Tesis0295ia

EVALUACIÓN DE LAS PROPIEDADES FUNCIONALES DE LOS HIDROLIZADOS ENZIMÁTICOS DE DOS ALMIDONES OBTENIDOS A PARTIR DE ESPECIES PROMISORIAS.

LÓPEZ FORERO LETTY JULIET MALPICA GALINDO DIANA FERNANDA

FUNDACIÓN UNIVERSITARIA AGRARIA DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERÍA DE ALIMENTOS BOGOTÁ D.C. 2014

EVALUACIÓN DE LAS PROPIEDADES FUNCIONALES DE LOS HIDROLIZADOS ENZIMÁTICOS DE DOS ALMIDONES OBTENIDOS A PARTIR DE ESPECIES PROMISORIAS.

Presentado por:

LÓPEZ FORERO LETTY JULIET MALPICA GALINDO DIANA FERNANDA

Directora: GLORIA HELENA GONZÁLEZ BLAIR Ingeniera Química

Trabajo presentado como requisito para optar el título profesional de Ingeniero de Alimentos

FUNDACIÓN UNIVERSITARIA AGRARIA DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERÍA DE ALIMENTOS BOGOTÁ D.C. 2014

Nota de aceptaci贸n

____________________________________ ____________________________________ ____________________________________ ____________________________________ ____________________________________ ____________________________________ ____________________________________ ____________________________________

__________________________________ Firma del Jurado

__________________________________ Firma del Jurado

Bogot谩, Julio del 2014

III

DEDICATORIA

Gracias a Dios primeramente por haberle dado los recursos a mis padres para que pudiera estudiar. A mi familia que me dio su confianza y apoyo.

A mi esposo por aguantar tantas trasnochadas y tiempos sin compartir.

A la Ingeniera Gloria por su dedicaci贸n para con nosotras Sin ustedes no hubiera sido posible este sue帽o que hoy se convierte en realidad.

A todos muchas gracias!!!

Juliet L贸pez

IV

DEDICATORIA

Esta tesis se la dedico a Dios quién supo guiarme por el buen camino, darme las fuerzas necesarias para seguir adelante y no desfallecer ante las diferentes adversidades presentadas en el camino.

A mi madre por su infinito apoyo, amor, comprensión, consejos y ayuda en los momentos difíciles, por ayudarme con los recursos necesarios para sacar adelante esta carrera. Gracias a ella soy una persona íntegra, con principios, valores, con la fuerza necesaria para llevar a cabo los objetivos propuestos.

A mi padre por mostrarme un camino diferente y por brindarme su apoyo económico para culminar mi preparación profesional.

A mi hermano y mi cuñada por estar siempre presentes, brindándome su apoyo infinito e incondicional día a día durante este proceso.

A mi tío Luis Alberto Rodríguez, a mi madrina, a mi tío Manuel, a mi hermana y mi novio por ser parte de este recorrido.

A la Ing. Gloria González de manera especial, quien con su conocimiento y apoyo supo guiar el desarrollo del presente documento, desde el inicio hasta su culminación.

¡Gracias infinitas!

Diana Fernanda Malpica Galindo “La disciplina es la parte más importante del éxito” Truman Capote

V

CONTENIDO

RESUMEN…………………………………………………………………………….. XVII INTRODUCCIÓN…………………………………………………………………......... 18 OBJETIVOS - Objetivo general................................................................................................. 21 - Objetivo específicos…………………………………………………………..

21

1. MARCO TEÓRICO 1.1.

Balú y Malanga……….………………………………………………. 22

1.2.

Almidones……………………………………………………...……... 26 1.2.1. Componentes del almidón……………………………...……………..

28

1.2.2. Gránulos del almidón……………………………………………..….. 31 1.2.3. Transformaciones del almidón…………………………………..…… 34 1.2.3.1.

1.3.

Almidones modificados………………………………………

34

Hidrólisis Enzimática…………………………………………...…….. 36 1.3.1. Hidrólisis del almidón……………………………………………………... 36 1.3.2. Dextrinización…………………………………………………...……

37

1.3.2.1.

Método seco…………………………………………………... 38

1.3.2.2.

Método húmedo………………………………………………. 39

1.3.3. Oxidación……………………………………………………………... 40 1.3.4. Pre - gelatinización…………………………………………………… 40 1.3.5. Derivatización……………………………………………………...…. 40 1.3.6. Esterificación……………………………………………………..…...

41

1.3.7. Eterificación……………………………………………………...……

41

1.3.8. Entrecruzamiento……………………………………………………... 41 1.3.9. Productos de la hidrólisis del almidón………………………………...

VI

42

1.4.

Propiedades Funcionales……………………………………………... 43 1.4.1. Gelatinización………………………………………………………… 44 1.4.2. Gelificación y retrogradación…………………………………………

44

1.4.3. Capacidad de emulsificación………………………………………….

45

1.4.4. Capacidad de espumado………………………………………………

45

1.4.5. Capacidad de retención de agua………………………………………

46

1.4.6. Estabilidad y Claridad de la pasta…………………………………….. 46 1.4.7. Resistencia al congelamiento y enfriamiento…………………………

47

1.4.8. Índice de Hinchamiento……………………………………………….

47

1.4.9. Comportamiento de la Pasta en Frío y en Caliente…………………… 47 1.4.10.

Historia de la Gastronomía molecular………………………...

48

1.4.11.

Algunos aspectos de la Gastronomía molecular………………

48

1.4.12.

Aplicaciones de la ciencia de los alimentos…………………..

49

2. METODOLOGÍA Obtención del almidón………………………………………………. 52

2.1.

2.1.1. Almidón de Balú……………………………………………………… 52 53

Caracterización del almidón………………………………………….

54

2.2.

2.1.2. Almidón de Malanga………………………………………………….

2.2.1. Determinación de Porcentaje de Humedad...…………………………. 54 2.2.2. Determinación de cenizas totales……………………………………..

55

2.2.3. Determinación de extracto etéreo…………………………………….. 56 2.2.4. Determinación de proteína……………………………………………. 58 2.3.

Hidrólisis enzimática…………………………………………………

60

2.4.

Evaluación de las propiedades funcionales…………………………..

61

2.4.1. Efecto estabilizante……………………………………………………

62

2.4.2. Efecto gelificante……………………………………………………...

63

2.4.3. Efecto viscosante……………………………………………………...

64

2.4.4. Índice de hinchamiento……………………………………………….

