allá de constituir un aporte energético, posee propiedades que lo hacen único e irremplazable en las etapas más críticas del desarrollo humano, esto es, durante la gestión a nivel intrauterino y en los primeros meses de la vida pos parto (Sanchez & Madrid, 2004).

La fibra alimentaria ubicada en la cáscara del grano, incluye aquellos componentes del chocho que no pueden ser degradados por las enzimas digestivas del hombre. Su contenido en el grano desamargado, en promedio asciende a 10.37% y reviste importancia debido a su capacidad para saciar (es decir, hacen que la persona se sienta llena), lo que es beneficioso para prevenir la obesidad, combatir el estreñimiento y compresión en el tracto intestinal.

El mineral predominante en el chocho es el calcio, el cual en el grano se encuentra en una concentración promedio de 0.48%. Este elemento es una sustancia blanquecina que los dientes y huesos acaparan y conservan para asegurar el crecimiento y mantener la solidez. El calcio se localiza principalmente en la cáscara del grano, siendo recomendable su consumo en forma integral. Al calcio le sigue en importancia el fósforo cuya concentración promedio en el grano es de 0.43%; este elemento actúa como un controlador del calcio, en el mantenimiento del sistema óseo, actividad del músculo cardiaco y producción de energía (Sanchez & Madrid, 2004).

10 Los alcaloides son sustancias que confieren al chocho un sabor amargo y de carácter tóxico que limitan su uso directo en la alimentación humana y animal (Zapata, 2011).

La presencia de los carbohidratos en el Lupinus mutabilis sweet, llama mucho la atención por tener un bajo contenido de sacarosa y almidón; en cambio la proporción de oligosacáridos, que no son aprovechables por el hombre, es relativamente alta. La rafinosa y verbascosa no son atacadas por las enzimas humanas, sino que son descompuestas en el intestino grueso por las bacterias, lo que puede provocar flatulencias, caracterizada por la producción de gran cantidad de CO2, H2 y CH4 (Moreno, 2006).

2.1.3 VARIEDADES DE CHOCHO

La variedad INIAP 450 Andino es herbáceo, precoz, poco susceptible a enfermedades y plagas, con un diámetro mayor a 8 mm, color crema y redondo, con un rendimiento promedio mayor de 183% a los ecotipos locales (1350 a 1500 kg/ha). Esta variedad fue obtenida de un germoplasma de Perú, en 1992. El mejoramiento se realizó por selección en surcos triples y en 1993 se consideró como promisoria y fue introducida al Banco de Germoplasma del INIAP como ECU-2659 entregado como variedad mejorada en 1999 INIAP 450 Andino.

11  Tolerante a enfermedades y acame

 Altura adecuada de plantas.  Buen vigor y carga.

 Número de granos por vaina 5 y vainas por planta 28.

 Buen potencial de rendimiento, demanda en el mercado y precio.

Tabla 5. Características de la variedad INIAP: 450 Andino y 451 Guaranguito

CARACTERÍSTICA INIAP Andino

450

INIAP Guaranguito 451

Color de grano seco Blanco-crema Blanco-crema

Forma de grano Oval aplanado Oval aplanado

Tamaño de grano (mm) 8 Mediano

Alcaloides (% Lupanina) 3.92 3.92

Grano de primera (%) 83.1 -

Proteína (%) 45.02 42.7

Fibra cruda (%) 10.31 9.4

Grasa 19.07 26.7

Calcio 0.14 0.11

Hierro (ppm) - 53

Zinc (ppm) - 39

Energía (cal g-1) 5668 -

Azúcares totales (%) 6.45 -

Almidón total (%) 2.99 -

12

2.2 GENERALIDADES DE LA SOYA

La soya (Glycine max) pertenece a la familia de las leguminosas, es un cultivo anual que se desarrolla en regiones cálidas y tropicales, cuya planta alcanza generalmente una altura de 80 cm. La semilla varía en forma desde esférica hasta ligeramente ovalada y entre los colores más comunes se encuentran el amarillo, negro y varias tonalidades de café. La soya se utiliza tanto para consumo directo como insumo de industrias agrícolas, químicas o como combustible (Munive, 2009).

En la soya al igual que el chocho, el componente más abundante es la proteína con un 40% en materia seca. El consumo de la soya ha aumentado y se ha diversificado en su uso como ingrediente funcional para elevar la cantidad de nutrientes se requiere de una sobreproducción con el fin de abastecer todos los requerimientos (Liu, 1999). En el Ecuador se dispone de pocas variedades desarrolladas específicamente para esta latitud y se utilizan variedades importadas, sin embargo el INIAP ha desarrollado variedades 303, 305 y Júpiter (MAG/IICA, 2001). En la Tabla 6, se muestra los componentes de la soya.

Tabla 6. Composición química del grano de soya.

Componentes Grano de soya crudo (%)

Energía 360

Proteína 38

Grasa 18

Poliinsaturados 85

Lecitina 1,5-2,5

Carbohidratos 14

Minerales 3

Humedad 13

13

2.3 PROTEÍNAS

Las proteínas son macromoléculas complejas que pueden constituir el 50% o más del peso seco de las células vivas y tienen un papel fundamental en su estructura y función. Las proteínas pueden clasificarse en dos grupos: las hemoproteínas, las cuales contienen únicamente aminoácidos y las heteroproteínas que están formadas por aminoácidos y diversos compuestos no proteicos, generalmente calificados como grupo prostético (Cheftel, 1989).

