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Estudio de la sustitución parcial de la harina de trigo por la harina de amaranto crudo y cocido en la elaboración de pan

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Academic year: 2020

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(1)

UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA EQUINOCCIAL

FACULTAD DE CIENCIAS DE LA INGENIERÍA

CARRERA DE INGENIERÍA DE ALIMENTOS

ESTUDIO DE LA SUSTITUCIÓN PARCIAL DE LA HARINA DE

TRIGO POR LA HARINA DE AMARANTO CRUDO Y COCIDO

EN LA ELABORACIÓN DE PAN

TRABAJO PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE INGENIERA DE ALIMENTOS

DANIELA FERNANDA BUSTOS ROMO-LEROUX

DIRECTORA: BIOQ. TERESA GUERRERO

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DECLARACIÓN

Yo DANIELA FERNANDA BUSTOS ROMO-LEROUX, declaro que el trabajo aquí descrito es de mi autoría; que no ha sido previamente presentado para ningún grado o calificación profesional; y, que he consultado las referencias bibliográficas que se incluyen en este documento. La Universidad Tecnológica Equinoccial puede hacer uso de los derechos correspondientes a este trabajo, según lo establecido por la Ley de Propiedad Intelectual, por su Reglamento y por la normativa institucional vigente.

_____________________________ Daniela Fernanda Bustos Romo-Leroux

(4)

CERTIFICACIÓN

Certifico que el presente trabajo que lleva por título “Estudio de la sustitución parcial de la harina de trigo por la harina de amaranto crudo y cocido en la elaboración de pan”, que, para aspirar al título de Ingeniera de Alimentos fue desarrollado por Daniela Fernanda Bustos Romo-Leroux, 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.

_______________________ Bioq. Teresa Guerrero DIRECTORA DEL TRABAJO

(5)

DEDICATORIA

Esta tesis se la dedico a todas las personas que han compartido este largo viaje conmigo.

También para todas las personas que están en este camino de aprendizaje les comparto una frase:

“No existe falta de tiempo, existe falta de interés”

Cuando las personas realmente quieren algo,

La madrugada se hace día,

El sábado se convierte en lunes,

(6)

i

ÍNDICE DE CONTENIDOS

PÁGINA

RESUMEN viii

ABSTRACT ix

1. INTRODUCCIÓN 1

2. REVISIÓN DE LITERATURA 4

2.1. AMARANTO (AMARANTHUS CAUDATUS) 4

2.1.1. VALOR NUTRICIONAL DEL AMARANTO 4

2.1.2. HARINA DE AMARANTO 7

2.1.3. PRODUCCIÓN DE AMARANTO EN EL ECUADOR 8

2.2. EL TRIGO (TRITICUM VULGARE) 9

2.2.1. HARINA DE TRIGO 9

2.2.2. GLUTEN 10

2.2.3. COMPOSICIÓN NUTRICIONAL DE LA HARINA DE TRIGO 10 2.2.3.1. Carbohidratos 10

2.2.3.2. Fibra 11

2.2.3.3. Proteína 11

2.2.3.4. Grasas 12

2.2.3.5. Minerales 12

2.2.4. CLASIFICACIÓN DE LA HARINA DE TRIGO 13

2.2.5. PRODUCCIÓN DE HARINA DE TRIGO EN EL ECUADOR 14

(7)

ii PÁGINA

2.3.1. PAN 15

2.3.2. FUNCIÓN DE LOS INGREDIENTES EN LA FORMULACION DEL PAN 16

2.3.2.1. Harina 16

2.3.2.2. Agua 16

2.3.2.3. Sal 17

2.3.2.4. Levadura 17

2.3.2.5. Azúcar 17

2.3.2.6. Grasa 18

2.3.2.7. Mejorador 18

2.3.3. PROCESOS QUÍMICOS Y ENZIMÁTICOS QUE OCURREN EN LA PANIFICACIÓN 19

2.3.3.1. Fermentación 19

2.3.3.2. Enzimas 19

2.3.3.3. Retrogradación del Almidón 20

2.4. HARINAS COMPUESTAS 21

2.5. ESTUDIOS REOLÓGICOS DE LA MASA 21

2.5.1. FARINOGRAMA 21

2.5.2. ALVEOGRAMA 22

2.5.3. EXTENSOGRAMA 22

2.6. EQUIPO MIXOLAB 23

2.6.1. MIXOLAB STANDARD 23

2.6.1.1. Comportamiento en C1, a 30 °C 24

2.6.1.2. Comportamiento entre C1 y C2, entre 30 y 50 °C 24

2.6.1.3. Comportamiento entre C2 y C3, entre 55 y 60 °C 24

2.6.1.4. Comportamiento entre C3 y C4, a 90 °C 25

(8)

iii PÁGINA

3. METODOLOGÍA 26

3.1. MATERIA PRIMA 26

3.2. OBTENCIÓN DE LA HARINA DE AMARANTO 26

3.2.1. SELECCIÓN DE LA MATERIA PRIMA 26

3.2.2. COCCIÓN HÚMEDA 26

3.2.3. DESHIDRATACIÓN 27

3.2.4. MOLIENDA 27

3.3. CARACTERIZACIÓN DE LAS HARINAS 27

3.3.1. ANÁLISIS PROXIMAL 27

3.3.2. DETERMINACIÓN DEL PH 28

3.3.3. ACIDEZ TITULABLE 28

3.3.4. ÍNDICE DE ABSORCIÓN DE AGUA (IAA) E ÍNDICE DE SOLUBILIDAD DE AGUA (ISA) EN LAS HARINAS 29

3.3.5. ANÁLISIS DE COLOR EN LA HARINA 30

3.3.6. ANÁLISIS REOLÓGICOS 31

3.4. ELABORACIÓN DE PAN 32

3.5. CARACTERIZACIÓN DE LOS PANES OBTENIDOS 34

3.5.1. VOLUMEN ESPECIFICO DEL PAN 34

3.5.2. ANÁLISIS DE COLOR DEL PAN 34

3.5.3. ANALISIS SENSORIAL 35

3.6. ANÁLISIS ESTADISTICO DE RESULTADOS 35

3.7. ANÁLISIS PROXIMALES DE LOS MEJORES PANES 36

4. RESULTADOS Y DISCUSIÓN 37

(9)

iv PÁGINA 4.1.1. ANÁLISIS PROXIMAL DE HARINA DE AMARANTO CRUDO

Y COCIDO Y HARINA DE TRIGO 37

4.1.2. DETERMINACIÓN DEL PH DE LAS HARINAS 39

4.1.3. ÍNDICE DE ACIDEZ 40

4.1.4. IÍNDICE DE ABSORCIÓN DE AGUA (IAA) Y ÍNDICE DE SOLUBILIDAD EN AGUA (ISA) 40

4.1.5. ANÁLISIS DE COLOR EN LA HARINA 42

4.2. ANÁLISIS DE RESULTADOS MIXOLAB ESTÁNDAR 43

4.2.1. C1 ABSORCIÓN DE AGUA 45

4.2.2. C2 CALIDAD DE LAS PROTEÍNAS 46

4.2.3. C3 GELATINIZACIÓN DEL ALMIDÓN 47

4.2.4. C4 ACTIVIDAD AMILASA 47

4.2.5. C5 RETROGRADACIÓN DEL ALMIDÓN 48

4.3. CARACTERIZACIÓN DE LOS PANES OBTENIDOS 49

4.3.1. COLOR DE LA CORTEZA DE LOS PANES 49

4.3.2. COLOR DE LA MIGA DE LOS PANES 50

4.3.3. VOLUMEN ESPECÍFICO DEL PAN 51

4.3.4. ANÁLISIS SENSORIAL 52

4.3.4.1. Color 53

4.3.4.2. Olor 54

4.3.4.3. Sabor 55

4.3.4.4. Textura 55

4.3.4.5. Aceptación Global 56

4.3.4.6. Intención de compra 57

4.3.5. CARACTERIZACIÓN DEL PAN CON HARINA DE AMARANDO CRUDO Y COCIDO AL 5 % 59

5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 62

(10)

v PÁGINA

5.2. RECOMENDACIONES 64

BIBLIOGRAFÍA 65

(11)

vi

ÍNDICE DE TABLAS

PÁGINA

Tabla 1. Composición química de la semilla de amaranto 5 Tabla 2. Comparación de la cantidad de proteína en los cereales 6

Tabla 3. Metodología para el análisis físico químico de la harina de amaranto crudo, cocido y harina de trigo 28

Tabla 4. Porcentajes de sustitución de las mezclas de harinas 32 Tabla 5. Formulaciones con los distintos tipos de harinas y su

porcentaje de sustitución 33 Tabla 6. Resultados de análisis físicos químicos de las diferentes harinas 37 Tabla 7. IAA e ISA de los diferentes tipos de harinas 40 Tabla 8. Análisis de color en las diferentes harinas 42 Tabla 9. Resultados del comportamiento reológico de harina de trigo y

harina de amaranto cruda y cocida 44

Tabla 10. Diferencias en par de los segmentos de la curva de Mixolab

de las distintas formulaciones 45

Tabla 11. Resultados del análisis de color de corteza del pan de las

distintas formulaciones 49 Tabla 12. Resultados de los análisis de color de la miga de pan de las

distintas formulaciones 50

Tabla 13. Volumen específico de los diferentes panes 51 Tabla 14. Resultados del análisis sensorial de los panesError! Bookmark not defined.