65

2.4.5. Claridad de la pasta…………………………………………………… 66 2.5.

Aplicación en gastronomía molecular...…..…………………………. 67 VII

2.5.1. Análisis organoléptico………………………………………………... 68 3. RESULTADOS Y ANÁLISIS 3.1.

Caracterización de los almidones……………………………………..

69

3.1.1. Rendimiento de los almidones………………………………………... 69 3.1.2. Análisis proximal de los almidones…………………………………... 70 3.1.2.1.

Porcentaje de Humedad……………………………………….

70

3.1.2.2.

Porcentaje de Ceniza………………………………………...... 71

3.1.2.3.

Porcentaje de Extracto etéreo…………………………………

72

3.2.

Porcentaje de Proteína………………………………………………… 73

3.3.

Hidrólisis enzimática…………………………………………………. 75 3.3.1. Efecto estabilizante…………………………………………………… 76 3.3.2. Efecto gelificante……………………………………………………... 77 3.3.3. Efecto viscosante……………………………………………………... 79 3.3.4. Índice de hinchamiento……………………………………………….

80

3.3.5. Claridad de la pasta…………………………………………………… 81 3.4.

Aplicación en Gastronomía molecular……………………………….

3.5.

Aplicación de las maltodextrinas obtenidas según sus propiedades

84

funcionales……………………………………………………………. 86

4. CONCLUSIONES……………………………………………………………

87

5. RECOMENDACIONES………………………................................................. 88 6. REFERENCIAS…………………………………………………………........

89

ANEXOS………………………………………………………………………………... 97

VIII

LISTA DE TABLAS

Tabla N°1. Usos del Chachafruto…………………………………………………………... 24 Tabla N°2.

Comparación del contenido alimenticio de la Malanga (Cormo) con tubérculos

Tabla N°3.

convencionales (100 g de porción comestible, base seca)…….… 24

Composición química de 100gr de Malanga de porción comestible (Uso humano). – Base Húmeda……………………………………. 27

Tabla N°4.

Propiedades de los componentes del almidón………………………………….

30

Tabla N°5.

Características de los gránulos del almidón……………………………………

31

Tabla N°6.

Contenido amilosa/amilopectina de los almidones…………………………….

32

Tabla N°7.

Temperaturas de gelatinización y capacidad de hinchamiento (Calentados a 95°C) de gránulos de almidones de diferentes orígenes……………………….. 33

Tabla N°8.

Caracterización nutricional del almidón……………………………………….. 70

Tabla N°9.

Propiedades funcionales de los almidones hidrolizados de las Especies promisorias…………………………………………...……………… 75

Tabla N°10. Aplicaciones para cada una de las maltodextrinas obtenidas de las especies promisorias…………………………………………………………… 86 Tabla N°11. Análisis ANOVA de un factor para el Efecto Estabilizante de maltodextrina de Balú…………………………………………………...................................... 102 Tabla N°12. Análisis ANOVA de un factor para el Efecto Estabilizante de maltodextrina de Malanga……………………………………………………….

102

Tabla N°13. Análisis ANOVA de un factor para el Efecto Gelificante de maltodextrina de Balú…………………………………………………………… 102 Tabla N°14. Análisis ANOVA de un factor para el Efecto Gelificante de maltodextrina de Malanga……………………………………………………….

102

Tabla N°15. Análisis ANOVA de un factor para el Efecto Viscosante de maltodextrina de Balú………………………………………………….............. 103 Tabla N°16. Análisis ANOVA de un factor para el Efecto Viscosante de maltodextrina de Malanga……………………………………………………….

IX

103

Tabla N°17. Análisis ANOVA de un factor para el Índice de Hinchamiento de maltodextrina de Balú………………………………………………….............. 103 Tabla N°18. Análisis ANOVA de un factor para el Índice de Hinchamiento de maltodextrina de Malanga……………………………………………….............. 104 Tabla N°19. Análisis ANOVA de un factor para la Claridad de la pasta de maltodextrina de Balu…………………………………………………………… 104 Tabla N°20. Análisis ANOVA de un factor para la Claridad de la pasta de maltodextrina de Malanga……………………………………………………….

104

Tabla N°21. Resultados obtenidos en la evaluación organoléptica de las propiedades funcionales… ………………………………………………… 105

X

LISTA DE FIGURAS

Figura N°1. Esquema de la amilosa…………………………………………………………. 28 Figura N°2. Esquema de la amilopectina…………………………………………………….

29

Figura N°3. Variación de la viscosidad de los gránulos de almidón en el tiempo y con la temperatura…………………………………….……..........…………………….. 33 Figura N°4. Representación esquemática de los cambios de los gránulos de almidón durante el procesamiento hidrotérmico………………………………………....

XI

43

LISTA DE GRÁFICOS

Gráfico 1.

Principales países productores de Malanga…………………………………... 27

Gráfico 2.

Porcentaje de rendimiento de almidón de las especies promisorias de Balú y Malanga comparadas con los almidones de otros autores………………….. ... 69

Gráfico 3.

Porcentaje de humedad de las especies promisorias de Balú y Malanga…….. 71

Gráfico 4.

Porcentaje de ceniza de las especies promisorias de Balú y Malanga comparadas con los almidones de otros autores………………………………

Gráfico 5.

72

Porcentaje de extracto etéreo de las especies promisorias de Balú y Malanga comparadas con los almidones de otros autores……………………. 73

Gráfico 6.

Porcentaje de proteína de las especies promisorias de Balú y Malanga comparadas con los almidones de otros autores………………………………

74

Gráfico 7.

Estabilidad del gel de la maltodextrina de Balú……………………................. 76

Gráfico 8.

Estabilidad del gel de la maltodextrina de Malanga………………………….. 76

Gráfico 9.

Efecto gelificante de las especies promisorias de Balú y Malanga…………… 78

Gráfico 10.

Viscosidad de los almidones hidrolizados de Balú y Malanga a tres tiempos diferentes……………………………………………………………………...

80

Gráfico 11.

Índice de hinchamiento de las especies promisorias de Balú y Malanga…....... 81

Gráfico 12.

Claridad de la pasta de las maltodextrinas obtenidas de los almidones hidrolizados de especies promisorias…………………………………............. 82

Gráfico 13.

Características organolépticas en las maltodextrinas del Balú con respecto a la maltodextrina comercial D-10............................................................................ 85

Gráfico 14.