Las proteínas son moléculas complejas con la posibilidad de que los 20 aminoácidos puedan ser agrupados en orden aleatorio para conformar polipéptidos de cientos de aminoácidos con la capacidad de producir una gran cantidad de variantes en su conformación. Por lo tanto difieren en sus propiedades físico químicas así en su polaridad, acidez basicidad, aromaticidad, volumen, flexibilidad conformacional, en su habilidad para realizar entrecruzamiento y para formar puentes de hidrógeno y reactividad química (Camino, 2011).

2.3.1 ESTRUCTURAS DE LA PROTEÍNA

14

Tabla 7. Características de las estructuras de la proteína

E S T RU CT URA P rim ar ia

CARACTERÍSTICA FIGURA

Secuencia de aminoácidos

ligados entre si por enlaces covalentes. S ec u n d a ria

Los aminoácidos se acoplan y gira sus enlaces.

Existe dos principales la hélice α y la β.

Cada cadena posee una

conformación específica nativa o natural. T er ci ar ia Organización tridimensional.

Contiene zonas de estructura secundaria.

Facilita la solubilidad en el agua.

Cu

aterna

ria

Es el resultado de asociaciones no covalentes de unidades proteicas.

Los enlaces que estabilizan las estructuras son los mismos de la estructura terciaria: puentes salinos, de hidrógeno, fuerzas de Van der Waals e hidrófobas.

15

2.3.2 PROPIEDADES FUNCIONALES DE LAS PROTEÍNAS

El término “Propiedad Funcional” se define como toda propiedad no nutricional que influencia la utilidad de un ingrediente en un alimento y la mayor parte influye sobre el carácter sensorial como la textura, y en el comportamiento físico de los alimentos durante su preparación, transformación o almacenamiento (Cheftel, 1989).

Las propiedades funcionales de las proteínas son propiedades físico-químicas y estructurales los cuales reflejan atributos intrínsecos de las proteínas como la composición, secuencia de aminoácidos, conformación, estructura así como las posibles interacciones con otros componentes de los alimentos, el carácter hidrofóbico o hidrofílico que le permiten contribuir a las características deseadas de un alimento. En la Tabla 8, se exhibe las propiedades y la funcionalidad en el alimento.

Tabla 8. Propiedades de las proteínas responsables de la funcionalidad en alimentos

(Zapata, 2011)

16

2.3.2.1 Solubilidad

La solubilidad facilita la difusión de la proteína en las interfaces aire/agua y aceite/agua, mejorando su actividad superficial. Las características de solubilidad son útiles para poder determinar las condiciones óptimas de extracción y purificación de las proteínas, a partir de fuerzas naturales así como para la separación de fracciones proteicas (Cheftel, 1989). La principal ventaja de la solubilidad es una dispersión rápida y completa de las moléculas o partículas proteicas.

2.3.2.2 Viscosidad

La viscosidad se define como la resistencia de una solución a fluir bajo una fuerza aplicada o un esfuerzo de cizalla. El factor principal en el comportamiento viscosímetro es el diámetro de las partículas o moléculas dispersas (Camino, 2011a). Además, la viscosidad de la fórmula 1.2 de un fluido refleja su resistencia al deslizamiento, viene expresada por el coeficiente de viscosidad (μ) que es la relación entre la fuerza de corte o cizallamiento (ϒ) y la velocidad relativa de corte (ϔ), (Cheftel, 1989).

𝛍 =ϒ

ϔ

Los fluidos que obedecen esta expresión se conocen como fluidos Newtonianos, la conducta del flujo de las soluciones se afecta por el tipo de soluto. El alto peso molecular de los polímeros solubles incrementa notablemente la viscosidad, aun en bajas concentraciones (Badui, 2006).

17

2.3.2.3 Gelificación

Se denomina gelificación cuando las moléculas desnaturalizadas se agregan para formar una red proteica ordenada. La gelificación proteica no se aplica solamente para la formación de geles sólidos viscoelásticos, sino también para mejorar la absorción de agua, el espesado, la unión de partículas y estabilizar emulsiones y espumas (Cheftel, 1989).

La obtención de las características reológicas satisfactorias depende de la naturaleza de las proteínas, del mantenimiento al estado natural, de la presencia de sales neutras, condiciones de calentamiento establecidas para conseguir la gelificación. Se utilizan como parámetros para comparar geles entre si son: la temperatura, pH y concentración en proteína ver la velocidad de formación del gel a distintas temperaturas, transparencia, resistencia al almacenamiento al calor, congelación o descongelación, y el tipo de desestabilización observado (Zapata, 2011).

2.3.2.4 Absorción de Agua

La absorción de agua en las proteínas está definida como la humedad relativa el cual se utilizan cuatro métodos para la determinación práctica de la capacidad de retención de agua y la absorción de la misma (Camino, 2011b).

 El método de la humedad relativa o absorción, que mide la cantidad de agua absorbida a una humedad relativa.

18  El método por saturación de agua, que mide la cantidad necesaria para conseguir un estado de saturación de la proteína en agua, el cual es determinada por centrifugación.

 El método por exceso de agua, consiste en exponer las muestras proteicas a un exceso de agua para ser filtrada y a centrifugación que separe el agua.

2.3.2.5 Absorción de aceite

La Capacidad de adsorción de aceite CAA se relaciona con los niveles y características de las proteínas, compuestos que se asocian con el agua formando puentes de hidrógeno a través de los grupos polares no ionizables, siendo una de las propiedades más importante debido a que está relacionada con la hidratación, hinchamiento, solubilidad, viscosidad y gelación.

La (CAA) está relacionada con la naturaleza de la superficie y con la densidad de las partículas, entendiendo que las partículas mayores con mayor superficie presentan teóricamente una mayor capacidad de adsorción de sustancias oleosas (Moreno, Araujo, Bolaños, Bejarano, & Arcos, 2003).

