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EVALUACIÓN DEL EFECTO DE Lactobacillus casei Y DE LA MEZCLA DE CEPAS ÁCIDO LÁCTICAS (Streptococcus thermophilus y Lactobacillus delbrueckii ssp. Bulgaricus, Bifidobacerium) SOBRE DOS PROPIEDADES FUNCIONALES DEL ALMIDÓN AGRIO DE YUCA (Manihot esculenta Crantz).

JUDY ASTRID MIRANDA TIBACAN

FUNDACIÓN UNIVERSITARIA AGRARIA DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERIA PROGRAMA DE ALIMENTOS BOGOTÁ 2014 EVALUACIÓN DEL EFECTO DE Lactobacillus casei Y DE LA MEZCLA DE CEPAS ÁCIDO LÁCTICAS (Streptococcus thermophilus y Lactobacillus

1

delbrueckii ssp. Bulgaricus, Bifidobacerium) SOBRE DOS PROPIEDADES FUNCIONALES DEL ALMIDÓN AGRIO DE YUCA (Manihot esculenta Crantz).

JUDY ASTRID MIRANDA TIBACAN

Trabajo de grado como requisito parcial para optar al título de Ingeniera de Alimentos.

Directora ING. GLORIA HELENA GONZÁLEZ BLAIR

FUNDACIÓN UNIVERSITARIA AGRARIA DE COLOMBIA FACULTAD INGENIERIA PROGRAMA DE ALIMENTOS BOGOTÁ 2014

2

TABLA DE CONTENIDO Pág.

INTRODUCCIÓN

1

OBJETIVOS

4

1.MARCO TEÓRICO

5

1.1.

5

Almidón agrio de yuca

6 1.1.1. Composición y estructura del almidón.

1.1.2. Obtención del almidón agrio de yuca

9

1.1.3. Calidad del almidón agrio de yuca

13

1.2. PROPIEDADES FUNCIONALES ESTUDIADAS

17

1.2.1. Gelatinización

18

1.2.2. Efecto Viscosante

19

1.2.3. Poder de Panificación.

19

2. METODOLOGIA

21

2.1. Almidón dulce de yuca.

22

2.2. Fermentación de almidón

22

2.3. Secado.

22

2.4 Caracterización del almidón agrio.

23

2.5. Elaboración de pan de yuca.

23

2.6. Elaboración de salsa de tomate.

23

2.7 Diseño Experimental.

24

3. RESULTADOS Y ANÁLISIS

28

3

4. CONCLUSIONES

52

5. RECOMENDACIONES

53

BIBLIOGRAFÍA

54

ANEXOS

57

4

LISTADO DE GRÁFICAS

Gráfica 1.Comportamiento de pH de la fermentación espontánea contra el tratamiento 1.

Gráfica 2.Comportamiento de pH de la fermentación espontánea contra el tratamiento 2.

Gráfica 3.Comportamiento de pH de la fermentación espontanea contra el tratamiento 3.

Gráfica 4.Comportamiento de pH de la fermentación espontanea contra el tratamiento 4.

Gráfica 5.Comportamiento de pH de la fermentación espontanea contra el tratamiento 5.

Gráfica 6.Comportamiento de pH de la fermentación espontanea contra el tratamiento 6.

Gráfica 7.Comportamiento de pH de la fermentación espontanea contra el tratamiento 7 Gráfica 8.Comportamiento de pH de la fermentación espontanea contra el tratamiento 8.

Gráfica 9. Valores de acidez de la fermentación espontanea contra el tratamiento 1 Gráfica 10. Valores de acidez de la fermentación espontanea contra el tratamiento 2 Gráfica 11. Valores de acidez de la fermentación espontanea contra el tratamiento 3.

Gráfica 12. Valores de acidez de la fermentación espontanea contra el tratamiento 4.

Gráfica 13. Valores de acidez de la fermentación espontanea contra el tratamiento 5.

Gráfica 14. Valores de acidez de la fermentación espontanea contra el tratamiento 6.

Gráfica 15. Valores de acidez de la fermentación espontanea contra el tratamiento 7.

Gráfica 16. Valores de acidez de la fermentación espontanea contra el tratamiento 8.

5

Gráfica 17. Interacción de temperatura * Cepa para la variable dependiente de pH Gráfica 18. pH obtenido para almidón agrio en cada uno de los tratamientos.

Gráfica 19. Interacción Cepa Lc Vs Cepa Y para la variable dependiente de acidez.

Gráfica 20. Acidez obtenida para almidón agrio en cada uno de los tratamientos.

Gráfica 21. %cenizas obtenida para almidón agrio en cada uno de los tratamientos.

Gráfica 22. % Humedad obtenida para almidón agrio en cada uno de los tratamientos.

Gráfica 23. Interacción temperatura * % inoculo para la variable dependiente de viscosidad.

Gráfica 24. Viscosidad obtenida para almidón agrio en cada uno de los tratamientos.

Gráfica 25. Temperatura de gelatinización obtenida para almidón agrio en cada uno de los tratamientos.

Gráfica 26. Interacción Cepa Lc Vs CepaY para la variable dependiente de temperatura de gelatinización (Tg).

Gráfica 27. Valores de diferencia de color de harinas de almidón nativo con respecto a harinas después de la fermentación.

Gráfica 28. Luminosidad para cada uno de los tratamientos y almidón nativo.

Gráfica 29. Coordenada a (verde) para cada uno de los tratamientos y almidón nativo.

Gráfica 30. Coordenada b (amarillo) para cada uno de los tratamientos y almidón nativo.

Gráfica 31. Valores del poder de panificación (PP) de pan de yuca para cada uno de los tratamientos y dos comerciales.

Gráfica 32. Valores de la viscosidad en la elaboración de salsa de tomate para cada uno de los tratamientos y almidón nativo.

.

6

LISTADO DE TABLAS

Tabla 1. Ficha técnica del almidón agrio de yuca Tabla 2. Escala de calificación del poder de panificación Tabla 3. Fórmula utilizada para la elaboración de pan de yuca de 196 gr cada uno Tabla 4. Formulación utilizada para la elaboración de 6.14g de salsa de tomate tipo Kétchup.

Tabla 5. Variables criterio Tabla 6. Variables respuesta.

Tabla 7. Técnicas de análisis utilizadas para las determinaciones.

Tabla 8. Diseño experimental en la etapa de fermentación.

Tabla 9. Diseño del proceso experimental Tabla 10. Caracterización fisicoquímica y funcional de almidón nativo.

Tabla 11. Valores de ecuación polinómica y R2 para pH durante el proceso fermentativo Tabla 12. Valores de ecuación polinómica y R2 para acidez durante el proceso fermentativo Tabla 13. Procedimiento GLM para la variable dependiente de pH. Tabla 14. Procedimiento GLM para la variable dependiente de Acidez Tabla 15. Procedimiento GLM para la variable dependiente de cenizas.

Tabla 16. Procedimiento GLM para la variable dependiente de humedad Tabla 17. Procedimiento GLM para la variable dependiente de viscosidad.

Tabla 18. Procedimiento GLM para la variable dependiente de Tg. Tabla 19. Análisis de varianza para la coordenada (Lf, af y bf).

Tabla 20. Procedimiento GLM para la variable dependiente de PP. Tabla 21. Procedimiento GLM para la variable dependiente de Evaluación de viscosidad en salsa.

Tabla 22. Propiedades funcionales y viscosidad relativa al almidón dulce (dulce) en cada uno de los tratamientos.

Tabla 23. Aplicaciones para cada uno de los almidones.

Tabla 24. Correlación de Pearson para las variables de pH, Acidez, Cenizas, Humedad, Viscosidad, Tg, PP y Evaluación de viscosidad en salsa.

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LISTADO DE FIGURAS

Figura 1. Composición química de Amilosa Figura 2. Composición química de Amilopectina Figura 3. Diagrama del proceso general de extracción de almidón agrio de yuca.

Figura 4. Diagrama para la obtención de almidón agrio de yuca a partir de almidón nativo de yuca.

8

AGRADECIMIENTOS Deseo expresar mis agradecimientos a Dios y mis padres por creer en mí y brindarme la oportunidad para formarme como profesional.

A mi hermana y todas las personas que me colaboraron y apoyaron durante este proceso.

A la ingeniera Gloria Helena González por su paciencia, dedicación, empeño y grandes aportes para la realización de este proyecto.

A los laboratorios de química y nutrición de UNIAGRARIA.

9

RESUMEN

El almidón agrio constituye una de las opciones tecnológicas más atractivas para el sector industrial dada su funcionalidad, gran consumo y precio en el mercado. Este producto es muy apetecido debido a que ayuda a suplir una de las necesidades básicas más importantes de la canasta familiar como lo es la alimentación.

En este proyecto se realizó el estudio de la fermentación de almidón de yuca inoculando con Lactobacillus casei y la mezcla de bacterias ácido lácticas (BAL) (Streptococcus thermophilus, Lactobacillus delbrueckii ssp. Bulgaricus, y Bifidobacerium), así como también una fermentación espontánea con bacterias ácido lácticas, comparando las condiciones de pH y concentración de ácido láctico así como sus propiedades fisicoquímicas y funcionales.

En el proceso de fermentación influyeron las variables criterio de temperatura (37°C y 43°C) y porcentaje de inoculo (2,5% y 4,0%) variando la velocidad de producción de ácido láctico. Se determinó que el tiempo de la fermentación fue 10 días menos al inocular con BAL, frente al proceso tradicional. Después del secado y tamizado se realizó una caracterización fisicoquímica y funcional del almidón agrio obtenido, midiendo a través de la viscosidad (en una salsa de tomate tipo Ketchup) y del poder de panificación (en un pan de yuca), su capacidad como espesante y expansor; encontrándose que los almidones agrios obtenidos con L. casei son adecuados para la producción de pan de yuca y los obtenidos con la mezcla de BAL se recomiendan para la elaboración de salsas.

Palabras claves: almidón agrio, fermentación láctica, ácido láctico, bacterias lácticas, inoculación, propiedades fisicoquímicas, propiedades funcionales.

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SUMARY

The sour starch is one of the most attractive for the given functionality, consumer and market price industry technology options. This product is much appreciated because it helps to meet one of the most important basic needs of the basket as it is feeding.

In this project the study of cassava starch fermentation by inoculating with Lactobacillus casei and the mixture of lactic acid bacteria (LAB) (Streptococcus thermophilus, Lactobacillus delbrueckii ssp. Bulgaricus, and Bifidobacerium) was performed, as well as a spontaneous fermentation by bacteria lactic acid by comparing the conditions of pH and concentration of lactic acid as well as their physicochemical and functional properties.

In the fermentation process variables influencing the temperature criterion ( 37 째 C and 43 째 C ) and percent of inoculum (2.5% and 4.0%) by varying the rate of production of lactic acid . It was determined that the fermentation time was 10 days least inoculate BAL compared to the traditional process. After drying and sieving a physicochemical and functional characterization of sour starch obtained was performed by measuring through the viscosity (in a tomato sauce Ketchup type) and the power of bread (a cassava bread), its capacity as a thickener and expander, finding that sour starches obtained with L. casei are suitable for the production of cassava bread and those obtained with the mixture of BAL recommended for making sauces.

Keywords: sour starch, lactic acid fermentation, lactic acid, lactic acid bacteria inoculation, physicochemical properties, functional properties.

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SIMBOLOGIA L.c Y

Lactobacillus casei Mezcla de bacterias (Streptococcus thermophilus y Lactobacillus delbrueckii ssp. Bulgaricus, Bifidobacerium)

2,5%

Porcentaje de inoculo uno

4,0%

Porcentaje de inoculo dos

T°

Temperatura

°C

Grados Celsius

Testigo

Tratamiento nueve

Tg

Temperatura de Gelatinización

Cp

Centipoise

PP

Poder de Panificación

GLM

General Lineal Model (ANOVA)

Tratamiento uno

L.c-2,5%-37°C

Tratamiento dos

L.c- 4,0%-37°C

Tratamiento tres

Y- 2,5%-37°C

Tratamiento cuatro

Y- 4,0%-37°C

Tratamiento cinco

L.c- 2,5%- 43°C

Tratamiento seis

L.c- 4,0%-43°C

Tratamiento siete

Y- 2,5%-43°C

Tratamiento ocho

Y- 4,0%-43°C

Tratamiento nueve

Tº ambiente-sin inoculo

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INTRODUCCIÓN

La fermentación es una de las herramientas biotecnológicas más aplicadas y antiguas que se ha utilizado, para conservar alimentos desde hace más de seis mil años. Es una técnica asequible, económica y muy adecuada donde otros métodos son inaplicables, como las conservas y la congelación. La fermentación es un proceso que requiere mano de obra e infraestructura mínima y poca energía, además se integra bien en la vida de las zonas rurales de muchos países en desarrollo, ya que contribuye significativamente a la seguridad alimentaria al aumentar la variedad de materias primas que se pueden utilizar para producir alimentos. La producción de alimentos fermentados también es importante para sumar valor a las materias primas agrícolas y así proporcionar ingresos y crear empleos (Rincón y Villamil, 2005).

El almidón agrio es un producto que se somete a una fermentación natural esta condición conlleva a que el producto presenta una calidad no estandarizada en el mercado ya que algunos productores tienen su propio criterio para definir el punto final del proceso fermentativo. En algunos casos se evalúa la superficie de la masa en fermentación en el tanque o “probando” la acidez en boca, entretanto otros definen el punto final evaluando la calidad del producto por medio de pruebas de panificación en las cuales miden el poder de expansión de las piezas elaboradas (Gonzales y Arévalo 2001).

El mercado tradicional del almidón agrio de yuca son las panaderías para la elaboración de productos típicos como el pan de bono, pan de yuca y buñuelos.

Estos productos son de consumo masivo y muy apetecidos a nivel regional y nacional (Sandoval, 2003).

Otro mercado del almidón agrio de yuca es el de los productos “mecato” o “pasabocas”, como los besitos y las rosquillas; estos productos son de alto valor agregado y además presentan una fuerte

13

demanda con una tasa de crecimiento en producción aproximada al 13% anual; mientras que el aumento de los productos tradicionales ha sido similar a la tasa de crecimiento de la población Colombiana (Vargas 2010).