Tabla 15. Análisis proximales del pan con harina de amaranto crudo y cocido

(12)

vii

ÍNDICE DE FIGURAS

PÁGINA Figura 1. .Amaranthus caudatus 4 Figura 2. Corte transversal y longitudinal de la semilla de amaranto 8

Figura 3. Curva Mixolab 23

Figura 4. Relación de volumen de pan de las formulaciones: (HT)

harina de trigo, (HACR) harina de amaranto cruda, (HACO)

harina de amaranto cocido. 52

Figura 5. Resultado del análisis sensorial de color. 54 Figura 6. Resultado del análisis sensorial de olor. 54 Figura 7. Resultado del análisis sensorial de sabor. 55 Figura 8. Resultado del análisis sensorial de textura. 56 Figura 9. Resultado del análisis sensorial de aceptación global. 57 Figura 10. Intención de compra del pan de harina de amaranto crudo

(HACR) y pan control (CT). 57

Figura 11. Intención de compra del pan de harina de amaranto cocido

(13)

viii

ÍNDICE DE ANEXOS

(14)

ix

RESUMEN

(15)

x

ABSTRACT

In Ecuador, wheat crops throughout the Sierra region does not reach a meet the country's demand, and imported cereals developing products. For this reason it was considered to amaranth as an alternative to replace the wheat

because it has characteristics similar to cereals and it is very attractive nutritionally. The aim of this study was the study of the partial substitution of wheat flour by amaranth flour raw and cooked in bread making. To this three

mixtures of wheat flour-raw meal and three mixtures amaranth flour-cooked

amaranth flour, with replacement ratios of 5, 10 and 15% amaranth flour was

used, and a sample control flour 100% wheat. pH, titratable acidity, water

absorption and water solubility index, color analysis was assessed and

proximal flour was performed. Prior to making bread rheological analyzes

were performed using the Mixolab team where it was determined that as the

percentage of replacement decreases the rheological properties of dough

about the lack of gluten-forming proteins. The best results for the stability of

the dough for flour were cooked amaranth 5% with a time of 8.13 min and

raw amaranth flour 5% with a time of 7.70 min. From the analyzed mixtures

prepared breads, in which specific volume, crumb and crust color was

determined. Sensory analysis was also performed: the acceptability of the

bread was measured on a hedonic scale of 1 to 10 points; breads 5%

amaranth flour and oil 5% and 10% cooked amaranth flour presented similar

to the pan control and sensory characteristics obtained good acceptance by

consumers; however it was selected as the best formulation bread cooked

amaranth flour 5%, because it presented the best results in the

(16)
(17)

1

1. INTRODUCCIÓN

El trigo (Triticum vulgare) es el cereal más utilizado del mundo, casi un 75 % de la producción se utiliza para la obtención de harina de trigo, la cual es destinada a la elaboración de pan (Botanical on line, 2013).

La materia prima principal para la elaboración de pan es la harina de trigo, que está compuesta por: almidón (50-70 %), proteínas (10-12 %), polisacáridos no del almidón (2-3 %) y lípidos (2 %).

De las proteínas de la harina de trigo, el gluten aporta a la masa una funcionalidad única; desde el punto de vista reológico se comporta como un fluido viscoelástico, haciendo que la masa sea elástica y extensible (De la Vega, 2009).

Según Rodríguez (2007), en el 2007 en Ecuador se cultivaba 5000 hectáreas de trigo en toda la región sierra, las mismas que no alcanzaban a cubrir la demanda del país, por este motivo, hasta la actualidad, se importa trigo para la elaboración de productos.

El ministerio de Agricultura está trabajando para mejorar la producción de trigo, pues las importaciones de este cereal representan el 98 % del total consumido en el Ecuador, en donde apenas se produce el 2 % (Espinel, 2013).

El amaranto pertenece a la familia Amaranthaceas; en el Ecuador se lo conoce como ataco o sangorache. Su fruto posee una cápsula que en su interior encierra una semilla de tono amarillento, roja oscuro o negro. El amaranto se cultiva en zonas tropicales y áreas templadas en el mundo (Reinoso, 2008).

(18)

2 grano, constituyendo así una buena fuente de lípidos y proteínas (Figueroa & Romero, 2008).

El amaranto posee importantes propiedades nutritivas; contiene aproximadamente un 16 % de proteína de alta calidad y un excelente balance de aminoácidos, pues aporta con un contenido de lisina del 16.6 %, que es un porcentaje superior a los cereales tradicionales como el trigo, que según Gil (2010), posee un 2.5 %. La lisina es un aminoácido esencial que debe estar presente en la alimentación humana y es el más escaso en el resto de cereales (Galarza & Falcón, 2013).

Cuando se somete a tratamiento térmico al grano de amaranto se inactivan los compuestos anti nutricionales lábiles al calor (compuestos que dificultan la asimilación de nutrientes que provienen de los alimentos), se incrementa la relación de eficiencia proteica, disminuye la pérdida de lisina y gelatinización del almidón, lo que contribuye a la estabilidad, fuerza y frescura de la miga, aportando así a un mejor sabor y aceptación general del pan (Noguez & Chavez, 2010).

El pan forma parte de un importante grupo de alimentos que ha constituido la base de la alimentación para muchas civilizaciones debido a sus características nutritivas y su moderado precio. El pan es rico en hidratos de carbono complejos, siendo su componente más abundante el almidón, aporta buena cantidad de proteínas de origen vegetal, es una fuente de vitaminas del grupo B y de minerales como el fósforo, el potasio y el magnesio (EUFIC, 2014).

(19)

3 La nutritiva composición del grano de amaranto hace que sea atractivo como fuente importante para aumentar el valor biológico de los alimentos (Pilataxi, 2013).

El objetivo del presente trabajo fue estudiar la sustitución parcial de la harina de trigo con harina de amaranto crudo y cocinado en la elaboración de pan. Para alcanzar el objetivo general se plantearon los siguientes objetivos específicos:

 Caracterizar las harinas en cuanto a sus propiedades físico- químicas.  Analizar las características reológicas de las diferentes mezclas de

harinas por medio del equipo Mixolab.

 Elaborar pan de molde con mezclas de harina obtenidas por sustitución parcial de la harina de trigo con harina de amaranto crudo y cocido al 5 %,10 % y 15 %.

 Analizar las características físicas, químicas y la aceptabilidad sensorial de los panes obtenidos.

(20)

2. REVISIÓN DE LITERATURA

(21)

4

2. REVISIÓN DE LITERATURA

2.1. AMARANTO (

Amaranthus caudatus

)

El amaranto pertenece a la familia Amaranthaceas, su nombre significa “vida eterna” debido a que crece en tierra poco fértil con cantidades mínimas de agua; una sola planta puede producir cerca de un millón de semillas y puede conservar sus propiedades por más de 40 años (Toaquiza, 2012). En la Figura 1 se presenta la planta de amaranto.

Figura 1. .Amaranthus caudatus

(Peralta, 2012)

El amaranto se cultiva en zonas tropicales y en áreas templadas en todo el mundo, pero se destacan: Perú, Bolivia, México, Guatemala, India, Pakistán, China, Malasia e Indonesia (Reinoso, 2008).

2.1.1. VALOR NUTRICIONAL DEL AMARANTO

(22)

5 El grano posee un alto valor calórico, contiene sales minerales, fibra, carbohidratos y proteína, como se presenta en la Tabla 1. La semilla posee grandes cantidades de sodio, potasio, calcio, magnesio y hierro, además de ácidos grasos insaturados como el linoleico, que el organismo no puede sintetizar, por lo que es necesario adquirirlo de una fuente externa (Reinoso, 2008).