2.3.2.6 Capacidad Espuma

19 para conseguir una dispersión más uniforme del gas y de viscosidad para prevenir una subsecuente ruptura y coalescencia. A continuación en la Figura 2, se presenta la formación de espuma en sus etapas.

Figura 2. Etapas de la formación de espuma

(Cheftel, 1989)

En la siguiente Tabla 9, se presenta las características de la estabilidad y formación de espuma.

Tabla 9. Formación y estabilidad de espuma

F

o

rmación

de

E

spu

ma

Concentraciones bajas de surfactante con 0,1% en proteínas. Burbujeo o Incorporación de aire por depresión

Concentraciones de surfactantes elevados: Sistema Discontinuo

Sistema continuo Industrial

E

stab

ilid

ad

d

e E

spu

m

a De la viscosidad de la fase líquida

De la presencia de partículas sólidas que estabilizan la película interfacial.

De la rigidez de la película interfacial.

20

2.3.2.7 Capacidad Emulsificante

La capacidad emulsionante (CE) es el volumen de aceite (ml) que se puede emulsionar por gramo de proteína hasta que se produzca la inversión de fase (Cheftel, 1989). Para formar una emulsión se requiere aceite, agua, un emulsificante y energía mecánica.

Las proteínas como surfactantes son las preferidas para formular emulsiones alimenticias (aceite-agua), debido a que su superficie es activa y favorece la resistencia a la coalescencia (Badui, 2006).

2.3.2.8 Estabilidad de emulsión

La capacidad de la proteína como estabilizadora de emulsiones se somete la emulsión a diferentes condiciones drásticas, como altas temperaturas o una fuerza centrífuga. Si se utiliza la centrifugación, la estabilidad se expresa como la disminución del área interfacial de la emulsión o como el porcentaje de crema separada o, bien, por la cantidad de aceite coalescido (Camino, 2011; Dagorn-Scraviner, Gueguen, & Lefebvre, 1987).

21

2.3.3 AISLADO DE LA PROTEÍNA

En la elaboración de aislados proteicos se emplean materias primas con bajo nivel de grasa para evitar interferencias que disminuyan el grado de extracción, de tal forma que la harina integral de chocho (Lupinus mutabilis) al presentar 45% proteína, 16.5% grasa y 3% alcaloide, se elimina la mayor parte de grasa y constituyentes no proteicos solubles para la obtención del aislado o concentrado proteico.

Figura 3. Proceso para la obtención de harina integral Lupinus mutabilis.

(Villacrés, 2011)

EXTRACCIÓN BÁSICA Y ACTIVIDAD ENZIMÁTICA SECADO Y MOLIENDA

Secador 12 horas a 50° C y moler para obtener harina integral

ELIMINACIÓN DE ALCALOIDES

Hidratación: 14 a 24 horas

en agua limpia Coccion: 40 minutos

Desamargado: 5 a 6 días en agua corrida, la experiencia y palatabilidad ayuda a determinar el estado ideal para comercializacion y consumo

ALMACENAMIENTO

Bodegas con ventilacion libre de insectos o usar envases herméticamente cerrados

CLASIFICACIÓN Y LIMPIEZA

Obtener grano de calidad y mejor precio

Se utiliza tamiz para separa granos de primera calidad de granos finos o subproductos

SECADO DEL GRANO

22 La obtención de concentrados proteicos a partir de la harina desengrasada de oleaginosas tiene como objetivo eliminar la mayor cantidad de compuestos solubles no proteicos presentes en la harina; con el cual se obtendrá un producto rico en azucares insolubles y proteínas. En la anterior Figura 3, se presenta la preparación del grano para en lo posterior efectuar la extracción básica de proteína.

2.3.3.1 Extracción Básica

El método utilizado es por extracción de compuestos no proteicos mediante el uso de agua ajustada al punto isoeléctrico de las proteínas, el cual permite la eliminación de la mayor parte de los compuestos no proteicos, también solubiliza una fracción de las proteínas como las albúminas (Sair, 1959).

En el punto isoeléctrico la carga total de las proteínas es cero lo que significa que el número de cargas positivas es igual al número de cargas negativas, en el cual las moléculas de las proteínas precipitan al no tener carga neta (Vaclavik, 2002). El pH del punto isoeléctrico es distinto para cada tipo de proteína el cual depende de los grupos carboxilos libres y de los grupos aminos ionizados libres.

23

2.3.3.2 Actividad Enzimática

La enzima es de origen natural y protéico que cataliza reacciones biológicas con un alto grado de especificidad tales como: estereoquímica, baja, de grupo o absoluta, la mayoría de los catalizadores aceleran la velocidad de las reacciones que termodinámicamente son posibles (Villacrés, 2001). La estructura química de la enzima es globular y puede requerir o no de un cofactor para su actividad enzimática que son afectadas por los siguientes factores: temperatura, solventes, sales, pH, etc., los cuales modifican la estructura química.

El sitio activo de las enzimas es en los aminoácidos de la proteína, el cual forma un microambiente catalizador dentro de la propia molécula del polipéptido, en especial cuando se presenta una estructura secundaria y terciaria para establecer un compuesto enzima-sustrato unido covalentemente, al igual que las proteínas las estructuras conformacionales de las enzimas se encuentran estabilizadas por puentes de hidrógeno, por uniones iónica e hidrófobas. La transformación del sustrato en producto por medio de la enzima sigue una velocidad que depende directamente de la concentración de sustrato.