En el ámbito de mercados externos, existen pequeños “nichos” de consumo de productos tradicionales de panadería que se localizan en colonias latinas de ciudades como Miami, New York, Los Ángeles, entre otras. Por otro lado, el almidón agrio es el único almidón conocido en el mundo que presenta un poder de panificación natural, ofreciendo propiedades funcionales únicas como expansión y sabor; razón por la cual no tiene materias primas sustitutas. El almidón de yuca agrio presenta un gran interés para el desarrollo de productos panificables sin gluten para personas celiacas, por lo tanto existe una demanda potencial de productos libres de gluten particularmente en los países desarrollados. Actualmente existe un mercado importante de personas en Europa y Norte América que sufren este tipo de alergia y utilizan productos de alto costo como harina de trigo desglutinizada, harina de maíz desproteinizada o aditivos como gomas xanthan y otros (Sandoval, 2003).

El almidón agrio es un producto que se somete a una fermentación natural, ésta condición conlleva a que el producto comercial presenta una calidad no estandarizada en el mercado ya que algunos productores tienen su propio criterio para definir el punto final del proceso fermentativo. En algunos casos se evalúa la superficie de la masa en fermentación en el tanque o “probando” la acidez en boca, entretanto otros definen el punto final valorando la calidad del producto por medio de pruebas de panificación en las cuales miden el poder de expansión de las piezas elaboradas (Gonzales y Arévalo 2001).

El proceso tradicional para obtener almidón agrio de yuca suele ser una actividad espontánea, sin asepsia, producto de la acción conjunta de una variedad de microorganismos; en consecuencia, optimizar el control de los métodos y de la flora microbiana representa uno de los principales retos para mejorar las tecnologías de fermentación de los alimentos. También es importante crear sistemas de control de calidad utilizando materias primas en 14

buenas condiciones, normas de higiene apropiadas en el sitio de elaboración y un envase adecuado (Rincón y Villamil, 2005).

En este proyecto se realizó un proceso de fermentación evaluando el efecto de Lactobacillus casei y la mezclas de cepas ácido lácticas (Streptococcus thermophilus,Lactobacillus delbrueckii ssp. Bulgaricusy Bifidobacerium), para la obtención de almidón agrio de yuca, determinando dos propiedades funcionales en salsa de tomate y pan de yuca, las cuales son de gran importancia en la industria alimentaria. A diferencia del almidón agrio de yuca, el almidón dulce no es fermentado, en el almidón dulce se realizó una caracterización fisicoquímica y funcional comparada con la ficha técnica del producto adquirido en Cimpa S.A.S

y valores de la FAO (2007); para el

almidón agrio de yuca se comparó el uso de bacterias ácido lácticas respecto a un proceso espontáneo (sin adición de inoculo) en donde se observan diferencias entre los almidones agrios obtenidos así como también en el cambio de pH y acidez durante la fermentación.

15

Objetivo general: Evaluar el efecto delLactobacillus caseiy de la mezcla (Streptococcus thermophilus, Lactobacillus delbrueckii ssp. Bulgaricus y Bifidobacerium) sobre dos propiedades funcionales del almidón agrio de yuca (Manihot esculenta Crantz).

Objetivos específicos: 1.

Realizar la caracterización de propiedades funcionalesde almidón dulce y almidón agrio obtenido.

fisicoquímicas

y

2.

Comparar la fermentación ácido láctica con la utilización de Lactobacillus casei y de la mezcla(Streptococcus thermophilus, Lactobacillus delbrueckii ssp.

Bulgaricus yBifidobacerium) respecto a la fermentación espontánea (sin adición de inoculo).

3.

Establecer si existen diferencias fisicoquímicas y funcionales entre los almidones agrios obtenidos con Lactobacillus casei, la mezcla(Streptococcus thermophilus,Lactobacillus delbrueckii ssp. Bulgaricus y Bifidobacerium) y la fermentación espontánea.

4.

Determinar el tiempo y la cinética de fermentación de los procesos fermentativos evaluados.

16

1. MARCO TEÓRICO

1.1.

Almidón agrio de yuca.

El almidón es una de las principales reservas de energía de las plantas y se encuentra en diversos cereales como (maíz, trigo, cebada, arroz), la papa, la yuca y otros cultivos. A diferencia de los almidones de cereales, que requieren procesos industriales muy tecnificados, los almidones de raíces y tubérculos (papa, batata, achira y yuca) se obtienen más fácil en el medio rural: su obtención solo requiere los procesos de molienda, tamizado, separación con agua, sedimentación y secado(Montoya, 2007).

El almidón de yuca se encuentra almacenado en gránulos, su composición química es básicamente amilosa y amilopectina dos carbohidratos de estructura diferente, que son los que le dan las propiedades funcionales al almidón; éste posee características funcionales que no poseen otros almidones (Mosquera, 2010).

Se considera como una característica buena calidad cuando es de color blanco, presenta granulometría fina, baja humedad y sabor ácido. También es de gran importancia su poder de panificación (PP) criterio de calidad que permite la expansión de productos horneados .El almidón de yuca es un producto muy útil en la preparación de alimentos como: Buñuelos, pan de bono, rosquillas, pan de yuca, entre otros (Montoya, 2007). 

Producción de almidón agrio de yuca.

La producción de almidón agrio de yuca en Colombia se realiza principalmente en los departamentos de Antioquia, Valle, Huila, Cundinamarca y Cauca. En este último se destacan dos zonas productoras, la zona norte y la zona sur. En la zona Norte se presenta la mayor concentración de estas agroindustrias

17

conun 72.8%, equivalente a 153 rallanderías1donde la mayoría de estas se encuentran ubicadas en el corregimiento de Mondomo (Mosquera, 2010).

El almidón agrio y el almidón dulce (dulce) son comercializados a través de intermediarios; en el departamento del Cauca, estos llevan el producto a Santander de Quilichao, una población al norte del departamento. Allí lo venden a otros intermediarios, que son transportadores, y estos los llevan a las principales ciudades. De los 210 rallanderos del departamento del Cauca, 35 venden su almidón directamente a las panaderías, 8 lo venden a la industria de pasabocas, 20 comercializan su producción a través de una cooperativa (COAPRACAUCA); los demás lo entregan a intermediarios (Alarcón y Dufour, 1998).

El 90% del conocimiento del proceso de producción de esta agroindustria ha pasado de una generación a otra por tradición familiar, debido básicamente a la mano de obra familiar involucrada, donde los hijos desde muy pequeños le ayudan a sus padres. En una pequeña proporción, el conocimiento del proceso se ha adquirido por experiencia de los rallanderos al trabajar en rallanderias cuando jóvenes y con el tiempo han montado su propia rallanderia; otra forma de transmisión del conocimiento ha sido mediante rallandero a rallandero o por medio de los pequeños talleres de metalmecánica de la región (Sandoval, 2003).

1.1.4. Composición y estructura del almidón.

Es una mezcla de dos polisacáridos: la amilosa y la amilopectina. La proporción de ambos polisacáridos varía según la procedencia del almidón, pero por lo general, la amilopectina es la más abundante. El almidón contiene generalmente alrededor del 20% de la fracción soluble en agua de amilosa, y el 80% de la insoluble amilopectina. Ambas fracciones corresponden a dos carbohidratos diferentes, de peso molecular elevado y fórmula (C6H10O5)n, La α-amilosa adopta una conformación helicoidal. Las moléculas vecinas de

1

Rallandería: agro industria dedicada a procesar la yuca para obtener mediante medios técnicos o artesanalmente el almidón de yuca (Mosquera 2010).

18

amilosa y amilopectina se unen por medio de puentes de hidrogeno entre los grupos hidroxilo, para formar las fracciones cristalinas orientadas radialmente (Rincón y Villamil, 2005).

Según Rincón y Villamil (2005), al realizar un tratamiento con ácido o por la acción de enzimas, los componentes de almidón se hidrolizan lentamente, obteniendo dextrina (una mezcla de polisacáridos de bajo peso molecular, (+) – maltosa y finalmente, D-(+) glucosa. Tanto la amilosa, como la amilopectina están constituidas por unidades de D-(+) glucosa, pero difieren en tamaño y forma molecular. 

Amilosa.

Son cadenas largas no ramificadas en las que todas las unidades de la Dglucosa, se hayan unidas mediante enlaces alfa (1-4), no es soluble en agua pero forma micelas hidratadas que dan color azul con el yodo. Por hidrólisis, la amilosa da (+)-maltosa como único disacárido y D-(+)-glucosa como único monosacárido.

Se ha obtenido información valiosa en cuanto al tamaño molecular y forma por combinación de la metilación e hidrólisis, tan efectiva en el estudio de las estructuras de disacáridos. Los métodos físicos, sin embargo, sugieren que las cadenas son aún más largas: los pesos moleculares abarcan desde 150000 hasta 600000 lo que indica 1000 a 4000 unidades de glucosa por molécula (Rincón y Villamil, 2005).

Figura 1. Composición química de Amilosa.



Amilopectina.

La amilopectina tiene una estructura muy ramificada formada por varios centenares de cadenas cortas de unas 20 a 25 unidades de D-glucosa cada 19

una. Un extremo de cada una de estas se une con un C-1 al C-6 de la cadena siguiente. La hidrólisis de al amilopectina da (+)- maltosa como único disacárido; la metilación e hidrolisis da principalmente 2, 3,6 -tri-O-metil-Dglucosa. La amilopectina, está constituida al igual que la amilosa, por cadenas de unidades D-glucosa, cada una de ellas unidas al C-4 de la siguiente por un enlace glicosídico alfa. Sin embargo, su estructura es más compleja que la de la amilosa. Los pesos moleculares determinados por métodos físicos indican que hay hasta un millón de unidades D-glucosa por molécula (Rincón y Villamil, 2005).

Figura 2. Composición química de Amilopectina

El almidón es un polvo blanco, amorfo, plástico, cuya densidad es de 1,6 g/ml y a veces se caracteriza por un brillo peculiar. Es insoluble en agua, alcohol, éter.

Al microscopio presenta características definidas, pudiéndose identificar fácilmente. Químicamente, es un hidrato del carbono (oxígeno, nitrógeno y carbono). Su precedencia se distingue por el tamaño y la forma de sus granos (Rincón y Villamil, 2005).

En virtud de su forma los almidones se dividen en cinco clases: 

Almidón de gránulos en forma de óvalos grandes formando anillos concéntricos y con núcleo colocado excéntricamente. Ejemplo: la papa.



Almidón de gránulos ovoides usualmente formando anillos concéntricos, con núcleo irregular. Ejemplo: las leguminosas.



Almidón de gránulos ovoides con núcleo central. Ejemplo: el trigo.



Almidón de gránulos truncos en uno de los extremos. Grupo del sagú.

Ejemplo: la yuca.

20



Almidón cuyos gránulos forman ángulos pequeños y poligonales.

Ejemplo: el arroz (Rincón y Villamil, 2005).

1.1.5. Obtención del almidón agrio de yuca.

Ramírez (2010), describe el proceso de obtención del almidón agrio de yuca por medio de una serie de operaciones por vía húmeda que permite la extracción del almidón que contiene las raíces de yuca, el cual es sometido posteriormente a un proceso de fermentación natural realizado por bacterias acido lácticas en condiciones de anaerobiosis y luego es secado al sol, a continuación se describe el proceso de extracción del almidón presentado en la figura 3.

Materia Prima Recepción

Agua

Descascarado y Lavado.

Cascara y tierra

Rallado o Triturado

Extracción

Decantación

Fibra

Agua con material Orgánico.

Fermentación

Secado Almidón agrio Figura 3. Diagrama del proceso general de extracción de almidón agrio de yuca (Vargas, 2010).

21



Recepción de las raíces: se reciben los bultos que contiene la materia prima (yuca).  Pesado: Por medio de una balanza se pesan las raíces, las cuales llegan empacadas en costales de fique o lonas de fibra.  Lavado de las raíces: en esta etapa se elimina la tierra e impurezas, así como también la cascarilla (corteza externa).  Rallado de las raíces: procedimiento en el cual las raíces se pasan por un cilindro de superficie áspera para formar una masa rallada liberando el almidón de la raíz. La eficiencia de esta operación determina, en gran parte, el rendimiento total del almidón en el proceso de extracción.  Colado o tamizado: en esta operación se separa el almidón del afrecho (subproducto), luego se realiza un segundo tamizado para separar fibrillas de afrecho que hayan pasado en el primer colado.  Sedimentación: en esta operación se separa el almidón de los otros componentes menos densos como fibra fina, mancha2 y agua residual.

Consiste en conducir la lechada que sale de coladora a tanques o a canales donde se lleva a cabo la sedimentación del almidón. Este proceso puede durar 3 horas en los canales. Al final de esta etapa queda una capa de almidón compactado en el fondo (del canal o del tanque). En la parte media queda la mancha (subproducto) y el agua sobrenadante se desecha.  Fermentación: el almidón sedimentado se lleva a los tanques de fermentación, se adiciona una capa delgada de agua y allí se conserva de 30 a 40 días. Este tiempo varía según las condiciones climáticas de la zona y al final el pH del almidón debe estar entre 3,5 y 4,0.

Las fermentaciones son reacciones de mantenimiento que no requieren la participación de una cadena de transporte de electrones, aunque en algunos casos estas desempeñan funciones secundarias. Como consecuencia de la no participación de un aceptor externo de electrones, el sustrato orgánico experimenta una serie de reacciones oxidativas y reductoras equilibradas.

2

Mancha: es un subproducto del proceso de producción de almidón, contiene almidón de baja densidad y poca calidad y se obtiene en la etapa de sedimentación (Mosquera 2010).

22

La fermentación acido láctica es aquella que se lleva a cabo por las bacterias lácticas cuya actividad se desarrolla en ausencia de oxígeno (anaerobiosis) y se manifiesta en la transformación de los azúcares presentes en vegetales, para formar ácido láctico, etanol y dióxido de carbono.El ácido láctico es un compuesto incoloro, viscoso, no volátil, de masa molecular 90g/mol y de fórmula CH3CHOHCOOH. Se da bajo formas ópticamente activas, dextrógiras y levógiras, frecuentemente denominadas ácido D- Láctico y ácido L-Láctico. En su estadonatural es una mezcla ópticamente inactiva compuesta por partes iguales de ambas formas D y L, conocida como mezcla racémica. Las bacterias ácido lácticas producen grandes cantidades de ácido láctico a partir del azúcar. El descenso de pH resultante hace que el medio en que han crecido sea inadecuado para la mayoría de otros microorganismos. El desarrollo de las bacterias del ácido láctico es, por lo tanto, un medio para

conservar

alimentos,

además

producen

componentes

de

aroma(Rincón y Villamil, 2005).