Tabla 1.Composición química de la semilla de amaranto

Composición (%) Amaranto

Humedad 8.0

Proteína cruda 15.8

Grasa 6.2

Fibra 4.9

Cenizas 3.4

Calorías/100g 366

(Becerra, 2000)

(23)

6

Tabla 2.Comparación de la cantidad de proteína en los cereales

Cultivo Proteína (%)

Amaranto 13.6-18.0

Cebada 9.5-17.0

Maíz 9.4-14.2

Arroz 7.5

Trigo 14-17

Centeno 9.4-14.4

(Galarza & Falcón, 2013)

La proteína del amaranto presenta un excelente balance de aminoácidos, no solo posee un poco más proteína que los demás cereales, sino que también aporta con proteínas de mejor calidad (Peralta, 2012), el contenido de lisina, considerada como el aminoácido esencial que limita la calidad proteica, es superior a 5 g por 100 g de proteína.

Desde 1979 la Academia de Ciencias de los Estados Unidos de Norte América (NAS) y la Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y Agricultura (FAO) sostienen que el amaranto es equivalente a la yema de huevo y a la leche de vaca, acercándose a la proteína ideal propuesta por la FAO para la alimentación humana (Figueroa & Romero, 2008). El amaranto posee un 75 % del valor proteico ideal (100 %) y el grano de amaranto tiene una digestibilidad del 93 %, al no contener proteinas formadoras de gluten (Larenas, 2013).

(24)

7 Este almidón posee dos características que lo hacen muy competitivo en la industria: posee propiedades aglutinantes, y su tamaño de molécula es muy pequeño; estas características se pueden aprovechar para espesar o pulverizar algunos alimentos o para reemplazar la consistencia de la grasa (Figueroa & Romero, 2008).

El amaranto posee un contenido de lípidos de 7 a 8 %; algunos estudios han encontrado que contiene un alto contenido de escualeno (compuesto orgánico natural) la semilla contiene aproximadamente 8% del aceite; este compuesto es un excelente aceite para la piel, lubricante y precursor del colesterol, que también se lo obtiene de animales como la ballena y tiburón (Figueroa & Romero, 2008).

Las grasas por unidad de peso dan más calorías que los hidratos de carbono, por esta razón el amaranto aporta más energía al organismo que otros cereales (Peralta, 2012).

2.1.2. HARINA DE AMARANTO

(25)

8

Figura 2. Corte transversal y longitudinal de la semilla de amaranto

(De Prada, 2011)

El grano de amaranto se lo puede tostar, cocer y moler para extraer la harina o solamente moler para extraer la harina en grano crudo (Carpio, 2009).

2.1.3. PRODUCCIÓN DE AMARANTO EN EL ECUADOR

En el Ecuador, en la Sierra han prevalecido las especies conocidas como ataco o sangorache, que corresponden a Amaranthus quitensis y las especies A. blitum, A. hybridus y A. dubiusson, consideradas como malezas (Patín, 2006).

(26)

9

2.2. EL TRIGO (

Triticum vulgare

)

El trigo pertenece a la familia de las Gramíneas; su nombre proviene del latín “triticum” que quiere decir quebrado, haciendo referencia al proceso de separación del grano de trigo de la cáscara que lo recubre (Polo, 2010). Es el cereal más cultivado en toda la Tierra; existen más de 12 000 variedades; es muy utilizado para la producción de harina integral, sémola, cerveza y productos de panificación (García, 2011).

Según García (2011), el grano de trigo está compuesto de tres partes: 1. Germen o embrión, que forma una nueva planta.

2. Endospermo, del cual se extrae la harina.

3. Salvado o cubeta protectora, utilizada para productos integrales; esta parte se elimina en el proceso de extracción de harina

Este cereal contiene varios nutrientes, entre ellos: carbohidratos, proteínas, grasas, minerales y vitaminas.

2.2.1. HARINA DE TRIGO

(27)

10 La harina para elaborar pan debe contener trigo con un elevado nivel de proteínas que permitan la formación de una red de gluten firme para obtener una masa resistente y tenaz, con buenas características de extensibilidad y estabilidad, y una actividad enzimática que promueva la fermentación (Axonas, s.f.).

2.2.2. GLUTEN

Según la Norma INEN 616 “Es una sustancia de naturaleza proteica que se forma por hidratación de la harina de trigo y que tiene la característica especial de ligar los demás componentes de la harina.”

Está formando de dos proteínas: las gliadinas, que proporcionan extensibilidad, y las gluteninas que le dan elasticidad a la masa. La acción del gluten durante el proceso de amasado ocurre cuando se integran todos los ingredientes de la mezcla, las proteínas se reúnen en superestructuras proteicas, formando un macro polímero de gluten (Gluten Macro Polymer o GMP). En el transcurso de este proceso el índice de GMP aumenta y la red de gluten se desarrolla de forma rápida, la porción de proteínas solubles o de bajo peso molecular disminuye y toda esta gran red proteica será capaz de retener CO2 durante el proceso de fermentación (Pineda, 2013).

2.2.3. COMPOSICIÓN NUTRICIONAL DE LA HARINA DE TRIGO

2.2.3.1. Carbohidratos

(28)

11 maduros (García ,2011), estos tienen una menor tolerancia de amasado y disminuye la calidad de la miga puesto que madura lentamente produciendo cosechas de mayor rendimiento y de menor cantidad proteica (Montoya & Román, 2010)

El almidón es absorbido en el organismo en forma lenta y gradual, por lo que resulta una fuente de energía durante largos periodos. La molienda de los granos de trigo puede traer como consecuencia que la integridad de los gránulos de almidón se dañen, produciendo así lo que se denomina almidón dañado; éste influye en las propiedades de las harinas, principalmente en su capacidad de hidratación, porque absorbe un 100 % de su peso en agua (Torri et al.,2003).

2.2.3.2. Fibra

La celulosa se encuentra en la capa más externa del grano de trigo, la cantidad de fibra es casi inexistente debido que en la elaboración de la harina se eliminan la cubeta y el germen. Cuando se trata de harinas integrales se mantiene la cubeta o salvado del grano y aumenta la cantidad de fibra (Pineda, 2013).

2.2.3.3. Proteína

Según De la Vega (2009), las proteínas de la harina de trigo pueden clasificarse considerando dos criterios:

(29)

12 2. Con base en su funcionalidad: Podemos encontrar dos grandes grupos: Proteínas pertenecientes al gluten, con un aporte indispensable en la elaboración de panes, representan entre un 80-85 % del total de las proteínas del trigo y forman parte de las proteínas de almacenamiento; y proteínas no pertenecientes al gluten que en gran parte son estructurales o monoméricas, estas proteínas también forman parte de un grupo de proteínas llamadas triticinas que son proteínas de almacenamiento de la semilla. Tienen un desempeño secundario en la elaboración del pan, representan entre un 15-20 % del total de las proteínas del trigo y se localizan en capas externas del grano.

También se encuentran presentes catalizadores biológicos de naturaleza proteica que son las enzimas alfa (α-) y beta (β-) amilasas, las cuales transforman el almidón en dextrina y maltosa. La amilasa ayuda al proceso de fermentación y produce azúcares reductores (García D. , 2011).

2.2.3.4. Grasas

Los lípidos están localizados en el germen; su porcentaje en la harina varía de 1.5 a 2 %. Entre los más importantes constan: glicéridos, fosfolípidos, esteroles y tocoferol. El tipo de grasa presente está constituida por ácidos poli y monoinsaturados, que son beneficiosos para mantener un buen estado en el sistema cardiovascular (García, 2011).

2.2.3.5. Minerales

(30)

13 Los componentes que se presentan en mayor cantidad son los fosfatos y sulfatos de K, Mg y Ca, ciertos fosfatos se encuentran en los ácidos fíticos calificados como factores antinutricionales porque reducen la biodisponibilidad de proteínas y minerales (Pineda, 2013).

La palabra antinutricionales se utiliza para aquellos compuestos que afectan el contenido nutricional de ciertos alimentos, porque interfieren en la asimilación de nutrientes. Los factores antinutricionales son sustancias que se forman por el metabolismo secundario como mecanismo de defensa contra ataques de aves, insectos y bacterias. Estos compuestos en pequeñas cantidades pueden ser beneficiosos para prevenir enfermedades (Elizalde, Porrilla, & Chaparro, 2009).

2.2.4. CLASIFICACIÓN DE LA HARINA DE TRIGO

Según la Norma INEN 616 (2006), la harina de trigo se clasifica de acuerdo a su uso, en:

Harina panificable:

Extra.- Se elabora hasta un grado de extracción determinado, puede ser tratada con blanqueadores, productos málticos, enzimas diastásicas y fortificada con vitaminas y minerales.