24 En el proceso enzimático se modifican químicamente para obtener beneficios en sus propiedades funcionales, nutricionales, organolépticas y obtener un mejor conocimiento de las propiedades físico-químicas para ser utilizados en la industria alimenticia.

2.4 PRODUCTOS CÁRNICOS

Al tener una variedad de productos cárnicos los cuales se detallan según su tipo en la Tabla 10, se establece que pueden someterse a tratamientos de calor u otro proceso característico acorde a su tecnología como el embutido elaborado a base de carne molina o emulsionada, al cual se le puede mezclar con bovino, porcino, pollo u otros tejidos comestibles y se adiciona sal, condimentos, aditivos, proteínas permitidos a la norma técnica ecuatoriana además, contiene trocitos visibles de carne la cual, se adiciona como granulados y se someten a tratamiento con calor como el escaldado para que en el momento del corte sea consistente.

25

Tabla 10. Clasificación de productos cárnicos

Clasificación de productos cárnicos

Frescos: Salchichas, pastas cárnicas como albóndigas, chorizo fresco.

Se elaboran a partir de carnes magras troceadas, grasas, especias y sal.

No están sometidos a tratamientos de desecación, cocción ni salazón.

Precisan una cocción previa a su consumo.

Crudos Curados: Embutidos secos o semisecos como el lomo adobado, salami.

Son aquellos productos sometidos a la acción de la sal, especias y condimentos para ser fermentadas y desecadas.

Crudos Curados: chorizo, salchichón.

Se incorpora condimentos, especias y aditivos autorizados sometidos a maduración y desecación (curados), y, opcionalmente ahumado o madurado.

Tratados por el calor: Jamón cocido, mortadela.

Conservas cárnicas, el cual alcanza una temperatura suficiente para lograr la coagulación de las proteínas cárnicas puede ser ahumado o madurado.

Salazones Cárnicas: jamón serrano, ceniza.

Adicción de sal común o salmuera para su conservación, puede ser adobada, secada y ahumada.

Otros preparados cárnicos

Mezcla de alimentos de origen animal y vegetal, en el cual el componente mayoritario es la carne.

Otros derivados Cárnicos Se considera las grasas, tripas y gelatinas.

(MAPFRE-RE, 2005)

26 La categorización de los productos cárnicos se basa según el tipo de materia prima, ingredientes y aditivos permitidos que conforman la estructura de su masa como se indica en las Tablas 11 y 12.

Tabla 11. Materias primas e ingredientes que se usan en la elaboración de cárnicos

Materia Prima Características

Carne

 Tejido muscular

 Debe provenir de animales sanos, tratados

higiénicamente en su matanza

 Se toma en cuenta su color, estado de maduración, pH y capacidad de retención de agua.

Grasa (Dorsal, pierna y papada del

cerdo)

 Es la grasa de los tejidos  Es resistente al corte

 Debe mantenerse en refrigeración o congelación

Agua  Ayuda a disolver sal e ingredientes

 Disminuye costos

Sal

 Da sabor

 Actúa como conservante  Solubiliza las proteínas

 Aumenta la Capacidad de Retención de Agua  Retarda el crecimiento microbiano

Glutamato mosódico  Sal sódica del ácido glutámico ayuda a acentuar el sabor de las especies en el producto.

Azúcares (Sacarosa, Dextrosa, Lactosa, Glucosa, Jarabe de

maíz, almidón, sorbitol)

 Contribuye al sabor y aroma

 Es fuente de energía en bacterias ácido-lácticas en embutidos fermentados.

27

Tabla 12. Materias primas e ingredientes que se usan en la elaboración de cárnicos continuación

Nitratos y Nitritos

 Posee un efecto protector en determinados microorganismos como Clostridium Botulinum.

 Actúa con la sal y azúcar, dan un sabor y aroma especial al producto.

Fosfatos  Aumenta la retención de agua

 Ayuda a solubilizar las proteínas

Ascorbatos  Acelera y preserva el color durante el almacenamiento

de productos curados Especias y

Condimentos

 Sustancias aromáticas de origen vegetal.  Confieren sabor y olor peculiar.

Proteínas de Origen Vegetal y

Animal

 Mejora capacidad de retención de agua y grasa en la cocción.

 Optimiza la consistencia y aspecto manteniendo la estabilidad dimensional.

 Se usa como proteína vegetal el concentrado protéico o suero de leche y caseína como proteínas de origen animal.

Almidón

 Reserva alimenticia constituido por amilosa y amilopectina.

 Las propiedades que se buscan en el almidón idóneo son: la capacidad de ligazón-estructuración, la estabilidad en ciclos de congelación, descongelación y prevención de líquidos además de impartir suculencia, textura, cohesión, jugosidad y el mejoramiento del rendimiento productos cárnicos.

Hielo  Disminuye la capacidad de humedecerse y de

coagularse durante la cocción del embutido.

Tripas Naturales y Artificiales

 Contienen el resto de ingredientes del producto y tienen diferentes calibres.

 Las tripas naturales como de bovinos, porcinos, ovinos y caprinos son parte del tracto gastrointestinal.

 Las tripas artificiales son elaboradas de celulosa o colágeno.

28

2.4.1 ANÁLISIS SENSORIAL

La calidad sensorial de un alimento se debe al resultado de la interacción entre el alimento y el hombre, mediante la sensación provocada por estímulos procedentes o moduladas por las condiciones fisiológicas, psicológicas, sociológicas de la persona o grupos de personas que la evalúa (Hough & Fiszman, 2005).