La fermentación del almidón de yuca ocurre en tres fases: la primera es asociada al descenso de la concentración de oxígeno en el medio.

Probablemente en esta fase comienza el ataque de enzimas amilolíticas sobre el almidón granular, dando una fuente carbonada para el metabolismo de los agentes de la fermentación. En la segunda fase, se presentan microorganismos más exigentes, productores de ácidos y gases. Esta fase es la más importante en lo que se refiere a la producción de almidón agrio de buena calidad. En la tercera etapa, aparecen microorganismos saprofitos y contaminantes, que pueden ser los responsables del consumo de los ácidos orgánicos en la superficie de los tanques y de las características positivas del almidón agrio comercial (color blanco, granulometría fina y poder de expansión).

Durante la fermentación del almidón, la flora láctica predomina y se mantiene constante hasta el final, las bacterias lácticas se multiplican únicamente en los primeros días de la fermentación (crecimiento logarítmico del microorganismo) y después quedan presentes en el medio sin división celular (fase estacionaria del microorganismo). El proceso fermentativo obviamente modifica los granos de almidón pues 23

las bacterias ácido lácticas erosionan o rompen el granulo del almidón.

Además del desarrollo de sabor y aroma, las modificaciones que ocurren durante la fermentación alteran sus características físicas, químicas y reológicas. Durante la fermentación de almidón, el pH disminuye en la medida en que los ácidos orgánicos se liberan(Rincón y Villamil, 2005).

Las bacterias lácticas son un grupo de bacterias Gram positivas con células en forma de bastón o esféricas, casi todas inmóviles, que comparten una constelación de propiedades fisiológicas tan distintivas que son tratadas como un grupo único. Las bacterias lácticas obtienen energía para el crecimiento exclusivamente por fermentación de hidratos de carbono, siendo el ácido láctico el producto final más importante en la fermentación. Son incapaces de sintetizar grupos prostéticos (moléculas que forman parte de citocromos, hemoglobina, catalasa, etc.), y por lo tanto no tienen ni citocromos ni catalasas; a pesar de esto pueden crecer en ambiente aerobio. Estas son las únicas bacterias aerobias que no tienen catalasa (enzima que destruye el peróxido de hidrógeno producido en procesos respiratorios); la carencia de proteínas con grupos prostéticos es también característica de anaerobiosis absolutos, como los clostridium. Las bacterias lácticas típicamente requieren una extensa lista de aminoácidos y vitaminas como factores orgánicos de crecimiento. Lactobacillus (bastones), Pediococus (células esféricas en tétradas);

Streptococcus,

Leuconostoc

(células

esféricas

en

cadena)(Feoli, 1995).

Generalidades de bacterias lácticas: 

Microorganismosunicelulares procariotas.



Se encuentran en el suelo y en medios con altas concentraciones en carbohidratos, proteínas en proceso de lisis, vitaminas y poco oxígeno.



Actúan en la leche, carne y vegetales.



Algunas colonizan en el organismo humano.



Su metabolito principal es el ácido láctico.



Toleran una acidez suave, alrededor de 4, durante varias semanas.

24



Son Gram-positivas, anaerobias pero aerotolerantes (Mateos, 2005).

 Secado del almidón:en esta etapa el almidón de los tanques agriadores pasa por un molino para disminuir el tamaño de partícula, luego es transportado en vehículos hacia los patios de secado; el almidón se extiende sobre un plástico de polietileno de color negro que capta por ello mayor radiación solar y facilita el secado rápido y uniforme. Según Ospina y Ceballos (2002), la operación de secado de almidón necesita, aproximadamente 6 horas de exposición al sol en Colombia. Este almidón se recoge cuando su contenido de humedad está entre 12 y 14 %.  Acondicionamiento: cuando el almidón está seco es empacado en bolsas y transportado hasta la bodega; una vez el producto es solicitado por los clientes, es mezclado para que quede de una sola calidad, después es empacado en sacos de 50 kilos, sellado y despachado.

1.1.3. Calidad del almidón agrio de yuca.

La calidad del almidón agrio se identifica principalmente por los siguientes criterios: color, olor, pureza, contenido de agua, acidez, poder de panificación, poder de absorción de agua (hinchamiento), solubilidad, viscosidad y tamaño del gránulo. Algunos de estos criterios se pueden medir por métodos empíricos o subjetivos, como lo hacen la mayoría de los comerciantes de almidón, o por medio de análisis de laboratorio como es la medición del poder de panificación (Sandoval, 2003).

El poder de panificación (PP) es el principal criterio de calidad del almidón agrio. Se define el PP como la capacidad del almidón para crecer durante el horneado. Depende fundamentalmente de la variedad de yuca, de la fermentación y del secado al sol del almidón. La calidad del almidón agrio mejora cuando la capa de agua del tanque de fermentación (3 a 5 cm) garantiza la fermentación anaeróbica, la producción de ácido láctico (cepas específicas de bacterias ácido lácticas) y el descenso de pH hasta 3,5. Un secador artificial que controle la humedad del almidón y permita irradiarlo con luz UV mejoraría aún más la calidad porque con él se lograría un secado 25

uniforme sin embargo en muchas rallanderías no se obtendría el mismo poder que da la luz solar. Por otro lado, se ha estudiado la relación entre la microflora del inoculo de la fermentación y la calidad del almidón; algunos rallanderos inoculan un tanque de fermentación con el agua de otro tanque en que se ha obtenido almidón de buena calidad. Se ha comparado también el efecto del tiempo de secado al sol con el secado en horno a diversas temperaturas y bajo la luz ultravioleta (Sandoval, 2003).

La elección de variedades apropiadas y de prácticas adecuadas para estas dos etapas del proceso de producción del almidón agrio y el control efectivo de ellas mejorarían mucho la calidad de este producto. El CIAT (Centro Internacional de Agricultura Tropical) desarrollo un método para determinar el PP mediante el cual evalúa la calidad del almidón agrio de yuca; este método consiste en determinar la densidad aparente del almidón al ser horneado.

Poder de Panificación = volumen desplazado (ml) / peso de la muestra (gr).

Los productores de almidón agrio o rallanderos, así como los comercializadores y consumidores (panaderos e industrias de pasabocas) usan varios métodos para evaluar la calidad del producto, es decir su potencial de expansión.

Muchos de estos métodos son empíricos y conducen a apreciaciones subjetivas y variadas sobre la calidad del almidón (Fernández et al., 2003).

Fernández et al. (2003), afirma que entre los productores y comercializadores, usan varios procedimientos como: mezclar un poco de almidón y saliva, someter la masa obtenida a calentamiento sobre el extremo incandescente de un cigarrillo para obtener de esta forma una pequeña burbuja cuyo tamaño da una apreciación de su calidad, otro método consisteen colocar una pequeña cantidad de almidón en la boca para probar contra el paladar la textura del almidón humedecido donde se dice que una textura granulosa es un indicador de buena calidad así como también cuando se mezclan almidón y agua en el fondo de una tapa metálica hasta obtener una suspensión cuya consistencia final se determina al tacto con los dedos, la mezcla se coloca en un horno y al producto resultante se le aprecia su tamaño y se observa el grosor de la superficie delgada para catalogar el almidón de buena calidad; estos métodos tradicionales como el del cigarrillo, el de la prueba en el paladar o el del horno 26

casero, no son objetivos, ni confiables y sobre todo no tienen repetitividad ni replicabilidad.

Los consumidores (panaderos e industriales de los pasabocas) utilizan procedimientos en los cuales se preparan y hornean mojones o masas con formulaciones específicas de acuerdo al producto final en el que se intenta usar el almidón agrio. Se evalúa la calidad del almidón agrio a través del crecimiento en volumen y rendimiento por peso del producto horneado. En estos procedimientos las características de los productos horneados dependen en gran medida de la calidad, bastante variable, de los demás ingredientes utilizados, particularmente del queso y de la materia grasa. Como consecuencia de esto a menudo no concuerdan los resultados de la evaluación practicada por los productores del almidón agrio y la de los consumidores, conllevando a dar una mala imagen en el mercado y difícil comercialización (Fernández et al., 2003).

Tabla 1.Ficha técnica del almidón agrio de yuca.

CRITERIO VALOR Nombre común en español Almidón de yuca

OBSERVACIONES

Nombre común en ingles

Cassava starch

Nombre técnico

Almidón

Grado de expansión

10-12 % PP

Se define el PP como la capacidad del almidón para aumentar su volumen durante el horneado.

Contenido de Almidón

92-98%

La pureza del almidón está dada por el contenido almidón; valores bajos son indicativos de un proceso de extracción ineficiente.

Humedad Cenizas Nitrógeno total

12-14% 0-12% 0,064%

pH

3,5-4,0

El valor del pH y de la acidez titulable son buenas medidas del grado de fermentación del almidón

Grado de finura

100 a 95 mesh

El 99 por ciento de los gránulos de almidón deben pasar a través de un tamiz de malla 100,

Color

Blanco

El color es un indicativo del grado de calidad, contaminación o de infestación del almidón.

Vida Útil

Doce meses

Ingredientes

Yuca

Usos Almacenamiento

Tiempo óptimo para el consumo.

Seleccionada para consumo humano.

En la industria alimenticia.

Se almacena en sacos de fibra en un lugar seco, adecuados higiénicamente.

Fuente: Ramírez, 2010

27



Desarrollo de un método sencillo para evaluar el potencial de expansión del almidón agrio.

En el marco del proyecto integral de apoyo a la cadena productiva del almidón agrio de yuca en el Departamento del Cauca (Colombia), financiado por el Ministerio Colombiano de Agricultura y Desarrollo Rural, las instituciones de apoyo desarrollaron un método para medir la capacidad o potencial de expansión de almidón agrio. Este método fue inspirado de los métodos empíricos y tiene como principio el horneado a 262°C ± 3°C por 22 minutos de una

suspensión

líquida

de

almidón-agua,

preparada

con

cantidades

establecidas (10 g de almidón agrio y 12 g de agua). Los productos resultantes se pesan y determina el volumen para calcular la relación volumen a peso como medida cuantitativa final de capacidad expansiva del almidón. Las muestras de almidón agrio a analizar se tamizan previamente para obtener una granulometría uniforme y remover las impurezas (Fernández et al., 2003).

Según el CIAT (2003), el nuevo método se transfirió a la comercializadora de almidón agrio de yuca (COAPRACAUCALTDA.) de la cual la cooperativa (COAPRACAUCA) de productores y procesadores de almidón agrio es socia.

COAPRACAUCA adoptó el método y lo puso en funcionamiento como procedimiento rutinario para la medición de la calidad de los almidones allí comercializados. A partir de este hecho la dirección de la cooperativa inicio una estrategia comercial orientada a mejorar y uniformizar la calidad de los almidones comercializados, mediante el incentivo de los procesadores.

Con el fin de desarrollar un plan de pagos con precios diferenciales por calidad e incentivar a los procesadores, se adecuo y afino la escala de grados de calidad que tienen los diferentes tipos de almidón agrio, en relación con su poder de expansión (bajo, corriente, bueno y extra).Esta clasificación es importante desde el punto de vista comercial debido a la diversidad de usos que se le puede dar. Así, por ejemplo para la preparación de pan de yuca se requiere un almidón agrio con un alto poder de expansión (sugerido superior a 12 cm3/g), por lo que puede clasificarse como almidón de grado extra (Fernández et al., 2003).

28

Según Fernández et al.(2003), el almidón para elaboración de pasabocas requiere de valores de poder de expansión buena (sugerido 10-12 cm3/g), por lo tanto puede ser clasificado como almidón grado 1 (uno).El almidón para elaboración de almojábanas y pan de bono requiere un poder de expansión medio (sugerido 8-10 cm3/g), por lo tanto puede ser clasificado como almidón corriente o almidón grado 2 (dos). Por último, el almidón para buñuelos requiere niveles de expansión no muy elevados o de baja expansión (sugerido 6-7 cm3/g), el cual se clasificaría como un almidón grado 3 (tres).

Tabla 2. Escala de calificación del poder de panificación:

Malo

3-9 (ml/gr)

Regular

10-12 (ml/gr)

Bueno

13-18 (ml/gr)

Fuente: Sandoval, 2003

1.2.

PROPIEDADES FUNCIONALES ESTUDIADAS.

Las propiedades funcionales se definen como toda propiedad no nutricional que influye en la utilidad de un ingrediente en un alimento, reflejan atributos intrínsecos o extrínsecos de proteínas, lípidos o polisacáridos tales como, composición, secuencia de aminoácidos, conformación, estructura así como, las posibles interacciones con otros componentes de los alimentos. Determinan las características sensoriales del alimento como puede ser la textura y están relacionadas con propiedades fisicoquímicas y estructurales tales como tamaño, forma, composición de aminoácidos y su secuencia, carácter hidrofóbico o hidrofílico, viscosidad, elasticidad, adhesión y cohesión, entre otras muchas (Ávila, 2011).

Según Aristizabal et al., (2007), las propiedades funcionales de los almidones dependen de la relación amilosa/amilopectina. En los distintos cultivos amiláceos esta relación es constante, si bien cambia de una variedad a otra dentro de la especie y también entre plantas de la misma variedad. Estas

29

propiedades están influenciadas por factores genéticos (diferencias varietales) y factores como edad de la planta, la época de la cosecha, la fertilidad del suelo y la precipitación, entre otras variables o aspectos.

Las características funcionales del almidón son: solubilidad, capacidad de retención de agua, poder de hinchamiento, tendencia a retrogradar, propiedades de la pasta (viscosidad, consistencia, estabilidad del gel, claridad y resistencia al corte, formación de película), digestibilidad enzimática y capacidad de emulsificación. Durante un tratamiento hidrotérmico, el almidón sufre una serie de modificaciones que van a influir sobre su estructura, pasando por tres fases importantes: gelatinización, gelificación y retrogradación los cuales causan hinchamiento, hidratación, fusión y ruptura de los gránulos de almidón (Aristizabal et al., 2007).