Harina Integral.- Obtenida de la molienda de granos limpios de trigo con todas las partes de éste, puede ser tratada con mejoradores, productos málticos, enzimas diastásicas y fortificada con vitaminas y minerales.  Harinas especiales.- Provienen de un bajo grado de extracción, están

(31)

14

Harina para todo uso.- Proviene de las variedades de trigo Hard Red Spring o Norther Spring Hard Red Winter, homólogos canadienses y trigos de otros orígenes que sean aptos para la fabricación de pan, fideos, galletas, etc. Tratada o no con blanqueadores, productos málticos, enzimas diastásicas y fortificada con vitaminas y minerales.

2.2.5. PRODUCCIÓN DE HARINA DE TRIGO EN EL ECUADOR

Ecuador dejó de ser un país abastecedor en trigo después de los años 50 y pasó a depender totalmente de las importaciones, con una mínima producción, debido a que se tiene un producto importado de mejor calidad y precio, y a la reducción de incentivos para la producción de trigo y cultivos alternativos (Vinueza, 2011).

Según últimos registros del INIAP, existen 5000 hectáreas de trigo sembradas en la Sierra, pertenecientes a pequeños agricultores y destinadas íntegramente al consumo. En el Ecuador la producción total alcanza entre 10 y 15 mil toneladas al año, con un rendimiento promedio entre 2.5 y 3 toneladas por hectárea; esta producción no cubre la demanda interna, que oscila alrededor de 500 mil toneladas anuales. La producción nacional solo alcanza para cubrir entre el 2 y 3 % de lo requerido (Ordóñez & Oviedo, 2010).

2.3. PANIFICACIÓN

(32)

15 amasadoras, cintas transportadoras, hornos automáticos y máquinas para enfriar, cortar y envolver el pan.

2.3.1. PAN

El pan es un producto alimenticio que se obtiene cociendo al horno la masa formada al mezclar agua y harina de algunos cereales, por lo general de trigo, a la que se agrega levadura con el objetivo de que ocurra la fermentación; esto produce una transformación de las características de la harina, otorgándole volumen, textura, esponjosidad y sabor. La harina más usada para la elaboración de pan es el trigo, en menor cantidad se usan harinas de centeno, cebada, maíz, arroz, patatas, soja entre otras para enriquecer a la harina. Otro factor importante es el líquido que se adiciona, que puede ser agua, leche o su mezcla. El gluten está presente abundantemente en la harina de trigo y su importancia radica en que proporciona a la masa una textura esponjosa. En ocasiones se suelen mezclar harinas de trigo de diferentes procedencias y contenido de gluten con el fin de obtener harinas destinadas a panes específicos (Álvarez & Tusa, 2009).

Según la Norma INEN 93 (1976), existen cuatro clases de pan:

Pan común: Contiene miga blanca u obscura, elaborado a base de harina de trigo, agua potable, levadura, sal, azúcar, grasa comestible (animal o vegetal) y aditivos autorizados.

Pan especial: Es aquel al que se agrega a la fórmula de pan común ingredientes como huevos y leche, entre otros, para enriquecerlo.

(33)

16 Pan integral: Elaborado con harina integral de trigo, agua potable, levadura, sal, azúcar, grasa comestible (animal o vegetal) y aditivos autorizados.

Según Álvarez & Tusa (2009), para la elaboración de pan se utilizan microorganismos, que son indispensables por dos razones:

1) Producen gas al fermentar, que hace crecer la masa aportando al pan con la textura suelta y porosa deseada.

2) Producen sustancias aromáticas que se forman en la fermentación y en la cocción como aldehídos, ésteres y ácidos.

2.3.2. FUNCIÓN DE LOS INGREDIENTES EN LA FORMULACIÓN DEL PAN

2.3.2.1. Harina

Es un polvo blanco y fino que se obtiene al moler el trigo. Este cereal contiene una gran cantidad de proteínas que en presencia de agua forman el gluten, constituyendo así la estructura del pan. Para conseguir harina de buena calidad con características panificables el trigo debe pasar por un largo proceso que incluye análisis, acondicionamiento y molienda hasta su uso en panadería (Riofrío, 2004).

2.3.2.2. Agua

(34)

17 En la fermentación el agua ayuda a que actúen las enzimas y puedan difundirse a través de la pared y membrana que rodean a la célula de la levadura, además le otorga plasticidad a la masa, lo que le permite crecer por la acción del gas producido por la fermentación (Carrillo, 2007).

2.3.2.3. Sal

Constituye un elemento importante para la masa; actúa en la formación del gluten, pues la gliadina es menos soluble en agua con sal, consiguiendo así mayor cantidad de gluten. Se obtiene una masa más compacta que aquella que no contiene sal, no permite fermentaciones indeseables porque ejerce una acción bactericida, mejora la coloración en la superficie del pan y por tener capacidad de absorción de agua (higroscopicidad), incide en la duración y en el estado de conservación del pan (Tinoco, 2008).

2.3.2.4. Levadura

Son hongos unicelulares que se caracterizan por su capacidad de transformar los azúcares mediante la fermentación. Para la fermentación de las masas se utiliza Saccharomyces cerevisiae usada en panificación, que fermenta los azúcares produciendo anhídrido carbónico y alcohol. El anhídrido carbónico es indispensable en el proceso de panificación debido a que tiene un efecto de dilatación y aumento de volumen en las masas de productos horneados (fermentados), además de que otorga propiedades organolépticas y nutritivas al pan (Ordóñez & Oviedo, 2010).

2.3.2.5. Azúcar

(35)

18 se adiciona normalmente a las masas de harina es la sacarosa; al ser añadida a la masa es transformada en sus monómeros fermentables que son la glucosa y la fructosa, por hidrólisis o por acción de la invertasa de la levadura y la maltasa de la maltosa. El azúcar posee efectos sobre las características sensoriales del producto final y permite una mejor retención de humedad conservando por más tiempo su blandura inicial y retrasando el proceso de endurecimiento. El color café característico del pan se debe a la caramelización de los azúcares residuales localizados en la corteza de la masa después de que ésta ha fermentado (Riofrío,2004).

2.3.2.6. Grasa

La grasa aporta a la masa una estructura fina y homogénea, de forma que al estirarla no se rompa, retiene las burbujas de gas, incrementa el aspecto y la consistencia de la misma ofreciendo un mejor esponjamiento y suavidad a la miga. Los lípidos funcionan como emulsificantes, aportan estabilidad y mejoran la conservación debido a que reducen la pérdida de humedad. Existen tres tipos de grasa que se usa en panificación: mantequilla, manteca de cerdo y aceites vegetales (Llerena, 2010).

2.3.2.7. Mejorador

(36)

19

2.3.3. PROCESOS QUÍMICOS Y ENZIMÁTICOS QUE OCURREN EN LA PANIFICACIÓN

2.3.3.1. Fermentación

Según Álvarez & Tusa (2009), la fermentación en los panes debe producirse tres etapas fundamentales:

Primera: Dura relativamente poco tiempo, inicia en la amasadora luego de añadir la levadura; las células de Saccharomyces cerevisiae empiezan a metabolizar los primeros azúcares libres presentes en la harina.

Segunda: Se produce la mayor parte de la fermentación alcohólica y comienzan a producirse otras fermentaciones, como la butírica, láctica y acética. Este tiempo comprende desde el reposo de la masa hasta la fermentación de las piezas de pan por tiempos largos.

Tercera: Esta etapa tiene una duración corta, dependiendo el tamaño de la pieza, finaliza cuando el pan llega a 55 °C pues a esta temperatura las células de levadura mueren.

Los procesos químicos producidos en la fermentación tienen como fundamento producir aumento de volumen de la masa, textura fina, ligera y desarrollo de aromas.

2.3.3.2. Enzimas

(37)

20 Las condiciones climáticas durante el crecimiento del cereal influyen en la cantidad de enzimas naturales que posee la harina, afectando negativa o positivamente a la calidad panadera, debido a que intervienen en la germinación del grano. Las α-amilasas se obtienen a partir de cereales, hongos o bacterias; las amilasas de origen fúngico se desarrollan por fermentación del hongo Aspergillus niger y son las más utilizadas en la fabricación de pan. La función más importante de las amilasas es el incremento de la velocidad de fermentación, hasta el momento en que la masa ingresa al horno, cuando se inactivan las enzimas. La fermentación produce anhídrido carbónico, provoca reacciones de oscurecimiento (color en el horneado), crea esponjamiento y mejora la textura del pan (Tejero, 2014).