La toma de conciencia sensorial que es la percepción, inicia mediante el estímulo de los receptores, un agente físico o químico y las sensaciones que son medidas por métodos psicológicos; los atributos de las muestras que son percibidos por la apariencia, el aroma, textura y sabor, deben desarrollarse en un área de degustación y se sirven en la forma en la cual son consumidas, sin embargo las muestras provenientes de distintos tratamientos deben ser idénticas en todas sus características (Hough & Fiszman, 2005).

29

2.4.2 ESTIMACIÓN DE LA VIDA ÚTIL

La caducidad de un alimento puede definirse como el periodo de tiempo, después de la elaboración, envasado bajo determinadas condiciones de almacenamiento, en el que el alimento sigue siendo seguro y apropiado para su consumo (Padilla, 2010).

30

3. METODOLOGÍA

3.1 MATERIA PRIMA

Para la obtención de harina de chocho y en lo posterior aislado proteico, se utilizó como materia prima las siguientes variedades de grano: el chocho Guaranguito 451 y el chocho INIAP Andino 450, los cuales fueron proporcionados por el Programa Nacional de Leguminosas y Granos Andinos del Instituto Nacional Autónomo de Investigaciones Agropecuarias INIAP, de la Estación Santa Catalina ubicado en el cantón Mejía sector Cutuglahua.

3.2 OBTENCIÓN DE HARINA INTEGRAL

Para la obtención de harina se partió del grano de chocho Guaranguito 451 y del chocho INIAP Andino 450, mediante el cual se utilizó el proceso de desamargado con el fin de eliminar por completo el amargo del mismo mediante lavados sucesivos como se muestra en el diagrama de flujo de la Figura 4.

A continuación, se describe los pasos del proceso para la obtención de la harina de chocho que son:

Selección y clasificación: Se escogió los granos de chocho grandes de los pequeños para en lo posterior limpiarlos de impurezas.

31 Cocción: Se colocó los granos de chocho en una olla con agua y cocinarle por 1 hora hasta el punto de ebullición facilitando la difusión de los alcaloides.

Lavado del chocho: De igual forma se conoce como el lavado-extracción al cual se empleó sustituciones sucesivas de agua por un tiempo determinado de 5 días en función del amargor del grano.

El Secado: Se colocó el chocho desamargado en las bandejas del secador para la deshidratación del mismo hasta alcanzar una humedad del 10% idóneo para la molienda.

En la molienda: Se utilizó el molino facilitando la obtención de harina fina, como materia prima para los posteriores procesos como el aislado proteico e hidrólisis enzimática.

Figura 4. Diagrama de flujo para la obtención de harina de chocho Grano tarwi

Seleccion y Clasificación

Remojo

Cocción

Lavado

Secado

Molienda

Harina de chocho

1 día, H2O

1 hora, Ebullición 5 días, Agua Corriente

12 horas/60-70 ºC Malla 2 mm Grano seco

Grano Ablandado

Grano seco desamargado Grano Desamargado

1.2 kg

32

3.3 AISLADO DE LA PROTEÍNA DE CHOCHO MEDIANTE

EXTRACCIÓN BÁSICA

En este proceso se utilizó harina de chocho de cada variedad Guaranguito 451 y INIAP Andino 450, se preparó suspensiones de harina-agua, en medio alcalino de (pH 7.5 - 8.0), con el fin de solubilizar la proteína, en lo posterior se centrifuga por varias ocasiones para separar los carbohidratos solubles, seguido de una precipitación ácida a un pH 4.5 y obteniendo la proteína a la cual se le lava mediante centrifugación y secarle mediante liofilización como se detalla en el siguiente diagrama de flujo de la Figura 5.

Figura 5. Diagrama de flujo para la obtención del aislado proteico de chocho

A continuación, se describe el proceso para la obtención de la proteína de chocho. Harina chocho Mezclar Agitar Centrifugar Agitar Centrifugar Precipitado Agitar Centrifugar Liofilizar Proteína 1:5 p/v Harina/agua destilada

t: 30 min, pH 8 NaOH

8000 rpm, t: 30 min

Sobrenadante t: 30 min, pH 4.5 HCl

8000 rpm, t: 30 min

Proteína/Agua destilada destilada

Proteína, 600 g

t: 30 min, pH 7 NaOH

Precipitado t: 5 días

500 g

3

ve

ce

33 [2.3]

[2.4] Mezcla y agitación: Se preparó suspensiones de harina y agua según la relación 1:5 p/v, al cual mediante el uso del agitador pueda homogenizar dicha mezcla regulada el pH a 8, por un tiempo 20 minutos.

Centrifugación: Una vez lista la mezcla se centrifugó a 8000 rpm por 30 minutos, para lo cual se rescata el sobrenadante del precipitado, en lo posterior se almacena hasta realizar el mismo proceso de mezcla y agitación del precipitado de la primera centrifugación.

Agitación: Se reunió todo el sobrenadante, para regular el pH a 4.5 el punto isoeléctrico, se agitó y se vuelve a centrifugar en las mismas condiciones dadas anteriormente para obtener un precipitado.

Rescate del precipitado: Finalmente, se rescató el precipitado al cual se le reguló el pH a 7, óptimo para los alimentos, posteriormente se centrifugó y se almacenó la proteína en congelación.