Características organolépticas en las maltodextrinas de Malanga con respecto a la maltodextrina comercial D-10............................................................................ 85

XII

LISTA DE DIAGRAMAS

Diagrama 1. Metodologia a seguir para el desarrollo del tema en estudio………………….. 51 Diagrama 2. Diagrama de flujo para la extracción de Almidón de Balú…………………….

52

Diagrama 3. Diagrama de flujo para la extracción de Almidón de Malanga………………... 53 Diagrama 4. Diagrama de flujo para la determinación del porcentaje de humedad………… 54 Diagrama 5. Diagrama de flujo para la determinación del porcentaje de cenizas totales…… 55 Diagrama 6. Diagrama de flujo para la determinación de extracto etéreo…………………..

57

Diagrama 7. Diagrama de flujo para la determinación de proteína…………………………. 59 Diagrama 8. Diagrama de flujo para la hidrolisis enzimática……………………………….. 61 Diagrama 9. Diagrama de flujo para determinar el efecto estabilizante………...................... 62 Diagrama 10. Diagrama de flujo para determinar el efecto gelificante…………………….. 63 Diagrama 11. Diagrama de flujo para determinar el efecto viscosante……………................ 64 Diagrama 12. Diagrama de flujo para determinar el índice de hinchamiento……………...... 65 Diagrama 13. Diagrama de flujo para determinar la claridad de la pasta…………………… 66 Diagrama 14. Diagrama de flujo de la aplicación de la gastronomía molecular……………..

XIII

67

LISTA DE ECUACIONES

Ecuación N°1. Fórmula para determinar el porcentaje de humedad……………………. 55 Ecuación N°2. Fórmula para determinar el porcentaje de cenizas totales………………. 56 Ecuación N°3. Fórmula para determinar el porcentaje de extracto etéreo………………

58

Ecuación N°4. Fórmula para determinar el porcentaje de grasa cruda en base seca……. 58 Ecuación N°5. Fórmula para determinar el porcentaje de proteína…………………….. 59 Ecuación N°6. Fórmula para determinar el nitrógeno en la muestra……………………. 60 Ecuación N°7. Fórmula para determinar el porcentaje de sinéresis…………………….. 62 Ecuación N°8. Fórmula para determinar la viscosidad………………………………….

64

Ecuación N°9. Fórmula para determinar el índice de hinchamiento……………………. 65

XIV

LISTA DE ANEXOS

Anexo A. Resultados entregados de los análisis realizados en la Fundación Universitaria Agraria de Colombia………………………………………………………………

98

Anexo B. Ficha técnica de la enzima Fungamil® 2500SG…………………………………..

99

Anexo C. Ficha técnica de la maltodextrina comercial D-10……………………………..…. 101 Anexo D. Tabla N°11. Análisis ANOVA de un factor para el Efecto Estabilizante de maltodextrina de Balú……………………………………………………………... 102 Anexo E. Tabla N° 12. Análisis ANOVA de un factor para el Efecto Estabilizante de maltodextrina de Malanga………………………………………………………… 102 Anexo F. Tabla N°13.Analisis ANOVA de un factor para el Efecto Gelificante de maltodextrina de Balú………………………………………………….…………. 102 Anexo G. Tabla N°14. Análisis ANOVA de un factor para el Efecto Gelificante de de maltodextrina de Malanga……………………………………………………… 102 Anexo H. Tabla N° 15. Análisis ANOVA de un factor para el Efecto Viscosante de maltodextrina de Balú……………………………………………………………. 103 Anexo I. Tabla N°16. Análisis ANOVA de un factor para el Efecto Viscosante de maltodextrina de Malanga………………………………………………………… 103 Anexo J. Tabla N°17. Análisis ANOVA de un factor para el Índice de Hinchamiento de maltodextrina de Balú…………………………………………………………. 103 Anexo K. Tabla N°18.Análisis ANOVA de un factor para el Índice de Hinchamiento de maltodextrina de Malanga…………………………………………………….….. 104 Anexo L. Tabla N°19. Análisis ANOVA de un factor para la Claridad de la pasta de maltodextrina de Balú……………………………………………………………... 104 Anexo M. Tabla N°20. Análisis ANOVA de un factor para la Claridad de la pasta de maltodextrina de Malanga………………………………………………………… 104 Anexo N. Tabla N°21. Resultados obtenidos en la evaluación organoléptica de las propiedades Funcionales………………………………………………………………………... 105 Anexo O. Análisis ANOVA y prueba de Tukey para los resultados obtenidos en la evaluación sensorial de las propiedades funcionales……………………………… 105 XV

Anexo P. Análisis ANOVA y prueba de Tukey para las características sensoriales en la maltodextrina del Balú con respecto a la maltodextrina comercial……………....... 108 Anexo Q. ANOVA y prueba de Tukey para las características sensoriales en la maltodextrina de la Malanga con respecto a la maltodextrina comercial……………………….. 109

XVI

RESUMEN En este trabajo se presenta un estudio sobre la evaluación del comportamiento de las propiedades funcionales de hidrolizados enzimáticos de almidones obtenidos a partir de dos especies promisorias para su aplicación en la industria alimentaria. Para ello fue necesario realizar la obtención del almidón de Balú y de Malanga, se realizó un análisis proximal tanto al almidón de Balú (Erytrina Edulis Triana) como al almidón de Malanga (Xanthosoma sagittifolium L) determinando parámetros como humedad, cenizas, proteína y grasas. Se llevó a cabo la hidrólisis enzimática haciendo uso de la enzima Fungamil® 2500 SG, (alfa-amilasa de tipo Fúngico), se evaluaron las propiedades funcionales y se procedió a hacer la aplicación en un alimento (Migas de aceite de oliva). El análisis proximal para los almidones de Balú y Malanga respectivamente presentó: humedad de 68,60 ± 0,01% y 77,25 ± 0,16%, cenizas 2,28 ± 0.20 y 1,46 ± 0,04 %, proteína 1,35 ± 0,11 y 1,54 ± 0,11%, extracto etéreo 1,81 ± 0,03 y 1,32 ± 0,03%.