2.3.3.3. Retrogradación del almidón

La retrogradación es un fenómeno que depende de varios factores como: la fuente y concentración de almidón, la temperatura de cocción y enfriamiento, el pH y la presencia de solutos. Es un proceso que sucede cuando las moléculas en los gránulos de almidón gelatinizados empiezan a re-asociarse en una estructura ordenada. El comportamiento reológico de los panes cambia, incrementa su firmeza y rigidez. La pérdida de la capacidad de retención de agua y la restauración de la cristalinidad ocurren también durante el envejecimiento de los geles de almidón gelatinizados (Rodríguez, Lascano, & Sandoval, 2012).

(38)

21

2.4. HARINAS COMPUESTAS

En 1964 la FAO creó el término “Harinas compuestas”, cuando se determinó la necesidad de encontrar una solución para los países que no producen trigo; se refiere a mezclas elaboradas para preparar alimentos a base de trigo, como pan, galletas y pastas, y de otros cereales u otros productos de origen vegetal (Fajardo & Criollo, 2010).

La sustitución parcial de harina de trigo con harinas de diferentes cultivos permite mejorar el valor nutritivo del pan, impulsando la agricultura e industria locales para la creación de nuevos productos (León & Villacorta, 2010).

2.5. ESTUDIOS REOLÓGICOS DE LA MASA

2.5.1. FARINOGRAMA

(39)

22

2.5.2. ALVEOGRAMA

El alveógrafo permite medir las propiedades mecánicas de la masa, es decir, la capacidad que tiene el gluten para resistir el estiramiento en el proceso de amasado (Grupo Molinero , 2005).

Según los autores Rubio, MacRitchie, Gandikota, & Hou (2005), mide parámetros como:

Tenacidad o resistencia (P): Mide la resistencia a la deformación de la masa, propiedad conferida por las gluteninas.

Extensibilidad (L): Evalúa la viscosidad de la masa, conferida principalmente por las gliadinas.

Fortaleza o fuerza de la harina (w): Trabajo realizado para deformar la masa; lo proporciona el área bajo la curva, está relacionado con la cantidad de proteína.

Proporción Tenacidad/Extensibilidad (P/L): Se utiliza para evaluar el índice de equilibrio P/L dado por la proporción de gluteninas y gluteninas.

2.5.3. EXTENSOGRAMA

(40)

23

2.6. EQUIPO MIXOLAB

Es un instrumento que permite realizar un análisis completo de las características de la harina y del grano, de forma que anticipa su comportamiento durante el amasado y la cocción. Aporta para el desarrollo de nuevas formulaciones debido a la evaluación del efecto de los ingredientes y aditivos (Concereal consultores cerealistas , 2012).

2.6.1. MIXOLAB STANDARD

Permite una completa caracterización de la proteína, almidón y enzimas que contiene la harina, mide el comportamiento de la masa en relación al amasado y temperatura. La prueba consiste en la preparación de una masa hidratada constantemente durante la primera fase del test, la misma que se va desarrollando a lo largo de la curva mostrando cinco picos representados con los valores de C1, C2, C3, C4 y C5 como se muestra en la Figura 3 (Mixolab Applications Handbook, 2012).

Figura 3. Curva Mixolab

(41)

24 Pineda (2013) explica el significado de cada uno de los parámetros a evaluar, presentados en la curva Mixolab:

2.6.1.1. Comportamiento en C1, a 30 °C

Empieza con el efecto de amasado en el cual crece la red de gluten, se hace fuerte para soportar al CO2 que se desarrolla en la fermentación. Bajo el efecto del amasado y a una temperatura de 30 °C las proteínas se aglomeran en súper estructuras proteicas (GMP). Aumenta el índice de GMP, la red de gluten se desarrolla lo que produce un aumento del par o torque hasta C1.

2.6.1.2. Comportamiento entre C1 y C2, entre 30 y 50 °C

La red proteica que se encuentra dispersa continúa concentrándose, el almidón no se gelatiniza, los gránulos se hinchan por el aumento de temperatura. La matriz proteica dispersada alrededor de los gránulos de C1 es propensa a aglomerarse en C2 y rodea los gránulos de almidón, lo que significa la disminución del par registrado por el Mixolab.

2.6.1.3. Comportamiento entre C2 y C3, entre 55 y 60 °C

(42)

25 Influye en la cinética de gelatinización (C2-C3) la proporción de los tipos de almidón, así se puede determinar que un trigo con una calidad mejor de almidón y/o una actividad amilásica más baja obtendrá un C3 más alto.

2.6.1.4. Comportamiento entre C3 y C4, a 90 °C

Las proteínas siguen aglomerándose entre 55 y 90 °C, el gluten pierde la capacidad de crear enlaces internos cuando la masa se encuentra en reposo a partir de 55 °C. La desnaturalización de las proteínas deja de formar un enlace continuo; por encima de los 50 °C los puentes disulfuro se rompen, lo que explica la disminución de la cantidad de GMP, por lo que el par introducido procede del almidón gelatinizado. La gelatinización del almidón es completa, se crean aglomeraciones almidón/proteína, cuanto mayor sea la diferencia entre C3 y C4 existe más licuefacción/actividad amilásica. Para fijar la estructura de la miga es importante la gelatinización del almidón, la cual depende de la proporción amilosa/amilopectina. La producción de panes de poco volumen con una miga pegajosa, es producto de medidas muy bajas de C3, C4 y C5.

2.6.1.5. Comportamiento entre C4 y C5, de 90 a 50°C

(43)
(44)

26

3. METODOLOGÍA

3.1. MATERIA PRIMA

Se utilizó harina de trigo para panificación, obtenida en la empresa “Moderna” ubicada en la vía a Carapungo en la ciudad de Quito.

Para la elaboración de harina de amaranto cruda y cocida se utilizó semillas de amaranto de la variedad Iniap Alegría (Amaranthus caudatus) de la provincia de Pichincha, que fue adquirido en el almacén de la empresa Camari.

3.2. OBTENCIÓN DE LA HARINA DE AMARANTO

3.2.1. SELECCIÓN DE LA MATERIA PRIMA

Se realizó primero un proceso de selección de los granos de amaranto apartando impurezas, para la elaboración de harina de amaranto crudo y de harina de amaranto cocido.

3.2.2. COCCIÓN HÚMEDA

(45)

27

3.2.3. DESHIDRATACIÓN

Siguiendo la metodología de Bressani (2006), el grano cocido se sometió a deshidratación a 65°C por 3 horas; se empleó un deshidratador por aire caliente de marca CUSIN PRO, modelo OL 026 10 de 600w, provisto de 10 bandejas donde se colocó los granos de amaranto.

3.2.4. MOLIENDA

Para la harina de amaranto crudo se realizó la molienda inmediatamente después de haber retirado las impurezas de los granos.

Para la harina de amaranto cocido se molió el grano de amaranto cocido y deshidratado.

Para la obtención de ambas harinas se utilizó un Molino Cyclone simple mil 3010-030 de ¾ HP a 12600 rpm de velocidad de molido, en el que se obtuvo un tamaño de partícula uniforme.

3.3. CARACTERIZACIÓN DE LAS HARINAS

3.3.1. ANÁLISIS PROXIMAL

Se realizó los análisis físico-químicos de la harina de trigo y de las harinas de amaranto crudo y cocido de acuerdo a las Normas INEN para harina de trigo; la metodología utilizada se puede observar en la Tabla 3.

(46)

28

Tabla 3. Metodología para el análisis físico químico de la harina de amaranto crudo, cocido y harina de trigo

Parámetros Método

Humedad (%) PEE/LAB/02 INEN 518

Proteína (%) PEE/LAB/02 INEN 519

Grasa (%) PEE/LAB/02 INEN 523

Ceniza (%) PEE/LAB/02 INEN 520

Fibra (%) INEN 522

Carbohidratos totales (%) Cálculo

Energía (kcal/100g) Cálculo

3.3.2. DETERMINACIÓN DEL pH

Se determinó mediante la metodología descrita por la Norma INEN 526 (2012). Las mediciones se realizaron por triplicado.

3.3.3. ACIDEZ TITULABLE

(47)

29 en la bureta el volumen de la solución empleada y se realizaron los cálculos con la ecuación [1] (INEN 521, 1981).

A=

[1]

Siendo:

A = Contenido de acidez en las harinas de origen vegetal, en porcentaje de masa de ácido sulfúrico.

N = Normalidad de la solución de hidróxido de sodio.

V = Volumen de la solución de hidróxido de sodio empleado en la titulación, en cm3.