Existen temperaturas críticas variables con respecto a la estructura del almidón por encima de las cuales la dispersión es irreversible y por debajo de éstas es reversible, estas temperaturas se sitúan entre 65 °C y 80 °C en exceso de agua y dependen del tipo de almidón. En la medida en que se incrementa la temperatura el granulo de almidón se dispersa; la amilosa y la amilopectina pasan a un estado coloidal. Luego en el enfriamiento se presenta la gelificación, la retrogradación y por último una cristalización particular de los residuos macromoleculares (Rincón y Villamil, 2005).

1.2.1. Gelatinización.

En una primera fase el agua se difunde por las zonas amorfas del granulo, produciéndose un primer hinchamiento que es reversible. Durante esta etapa de cocción, la amilosa se solubiliza y el almidón sufre una dispersión coloidal construida por una fase continua o disolvente que se enriquece en amilosa y una fase dispersa de gránulos de almidón hinchados y enriquecidos en amilopectina. En esta etapa, los gránulos conservan sus propiedades ópticas incluyendo la capacidad de refractar la luz polarizada (Birrefringencia), la cual está asociada a la alineación de las moléculas dentro del granulo. Se ha observado que los gránulos del almidón de yuca tienen baja birrefringencia a

30

temperaturas entre 58-64°C, comparados con los gránulos de Maíz que la posee a temperaturas entre 62-68 °C (Montoya, 2007).

Si el calentamiento continúa, las moléculas de agua alrededor de los gránulos rompen los enlaces de hidrógeno en el interior de los mismos, absorben agua lentamente y se hinchan. Este proceso es irreversible y ocurre después de que se alcanza una temperatura crítica que depende de la humedad presente, definida como Tg (Temperatura de gelatinización) la cual es característica de cada almidón, pero también depende de la concentración de la suspensión. La gelatinización ocurre en un intervalo de temperatura muy limitado, produce el hinchamiento del gránulo y la solubilización parcial de los polímeros, fenómenos que inducen a la aparición de propiedades viscoelásticas las cuales se generan en un amplio intervalo de temperatura.

1.2.2. Efecto Viscosante.

La absorción de agua y el aumento de volumen van acompañados de un fuerte aumento de la viscosidad hasta llegar a un máximo llamado pico de viscosidad, donde el gránulo se rompe y ocurre una difusión de amilosa y amilopectina, generándose una mezcla hinchada rica en amilopectina, hidratada y con moléculas disueltas de amilosa. La máxima viscosidad es el resultado del máximo hinchamiento, formándose una dispersión en medio acuoso, la cual es llamada pasta o engrudo. Cuando la temperatura de una suspensión acuosa de almidón es superior a la temperatura de gelatinización, los enlaces de hidrógeno se continúan destruyendo, las moléculas de agua empiezan a anexarse a los hidroxilos liberados y los gránulos se continúan hinchando (FAO, 2007).

1.2.3. Poder de Panificación.

Esta propiedad indica la capacidad que posee una harina para retener aire o gas durante el proceso de horneado. Existen diferentes pruebas para determinar la capacidad de retención de gas y equipos especializados para determinar su elasticidad, sin embargo todas han sido diseñadas para el caso de la harina de trigo, cuyas propiedades son particulares. Específicamente para

31

el almidón agrio, se han diseñado y trabajado diferentes pruebas artesanales cuya reproducibilidad y confiabilidad son mínimas (Alfonso y García, 2002).

32

2. METODOLOGIA

En este capítulo se explica la forma en que se desarrolló el proyecto, partiendo de almidón dulce de yuca obtenido en el mercado local, el cual fue sometido a fermentación espontánea y dirigida con bacterias ácido lácticas Lactobacillus casei y lamezcla deStreptococcus thermophilus,

Lactobacillus delbrueckii

ssp.Bulgaricus y Bifidobacerium, para obtener almidón de yuca agrio, el cual posteriormente fue secado al sol y se utilizó en la elaboración de pan de yuca y salsa de tomate para evaluar dos propiedades funcionales: poder de panificación (PP) y efecto viscosante, este proceso se observa en la figura 4.

Almidón de Yuca

Caracterización fisicoquímica y funcional

(Manihot esculenta Crantz).

Fermentación

Espontánea

Dirigida con: 1. Lactobacillus casei 2. Mezcla de Streptococcus thermophilus, Lactobacillus delbrueckii ssp. Bulgaricus y Bifidobaceriu).

Secado, Molienda Y Tamizado

Caracterización fisicoquímica y funcional

Almidón Agrio

Figura 4. Diagrama para la obtención de almidón agrio de yuca a partir de almidón dulce de yuca.

El proyecto se realizó en las instalaciones de la Fundación Universitaria Agraria de Colombia (Uniagraria), específicamente en la planta de alimentos y en los laboratorios.

33

2.1.

Almidón dulce de yuca.

Se adquirió almidón dulce de yuca (Manihot esculenta Crantz) en Cimpa S.A.S(insumos y tecnología para la industria alimentaria) y se caracterizó fisicoquímica (pH, acidez, color, humedad, cenizas) y funcionalmente (Tg y efecto viscosante), para tener un referente de la materia prima, utilizando los siguientes métodos: Determinación del contenido de humedad (NTC 572), del contenido de cenizas (NTC 570), de pH (NTC 440), de acidez (Técnica (ISI, 1999) Adaptado (FAO 2007, 87)), determinación de color (NTC564), determinación de temperatura de gelatinización (Técnica (Grace, 1977) Adaptado (FAO 2007,72)) y viscosidad Brookfield (Técnica (ISI, 2002) (FAO 2007,66)).

2.2.

Fermentación de almidón

El almidón dulce se almacenó en recipientes limpios y secos. Se adicionó una capa delgada de agua de 3 a 4cm por encima del almidón. El tiempo de fermentación es variable y depende de la temperatura ambiente, este es un proceso natural realizado con BAL en ausencia de oxígeno (Ospina y Ceballos, 2002), en este experimento se realizó una fermentación espontánea y dos dirigidas con inoculode Lactobacillus caseiy mezcla de BAL (Streptococcus thermophilus, Lactobacillus delbrueckii ssp. Bulgaricus y Bifidobacerium) (anexo A). Para controlar la fermentación se utilizó el pH, el cual debe estar entre 3,5 y 4,0 (Alarcón y Dofour, 1998), valores que se alcanzaron a los 25 en la fermentación dirigida y a los 35 días en la espontánea.

2.3.

Secado.

Terminada la fermentación, se realizó el secado del almidón, de acuerdo con el procedimiento descrito por Ospina y Ceballos (2002), esta operación se realizó desmenuzando el producto con las manos, colocándolo bien extendido en bandejas y secándolo al sol durante cuatro días. Después del secado se recogió y pasó por un tamiz malla 100.

34

2.4.

Caracterización del almidón agrio.

Una vez obtenido el almidón se realizó la caracterización de sus propiedades fisicoquímicas

(pH,

acidez,

color,

humedad,

cenizas)

y

funcionales

(temperatura de gelatinización (Tg); poder de panificación, medido sobre pan de yuca y efecto viscosante, evaluado a través de una salsa tipo kétchup).

2.5.

Elaboración de pan de yuca.

El procedimiento consiste en moler finamente el queso, mezclar muy bien con la harina de yuca obtenida durante el proceso, adicionar el agua poco a poco hasta obtener una textura muy blanda y suave que se deje armar y por último, llevar al horno a (450°F- 232°C) hasta que alcance su máxima expansión; cuando esto suceda se disminuye la temperatura a 177°C hasta lograr el tostado deseado, lo cual ocurre en un tiempo aproximado de 30 minutos. Para la elaboración de cada uno de los 18 pan de yucas se utilizó la siguiente formulación: Tabla3.Fórmula utilizada para la elaboración de pan de yuca de 196 g cada uno.

INGREDIENTES PORCENTAJE Queso campesino 35,7% almidón de yuca 35,7% margarina 3,6% Huevo 3,6% Agua 21,4% TOTAL 100% Fuente: Industrias del maíz S.A (2011)

2.6.

Cantidad en gramos 70 70 7 7 42 196

Elaboración de salsa de tomate.

Se utilizó el procedimiento descrito por la FAO (2006), modificado en las proporciones de almidón y agua de acuerdo con los resultados encontrados por Vera y Cornejo (2010) en su estudio de “Determinación de las condiciones de uso del almidón modificado en el mejoramiento de fórmulas alimenticias”, para el procedimiento se pesaron y seleccionaron los tomates; se lavaron con agua y cortaron con cuchillo en cuadros; se escaldaron calentando entre 90-95°C durante cinco minutos y se despulparon con licuadora; se concentraron cocinando la pulpa de 30 a 45 minutos, a una temperatura de 90 a 95°C, agitando suave y constantemente hasta llegar a 25°Brix; por último, se agregó sal, cebolla y almidón diluido en agua, agitando constantemente. Para la 35

elaboración de muestras de 600g de salsa de tomate se utilizó la formulación descrita en la tabla 4.

Tabla 4. Formulación utilizada para la elaboración de 614.7 g de salsa de tomate tipo Kétchup.

INGREDIENTE PORCENTAJE (%) Tomate 77,25% cebolla 0,15% Azúcar 8% Sal 2% Agua 4,6% Almidón modificado 8% TOTAL 100% Fuente: FAO (2006), Vera y Cornejo (2010)

CANTIDAD(g) 474,8 0,9 49,1 12,2 28,2 49,1 614.7

2.7. Diseño Experimental.

La tabla 5 relaciona las variables criterio, la tabla 6 las variables respuesta y la tabla 7 las técnicas analíticas empleadas en el presente estudio.

Tabla 5. Variables criterio.

TÉCNICA

VARIABLES DE CRITERIO

Fase 2: Fermentación del



Cantidad de inoculo : 2.5% y 4.0%.

almidón.



Temperatura de incubación : 37°C y 43°C.

Fase 5: Utilización del

3

4

Salsa de tomate



Calidad del almidón

(NTC921)



Formulación



Tiempo de cocción



Calidad del almidón



Tiempo de cocción

almidón agrio en productos alimenticios

Pan de yuca.

3

Los porcentajes de inoculo que se utilizaron en el proceso de fermentación se eligieron con base a la mayor producción de ácido láctico, de los estudios realizados por Feoli (1995) y Mondragón (2013).

4 Las temperaturas del estudio del proceso fermentativo se seleccionaron teniendo en cuenta las fichas técnicas de las cepas.

36

Tabla 6. Variables respuesta.

TÉCNICA 

CAMBIOS Fisicoquímicos

VARIABLES RESPUESTA  pH, Acidez, Humedad, Cenizas y color.  Temperatura de gelatinización (Tg), viscosidad.



Fisicoquímicos

 



Fisicoquímicos



Fisicoquímicos

Fase 1 (Caracterización del almidón dulce) Fase 2: Fermentación del almidón Fase 3: Secado Fase 5: Utilización de almidón agrio en productos alimenticios

pH, Acidez.

Tiempo de fermentación.

3. Humedad.

4. Tiempo de secado.

Salsa de °Brix, viscosidad.

Tomate Pan de yuca Poder de panificación (PP).

Para la etapa de fermentación, en la tabla 8, se observa el diseño factorial utilizado (23), siendo los factores estudiados: el tipo de inoculo (Lactobacillus casei y mezcla de BAL (Streptococcus thermophilus, Lactobacillus delbrueckii ssp. Bulgaricus, yBifidobacerium); el porcentaje de inoculo (2,5 y 4,0%) y la temperatura de fermentación (37 y 40°C), para un total de ocho tratamientos más un blanco (fermentación espontánea - TB), cada uno con dos repeticiones.

La tabla 9 resume el diseño experimental seguido.

2.7. Análisis de resultados.

Una vez obtenido el almidón agrio, se realizó su caracterización (fisicoquímica y funcional) y los resultados se analizaron mediante análisis gráfico, de dispersión de varianza e interpretación gráfica y entre estas variables se hizo una correlación de Pearson.

Por último, se evaluaron dos propiedades funcionales a través de salsa de tomate tipo kétchup para medir el efecto viscosante y pan de yuca para medir el poder de panificación, los resultados se compararon mediante análisis de varianza.

37

Tabla 7.Técnicas de análisis utilizadas para las determinaciones.

ANÁLISIS

MÉTODO

EQUIPO

FRECUENCIA

Estufa y balanza Porcentaje de humedad

NTC 572

Fase 1: Caracterización del almidón dulce

analítica AOAC 10. pH

pH-meter 041/84

Fisicoquímic os

AOAC 7. % de acidez

31.231/84,

Titulación

Se realizaron a la muestra inicial para compararla con la

942.15/90 Cenizas

NTC 570

Mufla

Color

CIELAB

Cámara digital

ficha técnica del almidón dulce adquirido.

Balanza analítica y Temperatura de gelatinización

Grace, 1977

plancha de

Funcionales calentamiento Viscosidad

ISI, 2002

Viscosímetro

AOAC 10. pH-meter

Los análisis de pH se

almidón

041/84 Fisicoquímic

realizaron cada 5 días y acidez AOAC 7.

os

cada 10 días hasta llegara pH % de acidez

31.231/84,

Titulación de 3,5 a 4.0.

942.15/90

Secado

Fase 3:

Fase 2:

Fermentación del

pH

Fisicoquímic Porcentaje de humedad

Estufa y balanza

Hasta llegar a una humedad

analítica

del 12%a 14%

NTC 572

os

Estufa y balanza Porcentaje de humedad

NTC 572 analítica

Fase 4: Caracterización de almidón agrio

AOAC 10. pH

pH-meter 041/84

Fisicoquímic

AOAC 7.

os % de acidez

31.231/84,

Titulación Se realizaron a la muestra

942.15/90

obtenida después de la Cenizas

NTC 570

Mufla

Color

CIELAB

Cámara digital

Temperatura de gelatinización

Grace, 1977

fermentación

Balanza analítica y plancha de calentamiento Funcionales Técnica usada Viscosidad

por Aristizabal et

Viscosímetro

al., 2007.

NTC 921

analítica, pH-meter, Titulación

productos alimenticios

Fase 5: Utilización de almidón agrio en

Estufa y balanza Fisicoquímicas: pH, acidez, °Brix Salsa de Balanza analítica y tomate.

Técnica usada Funcionales: Viscosidad

plancha de

Se realizaron a la muestra

calentamiento,

obtenida después de la

Viscosímetro

elaboración.

por Aristizabal et al., 2007.