Se comparó la maltodextrina obtenida con la maltodextrina comercial D-10 de acuerdo con los resultados obtenidos en la evaluación organoléptica donde se cuantificó su esfericidad, textura, absorción de grasa, potencialización de sabor y color, determinándose que las maltodextrinas obtenidas pueden aplicarse para encapsular y esferificar moléculas oleosas. Y a su vez las distintas aplicaciones de acuerdo a sus diferentes propiedades funcionales, para hacer uso de ellas en la industria alimentaria. Para el caso de la maltodextrina de Balú ésta puede ser utilizada en la elaboración de mermeladas, confitería, gelatinas, alimentos infantiles, cremas (Repostería), embutidos-Enlatados, alimentos para bebes, sopas, productos mantecados, helados, mayonesas, néctares y productos de panificación. En cuanto a la maltodextrina de Malanga puede ser útil en caramelos, salsas (Refrigeradas), natillas, flanes, pudines, alimentos sin gluten, dietas bajas en grasas, alimentos antialérgicos, alimentos sin gluten y gomitas. Este proyecto está ubicado en la línea de la investigación institucional, desarrollo regional y rural sostenible, dentro del programa de investigación de Biotecnología, línea de bioprocesos de la Universidad Agraria de Colombia.

XVII

INTRODUCCIÓN

La utilización de harinas y almidones obtenidos a partir de raíces y tubérculos tropicales, como materia prima en la elaboración de productos convencionales o en el desarrollo de nuevos productos, se ha convertido en una forma de incentivar e incrementar la producción y demanda de estos tubérculos (Pérez y Pacheco, 2005). En líneas generales, los almidones nativos se utilizan porque regulan y estabilizan la textura de los alimentos gracias a sus propiedades espesantes y gelificantes. Además, algunas dispersiones de almidón nativo, como aquellas obtenidas a partir de raíces y tubérculos, imparten una textura gomosa y cohesiva en aquellos alimentos donde se utilizan como agentes espesantes (Wurzburg, 1986).

En Colombia, existe una amplia variedad de productos agrícolas de los que aún no se ha difundido su potencial alimenticio ni sus posibilidades de industrialización. Tal es el caso de la Malanga (Xanthosoma sagittifolium L), un tubérculo similar a la yuca. De acuerdo con la zona geográfica de cultivo, se han identificado dos géneros: Colocasio, originario del sureste de Asia y el género Xanthosoma, de origen americano (Antillas), cuyo crecimiento va desde los 8 hasta los 15 meses; dependiendo también de la fertilidad y presencia de la humedad en el suelo. Se la encuentra desde México hasta Brasil, y fue cultivada por los aborígenes de Las Antillas y del resto del continente antes del descubrimiento (López et al., 1995).

Su producción mundial se estima en 5’000.000 t y se concentra en la zona central y occidental de África Tropical, Las Antillas, Venezuela y Oceanía (FAOSTAT, 2006) donde es considerada como una especie con gran potencial. Como materia prima es utilizada para la elaboración de frituras, escabeche 1 , croquetas, pastas, dulces, cristalizados, papillas para niños, dulces con chocolate, dulces con café y piloncillo 2, horchata3, atoles4, champurrado5.

1

Escabeche se denomina al método para la conservación de alimentos en vinagre, y al producto obtenido.

La panela o piloncillo (rapadura, raspadura, atado dulce, tapa de dulce o chancaca).

3 Horchatas. f. Bebida dulce de color blanco que se hace machacando chufas o almendras y mezclándolas con agua y azúcar.

2

18

Debido a que presenta un alto contenido de almidón (70 - 80% de su peso en materia seca) y una elevada concentración de proteínas (12%), superior a la determinada para otras raíces y tubérculos tropicales es consumido como alimento energético. Puede ser utilizada para remplazar materias primas convencionales como maíz, yuca y papa en la industria alimentaria como fuente para la extracción de almidón. Además, contiene fibra dietética (7 - 8%), compuestos antioxidantes, así como vitaminas y minerales tales como ácido ascórbico (30μg/g), calcio (140μg/g) y fósforo (430μg/g), que incrementan su valor nutricional. En Colombia, se cultiva en la región pacifica del Valle del Cauca y en Chocó, con precipitaciones anuales sobre 7000 mm, en sitios anegadizos, o en falda de los cerros, con un pH entre 4,5 y 6 y una temperatura de 27°C. Dentro de los países exportadores se encuentran Brasil, Jamaica y Ghana y los principales países importadores son Estados Unidos, China y Malí, teniendo el 85, 9 y el 6% del total mundial, respectivamente (FAO, 2008).

El Balú o Chachafruto (Erythrina edulis Triana) Es una especie originaria o nativa de la subregión andina cuya distribución va desde Mérida (Venezuela) hasta Bolivia, pasando por Colombia, Panamá (Provincia de Chiriquí), Ecuador y Perú. En Venezuela, crece en lo alto de la cordillera de la Costa y de los Andes, donde se conoce con el nombre de frijol o frijol Mompás. En la región de Cundinamarca, se observa cultivado en los municipios de Anolaima, Cachipai, La Palma, Pacho y San Antonio de Tena (Vanegas, 2003). Es una especie nativa, cuya semilla es una importante fuente de proteína (21,67 – 22,7%), utilizada para una gran variedad de alimentos de consumo humano (Beltrán y Monsalve, 2009). Entre las principales zonas productoras se encuentran los departamentos de Antioquia, Boyacá, Cauca, Córdoba, Cundinamarca, Magdalena, Nariño, Putumayo, Quindío, Risaralda, Santander, Tolima, y Valle del

4

Atole m. (Amér.) Bebida hecha con harina y agua o leche hervida.

Champurrado .1. m. Cuba. Bebida a base de agua, azúcar y varias especias mezcladas con ron o aguardiente.

5

19

Cauca (Barrera, 2002). En una plantación ubicada en Biotá (Cundinamarca) con árboles sembrados a 6x6 con 278 árboles/Ha, se ha calculado una producción de unas 46,15 toneladas de fruto/Ha/año distribuidas en unas 25,8 ton de semilla /Ha/año y unas 17,31 toneladas de vaina/Ha/año, con un rendimiento de producción de harina a partir de semilla de un 20% (Barrera, 1990).

Teniendo en cuenta por un lado que la industria de alimentos ha venido creciendo en los últimos años y por otro, que en Colombia, existen especies promisorias, ricas en almidón, que pueden ser fácilmente industrializadas para elaborar texturizantes, se plantea la necesidad de conocer ¿Cómo afecta el hidrolizado enzimático de almidón obtenido de dichas especies promisorias, las propiedades funcionales de los alimentos?

Para así suplir esta demanda y dar una alternativa diferente a esta nueva tendencia alimentaria que mundialmente está en auge, haciendo uso de especies promisoras.