Liofilizado: La proteína rescatada se sometió al proceso de Liofilización que consiste en el secado mediante sublimación directa bajo presión reducida, para disminuir las pérdidas responsables del sabor, aroma, textura, y la misma proteína los cuales se pierden en los procesos convencionales de secado. Este proceso se realizó por un tiempo mínimo de 5 días, una vez secada la proteína se almacena en fundas aluminizadas y se determinó su rendimiento aplicando la siguiente fórmula:

% 𝑃𝑟𝑜𝑡𝑒í𝑛𝑎 𝑎𝑖𝑠𝑙𝑎𝑑𝑎 = 𝑝𝑟𝑜𝑡𝑒í𝑛𝑎 𝑎𝑖𝑠𝑙𝑎𝑑𝑎 (𝑔) 𝑚𝑎𝑠𝑎 𝑑𝑒 𝑝𝑟𝑜𝑡𝑒í𝑛𝑎 (𝑔)× 100

34

DESAMARGADO

DESCASCARADO

SECADO

MOLIDO

DESENGRASADO

HOMOGENIZACIÓN

HIDRÓLISIS DEL ALMIDÓN

CENTRIFUGACIÓN

LIOFILIZACIÓN

PROTEÍNA AISLADA

pH 5, T: 50 °C ^ t: 3-4 h 5: 1 (p/v)

Sobrenadante

Precipitado Harina

950 kg Harina

1 ml enzima

800 g

Harina desengrasada

3.4 OBTENCIÓN DE LA PROTEÍNA DE CHOCHO POR EL

MÉTODO ENZIMÁTICO

Se empleó una Glucoamilasa concentrada (amiloglucosidasa) denominada Granozyme Gammadex Cal de 400 GAU/g de grado alimenticio, el cual es proporcionado por la empresa Granotec S.A., ubicada en la ciudad de Guayaquil, con el fin de efectuar la hidrólisis del almidón de chocho y obtener el aislado de proteína mediante el siguiente método:

Figura 6. Diagrama de flujo del aislado proteico de chocho por medio de la actividad enzimática

El proceso para la obtención de la proteína de chocho a partir de la harina de desamargado es el siguiente:

Semilla de chocho 1 kg _{Método térmico}

35 Desamargado y descascarado: Se aplicó el proceso de desamargado tradicional que comprende la selección del grano por tamaño, remojar el grano por un día en agua, se le cocinó durante una hora, se colocó en un recipiente adecuado canasta o costalillo dejando correr el agua durante 4-5 días, estimando el contenido de alcaloides mediante el sabor del amargo hasta su eliminación completa.

Secado y molienda: Una vez desamargado el chocho se procedió al pelado de todo el grano manualmente eliminando así su fibra. El grano sin cáscara se colocó en el secador de bandejas, por un tiempo de 8-12 horas a 60 ºC, hasta obtener una humedad mínima, para proceder a moler con la malla 5 mesh obteniendo así harina integral fina.

Desengrasado y homogenización: Con la harina integral fina, se procedió a desengrasar, al cual se le colocó en hexano durante 1-2 días, y se extrajo el aceite en un rota vapor. Una vez eliminado el aceite se colocó en el secador de 2 a 3 horas para evaporar el hexano. Se preparó suspensiones de la harina/agua con una relación de 5:1 p/v, al cual se le regula el pH a 5, homogenizar la mezcla por un tiempo 30 minutos.

Actividad enzimática: Con la suspensión preparada se procedió a la Hidrólisis del almidón y otros componentes del chocho al cual se le agregó 5:1 p/v de enzima Glucoamilasa. La preparación fue colocada en los frascos del equipo del Macerador Micromat S.A. a una temperatura 50 ºC - 90 ºC, por un periodo de 2-5 horas condiciones adecuadas para que actúe la enzima agregada.

36 [2.5]

[2.6] Después, de haber ejecutado el proceso para la obtención del aislado proteico por la acción de la enzima se calcula su rendimiento con la siguiente fórmula:

% 𝑃𝑟𝑜𝑡𝑒í𝑛𝑎 𝑎𝑖𝑠𝑙𝑎𝑑𝑎 =_{𝑚𝑎𝑠𝑎 𝑑𝑒 𝑝𝑟𝑜𝑡𝑒í𝑛𝑎 (𝑔)}𝑝𝑟𝑜𝑡𝑒í𝑛𝑎 𝑎𝑖𝑠𝑙𝑎𝑑𝑎 (𝑔) × 100

𝑅𝑒𝑛𝑑𝑖𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 = % 𝑝𝑟𝑜𝑡𝑒í𝑛𝑎 𝑎𝑖𝑠𝑙𝑎𝑑𝑎 % 𝑝𝑟𝑜𝑡𝑒í𝑛𝑎 𝐾𝑗𝑒𝑙𝑑𝑎ℎ𝑙× 100

3.5 PROPIEDADES FUNCIONALES DE LA PROTEÍNA DE

CHOCHO

Para la ejecución de los diferentes métodos de las Propiedades Funcionales del chocho, se utilizó los aislados proteicos del método de extracción básica de la variedad Guaranguito 451 e INIAP Andino 450, y el aislado de soya como testigo. Se determinó su diferencia estadística entre las medias obtenidas mediante la prueba de Tukey al 5% de los tres tratamientos con tres réplicas cada uno para todas sus propiedades funcionales como se ilustra en la Tabla 13; estableciendo así, el mejor comportamiento del aislado proteico entre las interacciones de proteína con otros constituyentes de los alimentos como agua, carbohidratos, sal, lípidos.

Tabla 13. Tratamientos del aislado protéico.

Tratamientos Descripción

T1 Grano de Chocho, variedad 450; Extracción Básica

T2 Grano de Chocho, variedad 451; Extracción Básica

Testigo Soya, Extracción Básica

37 [2.7]  Índice de Dispersibilidad de la Proteína (P.D.I.)

Se analizó por el método 46-24 de la A.A.C.C. (1984), ajustando el pH de la dispersión a 6.6.