Volumen Horno de

Poder de panificación

especifico

Pan de yuca

panificación.

Bernal Inés (1933).

38

Tabla 8. Diseño experimental en la etapa de fermentación.

Mezcla de bacterias 1 (M1) % inoculo 1 (2.5%) T1 T2 (43°C) (37°C)

Mezcla de bacterias 2 (M2)

% inoculo 2 (4.0%) T1 T2 (37°C) (43°C)

% inoculo 1 (2.5%) T1 T2 (37°C) (43°C)

% inoculo 2 (4.0%) T1 T2 (37°C) (43°C)

Fermentación Espontánea T1 T2 18ºC

18ºC

Tabla 9. Diseño del proceso experimental.

ETAPA Proceso de fermentación

Caracterización del almidón agrio.

Evaluación de propiedades funcionales.

5

CINÉTICA Días de fermentación pH 5,10,15,20,25,30,35,40,50,55,60.

Acidez 10,20,30,40,50,60.

Propiedad Tratamientos (dos repeticiones) 5 Humedad T1,T2,T3,T4,T5,T6,T7,T8,TB Cenizas T1,T2,T3,T4,T5,T6,T7,T8,TB pH T1,T2,T3,T4,T5,T6,T7,T8,TB Acidez T1,T2,T3,T4,T5,T6,T7,T8,TB Tg T1,T2,T3,T4,T5,T6,T7,T8,TB Viscosidad T1,T2,T3,T4,T5,T6,T7,T8,TB Color T1,T2,T3,T4,T5,T6,T7,T8,TB A través de Propiedad Tratamientos (dos repeticiones) Salsa de Viscosidad T1,T2,T3,T4,T5,T6,T7,T8,TB tomate.

Pan de yuca PP T1,T2,T3,T4,T5,T6,T7,T8,TB Medición

Tratamiento nueve: Temperatura ambiente sin adición de inoculo.

39

3. RESULTADOS Y ANÁLISIS Etapa 1. Caracterización fisicoquímica y funcional del almidón dulce: en esta etapa se realizó una comparación entre los resultados obtenidos en el laboratorio con los datos reportados en Cimpa S.A.S. la empresa de alimentos y suministros donde fue adquirido el almidón dulce (anexo B) y con los datos teóricos. Los análisis realizados se resumen en la tabla 10 y ésta permite observar que el único valor que no se encuentra dentro de lo establecido con la ficha técnica obtenida en Cimpa S.A.S. es la viscosidad; sin embargo, esta propiedad se encuentra dentro del rango establecido por la FAO (2007) y en general, los valores establecen que la materia prima cumple con los parámetros de calidad esperados.

Tabla 10.Caracterización fisicoquímica y funcional de almidón dulce.

CARACTERÍSTICA HUMEDAD (%)

LABORATORIO 11,06

Cimpa S.A.S Máx. 13

FAO (2007)

CENIZAS (%)

0,17

Máx. 0,20

Máx. 0,12

VISCOSIDAD (cP)

1148,3

Min 1155

850-1500 cP

pH

5,88

5,0-7,0

6,0-6,5

Ácido Láctico (meq de ácido láctico/ g de almidón)

2,2E-03

2,2 E-03 - 5 E-03

68,7 (L*= 89,521), (L*) tiene un intervalo de 0 (negro) a 100 (blanco)

57,5-70

Temperatura de gelatinización -Tg (°C) COLOR

Blanco

Blanco

Etapa 2. Fermentación de almidón: durante esta etapa se realizaron tres fermentaciones, una inoculando bacterias ácido lácticas Lactobacillus casei, otra

adicionando

una

mezcla

de

BAL

(Streptococcus

thermophilus,

Lactobacillus delbrueckii ssp. BulgaricusyBifidobacerium) y una tercera, con fermentación espontánea. En todos los casos, la fermentación se detuvo al obtener un pH de 4, realizando lecturas tanto de pH como de acidez durante toda la reacción para establecer el comportamiento de la misma.

40



Comportamiento del pH.

En las gráficas 1 a 8 se observa el comportamiento descendiente del pH desde 6 hasta 4 durante la etapa de fermentación para las muestras inoculadas y la fermentación espontánea. Resultados similares encontró Vargas (2010), quien afirma que los microorganismos presentes están actuando sobre las cadenas de almidón y el producto de su fermentación es la producción de ácido láctico, metabolito que provoca un descenso en el pH.

La tabla 11 muestra los

modelos polinómicos que permiten predecir el comportamiento del pH, siendo el tratamiento T 43°C; LC; 2,5%, el tratamiento que presentó mayor coeficiente de correlación (0,9877). De otro lado, al comparar los resultados obtenidos en este estudio con los presentados por Cadena et al. (2006), se observa que el comportamiento del pH del almidón agrio es similar al obtenido en las rallanderías del departamento de Sucre en el municipio de Corozal.

Asimismo, en las gráficas 1 a 8 se observa que todas las muestras con inoculo presentan un descenso más rápido de pH, acorde a lo reportado por Rincón y Villamil (2005); este comportamiento se explica por el incremento en la concentración de ácidos, producto de la degradación de azúcares por parte de los microorganismos.

2

Tabla 11 .Valores de ecuación polinómica y R para pH durante el proceso fermentativo.

TRATAMIENTO

Ecuación polinómica

R

2

T37- LC - 2,5

0,9414

T37 - LC – 4

0,9671

T37 - Y - 2,5

0,9658

T37 - Y – 4

0,9752

T43 - LC - 2,5

0,9877

T43 - LC – 4

pH = 3,99 ± 0,23

T43 - Y - 2,5

0,9447

T43 - Y – 4

pH = 4,05± 0,77

T ambienté Sin Inoculo

0,918

41

L.casei;2,5%;37°C

L.casei;4,0%;37°C

8

pH

6 pH

4 2 0 0

20 Dias de fermentación

8 6 4 2 0 0

40

Gráfica 2.Comportamiento de pH de la fermentación espontánea contra el tratamiento 2.

Mezcla BAL;2,5%;37°C

Mezcla BAL;4,0%;37°C 8,00

8,00 6,00 4,00 2,00 0,00

6,00 pH

pH

40

Dias de fermentación

Gráfica 1.Comportamiento de pH de la fermentación espontánea contra el tratamiento 1.

4,00 2,00 0,00

0

20 Dias de fermentación

40

0

Gráfica 3.Comportamiento de pH de la fermentación espontanea contra el tratamiento 3

20 Dias de fermentación

40

Gráfica 4.Comportamiento de pH de la fermentación espontanea contra el tratamiento 4.

L.casei;2,5%;43°C 8

6

6

L.casei;4,0%;43°C

pH

pH

8

4

4

2

2

0

0 0

20 Dias de fermentación

40

0

40

Mezcla BAL;4,0%;43°C

Mezcla BAL;2,5%;43°C

8

20 Dias de fermentación

Gráfica 6.Comportamiento de pH de la fermentación espontanea contra el tratamiento 6.

Gráfica 5.Comportamiento de pH de la fermentación espontanea contra el tratamiento 5.

8

6

6

4

pH

pH

20

2

4 2

0

0 0

20 Dias de fermentación

40

0

Gráfica 7.Comportamiento de pH de la fermentación espontanea contra el tratamiento 7.

10 20 30 Dias de fermenación

40

Gráfica 8.Comportamiento de pH de la fermentación espontanea contra el tratamiento 8.

Línea de color rojo: Fermentación espontánea,

Línea de color Azul: Fermentación con inoculo.

42



Comportamiento de la Acidez.

En las gráficas 9 a 16 se observa un comportamiento ascendente de la acidez, con valores que van desde 0,0 E0 hasta 6,00 E-02 durante la etapa de fermentación, tanto para las muestras inoculadas como para la fermentación espontánea, comportamiento acorde a lo reportado por Vargas (2010) y que sugiere que a medida que avanza el proceso de fermentación, las enzimas de los microorganismos degradan la molécula de almidón liberando glucosa, susceptible a ser convertida en ácido láctico y provocando, en consecuencia, un aumento en la acidez. La tabla 12 muestra los modelos polinómicos para predecir el comportamiento de acidez donde el tratamiento que mayor correlación presento fue el de T 37°C; LC; 4,0% (r2 = 0,9996). Comparando los resultados obtenidos en este estudio con los reportados por Cadena et al.

(2006), se observa que la conducta de acidez del almidón agrio es similar al obtenido en las rallanderías de los departamento de Sucre y Córdoba en los municipios de Corozal y Ciénaga de Oro. 2

Tabla 12 .Valores de ecuación polinómica y R para acidez durante el proceso fermentativo.

TRATAMIENTO

Ecuación polinómica

R

2

T37- LC - 2,5

0,9856

T37 - LC – 4

0,9996

T37 - Y - 2,5

0,9520

T37 - Y – 4

0,9960

T43 - LC - 2,5

0,8832

T43 - LC – 4

0,8801

T43 - Y - 2,5

0,8528

T43 - Y – 4

0,9632

T ambiente sin Inoculo.

0,9765

Igualmente, las gráficas 9 a 16 comparan la acidez durante la etapa de fermentación para cada una de las muestras inoculadas con respecto a la fermentación espontánea, observándose que todas las muestras inoculadas presentan un mayor incremento en la producción de ácido láctico a la observada en la fermentación espontánea, acorde con lo reportado por Rincón y Villamil (2005).

Este fenómeno sugiere un aumento de la población

microbiana ácido-láctica.

43

Ácido Láctico (meq de acido lactico/ g de almidón)

L.casei;2,5;37°C Ácido Láctico (meq de acido lactico/ g de almidón)

6,0E-02 4,0E-02 2,0E-02 0,0E+00

0 20 Dias de fermentación

Ácido Láctico (meq de acido lactico/ g de almidón)

Ácido Láctico (meq de acido lactico/ g de almidón)

0,0E+00

40

Mezcla BAL ;4,0%;37°C

8,00E-02 6,00E-02 4,00E-02 2,00E-02 0,00E+00

0 20 Dias de fermentación

40

8,00E-02 6,00E-02 4,00E-02 2,00E-02

0,00E+00

0

20 40 Dias de fermentación

Gráfica 12. Valores de acidez de la fermentación espontanea contra el tratamiento 4.

L.casei;2,5;43°C

L.casei;4,0%;43°C Ácido Láctico (meq de acido lactico/ g de almidón

6,00E-02

Ácido Láctico (meq de acido lactico/ g de almidón

1,0E-02

Gráfica 10. Valores de acidez de la fermentación espontanea contra el tratamiento 2.

Gráfica 11. Valores de acidez de la fermentación espontanea contra el tratamiento 3.

5,00E-02 4,00E-02 3,00E-02 2,00E-02 1,00E-02 0,00E+00 40

5,00E-02 4,00E-02 3,00E-02 2,00E-02 1,00E-02 0,00E+00

0

20

40

Dias de fermentación

Gráfica 13. Valores de acidez de la fermentación espontanea contra el tratamiento 5.

Gráfica 14. Valores de acidez de la fermentación espontanea contra el tratamiento 6.

Ácido Láctico (meq de acido lactico/ g de almidón)

Mezcla BAL;2,5%;43°C Ácido Láctico (meq de acido lactico/ g de almidón)

2,0E-02

0 20 Dias de fermentación

Mezcla BAL;2,5%;37°C

6,00E-02 4,00E-02 2,00E-02

0,00E+00 -20 0 20 Dias de feremntación

3,0E-02

40

Gráfica 9. Valores de acidez de la fermentación espontanea contra el tratamiento 1

0 20 Dias de fermentación

L.casei;4,0%;37°C

4,0E-02

40

Mezcla BAL;4,0%;43°C

6,00E-02 4,00E-02 2,00E-02

0,00E+00 0 20 Dias de fermentación

40

Gráfica 16. Valores de acidez de la fermentación espontanea contra el tratamiento 8.

Gráfica 15. Valores de acidez de la fermentación espontanea contra el tratamiento 7.

Línea de color rojo: fermentación espontanea, Línea de color Azul: fermentación con inoculo.

44

Etapa 3. Caracterización fisicoquímica y funcional del almidón agrio: en esta etapa después del secado y el tamizado, se realizó la caracterización fisicoquímica (pH, acidez, humedad, cenizas, color) y funcional (efecto viscosante, temperatura de gelatinización y poder de panificación) del almidón agrio obtenido. 

Variable de pH.

En la gráfica 17 se observa que el tratamiento a 43°C, correspondiente a la cepa L. casei inoculada al 4,0% tiene un valor de pH superior a 4, comportamiento que según Torres y Vera (2002) puede deberse al proceso de secado, proceso en el cual, hay mayor incremento en el pH debido a la evaporación del ácido láctico y al aumento del lactato, los demás tratamientos se encuentran dentro de los valores establecidos por Cimpa S.A.S. (3,5-4,0) para almidón agrio de yuca y Ramírez (2010).

pH 5,00

pH

4,00 3,00 2,00 1,00 0,00

Tratamientos Grafica 17. pH obtenido para almidón agrio en cada uno de los tratamientos .

En el análisis de varianza (ANOVA) de la tabla 13, los valores obtenidos para las fuentes de variación temperatura * cepa y porcentaje de inoculo 2,5 versus 4,0 son menores a 0,05 (p < 0,05), lo cual indica que hay diferencia significativa en éstas. La gráfica 18 ilustra el comportamiento y permite observar que la cepa de L.casei presenta un aumento de pH de 37 a 43°C, a diferencia de la 45

mezcla de BAL (Y) en la cual se muestra un descenso, indicando que hay mejor comportamiento en el pH al agregar la mezcla de BAL que el L. casei.

Tabla 13. Procedimiento GLM para la variable dependiente de pH. Fuente

DF

Tipo III SS

la media

F-Valor

Pr>F

Tratamientos

8

0.14017778

0.01752222

3.75

0.0326

Fuente de variación

DF

Suma de cuadrados (SS)

Cuadrado de la media

F-Valor

Pr> F

Testigo (TB) vs resto

1

0.00043403

0.00043403

0.09

0.7673

Temp37 vs Temp43

1

0.00140625

0.00140625

0.30

0.5964

CepaLc vs CepaY

1

0.00765625

0.00765625

1.64

0.2323

Temp*Cepa

1

0.08265625

0.08265625

17.71

0.0023

%in2,5 vs %in4

1

0.03330625

0.03330625

7.14

0.0256

Temp*%in

1

0.00390625

0.00390625

0.84

0.3841

Cepa*%in

1

0.01050625

0.01050625

2.25

0.1677

1

0.00030625

0.00030625

0.07

0.8036

Temp*Cepa*%in

Interc. T° * cepa 4,15

L.c

pH

4,1 4,05 4 3,95

Y

3,9 36

37

38

39

40

41

42

43

44

T° Grafica 18. Interacción de temperatura * Cepa para la variable dependiente de pH.