20

OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL.  Evaluar el comportamiento de las propiedades funcionales de hidrolizados enzimáticos de almidones obtenidos a partir de dos especies promisorias: Balú y Malanga

OBJETIVOS ESPECÍFICOS.  Caracterizar mediante análisis proximal los almidones extraídos de dos especies promisorias.  Evaluar el efecto de la hidrolisis enzimática sobre las propiedades funcionales de las maltodextrinas obtenidas.  Aplicar las maltodextrinas provenientes de las especies promisorias de acuerdo con sus propiedades funcionales en un alimento.

21

1.

MARCO TEÓRICO

1.1. Balú y Malanga.

Cuando se habla de una especie promisoria se hace referencia a una especie nativa en estado silvestre o semi-silvestre o que no se encuentra extensivamente domesticada y que además esté

subutilizada o poco conocida (Bautista, 2007). La utilización de

harinas y almidones obtenidos a partir de raíces y tubérculos promisorios, como materia prima en la elaboración de productos convencionales o en el desarrollo de nuevos productos, se ha convertido en una forma de incentivar e incrementar la producción y demanda de estos tubérculos (Pérez y Pacheco, 2005). Por ejemplo, al deshidratarse bajo la forma de harina el ñame puede ser utilizado en la elaboración de productos tales como sopas, galletas, panes, bebidas y pudines, entre otros (Fioreze y Morini, 2000). En líneas generales, los almidones nativos se utilizan porque regulan y estabilizan la textura de los alimentos y por sus propiedades espesantes y gelificantes. Sin embargo, la estructura nativa del almidón a veces resulta poco eficiente, ya que ciertas condiciones de los procesos tecnológicos, como temperatura, pH y presión, reducen su uso en aplicaciones industriales al provocar una baja resistencia a esfuerzos de corte, descomposición térmica, alto nivel de retrogradación y sinéresis (Amani et al., 2005; Bello-Pérez et al., 2002; Kaur et al., 2004). Además, algunas dispersiones de almidón nativo, como aquellas obtenidas a partir de raíces y tubérculos, imparten una textura gomosa y cohesiva en aquellos alimentos donde se utilizan como agentes espesantes (Wurzburg, 1986). Estas limitaciones se pueden superar modificando la estructura nativa del almidón por métodos químicos, físicos y enzimáticos, los cuales permiten obtener diferentes tipos de almidones modificados de acuerdo con las condiciones específicas para cada alimento (Fleche, 1985). Estos almidones generalmente muestran mejor claridad de pasta y estabilidad, imparten diversos grados de viscosidad, menor tendencia a la retrogradación y aumento en la estabilidad al congelamiento-deshielo, entre otras ventajas (Agboola et al., 1991; Amani et al., 2005; Schmitz et al., 2006).

22



Balú (Erythrina edulis triana)

El chachafruto o balú es una de las más versátiles especies de las Erythrina identificadas de la familia Fabacea, subfamilia papilionoidae; es una leguminosa multipropósito con un amplio espectro de usos, que van desde la alimentación humana (la semilla) y animal (el forraje) hasta la recuperación de suelos degradados (dada su capacidad de fijar nitrógeno en el suelo), pasando por la formación de cercas vivas y las asociaciones con otras especies (en muchas regiones del país se le usa para dar sombrío a los cafetales). Además de los anteriores usos, se le han identificado propiedades medicinales al chachafruto (por ejemplo, como diurético). Esta leguminosa, que tiene su origen en los valles interandinos de Suramérica (Bolivia, Perú, Colombia, Ecuador y Venezuela), es propia de zonas templadas y de clima frío moderado. Según Nancy Barrera, estudios realizados en la Universidad Nacional en 1979 encontraron «un 23% de proteína en la semilla y un aminograma comparable al del huevo y superior al del fríjol y la arveja. Adicionalmente, la harina que se obtiene del chachafruto se puede usar industrialmente, tratándola con antioxidantes, en panadería. Cuenta con un alto porcentaje nutricional, gracias a su nivel de proteínas, y mezclada con otras harinas, puede dar origen a muchas recetas caseras ideales como complemento alimenticio (Delgado y González, 2011). En la tabla 1 se ilustra, de manera resumida, la diversidad de usos que se han probado a partir del chachafruto, los cuales se clasificaron en cuatro grandes grupos: consumo humano, alimentación animal, desarrollo agroindustrial y usos farmacéuticos (Biocomercio sostenible, 2003).

23

Tabla 1.

Usos del Chachafruto o Balú.

Destino

Alimentación humana (Preparación casera)

Alimentación Animal.

Usos Preparación en vaina, preparación en grano o semilla, grano crudo, grano entero y cocido, grano cocido y molido, dulce de chachafruto, chachafruto en sopa o caldo, chachafruto horneado, colada, encurtidos, chicha, postre, puré o naco, croquetas de atún, bolitas con bocadillo, torrejas o arepuelas, arepas, almojábanas, empanadas, compotas. arequipe, crema de chachafruto, natilla, buñuelos.

Fruto crudo: rumiantes; fruto cocido: pollos, cerdos, peces y conejos; harina foliar de chachafruto, alimento concentrado para lechones.

Agroindustria.

Hojuelas deshidratadas de chachafruto y miel, almidón de chachafruto, pandeyucas, harina precocida de chachafruto, pan, torta de dulce, envueltos, colada, crema, arequipe, muffins, croquetas, empanadas, galletas, chachafritas.

Usos farmacéuticos.

Tratamiento de cistitis y dificultades para orinar; tratamiento de irritación de los ojos.

Fuente. (Biocomercio sostenible, 2003).



Malanga (Xanthosoma sagittifolium L) Dentro de las aráceas comestibles el ocumo criollo, blanco o Malanga (Xanthosoma

sagittifollium L.Schott), es una planta herbácea perenne cultivada en muchos países tropicales y subtropicales, ya que sus tubérculos son una fuente de almidón fácilmente digerible; además, contienen proteínas y vitaminas como niacina, tiamina, riboflavina y vitamina C (Niba, 2003).

Tabla 2.

Comparación del contenido alimenticio de la Malanga (Cormo) con tubérculos convencionales (100 g de porción comestible, base seca).

Kcal

Proteína (g)

Calcio (g)

Malanga

8.5

2.5

19.10

Camote

103

1.0

14.00

Papa

76

1.6

17.50

Yuca

121

1.0

28.20

Alimento

(Andaya, 2013)

24

Tabla 3.