V1 = Volumen del alcohol empleado, en cm3.

V2 = Volumen de la alícuota tomada para la titulación, en cm3. m = Masa de la muestra, en g.

H = Porcentaje de humedad en la muestra.

3.3.4. ÍNDICE DE ABSORCIÓN DE AGUA (IAA) E ÍNDICE DE SOLUBILIDAD DE AGUA (ISA) EN LAS HARINAS

Para el IAA e ISA se utilizó el metodología según Anderson, Conway, Pfeifer, & Griffin (1969).

(48)

30 minutos a 300 rpm a 21 °C. El sobrenadante se colocó en una cápsula previamente tarada, luego se llevó a una estufa a 105 °C durante 4 horas. Para realizar el cálculo del índice de absorción de agua se pesó el sedimento y se utilizó la ecuación [2].

El índice de solubilidad en agua expresa la cantidad de los sólidos secos recuperados de la evaporación del sobrenadante obtenido en la prueba de absorción de agua, esto se entiende como el porcentaje de sólidos secos en la muestra inicial de 2.5 g más el porcentaje de humedad. Se calcula con la ecuación [3].

[2]

[3]

Dónde:

IAA = Índice de absorción de agua ISA = Índice de solubilidad de agua (%) Mre = Masa de residuo de la evaporación (g) Ma = Masa de la muestra (g), en base seca (bs) Mrc = Masa del residuo de la centrifugación (g)

3.3.5. ANÁLISIS DE COLOR EN LA HARINA

(49)

31 El cálculo para determinar el índice de blancura se realizó mediante la ecuación [4], según Zheng, Wang, Wang & Zheng (2003), citado por Pineda (2013).

IW= L - 3b + a* [4]

Dónde:

IW = Índice de blancura

a* = Coordenada de cromaticidad en la gama de rojo-verde b* = Coordenada de cromaticidad en la gama de amarillo-azul L* = Luminosidad

3.3.6. ANÁLISIS REOLÓGICOS

Por medio del equipo Mixolab, se pudo observar el comportamiento reológico de siete mezclas que se describen a continuación en la Tabla 4 Estos análisis fueron realizados en la empresa Granotec, como se observa en el Anexo II siguiendo el método AACC (American Association of Cereal Chemists) 54-60-01, para posteriormente ser analizadas con la curva Mixolab Estándar.

(50)

32

Tabla 4. Porcentajes de sustitución de las mezclas de harinas

Tipo de harina % de harina de trigo

% de harina de amaranto

Harina de trigo 100 0

Harina de amaranto

crudo 95 5

Harina de amaranto

crudo 90 10

Harina de amaranto

crudo 85 15

Harina de amaranto

cocido 95 5

Harina de amaranto

cocido 90 10

Harina de amaranto

cocido 85 15

3.4. ELABORACIÓN DE PAN

Para la elaboración de pan se emplearon las mezclas de harina presentadas en la Tabla 4.

(51)

33

Tabla 5. Formulaciones con los distintos tipos de harinas y su porcentaje de sustitución

Porcentajes de sustitución de harina

Componentes 100% CT 5% HACR 10% HACR 15% HACR 5% HACO 10% HACO 15% HACO

Harina de trigo (g) 100 95 90 85 95 90 85

Harina de amaranto

(g) 0 5 10 15 5 10 15

Agua (g) 65.5 64.8 65 65.9 65 65 68.5

Levadura (g) 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5

Sal (g) 2 2 2 2 2 2 2

Azúcar (g) 7 7 7 7 7 7 7

Manteca (g) 3 3 3 3 3 3 3

Mejorador (g) 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7

HACR: Harina de amaranto crudo; HACO: Harina de amaranto cocido; CT: Control harina de trigo.

Se inició el proceso agregando los ingredientes en una mezcladora eléctrica de marca Pascal, en el siguiente orden: agua, harina, azúcar, manteca, sal, levadura y mejorador, los mismos que fueron mezclados siguiendo el tiempo establecido en los resultados de Mixolab, hasta observar la formación de la red de gluten; se sacó la masa de la mezcladora y se dejó reposar por un tiempo de diez minutos.

(52)

34

3.5. CARACTERIZACIÓN DE LOS PANES OBTENIDOS

3.5.1. VOLUMEN ESPECIFICO DEL PAN

Este análisis se realizó utilizando una modificación del método 10-05 de la AACC (2000), se utilizó el método de “desplazamiento de semillas”

En un molde rectangular vacío de mayor tamaño que el pan, se depositaron semillas de quinua a una misma velocidad y a una misma altura, el exceso de las semillas se retiró con una regla. Las semillas contenidas en el molde fueron el referente para la medición de volumen de los panes.

Se vacío el molde y se introdujo una unidad de pan de cada formulación; se llenó nuevamente todo el molde con las semillas de quinua usadas al inicio y las semillas sobrantes se colocaron en una probeta para ser medidas. Para finalizar se midió la distancia de desplazamiento con una probeta, obteniendo el volumen del pan. Este proceso se realizó por triplicado para cada formulación de pan.

El volumen específico se obtuvo mediante la división del volumen (ml) de la probeta entre el peso (g) de cada pan.

3.5.2. ANÁLISIS DE COLOR DEL PAN

(53)

35 HUE= Arctg )0.5 [5]

CHROMA= [(a*)2 + (b*)2]1/2 [6]

Dónde:

a* = Coordenada de cromaticidad en la gama de rojo-verde b* = Coordenada de cromaticidad en la gama de amarillo-azul

3.5.3. ANALISIS SENSORIAL

Para este análisis se tomaron muestras de pan de las 7 formulaciones establecidas, se colocó en un plato de forma aleatoria cada muestra con una codificación numérica distinta. Primero se realizó una encuesta eliminatoria y a partir de esa se seleccionó a las personas que mantengan un frecuente consumo de pan para continuar con la siguiente encuesta. En la segunda encuesta a 100 posibles consumidores se les solicitó evaluar aspectos como sabor, color, olor, textura y aceptabilidad global, en una escala hedónica del 1 al 10, donde 1 significó “me disgusta mucho” y 10 significó “me gusta mucho”; al final de la encuesta se preguntó a los encuestados si comprarían el producto, como se observa en el Anexo III.

3.6. ANÁLISIS ESTADISTICO DE RESULTADOS

(54)

36

3.7. ANÁLISIS PROXIMALES DE LOS MEJORES PANES

(55)
(56)

37

4. RESULTADOS Y DISCUSIÓN

4.1. CARACTERIZACIÓN DE LAS HARINAS

4.1.1. ANÁLISIS PROXIMAL DE HARINA DE AMARANTO CRUDO Y COCIDO Y HARINA DE TRIGO

En la Tabla 6 se presentan los resultados obtenidos en los análisis físico-químicos de la harina de trigo y de las harinas de amaranto crudo y cocido. El porcentaje máximo de humedad según la Norma INEN 616 es 14.5 % para harinas panificables; todas las muestras analizadas presentaron porcentajes de humedad menores al valor máximo permitido.

Tabla 6. Resultados de análisis físicos químicos de las diferentes harinas Parámetros (%) CT1 HACR1 HACO1

Humedad 13.33.44±0.01b 9.44±0.01c 7.30±0.00a Proteína b.s.* 15.71±0.04a 12.56±0.05c 14.41±0.07b

Grasa b.s. 1.17±0.05c 7.08±0.07b 7.55±0.12a Ceniza b.s. 0.97±0.01C 2.21±0.01a 2.03±0.01b Fibra b.s. 0.57±0.00a 0.44±0.00b 0.58±0.02a Carbohidratos

b.s. 81.59±0.08

a

77.71±0.04b 75.43±0.06c Energía 346.39±0.24c 384.72±0.32b 396.06±0.47a 1

media ± desviación estándar (n=2)

Letras minúsculas en la misma columna indican diferencias significativas

HACR: Harina de amaranto cruda/HACO: Harina de amaranto cocido/CT: harina de trigo

* b.s.: en base seca

(57)

38 liquido, esto podria deberse al rompimiento de la célula, consiguiendo una mejor penetración del solvente y extrayendo mayores niveles de grasa. En el trabajo presentando por Sarmiento (2015), donde el amaranto fue obtenido por un proceso de tostado la harina reporto un valor de 7.73 % de grasa; comparando con los resultados del presente trabajo donde se utizo coccion en agua, presentó un valor de 7.55 % y en crudo un valor de 7.08 %

En cuanto al contenido de cenizas se encontró 2.21 % para la harina de amaranto crudo y 2.03 % para la harina de amaranto cocido; estos valores son superiores al de la harina de trigo, debido a la cantidad de calcio, hierro, magnesio, potasio y zinc que el amaranto posee (Fajardo & Criollo, 2010). La harina de amaranto cruda y de amaranto cocido son integrales por su contenido de ceniza, que supera el 2 % (Norma INEN 616, 2006), y porque se molió el grano de amaranto entero.