Variable de acidez.

En la gráfica 19 se observa la disminución de la acidez del producto después del secado al sol (aproximadamente a 21ºC), disminución que alcanza el 78,4% de ácido láctico, valor que es más alto que el reportado por Torres y Vera (2002) quienes encontraron que la concentración de ácido presente en el almidón húmedo se reduce hasta un 35% después del secado solar; 46

comportamiento que sugiere la transformación del ácido láctico en lactato o la desaparición de la forma láctica por entrecruzamiento de los grupos carboxilo para originar lactonas.

Al comparar los resultados obtenidos con la ficha

técnica de almidón agrio de Cimpa S.A.S. (6*E -04 meq ácido láctico/g almidón) los valores de ácido láctico obtenidos en el estudio son mayores a los reportados por Rincón y Villamil (2005), hecho que puede atribuirse a una

% Ácido Láctico (meq de ácido láctico/g de almidón)

mayor cantidad de microorganismos.

Acidez

7,00E-02 6,00E-02

Antes de secado

5,00E-02 4,00E-02 3,00E-02

despues de secado

2,00E-02 1,00E-02

0,00E+00

Tratamientos Grafica 19. Acidez obtenida para almidón agrio en cada uno de los tratamientos.

En la tabla 14 se observa que el valor obtenido para la Cepa L. casei versus la mezcla de BAL(Y) indica que hay diferencia significativa (p< 0,05) en esta fuente de variación.

En la gráfica 20 se observa que el valor más alto en producción de ácido láctico es para la mezcla de BAL (2,5% a 43°C) y en comparación con el valor de almidón agrio comercial (0,00524 meq de ácido láctico/g almidón) los tratamientos inoculados con la mezcla BAL (Y) tienen mayor producción de ácido

láctico.

Solo

el

tratamiento

L.c;

4%;

comportamiento (0,008 meq ácido láctico/g almidón).

47

43°C

presentó

mejor

Tabla 14. Procedimiento GLM para la variable dependiente de Acidez.

Fuente

DF

Tipo III SS

la media

F-Valor

Pr>F

Tratamientos

8

0.00004141

0.00000518

2.73

0.0780

Fuente de variación

DF

Suma de cuadrados (SS)

Cuadrado de la media

F-Valor

Pr> F

Testigo (TB) vs resto

1

0.00000467

0.00000467

2.46

0.1511

Temp37 vs Temp43

1

0.00001050

0.00001050

5.54

0.0431

CepaLc vs CepaY

1

0.00002362

0.00002362

12.46

0.0064

Temp*Cepa

1

0.00000000

0.00000000

0.00

1,0000

%in2,5 vs %in4

1

0.00000000

0.00000000

0.00

1,0000

Temp*%in

1

0.00000000

0.00000000

0.00

1,0000

Cepa*%in

1

0.00000262

0.00000262

1.38

0.2695

Temp*Cepa*%in

1

0.00000000

0.00000000

0.00

1,0000

0,01 0,008 0,006 0,004 0,002 Y 4 % 43°C

Y 4%37°C

Agrio comercial

Almidon Agrio

Y 2,5%43°C

Y 2,5% 37°C

L.c 4% 43°C

L.c 4% 37°C

L.c 2,5%43°C

0 L.c 2,5% 37°C

% Acidez (meq de Ácido Láctico/g de almidón)

Interac. Cepa Lc vs Cepa Y

Grafica 20. Interacción Cepa Lc Vs Cepa Y para la variable dependiente de acidez.



Variable cenizas.

En la gráfica 21 se observa que el menor valor de cenizas (0,11%) obtenido fue para el tratamiento T37°C;Lc; 4%, mientras que los valores de los demás tratamientos se encuentran por encima del porcentaje de cenizas, el cual debe ser, de acuerdo con Ramírez (2010) de 0,12 %, lo cual indica, que las bacterias consumieron menor cantidad de minerales y en consecuencia, según Iturbe (2005) el producto presentó mayor concentración de cenizas; sin embargo, para Gonzales y Arévalo (2001) el valor es de 0,31% y frente a éste, todos los tratamientos son menores.

De otro lado, la dispersión observada en los 48

porcentajes de cenizas de algunos tratamientos, sugiere comportamiento diferente de las réplicas, el cual puede ser explicado al entender que se trabaja con seres vivos. El ANOVA (tabla 15) no refleja diferencia significativa para ninguna fuente de variación.

Cenizas

% Cenizas

0,45 0,40 0,35 0,30 0,25 0,20 0,15 0,10 0,05 0,00 -0,05

%cenizas promedio

Tratamientos

Grafica 21. Porcentaje de cenizas obtenido para almidón agrio en cada uno de los tratamientos.

Tabla 15. Procedimiento GLM para la variable dependiente de cenizas.

Fuente

DF

Tipo III SS

la media

F-Valor

Pr>F

Tratamientos

8

0.01420000

0.00177500

0.16

0.9911

Fuente de variación

DF

Suma de cuadrados (SS)

Cuadrado de la media

F-Valor

Pr> F

Testigo (TB) vs resto

1

0.00002500

0.00002500

0.00

0.9628

Temp37 vs Temp43

1

0.00122500

0.00122500

0.11

0.7450

CepaLc vs CepaY

1

0.00122500

0.00122500

0.11

0.7450

Temp*Cepa

1

0.00422500

0.00422500

0.39

0.5488

%in2,5 vs %in4

1

0.00160000

0.00160000

0.15

0.7104

Temp*%in

1

0.00090000

0.00090000

0.08

0.7802

Cepa*%in

1

0.00010000

0.00010000

0.01

0.9258

Temp*Cepa*%in

1

0.00490000

0.00490000

0.45

0.5192



Variable humedad.

En la gráfica 22 se presenta además del porcentaje de humedad, el poder de panificación, para evaluar su interacción.

49

En ésta, se observa que los

tratamientos T37°C;LC;2,5%, T37°C;LC;4,0% y T37°C;Y;4,0% están por encima del 15% de humedad, valor que supera los valores reportados por Ospina y Ceballos (2002) como especificación final del producto, lo cual implica para estos tratamientos, extender el tiempo de secado.

De otro lado, al comparar los resultados de humedad con el poder de panificación, se observa que los productos fermentados a 37ºC presentan mayor volumen, indicando que un menor contenido de ácido láctico aumenta el volumen en la panificación y retiene la humedad, acorde con los estudios de Alfonso y García (2002).

PP

T amb Sin Inoculo

T43 - Y - 4

T43 - Y - 2,5

T43 - LC - 4

T43 - LC - 2,5

T37 - Y - 4

T37 - Y - 2,5

T37 - LC - 4

%Humedad

T37- LC - 2,5

% W/W

Humedad 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0

Tratamientos

Grafica 22. % Humedad obtenida para almidón agrio en cada uno de los tratamientos.

El análisis de varianza ANOVA (tabla 16), no muestra diferencia significativa para ninguna fuente de variación.

50

Tabla 16. Procedimiento GLM para la variable dependiente de humedad.

Fuente

DF

Tipo III SS

la media

F-Valor

Pr>F

Tratamientos

8

1281259111

160.157.389

0.60

0.7589

Fuente de variación

DF

Suma de cuadrados (SS)

Cuadrado de la media

F-Valor

Pr> F

Testigo (TB)vs resto

1

1161673611

1161673611

0.43

0.5262

Temp37 vs Temp43

1

6256810000

6256810000

2.34

0.1604

CepaLc vs CepaY

1

204490000

204490000

0.08

0.7883

Temp*Cepa

1

1896602500

1896602500

0.71

0.4214

%in2,5 vs %in4

1

101002500

101002500

0.04

0.8502

Temp*%in

1

1849000000

1849000000

0.69

0.4271

Cepa*%in

1

0.79210000

0.79210000

0.03

0.8671

Temp*Cepa*%in

1

1263802500

1263802500

0.47

0.5090



Variable viscosidad.

La gráfica 23 muestra gran variabilidad de la viscosidad de los almidones agrios obtenidos, siendo el tratamiento T43; Lc;2,5 el que presenta mayor valor en esta propiedad; nótese que T43°C;Y;4,0%, T37°C;LC;2,5%, T 37ºC;Y; 2,5%; arrojan valores bajos de viscosidad, hecho que puede relacionarse con la hidrólisis que sufren las cadenas de almidón y con el aumento de la concentración del ácido láctico durante el proceso de fermentación y la reorganización molecular producida por las radiaciones solares en el secado, acorde con lo encontrado por González y Arévalo (2001). Asimismo, Alfonso y García (2002) también comentan que la exposición directa al sol modifica considerablemente las propiedades reológicas del almidón fermentado comparado con un almidón dulce. Comportamiento contrario, se observa para los otros tratamientos.

51

cP

Viscosidad

4000,0 3500,0 3000,0 2500,0 2000,0 1500,0 1000,0 500,0 0,0

Tratamientos Grafica 23. Viscosidad obtenida para almidón agrio en cada uno de los tratamientos.

En la tabla 17 para la fuente de variación de temperatura * porcentaje de inoculo se observa diferencia significativa con un valor de p < 0,05. La gráfica 23 representa este comportamiento y permite inferir que la viscosidad crece independientemente de la cepa cuando se utiliza el inoculo al 2,5% y disminuye, al emplearse valores del 4,0%.

T°* % inoculo Viscosidad Cp

2500,0

L.casei y mezcla BAL al 2,5 %

2000,0 1500,0 1000,0

L.casei y mezcla BAL al 4,0 %

500,0 0,0 36

37

38

39

40

41

42

43

44

T° Grafica 24. Interacción temperatura * % inoculo para la variable dependiente de viscosidad

52

Tabla 17. Procedimiento GLM para la variable dependiente de viscosidad.

Fuente

DF

Tipo III SS

la media

F-Valor

Pr>F

Tratamientos

8

6400797500

160.157.389

0.60

0.7589

Fuente de variación

DF

Suma de cuadrados (SS)

Cuadrado de la media

F-Valor

Pr> F

Testigo (TB) vs resto

1

50766

50766

0.00

0.9886

Temp37 vs Temp43

1

517140766

517140766

2.21

0.1715

CepaLc vs CepaY

1

846170016

846170016

3.61

0.0898

Temp*Cepa

1

1458358141

1458358141

6.23

0.0341

%in2,5 vs %in4

1

14012641

14012641

0.06

0.8123

Temp*%in

1

3493628266

3493628266

14.91

0.0038

Cepa*%in

1

57660016

57660016

0.25

0.6317

Temp*Cepa*%in

1

13776891

13776891

0.06

0.8138



Variable de Temperatura de Gelatinización (Tg).

En la gráfica 25 se observa que la mayor temperatura de gelatinización es de 68°C y la de menor es de 66°C; sin embargo, todos los tratamientos se encuentran dentro de los valores de referencia establecidos por la FAO (2007).

En el ANOVA (tabla 18) se concluye que hay diferencia significativa para la fuente de variación de cepa L.c versus la mezcla de BAL (Y) y Temperatura*Cepa, esta fuente de variación se ilustra en la gráfica 26 donde se observa que para la Cepa Lc la temperatura de gelatinización permanece constante mientras que para la mezcla de BAL (Y) hay variación lo cual indica, según Alfonso y García (2002) que el contenido de amilopectina es menor, ya que esta molécula es la responsable del hinchamiento de los gránulos de almidón, o bien, según Acosta (2013) que puede deberse a que dicha temperatura varia con la concentración almidón-agua, el tamaño de la partícula y la forma del grano del almidón.

53

Tabla 18. Procedimiento GLM para la variable dependiente de Tg. Fuente

DF

Tipo III SS

la media

F-Valor

Pr>F

Tratamientos

8

1200000000

150000000

3.38

0.0442

Fuente de variación

DF

Suma de cuadrados (SS)

Cuadrado de la media

F-Valor

Pr> F

Testigo (TB)vs resto

1

400000000

400000000

9.00

0.0150

Temp37 vs Temp43

1

400000000

400000000

9.00

0.0150

CepaLc vs CepaY

1

0.00000000

0.00000000

0.00

1

Temp*Cepa

1

0.00000000

0.00000000

0.00

1,0000

%in2,5 vs %in4

1

100000000

100000000

2.25

0,1679

Temp*%in

1

100000000

100000000

2.25

0,1679

Cepa*%in

1

100000000

100000000

2.25

0,1679

Temp*Cepa*%in

1

100000000

100000000

2.25

0,1679

Tg

69

°C

68 67 66 65 T amb Sin Inoculo

T43 - Y - 4

T43 - Y - 2,5

T43 - LC - 4

T43 - LC - 2,5

T37 - Y - 4

T37 - Y - 2,5

T37 - LC - 4

T37- LC - 2,5

64

Tratamientos

Temparuta de gelatinización (Tg).

Grafica 25. Temperatura de gelatinización obtenida para almidón agrio en cada uno de los tratamientos.

Interaccion . Cepa Lc vs Cepa Y 68,5 68 67,5 67 66,5 66 65,5 65

Almidón Agrio Grafica 26. Interacción Cepa Lc Vs CepaY para la variable dependiente de temperatura de gelatinización (Tg).

54



Variable de Color.

En el (ANEXO F) Se hace referencia de la ecuación 1, y la técnica utilizada en esta variable. )

√(

Ecuación 1.

(

)

(

)

Dónde, (Ld, ady bd)6 son los valores promedio iniciales de cada coordenada para el almidón dulce y (Lf, af y bf)7, valores promedio después de la fermentación.

∆E para tratamientos en comparación con almidón dulce

9,7

61,1

T43 - LC - 4

T43 - Y - 2,5

131,9

∆E porcentaje

T43 - Y - 4

47,2 T43 - LC - 2,5

48,6 T37 - Y - 4

17,2

T37 - Y - 2,5

87,5

T37 - LC - 4

918,1

T37- LC - 2,5

1000 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0

Grafica 27. Valores de diferencia de color de harinas de almidón dulce con respecto a harinas después de la fermentación.