Composición química de 100gr de Malanga de porción comestible (Uso humano). – Base Húmeda.

Composición

Unidad

Crudo

Cocinado

Humedad Proteína Grasa Carbohidratos Fibra Cenizas Calcio Fósforo Hierro Vitamina A retinol Tiamina Riboflavina Niacina Ácido ascórbico Energía

g g g g g g g g g Mcg-meq ml ml ml ml Mcal/kg

71.9 1.7 0.8 23.8 0.6 1.2 22.0 72.0 0.9 3 0.12 0.02 0.6 6 3808

72 1.0 0.2 25.7 0.4 0.7 26.0 32.0 0.6 0.08 0.01 0.4 3892

(Andaya, 2013)

Los principales países productores de malanga son Nigeria, Ghana y Costa de Marfil. Sin embargo Nigeria posee el 74% de la producción mientras Ghana y Costa de Marfil cuentan con el 11% y el 9% respectivamente (FAO, 2008).

Fuente. http://apps.fao.org/faostat

Gráfico 1. Principales países productores de Malanga.

25

La harina y el almidón obtenido a partir de la Malanga presentan ciertas propiedades funcionales, entre las cuales se destaca la ausencia de un máximo de viscosidad y la estabilidad de las suspensiones a elevadas temperaturas y bajos valores de pH. Por ello, tanto la harina como el almidón podrían ser utilizados en la elaboración de alimentos que deben mantener su viscosidad estable durante una fase de calentamiento constante, como por ejemplo, las mezclas para sopas y pudines instantáneos (Wang et al., 2007).

1.2. Almidones.

El almidón es el polisacárido más utilizado como ingrediente funcional (espesante, estabilizante y gelificante). Actualmente en la industria alimentaria, existe una demanda insatisfecha del mismo, por ello es necesario buscar nuevas fuentes de extracción (FAOSTAT, 2001). Es una materia prima con un amplio campo de aplicaciones que van desde la impartición de textura y consistencia en alimentos hasta la manufactura de papel, adhesivos y empaques biodegradables (Zhao y Whistler, 1994). Es la sustancia de reserva alimenticia predominante en las plantas, y proporciona el 70-80% de las calorías consumidas por los humanos de todo el mundo. Tanto el almidón como los productos de la hidrólisis del polímero, constituyen la mayor parte de los carbohidratos digestibles de la dieta habitual (Callejo, 2002). Es la principal fuente de almacenamiento de energía en los vegetales, ya que se encuentra en grandes cantidades en las diversas variedades de plantas, como, por ejemplo, en los granos de cereales, los cuales contienen entre 60 y 75% de su peso seco de almidón, así como también, puede encontrarse en tubérculos, semillas de leguminosas y en algunas frutas, y su concentración varía con el estado de madurez de los mismos (Thomas y Atwell, 1999). Tanto los almidones nativos como los modificados tienen un número enorme de posibles aplicaciones en los alimentos: adhesivo, ligante, enturbiante, formador de películas, estabilizante de espumas, agente antienvejecimiento de pan, gelificante, glaseante, humectante, texturizante y espesante (Charley, 2000).

26

La extracción del almidón es un proceso simple y sencillo. Los principios de la extracción del almidón se aplican en todas las tecnologías, aunque varían dependiendo de los equipos utilizados. Se encuentran procesos de manufactura artesanal, otros medianamente mecanizados y otras tecnologías modernas que mecanizan todas las etapas del proceso de manera eficiente. La manufactura de almidón comprende básicamente las siguientes etapas:  Recepción de las raíces: la raíz, el tubérculo o la leguminosa una vez cosechadas deben ser transportadas al lugar de procesamiento dentro de las siguientes 24-48 horas para evitar su deterioro fisiológico y/o microbiano.  Lavado y pelado: en esta etapa se elimina la tierra y las impurezas adheridas. Se debe evitar pérdida de la cáscara ya que esta también contiene almidón.  Rallado o desintegración: en esta etapa se liberan los gránulos de almidón contenidos en las células del tubérculo o raíz. La eficiencia de esta operación determina, en gran parte, el rendimiento total del almidón en el proceso de extracción. Si el rallado no es eficiente, no se logran separar totalmente los gránulos de almidón de las fibras; el rendimiento del proceso es bajo y se pierde mucho almidón en el afrecho desechado. Por otra parte, si el rallado es demasiado fino, los gránulos muy pequeños de almidón sufren daño físico y más tarde deterioro enzimático; la sedimentación sería más lenta ya que el gránulo fino pierde densidad y además se formaría mayor cantidad de mancha.  Colado o extracción: en esta etapa se realiza la separación de la pulpa o material fibroso de la lechada de almidón. Se debe evitar que pequeñas partículas de fibra pasen a la lechada de almidón; es por ello que en muchos casos se recomienda realizar un recolado de la lechada con el objeto de retener las fibras finas que pudieron pasar a la lechada.  Sedimentación o deshidratación: se realiza por medio de sedimentación o centrifugación, para separar los gránulos de almidón de su suspensión en agua.

27

 Secado: puede ser realizado dependiendo del nivel tecnológico por secado solar o artificial (Aristizabal y Sánchez, 2007).

1.2.1. Componentes del almidón.

Químicamente, el almidón está integrado por dos polímeros de diferente estructura: la amilosa y la amilopectina. Ambas moléculas influyen de manera determinante en las propiedades sensoriales y reológicas del almidón, principalmente en su capacidad de hidratación y gelatinización (Pingyi et al., 2005). 

La Amilosa.

La amilosa forma una red tridimensional cuando se asocian las moléculas al enfriarse y es la responsable de la gelificación de las pastas cocidas frías de almidón. Las moléculas suponen aproximadamente la cuarta parte del almidón (aunque algunas variedades como los almidones céreos no contienen amilosa) Es una cadena lineal compuesta de miles de unidades de glucosa con uniones entre el carbono 1 y el carbono 4 de las unidades de glucosa, y por lo tanto, constituida por uniones glucosidicos α-1,4.

El número de unidades varía entre los diferentes tipos de almidones pero generalmente se encuentra entre 1.000 unidades de glucosa por molécula de amilosa y tiene forma de espiral. En un extremo de la macromolécula la unidad de glucosa contiene el hidroxilo del carbono anomérico (a) libre, por lo cual se llama extremo reductor. En el extremo opuesto, o no reductor, el hidroxilo del carbono anomérico forma parte del enlace glucosídico (Vaclavik, 2002) (Figura 1).