El almidón del género Amaranthus presenta diferencias con respecto al del trigo, el contenido de amilosa es menor que en el almidón de trigo (Figueroa & Romero, 2008). El amaranto posee cantidades bajas de carbohidratos, especialmente de monosacáridos y oligosacáridos; la harina de trigo presentó 81.59 % de carbohidratos, la harina de amaranto crudo, 77.71 % y la harina de amaranto cocido, 75.43 %. El almidón contenido en la semilla de amaranto se digiere fácilmente (Contreras, y otros, 2010).

Los porcentajes de proteína de las harinas de amaranto crudo y cocido fueron 12.56 % y 14.41 % respectivamente, menores en relación a la harina de trigo que presentó un valor de 15.71 %; sin embargo, según Montesdeoca y Escobar (2012), la proteína del amaranto posee un valor biológico de 73 % en crudo, siendo mayor que el trigo que tiene 60 %; la digestibilidad del amaranto también es mayor, con valores de 79.2 a 88.5 % en grano crudo y de 68.1 a 89.95 % en grano procesado.

(58)

39 del correspondiente a la harina de amaranto crudo presentada en este trabajo; esto se puede deber al tipo amaranto utilizado (Amaranthus caudatus).

Contreras y otros (2010), reportaron humedad de 4.42 %, ceniza 2.64 %, proteína 15.39 %, grasa 4.34 %, fibra 5.17 % y carbohidratos 72.46 %, en su estudio acerca de las propiedades físico químicas y sensoriales de harinas para preparar atole (bebida prehispánica mexicana) de amaranto, en donde el amaranto fue sometido a un proceso térmico llamado reventado (amaranto que ha sido sometido a calor seco hasta que revienta). Estos valores son superiores en ceniza, proteína, fibra y carbohidratos a los resultados obtenidos en el presente trabajo, lo que puede deberse al proceso térmico de reventado, este proceso de cocción permite mejorar la calidad proteica, así como la digestibilidad del grano (Pilataxi, 2013).

4.1.2. DETERMINACIÓN DEL pH DE LAS HARINAS

(59)

40

4.1.3. ÍNDICE DE ACIDEZ

El índice de acidez determina el estado de conservación de los alimentos. El resultado de acidez titulable (expresada como porcentaje de ácido sulfúrico) para la harina de amaranto crudo fue 0.021 % y para la harina de amaranto cocido, 0.01 %; dichos porcentajes cumplen con lo establecido por la norma INEN 616, que exige como máximo de acidez un 0.1% para harina de trigo.

4.1.4. IÍNDICE DE ABSORCIÓN DE AGUA (IAA) Y ÍNDICE DE SOLUBILIDAD EN AGUA (ISA)

El índice de absorción de agua tiene relación con la cantidad de agua que se debe agregar a una harina para producir una consistencia óptima en la masa y proporciona un estimado de cuánto va a rendir la harina para la producción de pan, si la harina presenta mayor absorción de agua significa que se obtendrá un rendimiento más alto (Pineda, 2013).

Se realizaron las pruebas de ISA e IAA para ver el grado de modificación de los almidones por tratamientos termomecánicos (Rodríguez, Lascano, & Sandoval, 2012). En la Tabla 7 se presentan los resultados obtenidos para harina de amaranto crudo, cocido y harina de trigo.

Tabla 7. IAA e ISA de los diferentes tipos de harinas Tipo de harina IAA ISA%

Harina de

amaranto crudo 2.34±0.06 b

8.075± 0.03a Harina de

amaranto cocido 3.48± 0.03 a

7.415± 0.63b Harina de trigo 1.875±0.06c 5.415±0.04c 1 media ± desviación estándar (n=3)

(60)

41 Existen diferencias significativas entre todas las muestras, con respecto al IAA e ISA.

Hevia, Berti, Wilchens y Yévenes (2012), reportaron los resultados del estudio de 12 genotipos de amaranto entre ellos A. caudatus, que es la variedad de amaranto utilizada en este trabajo de titulación, donde se obtuvo valores de 2.37 para el IAA y 6.07 % para el ISA. Los autores también afirman que el almidón de amaranto presenta mayor IAA e ISA que el almidón de trigo; esto concuerda con los resultados obtenidos en el presente trabajo.

Después de aplicar tratamientos térmicos a los granos de amaranto sometidos a cocción se desintegran los agregados de almidón y los gránulos se dañan, esto ayuda a la absorción y retención de agua. Por esto, la harina de amaranto cocido presentó mayor IAA que la harina de amaranto crudo y la harina de trigo (Hevia, Berti, Wilchens, & Yévenes 2012); los tres tipos de harina presentaron diferencias significativas.

La morfología, el procesamiento y la composición de las harinas influyen en sus propiedades funcionales. Los niveles de lípidos presentes en la harina de trigo son bajos, esto afecta a la capacidad de absorción de agua de este almidón, presentando el valor más bajo, en relación al amaranto crudo y cocinado (Hevia, Berti, Wilchens & Yévenes, 2012).

El ISA expresa la cantidad de sólidos disueltos en una cantidad fija de agua, al igual que indica el nivel de degradación de polímeros cuando se modifica el almidón (Hevia, Berti, Wilchens y Yévenes, 2002).

(61)

42

4.1.5. ANÁLISIS DE COLOR EN LA HARINA

En la Tabla 8 se presentan los resultados del análisis de color para la harina de amaranto crudo, cocido y harina de trigo.

Tabla 8. Análisis de color en las diferentes harinas

Parámetros CT HACR HACO

L* 87.63±0.33a 87.33±0.43a 83.29±0.41b

a* -0.39±0.01c 0.29±0.02a 0.14±0.02b

b* 10.68±0.02a 10.27±0.07b 9.58±0.06c

IW 55.20±0.38b 56.81±0.25a 54.70±0.29b

Media ± desviación estándar (n=3)

Letras minúsculas en la misma columna indican diferencias significativas. HACR: Harina de amaranto crudo. HACO: Harina de amaranto cocido. CT: Harina de trigo. L: Luminosidad; a: alfa; b: beta; IW: Índice de blancura

Todas las muestras están dentro del rango del Hunterlab (2012) que va de (50-100) presentando tonos claros en luminosidad (L*).

En a* se obtuvieron valores positivos, para la harina de amaranto crudo y para la harina de amaranto cocido, lo que corresponde a tonalidades ligeramente rojizas. La harina de trigo presentó un valor negativo encontrándose dentro de los tonos verdes amarillentos debido a los pigmentos carotenoides que se encuentran en el endospermo. Todas las muestras presentaron diferencias significativas.

En b* presentaron valores positivos, es decir, tonalidades amarillas, influenciadas por los pigmentos del endospermo y partículas del salvado (De Prada, 2011); hubo diferencias significativas entre todas las harinas.

(62)

43 positivos en b* y valores positivos en a*. En las harinas analizadas, para el IW se obtuvieron valores menores a los del estudio mencionado, y para a* y b*, los resultados fueron mayores; esta variación de colores puede estar dada por los pigmentos de los flavonoides y también por no realizar el proceso de blanqueo en la harina de trigo (Pineda, 2013).

4.2. ANÁLISIS DE RESULTADOS MIXOLAB ESTÁNDAR

(63)

44

Tabla 9. Resultados del comportamiento reológico de harina de trigo y harina de amaranto cruda y cocida

C1: desarrollo de la masa; C2: debilitamiento de las proteínas; C3: gelatinización del almidón; C4: actividad amilásica; C5: retrogradación del almidón. HACR: Harina de amaranto crudo; HACO: Harina de amaranto cocido; CT: Harina de trigo.

*Par o torque

En la Tabla 10 se presentan las diferencias en el par, entre las etapas C1, C2, C3, C4 y C5 respectivamente.