 Solubilidad

El perfil de solubilidad de la proteína hidrolizada, se determinó mediante el método 46-23 de la A.A.C.C., (1984). Se preparó 25 ml de una suspensión de la muestra al 2 % (p/v), se ajustó el pH con NaOH 1 N ó HCl 1 N según el caso, a valores de 2, 4,6,8 y 10, se agitó por 30 min. Posteriormente se centrifugó las suspensiones a 4000 rpm (5 371 x g), durante 30 min. Se tomó una alícuota, a la cual se le determinó el contenido de proteína por el método Kjeldahl. La solubilidad se expresó como el porcentaje de proteína solubilizada con relación al contenido de proteína de la muestra.

 Capacidad de retención de agua y aceite

Esta propiedad funcional, se determinó por el método de Naczk, (1985). En un tubo de centrifuga de 50 ml, con tapa y tarado, se pesó 2 g de muestra, se añadió 16 ml de agua destilada. Se tapó el tubo y se agitó vigorosamente para suspender completamente la muestra. Se ajustó el pH de la suspensión a un valor de 7, se agitó en una placa magnética por 20 minutos y se centrifugó a 3000 rpm (3 021 x g) por 10 minutos. El sobrenadante fue cuidadosamente removido, entonces el tubo fue invertido y drenado por 10 minutos. Se tapó el tubo y se pesó su contenido. El agua retenida fue calculada con la siguiente fórmula 2.3:

38 Para determinar la capacidad de retención de aceite, 2 g de muestra se dispersó en 12 ml de aceite comestible “La Favorita”, en un tubo de centrífuga de 50 ml. El contenido fue agitado por 20 minutos, entonces fue centrifugado a 3000 rpm (3 021 x g) por 15 minutos. El aceite libre fue removido y el aceite retenido determinado por diferencia de peso.

 Capacidad emulsionante y estabilidad de la emulsión

Se utilizó el método modificado de Sathe y Salunkhe, (1981). Se determinó el efecto de la concentración y el pH sobre la capacidad emulsionante y la estabilidad de la emulsión. Para determinar el efecto de la concentración se preparó suspensiones de proteína al 2 % (p/v). El pH de cada suspensión se ajustó a un valor de 7. El efecto del pH se determinó con suspensiones al 2 % (p/v) y ajuste del pH a 2, 4, 6, 8 y 10.

Cada suspensión (50 ml) fue homogenizada con un equipo Ultra Turrax Ika Werk, Tipo T45/N por 30 segundos y a 4 000 rpm (5 371 x g). Aceite comestible de maíz “La Favorita” se añadió a un caudal constante (50 ml/min), manteniendo una homogenización continua, hasta que se produzca el colapso de la emulsión (punto de inversión). La cantidad de aceite añadido hasta este punto permitió determinar la capacidad emulsionante de la proteína.

La estabilidad de la emulsión (EE), se determinó midiendo la cantidad de aceite liberado de la emulsión óptima después de la centrifugación a 2000 rpm (1 343 x g), de acuerdo al método de Graham, (1976), que emplea como criterio de estabilidad emulsionante, la resistencia a la coalescencia. Las determinaciones se realizaron a temperatura ambiente (18ºC), se reportó el promedio de tres mediciones

39 [2.8]  Capacidad y Estabilidad de Espuma

La capacidad de formación y la estabilidad de la espuma, se determinó siguiendo el método de Chau et al, (1977). El efecto de la concentración se evaluó en suspensiones de 2 % (p/v), ajustadas a pH 7.0. El efecto del pH se determinó a los niveles 2, 4, 6, 8 y 10, sobre suspensiones al 2%.

Se preparó una suspensión de proteína para cada caso (50 ml), se mezcló en una licuadora a 2000 rpm (1 343 x g) por 5 min., se trasvasó a una probeta graduada y se registró el volumen de espuma después de 30 segundos, expresando el resultado como el incremento de volumen en porcentaje, según la siguiente fórmula:

𝑰𝑽(%) =𝑽𝒇− 𝑽𝑶

𝑽𝑶 × 100

Dónde:

IV = Incremento de volumen

Vf = Volumen después del batido (ml)

Vo = Volumen antes del batido (ml)

La estabilidad de la espuma se determinó como la disminución del volumen total (espuma remanente + líquido drenado), después de 1, 2, 3, horas.

 Gelificación

40 Se determinó la menor concentración de gelificación, identificada como aquella cuando la muestra no desliza en el tubo invertido.

 Viscosidad

Las medidas de viscosidad aparente se realizaron en el viscosímetro digital Brookfield Engineering MA 02072 USA, con el eje UL adapter. Se determinó el efecto de la concentración y la temperatura, a partir de suspensiones acuosas al 8, 10, 12, 14 y 16 % (p/v), ajustadas a pH 7.0, las mismas que fueron termostatizadas en un baño a 20, 30, 40 y 50ºC.

Las mediciones de viscosidad aparente se realizaron a 10 rpm, gradiente de velocidad.

3.6 EVALUACIÓN DE DIFERENTES FORMULACIONES DE

SALCHICHA TIPO SUIZA I, II Y III

Se desarrolló diferentes formulaciones de salchicha tipo I, II y III basados en la Norma Técnica Ecuatoriana INEN 1338:2012, determinando las cantidades correctas de proteína vegetal como animal. De igual manera se calculó el contenido proteico total, grasa, humedad, agua y sal acorde a la tabla general de la Composición de Alimentos según el INCAP, para ello se estableció el siguiente formato de la Tabla 14.