Figura 1. Esquema de la amilosa (Aristizábal y Sánchez, 2007)

28

En general, la estructura lineal de la amilosa favorece la formación de películas fuertes. Este fenómeno de asociación intermolecular entre las moléculas de amilosa es comúnmente llamado retrogradación. La amilosa forma muchos complejos insolubles con un gran número de moléculas orgánicas como alcoholes alifáticos, ácidos mono glicéridos o ácidos grasos lineales; el complejo generalmente precipita cristalizándose lo que permite hacer la separación con la amilopectina. La amilosa tiene afinidad por el yodo y sus moléculas contienen segmentos hidrofílicos e hidrofóbicos. El color del complejo es característico de la amplitud de la cadena, azul para un grado de polimerización mayor de 40 y rojo, pardo o amarillo para un valor menor que este (Wurzburg, 1986). Los almidones ricos en amilosa mantienen su forma cuando se moldean; gelifican, mientras los almidones sin amilosa espesan pero no gelifican.

Ejemplos del contenido de amilosa de almidón de diversas procedencias incluyen granos de cereal: 26-28%, raíces y tubérculos: 17-23% y variedades céreas de almidón: 0% (Vaclavik, 2002). 

Amilopectina.

Las moléculas de amilopectina suponen aproximadamente tres cuartos de polímeros

en un gránulo de almidón. La cadena de glucosa de las amilopectina contiene uniones α1,4 con ramificaciones α-1,6 cada 15-30 unidades de glucosa de la cadena. Las uniones son entre el carbono 1 de la glucosa y el carbono 6 de la ramificación. Las cadenas son muy ramificadas (pero menos ramificadas que la forma de carbohidrato de reserva animal, el glucógeno). Los almidones con un porcentaje de amilopectina espesarán una mezcla pero no formarán un gel porque, a diferencia de la amilosa, las moléculas de amilopectina no se asocian y forman enlaces químicos.

Figura 2. Esquema de la amilopectina (Aristizábal y Sánchez, 2007)

29

El nivel de amilosa encontrado en el almidón varía dependiendo del origen. Muchos almidones tales como el maíz común, trigo, papa y yuca contienen alrededor de 1828%de amilosa; el maíz y el trigo están en el extremo alto del rango, mientras la papa y la yuca están en el extremo más bajo. El almidón de yuca tiene 17-22% de amilosa. La estructura y la cantidad relativa de ambos componentes del almidón juegan un papel importante en la determinación de las propiedades fisicoquímicas del almidón (Tabla 4).

Tabla 4.

Propiedades de los componentes del almidón.

Propiedad Estructura Longitud promedio de la cadena Peso molecular (g/mol) Grado de polimerización En solución Estabilidad de las soluciones acuosas Acomplejamiento Retrogradación Gel Formación de complejos Patrón de Rayos X Digestibilidad de la β-amilasa Reacción con yodo Color con la solución de yodo Longitud de onda máxima (nm)

Amilosa

Amilopectina

Lineal Aprox. 1000 40.000 hasta 106 Aprox. 1000 Hélice extendida o enrollada

Ramificada 20-25 200. 000 hasta 104 10.000 – 100.000 Esfera irregular

Retrograda

Estable

Con facilidad Rápida Firme e irreversible Favorable Cristalino Casi completa 19-20% Azul profundo Aprox. 660

Con dificultad Muy lenta Suave y reversible Desfavorable Amorfo Cerca de 60% 5-9% Violeta 530-550

Fuente: Skeist (1977) y Aspinal (1983)

La organización intramolecular entre amilosa y amilopectina con enlaces hidrógeno entre los grupos alcohólicos, directamente o a través de moléculas de agua, conduce a la formación de zonas cristalinas (capas densas con un alto número de ramificaciones) y amorfas [(capas menos organizadas ricas en puntos de enlaces α-D-(1→6)]. Esto da al almidón una estructura semicristalina, con propiedades específicas como la presencia de un cruce en el gránulo ante una observación con luz polarizada y la difracción de los rayos X con tres tipos de espectro que permiten diferenciar los almidones de cereales,

30

raíces y tubérculos. Sin embargo, en esta clasificación hay algunas excepciones como la yuca que presenta un espectro similar al de los cereales (Aristizábal y Sánchez, 2007)

1.2.2. Gránulos del almidón.

Durante el proceso de gelatinización, el orden molecular dentro de los gránulos es destruido gradual e irreversiblemente, por esto la temperatura de gelatinización es característica para cada tipo de almidón y depende fundamentalmente de la transición vítrea de la fracción amorfa del almidón (Eerlingen y Delcour, 1995). La pasta de almidón obtenida después de la gelatinización no es estable, ya que durante el almacenamiento se presentan transformaciones estructurales que, en conjunto, reciben el nombre de retrogradación. El tamaño y la forma de los granos de almidón de las células del endospermo, varía de un cereal a otro; en el trigo, centeno, cebada, maíz, sorgo y mijo, los granos son sencillos, mientras que los de arroz son compuestos (Biliaderis, 1992). Podemos ver en la tabla 5 algunas características de los gránulos de almidón de diversos cereales.

Tabla 5.

Características de los gránulos de almidón.

Almidón

Tipo

Maíz

Cereal

Maíz ceroso

Cereal

Yuca

raíz

Papa

Tubérculo

Trigo

Cereal

Arroz

Cereal

Sago

Tronco

Morfología

Redondo poligonal Redondo poligonal

Diámetro (µm)

Contenido Temperatura Temperatura de de de Propiedades amilosa gelatinizació gelificación de cocción (%) n (°C) (°C)

may-30

25

62-72

80

may-30

<1

63-72

74

Ovalado truncado

abr-35

17

62-73

63

Ovalado esférico

5-100

20

59-68

64

ene-45

25

58-64

77

Gel opaco

03-ago

19

68-78

81

Gel opaco

15-65

26

69-74

74

Gel opaco

Redondo lenticular Esférico poligonal Ovalado truncado

Gel opaco Claro cohesivo Claro cohesivo tendencia a gelificar Claro cohesivo tendencia a gelificar

Fuente: Taggar (2004)

31

Si un almidón muestra un alto poder de hinchamiento y alta solubilidad esto refleja la baja fuerza de asociación en los gránulos. El poder de hinchamiento de los almidones de cereales es más limitado que el que se observa para los almidones de tubérculos. La capacidad de absorción de agua depende directamente del tipo de almidón, lo que es mayor en almidones de tubérculos que con almidones de cereales, pero también depende de factores como el contenido de amilopectina, el tamaño y la forma de los gránulos. La solubilidad del almidón de yuca es alta, similar al del almidón de papa mientras que en los almidones de cereales se reduce debido a la presencia de lípidos (Brumovsky, 2010).