Al analizar las diferencias de los valores individuales observados en las coordenadas (Lf, af y bf), por separado se puede concluir que las magnitudes de ∆E más bajos son los más cercanos a la muestra tomada como referencia (almidón dulce). En la gráfica 27 se observa que el tratamiento (T 37°C; Y; 4,0%) es el más alto por lo tanto el tratamiento es menos luminoso, más verde y más amarillo que la referencia, en la tabla 19 se muestra que el valor de F es mayor que el F crítico, lo cual indica que los cambios entre las coordenadas (Lf, af y bf), tienen un efecto estadísticamente significativo sobre la determinación de color.

6 7

Coordenadas para almidón de yuca dulce.

Coordenadas para almidón agrio.

55

Valor de luminosidad

Coordenada LD Vs Lf 100,000 90,000 80,000 70,000 60,000 50,000 40,000 30,000 20,000 10,000 0,000

Tratamientos

Grafica 28. Luminosidad para cada uno de los tratamientos y almidón dulce.

En el sistema CIELAB, el parámetro de luminosidad (LD vs Lf) tienen intervalos de 0 (negro) a 100 (blanco), como puede observase en la gráfica 28 los valores se acercan a 100, y en comparación con la muestra referente (almidón dulce LD) los tratamientos que presentan valores más bajos son T37°C-LC-2,5% (78,85),T37°C-LC-4,0% (79,02), T 37°C-Y-4,0% (79,23),lo cual puede indicar que durante el proceso ocurrió un pardeamiento no enzimático donde según Sceni et al. (2008) hay dos etapas una es la inducción y la segunda es la formación de compuestos volátiles y polímeros donde los compuestos intermedios reactivos formados en la etapa anterior sufren reacciones de escisión y polimerización, dando lugar a la formación de pigmentos de elevado peso molecular (responsables del color).

En la gráfica 29 se observa que la coordenada aD y af son negativas lo cual significa que la desviación del punto acromático correspondiente a la luminosidad la cual se dirige hacia el color verde donde el tratamiento T43°C-Y2,5% (-0,743) es el más verde en comparación a la muestra referente (almidón dulce).

56

Coordenada aD Vs af 0,000

Color verde

-0,200 -0,400 -0,600 -0,800 -1,000

tratamientos

Grafica 29. Coordenada a (verde) para cada uno de los tratamientos y almidón dulce.

En la gráfica 30 se observa que la coordenada bD vs bf es positiva lo cual significa que la desviación del punto acromático correspondiente a la luminosidad se dirige hacia el color amarillo donde el tratamiento T37°C-Y4,0% (-0,743) es el más amarillo en comparación con la muestra referente (almidón dulce).

color amarillo

Coordenda bD Vs bf 5,000 4,000 3,000 2,000 1,000 0,000

tratamientos Grafica 30. Coordenada b (amarillo) para cada uno de los tratamientos y almidón dulce.

57

Tabla 19. Análisis de varianza para las coordenadas (Lf, af y bf).

ANÁLISIS DE VARIANZA Origen de las variaciones Entre grupos Dentro de los grupos Total

Suma de Grados de Promedio de los cuadrados libertad cuadrados 46090,9951 3 2 23045,49756 178,772868 2 27 6,621217339 46269,768

Valor Probabil crítico F idad para F 2,65802 3480,55 E-33 3,35

29

Etapa 4. Utilización de almidón agrio en la elaboración de salsa de tomate y pan de yuca: en esta etapa se utilizó el almidón agrio obtenido después de la fermentación en la elaboración de salsa de tomate midiendo la viscosidad (cP) y para la elaboración de pan de yucas midiendo el poder de panificación (PP). 

Variable Poder de Panificación.

En la tabla 20 se muestra el ANOVA tanto para el testigo como para los demás tratamientos y en esta se observan (p< 0,05) diferencias significativas para los tratamientos.

La gráfica 31 compara el volumen específico entre dos pan de yucas comerciales utilizados como referentes visuales y los elaborados con queso costeño y los almidones agrios en estudio, mostrando que el tratamiento T43°C-LC-4,0% es el que se acerca más al valor de volumen especifico del pan de yuca comercial 1 el cual fue escogido por su textura y color. Todos los tratamientos tienen un valor menor al presentado por la muestra comercial 2, escogido por su esponjosidad. Ambos comportamientos son coherentes con López et al. (2012), quienes indican que la composición de la masa utilizada para la elaboración de productos de yuca difiere según cada productor y el tipo de producto; puesto que la adición o supresión de ingredientes permite obtener características y sabores deseados, así como influir en las propiedades viscoelásticas de la masa y contribuir con su poder de expansión haciendo que la masa pueda retener más fácilmente el gas formado, responsable de la expansión. Con respecto a esta variable, el mejor tratamiento fue T 43ºC; LC; 2,5.

58

Tabla 20. Procedimiento GLM para la variable dependiente de PP. Fuente

DF

Tipo III SS

media

F-Valor

Pr>F

Tratamientos

8

0.16030000

0.02003750

2.18

0.1336

Fuente de variación

DF

Suma de cuadrados (SS)

Cuadrado de la media

F-Valor

Pr> F

Testigo(TB)vs resto

1

0.12960000

0.12960000

14.10

0.0045

Temp37 vs Temp43

1

0.00022500

0.00022500

0.02

0.8791

CepaLc vs CepaY

1

0.01690000

0.01690000

1.84

0.2082

Temp*Cepa

1

0.00422500

0.00422500

0.46

0.5149

%in2,5 vs %in4

1

0.00810000

0.00810000

0.88

0.3724

Temp*%in

1

0.00122500

0.00122500

0.13

0.7235

Cepa*%in

1

0.00000000

0.00000000

0.00

1

Temp*Cepa*%in

1

0.00002500

0.00002500

0.00

0.9596

volumen Especifico (ml/g)

Poder de Panificación para pandeyuca 2,00 1,80 1,60 1,40 1,20 1,00 0,80 0,60 0,40 0,20 0,00

Tratamientos

Grafica 31. Valores del poder de panificación (PP) de pan de yuca para cada uno de los tratamientos y dos comerciales.



Variable Evaluación de viscosidad en salsa de tomate tipo kétchup.

En la tabla 21, para la fuentes de variación testigo (TB) versus los demás tratamientos y temperatura 37°C versus temperatura 43°C se observa que los valores obtenidos son menores a (p<0,05) lo cual indica que existe diferencia 59

significancia en estas interacciones, diferencia que se ilustra en la en la gráfica 32, donde los tratamientos que se mantuvieron a una temperatura de 37°C obtuvieron valores más altos de viscosidad que los tratamientos que se mantuvieron a una temperatura de 43°C.

El mayor valor de viscosidad para salsa de tomate tipo kétchup lo presento el tratamiento T37°C; LC; 2,5%; los demás tratamientos arrojaron valores entre 33000 cP. y 35000 cP; el valor de viscosidad de una salsa de tomate, de acuerdo con las tablas de viscosidad de la ATPP (2008) es de 50.000 cP, en consecuencia todos los tratamientos presentaron valores menores, lo que no es raro, ya que, según Franco (2010), en una salsa de tomate tipo Kétchup la viscosidad final del producto depende de los ingredientes empleados; según Vera y Cornejo (2010) los almidones modificados, como el almidón agrio, se emplean como extendedores y pueden sustituir en una fórmula de salsa tipo kétchup, la goma xanthan.

Tabla 21. Procedimiento GLM para la variable dependiente de Evaluación de viscosidad en salsa.

Fuente

DF

Tipo III SS

la media

F-Valor

Pr>F

Tratamientos

8

4192000000

524000000

11.60

0.0006

Fuente de variación

DF

Suma de cuadrados (SS)

Cuadrado de la media

F-Valor

Pr> F

Testigo (TB) vs resto

1

2496400000

2496400000

55.28

<.0001

Temp37 vs Temp43

1

1587600000

1587600000

35.16

0.0002

CepaLc vs CepaY

1

32400000

32400000

0.72

0.4189

Temp*Cepa

1

3600000

3600000

0.08

0.7841

%in2,5 vs %in4

1

32400000

32400000

0.72

0.4189

Temp*%in

1

3600000

3600000

0.08

0.7841

Cepa*%in

1

32400000

32400000

0.72

0.4189

Temp*Cepa*%in

1

3600000

3600000

0.08

0.7841

60

Viscosidad cP

36000 35000 34000 33000 32000 31000 30000

Viscosidad de la salsa

tratamientos Grafica 32. Valores de la viscosidad en la elaboración de salsa de tomate para cada uno de los tratamientos y almidón dulce.



Aplicaciones de almidón dulce y agrio obtenido, según propiedades funcionales.

En la tabla 22 se observa que los tratamientos que tienen mejor comportamiento de viscosidad relativa al almidón dulce son T37; LC;2,5%, T37; LC; 4%,T37; Y; 2,5%, T37; Y; 4% y la temperatura de gelatinización es de 68ºC, esta viscosidad se relaciona con la tabla 23 donde se

observa las

aplicaciones para cada almidón. El almidón 1, 3, 4,5 se pueden usar para elaborar pan de yucas ya que en productos horneados los almidones modificados aportan ventajas como: ligadura de la masa, expansión y mejoramiento de la textura TATE & LILE (2003); los almidones 1, 2, 3,4, 5 se pueden usar para la elaboración de salsa de tomate tipo kétchup donde se mejora la estabilización de agua durante el almacenamiento evitando sinéresis TATE & LILE (2003).

61

Tabla 22. Propiedades funcionales y viscosidad relativa al almidón dulce (dulce) en cada uno de los tratamientos.

Tratamientos

viscosidad en salsa temperatura de tomate Poder de de tipo Panificación gelatinización Ketchup (Tg) (cP)

Viscosidad relativa al almidón dulce

Almidón

T37- LC – 2,5

35.280

1,21

68,0

1,109

1

T37 – LC – 4

35.040

1,18

68,0

1,102

2

T37 – Y – 2,5

35.040

1,21

68,0

1,102

3

T37 – Y – 4

35.040

1,23

68,0

1,102

4

T43 – LC – 2,5

34.560

1,26

66,0

1,087

5

T43 – LC – 4

34.440

1,08

68,0

1,083

6

T43 – Y – 2,5

34.440

1,17

67,0

1,083

7

T43 – Y – 4 T ambiente Sin Inoculo

34.320

1,11

67,0

1,079

8

34.380

1,09

66,0

1,081

9

almidóndulce

31.800

0,00

68,7

1,000

10

Tabla 23. Aplicaciones para cada uno de los almidones.

Aplicación

Tipo de almidón de yuca 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Dosis

Mezclas en seco Polvo de hornear Azúcar pulverizada Especies

x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x

x x x

Pan de bono Pan de yuca Pan sin gluten Galletas Tortas y bizcochos

x x x x x x x x x x x x x x x x x x

x x

20 – 40 % 2–3%

Productos horneados x x x x x x x x x x x x x x x x x

Salsas y aliños Salsa de tomate Salsas espesas Mezclas de salsas



x

x x x

x x x x x x x x x x x x x x

x

Comparación de variables.

La tabla 23 presenta la correlación de Pearson para las variables estudiadas.

En esta se observa correlación negativa para p<0,05 (-0,56778) para la variable de acidez-viscosidad, indicando que al aumentar la acidez, disminuye 62

la viscosidad y por tanto, el contenido de ácido láctico del almidón modifica las propiedades viscoelásticas de la salsa, en concordancia con lo encontrado por Alfonso y García (2002). Otra correlación importante se establece entre las variables viscosidad de la salsa y temperatura de gelatinización (Tg), encontrándose un valor altamente significativo (0,63421) y que se explica porque durante el hinchamiento, las moléculas de amilosa presentes, mayoritariamente en los anillos amorfos, lixivian al exterior de los gránulos, dando lugar a la formación de una pasta (pasta de almidón) de elevada viscosidad, acorde con lo reportado por Bilbao (2006). Finalmente, se observa un valor significativo de la correlación directa (0,50710) entre las variables poder de panificación (PP) y temperatura de gelatinización (Tg), lo cual es explicado teniendo en cuenta que la temperatura de gelatinización (Tg) es la temperatura a la cual el material se ablanda debido al comienzo de un gran rango de movimiento molecular coordinado y se ve influenciada por el agua, que juega un papel importante en la gelatinización de los gránulos durante el horneado, puesto que según Alfonso y García (2002), en los productos horneados una baja relación agua: almidón conlleva a un aumento en la temperatura de gelatinización.

Tabla 23. Correlación de Pearson para las variables de pH, Acidez, Cenizas, Humedad, Viscosidad, Tg, PP y Evaluación de viscosidad en salsa.

pH Acidez Cenizas Humedad

pH

Acidez

Cenizas

Humedad

1,000

-0,1599

-0,1016

-0,3390

1,0000

0,1560

-0,3456

1,0000

0,2185

Temperatura de gelatinización (Tg) -0,0156

0,0912

-0,1174

-0,2575

-0,3531

-0,4061

-0,5677*

0,1559

-0,1724

0,0895

-0,3415

0,0723

1,0000

-0,0783

0,4055

0,2369

0,3557

1,0000

-0,2488

0,2906

-0,1789

1,0000

0,5071*

0,6342**

1,0000

0,4294

Viscosidad

Viscosidad

Temperatura de gelatinización (Tg) PP viscosidad de la salsa

PP

Viscosidad de la salsa

1,0000

*p<0.05 (significativo), **p<0.01 (altamente significativo).

63

4. CONCLUSIONES Utilizando Lactobacillus casei y la mezcla de BAL el tiempo de fermentación se reduce un 30% comparado con la fermentación espontánea.

La cantidad de ácido láctico obtenido, aumento un 80,66% a lo largo del proceso en las muestras de almidón que fueron inoculadas, esto se debe al aumento de la población microbiana láctica responsables de la producción de dicho acido.

En la caracterización fisicoquímica y funcional del almidón agrio después de la fermentación y el secado solar se presentan cambios en las variables (humedad, cenizas, pH, acidez, viscosidad) para todos los tratamientos, lo que indica que estas propiedades cambian tanto en la fermentación espontánea como en las muestras inoculadas con BAL.