TIPO DE

HARINA

ABSORCIÓN

(%)

ESTABILIDAD

(min) MEDIDAS C1 C2 C3 C4 C5

CT100% 65.5 8.32

Tiempo

(min) 4.08 17.57 26.13 31.12 45.02 Par* (Nm) 1.09 0.39 1.35 1.27 2.05

HACR 5% 64.8 7.70

Tiempo

(min) 3.93 17.45 23.85 31.30 45.00 Par (Nm) 1.15 0.37 1.22 1.12 1.80

HACR10% 65.0 6.55

Tiempo

(min) 3.60 17.33 24.42 31.18 45.02 Par (Nm) 1.13 0.33 1.06 0.96 1.56

HACR15% 65.9 6.50

Tiempo

(min) 3.62 17.37 24.47 30.78 45.02 Par (Nm) 1.12 0.30 0.92 0.85 1.3

HACO5% 65.0 8.13

Tiempo

(min) 3.98 17.45 23.78 30.73 45.02 Par (Nm) 1.07 0.35 1.26 1.16 1.83

HACO10% 65.0 7.58

Tiempo

(min) 3.43 16.72 24.10 30.63 45.02 Par (Nm) 1.10 0.35 1.22 1.11 1.72

HACO15% 68.5 4.13

Tiempo

(64)

45

Tabla 10. Diferencias en par de los segmentos de la curva de Mixolab de las distintas formulaciones

Tipo de harina C1-C2 C3-C2 C3-C4 C5-C4

CT100% 0.70 0.96 0.08 0.78

HACR5% 0.78 0.85 0.10 0.68

HACR10% 0.80 0.73 0.10 0.60

HACR15% 0.82 0.62 0.07 0.49

HACO5% 0.72 0.91 0.10 0.67

HACO10% 0.75 0.87 0.11 0.61

HACO15% 0.87 0.64 0.14 0.45

C1: desarrollo de la masa. C2: debilitamiento de las proteínas. C3: gelatinización del almidón. C4: actividad amilásica. C5: retrogradación del almidón.

HACR: Harina de amaranto crudo. HACO: Harina de amaranto cocido. CT: Harina de trigo.

4.2.1. C1 ABSORCIÓN DE AGUA

En esta primera etapa se observa la hidratación, estabilidad de la masa y comportamiento del gluten. Una harina fuerte tiene un tiempo óptimo de amasado entre 4-5 minutos, harinas con valores inferiores son harinas débiles (Pineda, 2013). En los resultados obtenidos en la Tabla 10 se observa que la harina de trigo tiene un tiempo de 4.08 min, siendo esta una harina fuerte. La harina de amaranto cocida al 5 % tienen un tiempo de 3.98 min y la harina de amaranto cruda al 5 % tiene un tiempo 3.93 min, dichas harinas tienen los tiempos más próximos a 4 min; los demás porcentajes de sustitución presentan tiempos de amasado inferiores a 4 min, siendo estas harinas débiles.

Conforme fue aumentando el porcentaje de sustitución, disminuyó el tiempo de llegada al par 1.1, esto se debió a que las proteínas perdieron fuerza por la falta de gluten.

(65)

46 harina de amaranto cocido al 5 % y 10 % presentaron tiempos de 8.32 min, 7.70 min, 8.13 min y 7.58 min respectivamente, siendo harinas fuertes. Las demás mezclas presentaron tiempos inferiores.

Al comparar entre tratamientos se obtuvo que la harina de amaranto cocido presentó un mejor desarrollo de masa en las muestras al 5 % que la harina de amaranto crudo.

4.2.2. C2 CALIDAD DE LAS PROTEÍNAS

En esta etapa si el par baja hasta 0.5 Nm o valores inferiores a éste, indica que se trata de masas con buena tenacidad y panes voluminosos, pero si el par es mayor a 0.6 Nm indica una alta tenacidad de la masa y pan de poco volumen (Chopin Technologies, 2008). Todos los valores de C2 son inferiores a 0.5 Nm.

Cuanto mayor sea la diferencia entre C1-C2, mayor será la desnaturalización de las proteínas y el gluten perderá elasticidad. Las muestras de harina de amaranto crudo y cocido al 15 % registraron la mayor diferencia entre C1-C2, en relación al resto de formulaciones, obteniendo valores de 0.82 Nm y 0.87 Nm respectivamente. A mayor porcentaje de sustitución con harina de amaranto crudo y cocido disminuye la cantidad de gluten, baja la calidad proteica y el pan no puede atrapar suficiente CO2, lo que nos da como resultado panes con poco volumen (Sarmiento, 2015).

(66)

47

4.2.3. C3 GELATINIZACIÓN DEL ALMIDÓN

En esta etapa se determina las características de la miga, que están ligadas a la calidad de almidón presente en la harina. Se simula el proceso de horneado y se produce la gelatinización del almidón (Guerra, 2014).

Un trigo con un almidón de alta calidad y una actividad amilásica baja, tendrá valores elevados de C3 pero si el valor del par es muy bajo se obtiene un pan con miga pegajosa y de poco volumen (Pineda, 2013). El par para la harina de trigo presentó un valor de 0.96 Nm y el par para harina de amaranto cocido al 5 % presentó un valor de 0.91 Nm; estas harinas presentaron las diferencias más altas entre C3-C2.

Comparando entre tratamientos, las mezclas que presentaron diferencias más altas en el par fueron las de harina de amaranto cocido al 5 y 10 %. En estas aumentó la viscosidad y presentaron una mejor calidad de almidón que las mezclas con harina de amaranto crudo.

La cocción de los granos de amaranto provocó que se desintegren los agregados de almidón y se dañen los gránulos, por lo que la harina de amaranto cocido presentó mayor absorción y retención de agua que la harina de amaranto crudo (Hevia, Berti, Wilchens, & Yévenes, 2002). Sin embargo en altos porcentajes de sustitución se produce una acelerada hidrólisis del almidón, disminuyendo la capacidad de retención de agua, lo que da como resultado un pan con miga dura y pegajosa (Guerra, 2014). Se puede notar que la harina de amaranto cocinada en menor proporción de sustitución presenta mayor absorción y retención de agua.

4.2.4. C4 ACTIVIDAD AMILÁSICA

(67)

48 El contenido de dextrinas tiene un importante efecto en la consistencia de la masa y en la capacidad de retención de agua (Tejero, 2014).

La masa tendrá una consistencia líquida si existe gran cantidad de esta enzima, por el contrario si la actividad amilásica es muy baja, existe una producción insuficiente de azúcares fermentables, el pan no tendrá volumen y la miga será muy rígida.

Se pudo observar una disminución de la actividad amilásica conforme fue aumentando la sustitución con harina de amaranto crudo y cocido. Comparando entre tratamientos, las masas con harina de amaranto cocido al 5 % y crudo al 5 % presentaron mejores resultados; esto concuerda con los resultados obtenidos de volumen, que se presentan en la Tabla 13.

4.2.5. C5 RETROGRADACIÓN DEL ALMIDÓN

(68)

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4.3. CARACTERIZACIÓN DE LOS PANES OBTENIDOS

4.3.1. COLOR DE LA CORTEZA DE LOS PANES

La adición de la harina de amaranto crudo y cocido en las formulaciones tuvo influencia en la coloración de la corteza de los panes. Durante el horneado del pan, la corteza adquiere una coloración oscura debido a la reacción de Maillard, también influyen factores como el daño del almidón, el contenido de amilasas y la granulometría (Guerra, 2014).

En la Tabla 11 se muestran los datos de luminosidad, donde no existieron diferencias significativas entre las formulaciones. En los panes con harina de amaranto crudo y cocido se observó que la luminosidad descendió a medida que aumentó el porcentaje de sustitución, a pesar que no presentaron diferencias significativas. Todas se encuentran dentro del rango de 50-100 (Hunterlab, 2012).

Tabla 11. Resultados del análisis de color de corteza del pan de las distintas formulaciones

Tipo de

Harina L* a*(alfa) b*(beta) Hue° Croma

C.T 100% 60,14±5,27a 17,46±0,92ab 39,1±3,75a 56,19°±2,01ab 42,86±3,01aA

HACR 5% 58,23±0,59aA 18,58±0,26bcA 40,02±0,55aA 55,4°±0,28abAB 44,12±0,28aA

HACR10% 57,8±0,97aA 18,21±0,57abcAB 37,8±0,56aAB 55,22°±0,62abBC 41,95±0,25aA

HACR15% 58,2±1,15aA 18,89±0,30cA 38,64±0,79aAB 55,03°±0,48abBC 43,01±0,57aA

HACO 5% 61,14±1,35aA 16,92±0,43aC 40,15±0,69aA 56,98°±0,39bA 43,56±0,68aA

HACO10% 54,33±7,84aA 16,97±0,84abBC 36,57±4,20aAB 55,59°±0,87abAB 40,31±4,15aA

HACO15% 55,93±1,57aA 18,78±0,55bcA 35,58±0,81aB 53,87°±0,71aC 40,23±0,45aA

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