41

Tabla 14. Tabla de composición de alimentos

en 100 gramos

Componentes C

an ti d ad (g ) Pr o te ín a Gr asa A gu a sal Proteína Total Proteina animal Proteina

vegetal Grasa Agua sal

Carne de res 360 0 0

Carne de

porcino 450 0 0

Aislado de

chocho 90 0 0 0

Grasa 300 0 0 0 0 0 0

Agua 300 0 0 0 0 0 0 0

Sal 33 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Total 1533 0 0 0 0 0 0

mermas 53 0 0 0 0 0 0

Total 1480 0 0 0 0 0 0

% 0 0 0 0 0 0

3.7 PROCESO DE ELABORACIÓN DE SALCHICHA TIPO

SUIZA

42

RMP

PESAR

TROCEAR

MOLER

CUTTEAR

AÑADIR

ADICIONAR

AGREGAR

AGREGAR

EMBUTIR

ESCALDAR

AHUMAR

EMPACAR Y ALMACENAR

Carne Res, Cerdo, Grasa 1.5 kg

Materia Prima, Especias, Aditivos

Carnes: Res, Cerdo, Grasa

Carnes Res, Cerdo: Disco 5 mm Grasa:

Disco 9 mm

Carnes, Grasa molidas + Hielo T: 10-12 ºC

Sal, Nitritos, Fosfatos

Conservante INBAC

Condimentos

Proteína de Chocho PastaCárnica 1.469 g

Emulsión Cárnica Salchicha 1.400 g

Salchicha 1.400 g

T interna: 72 ºC X 30 min.

T interna: 40 ºC X 1 h.

Salchicha 1.400 g T: 0-4 ºC

Figura 7. Diagrama de flujo de elaboración de salchicha tipo Suiza.

Es importante informar que antes de empezar las operaciones de elaboración del producto cárnico, se debe adecuar el área de trabajo, es decir que se realizó la limpieza y desinfección de los materiales, equipos, y utensilios a usar, y realizar la limpieza interna-externa de las materias primas.

43 Recepción de materia prima: Se realizó la evaluación organoléptica de las materias primas mediante la observación del color, textura, peso y pH en la cual se determinó si se encuentran en las condiciones deseadas y características relacionadas.

Pesar: En esta etapa se procedió a pesar las cantidades acordes a las diferentes formulaciones de salchicha como: materia prima, proteína vegetal, condimentos, hielo, conservantes, colorante natural rojo.

Trocear: Mediante el uso del cuchillo se procedió a cortar la carne y grasa previamente congelados para obtener trozos 1-3 cm de lado, con el fin de lograr una mejor distribución en la etapa de molido.

Moler: Una vez troceada las diferentes materias primas, con el disco de 5 mm se muelen las carnes y con el disco de 9 mm se muele la grasa dorsal porcina los cuales fueron colocados en recipientes adecuados y son refrigerados hasta su uso.

Cuttear: Se colocó las carnes de res y cerdo en el cutter, junto con la tercera parte de hielo, se enciende el equipo a velocidad baja hasta obtener un granulo fino para que empiece el picado y mezcla simultáneamente. Se debe controlar la temperatura que no sobrepase de los 10-12 ºC.

Añadir: Mientras se pica la carne en el cutter se agregó la sal, nitritos fosfatos previamente pesados acorde a la formulación ya establecida anteriormente. Mediante el uso de una paleta ayudar a que se mezcle bien estos aditivos en la pasta cárnica.

44 Agregar: Una vez colocado todos los aditivos y conservantes se procedió a poner todos los condimentos previamente pesados como: ajo, cebolla, comino en polvo en la emulsión cárnica del cutter.

Agregar: Mientras se mezcla todos los ingredientes, en una jarra se disolvió la proteína vegetal previamente pesada en el agua fría faltante de la formulación, la cual es añadida simultáneamente en la emulsión cárnica y poco después se agrega el colorante rojo natural.

Embutir: Lista la emulsión se procedió a sacar la pasta fina y colocarlo en un bowld previamente tarado y pesar dicha cantidad. Se colocó esta pasta en el embutidor previamente desinfectado, es muy importante no dejar aire ya que puede reventar la tripa. Se procedió a llenar en una tripa artificial, este no debe ser excesivo ni tampoco blando; el porcionado y amarrado se realiza cada 12 cm.

Escaldado: Se procedió a la cocción en agua a 40-76-80 ºC, se deja el embutido a cocinar por un tiempo de 30 minutos hasta llegar a una temperatura interna de 68-72 ºC, para en lo posterior mediante choque térmico se enfría el producto.

Ahumado: Para sellar la superficie del producto se colocó en la cámara de ahumado por una hora.

45

3.8 EVALUACIÓN SENSORIAL DE ACEPTABILIDAD DE LAS

DIFERENTES FORMULACIONES DE SALCHICHA

Para determinar el grado de aceptabilidad sensorial de las diferentes formulaciones de salchicha tipo I, II y III con el 2,4 y 6% de contenido proteico de chocho respectivamente, se aplicó una prueba hedónica de siete puntos con los siguientes atributos color, olor, sabor, textura, aceptabilidad que se encuentran en el Anexo II, los cuales fueron evaluadas por 20 catadores previamente entrenados en el Departamento de Nutrición y Calidad del INIAP, quienes evaluaron esta prueba de carácter “Me gusta”, “No me gusta, ni me disgusta”. Los resultados fueron analizados estadísticamente en sus promedios aplicando la prueba de Tukey al 5% y así se determinó cuál fue la formulación más aceptada por el catador.

3.9 EVALUACIÓN

SENSORIAL

TRIANGULAR

Y

DESCRIPTIVA DE LA FORMULACIÓN SELECCIONADA