El almidón agrio con inoculo (T37; LC; 2,5%) obtuvo los valores más altos de viscosidad en la salsa, lo cual indica que al utilizar bacterias ácido lácticas la viscosidad aumenta en comparación con la viscosidad obtenida para la fermentación espontánea y el almidón de yuca dulce.

El tratamiento que presentó mayor volumen específico en comparación con el tratamiento sin inoculo (TB) fue T 43ºC; LC; 2,5lo cual indica que hay mayor concentración de ácido láctico lo que está relacionado con el poder de panificación, sin embargo en comparación con los comerciales tomados como referencia visual (1,2) los valores son bajos ya que se desconoce las materias primas las cuales pueden influir en el aumento de volumen.

Los tratamientos que presentan mayores ventajas en la elaboración de pan de yucas son T37ºC; LC; 2,5%, T37ºC; Y; 2,5%, T37ºC; Y; 4%, T43ºC; LC; 2,5% y al elaborar salsa de tomate tipo Kétchup los tratamientos que se pueden usar como espesantes son T37ºC; Lc; 2,5%, T37ºC; Lc; 4%,T37ºC; Y; 2,5%,T37ºC; Y; 4%, T43ºC; Lc; 4%.

64

5. RECOMENDACIONES

Realizar la inoculación del proceso de fermentación con bacterias acido lácticas diferentes a las utilizadas en esta investigación para comparar los resultados y comportamiento en la cinética.

Tener en cuenta el uso de cofia y tapabocas durante todo el proceso para evitar la contaminación por otro tipo de microorganismos obteniendo un almidón inocuo y apto para el consumo (BPM) resolución 2674 del 2013.

Utilizar volúmenes de agua diferentes dentro de los recipientes para calcular con exactitud el volumen de agua que daría un mejor resultado en la fermentación.

Utilizar los datos obtenidos (pH, acidez) en la cinética del proceso para modelar un biorreactor que permita mantener condiciones propicias para el crecimiento de microorganismos y obtener un mejor comportamiento durante la fermentación de almidón de yuca.

Al realizar la salsa de tomate reemplazar diferentes porcentajes de almidón modificado en la formulación de salsa de tomate.

Realizar análisis organolépticos de los productos alimenticios elaborados, para evaluar el nivel de consumo y éxito comercial.

65

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INDUSTRIAS del Maíz S.A, servicio técnico y comercial Bogotá D.C, Tel: 2105050 ext. 24, 2011.

LOPEZ-Tenorio, Julián Alfredo; Rodríguez-Sandoval, Eduardo; SepúlvedaValencia, José Uriel, Evaluación de características físicas y texturales de pandebono, Acta Agronómica, vol. 61, núm. 3, 2012, pp. 273-281 Universidad Nacional de Colombia, Palmira Colombia.

MATEOS José Antonio, Tecnología de leches fermentadas, Revista Sabadell Universitat, cuarta edición, del 4 al 8 de Julio 2005.

67

MONTOYA Henao Susana, INDUSTRIALIZACIÓN DE LA YUCA (Obtención del almidón dulce de yuca y sus aplicaciones), editor Juan Sebastián Ramírez Navas, tecnología en alimentos, universidad del valle, 2007.

MOSQUERA Ramírez Margarita, Mejoramiento del proceso tradicional para la obtención de almidón agrio de yuca en el sector de Mondomo- Cauca. Tesis de grado (Tecnología Industrial). Santander de Qulichao: Universidad Nacional de Colombia, Octubre 2010.

OSPINA Bernardo y Ceballos Hernan, LA YUCA en el tercer milenio Sistemas modernos de producción, procesamiento, utilización y comercialización, centro internacional de Agricultura, Cali Colombia, Mayo 2002.

RINCON Suarez Lina María y Villamil Novoa Fabio Augusto, Obtención y caracterización fisicoquímica y microbiológica del almidón agrio para el mejoramiento del proceso de fermentación. Tesis de grado (Escuela de Química). Bucaramanga: Universidad industrial de Santander, 2005.

SANDOVAL Sierra Noris Viviana, Implementación de la metodología sistemas agroalimentarios localizados (SIAL) en la cadena agroindustrial del almidón agrio de yuca en el norte del departamento del Cauca. Tesis de grado (Ingeniera Agroindustrial). Palmira Valle: Universidad Nacional de Colombia, junio 2003.

SCENI Pula, Bailan Mariela, Rembado Mabel, Aplicaciones de la reacción de Maillard en productos panificados, Universidad Nacional. Julio 2008.

TATE & LILE, Almidones Modificados,B-9300 Aalst, Belgium, (2003).

VARGAS Aguilar Pedro, Obtención de almidón fermentado a partir de yuca (Manihot esculenta crantz) variedad valencia, factibilidad de uso en productos de panadería, Tecnología en Marcha, Vol. 23, N° (3), pp. 15:23, julioseptiembre 2010.

VERA A. Fabián, Cornejo Z. Fabiola, Determinación de las condiciones de uso del almidón modificado en el mejoramiento de fórmulas alimenticias, Escuela Superior Politécnica del Litoral (ESPOL), Apartado 09-01-5863. GuayaquilEcuador, 2010.

68

ANEXOS ANEXO A. FICHAS TECNICAS DE BACTERIAS FERMENTACION DE ALMIDÓN.

UTILIZADAS

PARA

LA

Mezcla de bacterias (Streptococcus thermophilus con Lactobacillus delbrueckii ssp. Bulgaricus, Bifidobacterium ).

69

Lactobacillus casei.

70

ANEXO B FICHA TECNICA DE ALMIDÓN DULCE UTILIZADO COMO MATERIA PRIMA

71

ANEXO D DATOS OBTENIDOS EN EL LABORATORIO PARA pH EN LA FERMENTACIÓN TRATAMIENTOS T37- LC - 2,5

R1 R2

Promedio Desviación est.

T37 - LC - 4

R1 R2

Promedio Desviación est.

T37 - Y - 2,5

R1 R2

Promedio Desviación est.

T37 - Y - 4

R1 R2

Promedio Desviación est.

T43 - LC - 2,5

R1 R2

Promedio Desviación est.

T43 - LC - 4

R1 R2

Promedio Desviación est.

T43 - Y - 2,5

R1 R2

Promedio Desviación est.

T43 - Y - 4

R1 R2

Promedio Desviacion est.

T amb Sin Inoculo Promedio Desviacion est.

R1 R2

pH Día 0 5.54 4.75 5.145 0.56 4.79 4.62 4.705 0.12 4.83 4.45 4.64 0.2687 4.80 4.35 4.575 0.3182 4.45 4.22 4.335 0.16263 4.29 4.38 4.335 0.06364 4.39 4.36 4.375 0.02121 4.26 4.22 4.24 0.02828 6.17 6.10 6.14 0.05

Día 5 Día 10 Día 15 Día 20 Día 25 Día 30 Día 35 4.32 3.91 3.94 3.96 4.04 4.29 3.85 3.92 3.94 3.98 4.305 3.88 3.93 3.95 4.01 0.02 0.04 0.01 0.01 0.04 4.29 3.90 3.92 3.86 4.01 4.21 3.92 3.97 3.96 4.00 4.25 3.91 3.945 3.91 4.01 0.06 0.01 0.04 0.07 0.01 4.29 4.08 4.185 0.14849 4.28 4.22 4.25 0.04243 4.46 3.97 4.215 0.34648 4.17 3.97 4.07 0.14142 3.95 3.95 3.95 0 4.22 3.98 4.1 0.16971 5.49 5.85 5.67 0.25

3.88 3.90 3.89 0.01414 3.95 3.90 3.925 0.03536 4.21 4.01 4.11 0.14142 3.64 3.90 3.77 0.18385 3.64 3.90 3.77 0.18385 4.03 3.97 4 0.04243 4.46 4.55 4.51 0.06

72

3.91 3.89 3.90 0.01414 3.92 3.96 3.94 0.02828 3.97 3.97 3.97 0 3.88 3.90 3.89 0.01414 3.63 3.95 3.79 0.22627 3.88 3.94 3.91 0.04243 4.30 4.80 4.55 0.35

3.91 4.00 3.955 0.06364 3.90 3.87 3.885 0.02121 3.93 3.84 3.885 0.06364 3.98 3.97 3.975 0.00707 3.64 3.98 3.81 0.24042 4.08 4.04 4.06 0.02828 4.38 4.70 4.54 0.23

4.08 4.00 4.04 0.05657 4.00 4.00 4 0 3.85 3.9 3.875 0.03536 3.99 4.04 4.02 0.03536 3.63 4.14 3.885 0.36062 4.00 4.09 4.045 0.06364 4.24 4.24 4.24 0.00

4.08 4.07 4.08 0.01

4.01 4.02 4.02 0.01

ANEXO E DATOS OBTENIDOS EN EL LABORATORIO PARA ACIDEZ EN LA FERMENTACIÓN TRATAMIENTOS

T37 - LC - 2,5

R1 R2

N. NaOH

Volumen NaOH gastado

0.081 0.081 Promedio

Volumen de la muestra

R1 R2

0.081 0.081 Promedio

R1 R2

0.081 0.081 Promedio

R1 R2

0.081 0.081 Promedio

1.2

5

1.94E-02

0.1

5

1.62E-03

1.2

5

1.94E-02

R1 R2

0.081 0.081 Promedio

R1 R2

0.081 0.081 Promedio

T43 - Y - 2,5

R2

0.081 0.081 Promedio

R1 R2

0.081 0.081 Promedio

R1 R2

0.081 0.081 Promedio

Desviación est.

0.00E+00

3.24E-03

1.0

5

1.62E-02

3.24E-03

1.2

5

1.94E-02

3.24E-03

Promedio

1.78E-02

0.00E+00

Desviación est.

2.29E-03

0.2

5

3.24E-03

1.1

5

1.78E-02

0.1

5

1.62E-03

1.5

5

2.43E-02

2.43E-03

Promedio

2.11E-02

1.15E-03

Desviación est.

4.58E-03

0.1

5

1.62E-03

1.1

5

1.78E-02

0.2

5

3.24E-03

1.2

5

1.94E-02

2.43E-03

Promedio

1.86E-02

1.15E-03

Desviación est.

1.15E-03

0.2

5

3.24E-03

1.2

5

1.94E-02

0.1

5

1.62E-03

2.8

5

4.54E-02

2.43E-03

Promedio

3.24E-02

1.15E-03

Desviación est.

1.83E-02

0.2

5

3.24E-03

1.2

5

1.94E-02

0.1

5

1.62E-03

2.6

5

4.21E-02

2.43E-03

Promedio

1.15E-03

Desviación est.

3.08E-02 1.60E-02

0.1

5

1.62E-03

3.5

5

5.67E-02

0.2

5

3.24E-03

1.3

5

2.11E-02

2.43E-03

Promedio

3.89E-02

1.15E-03

Desviación est.

2.52E-02

0.3

5

4.86E-03

1.3

5

2.11E-02

0.3

5

4.86E-03

2.0

5

3.24E-02

Desviación est.

T ambo Sin Inoculo

0.00E+00 5

Desviación est.

T43 - Y - 4

1.94E-02

5

Desviación est.

R1

Promedio

0.2

Desviación est.

T43 - LC - 4

1.62E-03 0.2

Desviación est.

T43 - LC - 2,5

% Ácido láctico Día 10

1.62E-03

Desviación est.

T37 - Y - 4

Volumen de la muestra

5

Desviación est.

T37 - Y - 2,5

Volumen NaOH gastado

0.1

Desviación est.

T37 - LC - 4

% Ácido láctico Día 0

4.86E-03

Promedio

2.67E-02

0.00E+00

Desviación est.

8.02E-03

0.1

5

1.62E-03

0.1

5

1.62E-03

0.1

5

1.62E-03

0.1

5

1.62E-03

Desviación est.

73

1.62E-03

Promedio

1.62E-03

0.00E+00

Desviación est.

0.00E+00

ANEXO F EVALUACIÓN DE COLOR La propiedad óptica más importante de los alimentos es el color. La transparencia y la opacidad, relacionadas con la cantidad de luz que el material deja pasar a través o que se refleja en él, y la turbiedad, relacionada con el fenómeno de difusión en el material, se aprecian junto con el color. Estas propiedades otorgan el aspecto visual de los alimentos (Guzmán y Zambrano 2013).

El color blanco es una propiedad física primordial de los almidones, y en muchas aplicaciones industriales esta característica es muy importante como parámetro de calidad (Guzmán y Zambrano 2013).

En 1976 la CIE recomendó el espacio de color CIELAB, sistema más importantes y más utilizado en la actualidad para la descripción y medición del color, se basan en la utilización de fuentes de iluminación y observadores estándar (Guzmán y Zambrano 2013). Este sistema se mide bajo el modelo RGB, donde R indica el color rojo, G el color verde y B el color azul. En CIELAB Se define un espacio en coordenadas rectangulares (L*, a*, b*) junto con otro en coordenadas cilíndricas (L*, H*, C*), resultando un sistema tridimensional esférico. Las coordenadas L*, a*, b* son magnitudes adimensionales.

La coordenada L* puede tomar valores entre 0 y 100. Las coordenadas a* y b* forman un plano perpendicular a la L*. La a* define la desviación del punto acromático correspondiente a la luminosidad hacia el rojo si a* es positiva, y hacia el verde si a* es negativa. Análogamente la coordenada b* define la desviación hacia el amarillo si b* es positiva, y hacia el azul si b* es negativa, el C* toma el valor 0 para estímulos acromáticos y normalmente no pasa de 150, aunque puede superar valores de 1000 para estímulos monocromáticos.

El H*, varía entre 0 y 360º y para los estímulos acromáticos (a* = b* = 0) es una magnitud indefinida (Guzmán y Zambrano 2013).

74

Lamedición del color se realizó sobre la harina de almidón dulce y almidón fermentado a través del análisis de imágenes tomadas por duplicado para los días 0, 25 y 35 en la harina , con el programa Imagen J® se obtuvo las coordenadas RGB, las cuales fueron transformadas al sistema de color CIE L* a* b* determinadas con el programa EasyRGB, obteniendo las coordenadas de luminosidad, cromaticidad a* y b*; con estas coordenadas se calculó la diferencia de color (ΔE) utilizando la ecuación 1, con el fin de determinar si durante el periodo de fermentación hubo cambios en la harina.

75