Las propiedades con y sin cocción de estos almidones, varían de acuerdo con la relación

de amilosa y amilopectina (Tabla 6).

Tabla 6.

Contenido de amilosa/amilopectina de los almidones.

Producto

Amilosa 25

Amilopectina 75

Maíz ceroso

0

99

Tapioca

17

83

Patata

20

80

55-70

45-30

Trigo

25

75

Arroz

19

81

Maíz

Alta amilosa

Fuente: (Bello et al., 1999)

En los últimos años ha cobrado gran interés el estudio de las propiedades mecánicas fundamentales de suspensiones de almidón y geles, con el propósito de identificar la relación entre las propiedades físicas de la estructura de estos materiales. La investigación sobre el comportamiento termomecánico de los polisacáridos en forma pura o a partir de los alimentos que los contienen es de gran importancia para determinar las propiedades reológicas del almidón. Estos estudios ayudan a entender y predecir propiedades como texturas, condiciones de flujo durante los procesamientos al igual que la predicción del tiempo de vida media y atributos de calidad de los productos que contienen almidón. También se conoce que almidones con elevados contenidos de amilopectina, incrementan su viscosidad cuando se eleva la temperatura por encima de 32

la temperatura de gelatinización, debido a la naturaleza ramificada de la amilopectina.

Una figura que permite ilustrar las modificaciones de las estructuras granulares de los almidones nativos con la temperatura y la viscosidad es la que reportan algunos autores y se observa en la Figura 3 (Prieto et al., 2009).

Figura 3. Variación de la viscosidad de los gránulos de almidón en el tiempo y con la temperatura (Prieto et al., 2009).

Se observa en la Tabla 7, el almidón obtenido de la mandioca (yuca en algunos países del Caribe) tiene un poder de hinchamiento casi 3.4 veces mayor que el almidón de trigo; 2.9 veces más que el de maíz y 1.1 veces más que el almidón de maíz waxy o ceroso (Prieto et al., 2009).

Tabla 7.

Temperaturas de gelatinización y capacidad de hinchamiento (calentados a 95°C) de gránulos de almidones de diferentes orígenes

Patata

60-65

Capacidad de hinchamiento a 95°C de calentamiento.

153

Mandioca

60-65

71

Maíz ceroso

65-70

64

Maíz

75-80

24

Almidones

Temperatura de gelatinización (°C)

Fuente: (Meneses et al., 2008).

33

1.2.3. Transformaciones del almidón.

El almidón, además de ser consumido como tal, puede someterse a una variedad de procedimientos de transformación que cambian sus propiedades funcionales y lo convierten en estabilizante, emulsificante y gelificante, además de conservar su valor alimenticio, por lo que es de gran valor para la industria alimentaria (Sevilla, 2005).

1.2.3.1.

Almidones modificados.

El almidón se modifica químicamente con diversos fines. Podemos destacar los siguientes métodos de modificación: 

Almidón pregelatinizado: es el modificado más simple. Se

obtienen a partir de un almidón que sólo ha llegado a gelatinizarse. Se calienta hasta que se forma la pasta y luego se deseca hasta conseguir un polvo fino y seco que se utiliza como ingrediente en industrias que no realizan la gelatinización. Es decir, este almidón ha sido gelatinizado pero no gelificado (no ha formado el gel). 

Almidón oxidado: se consigue mediante reacciones que introducen

grupos carboxilos (COOH) en los polímeros de glucosa. Las cadenas lineales se doblan dejando de ser lineales. Esto impide la formación de zonas de Unión grandes, impidiendo así la retrogradación del almidón. 

Almidón entrecruzado o reticulado: El resultado es un gel más

estable a la temperatura y al medio ácido pero tiene algunos inconvenientes como el ser más caro y menos resistentes a la congelación ni a almacenamientos muy prolongados. 

Almidón sustituido: se forman en su estructura ésteres al

reaccionar con determinados compuestos. Si reacciona con anhídrido acético

34

se formará acetato de almidón. Estos almidones son resistentes a medios ácidos.

Todos los almidones modificados se pueden combinar con otros tipos de almidón consiguiéndose así un almidón con características apropiadas para el proceso al que se desee destinar. Actualmente se utilizan como aditivos y no está limitada la cantidad de estos almidones modificados en los alimentos. Sirven para mejorar la textura, impartir viscosidad, ligar agua, proveer cohesión y mantener tolerancia a procesos necesaria y requerida para la manufactura, tienen la propiedad de prolongar la vida útil de los alimentos garantizando calidad (Sevilla, 2005). Los más destacados son utilizados en:  Repostería: en este campo la fécula de maíz actúa como espesante y la harina de trigo actúa parcial o totalmente en la composición de muchas recetas.  Dulcería: el almidón junto con el azúcar actúa como fijadores de sabor.  Carnes: el almidón incrementa de retención de agua. Estas carnes reciben el nombre de carnes emulsificadas.  Derivados lácteos: el almidón permiten mejorar características de viscosidad palatabilidad, cuerpo, relleno y textura en productos como dulces de leche, postres, bebidas lácteas fermentadas y no fermentadas, helados, quesos, malteadas, leches concentradas (Baquero, 2010).

Entre las principales ventajas del empleo de los almidones vale la pena resaltar las siguientes:  Aumentan la estabilidad de la mezcla y/o producto.  Tienen una amplia gama de aplicación.  Aumentan la capacidad para enlazar agua en condiciones frías y con calor.  Reducen el encogimiento durante la cocción.  Mejoran las características del rebanado.  Reducen costos.  Incrementan la viscosidad de productos, entre otros.

35

1.3. HIDRÓLISIS ENZIMÁTICA.

Industrialmente la hidrólisis se realiza por métodos enzimáticos o ácidos (con ácido clorhídrico o sulfúrico) aplicando calor para facilitar el rompimiento de los enlaces glucosídicos.

En

el

método

enzimático

se

utilizan

α-amilasas,

β-amilasas,

amiloglucosidasas, pululanasas y fosforilasas6. De los que se obtienen productos como jarabes de maíz, maltodextrinas, maltosa, glucosa, dextrinas (que no cristalizan) y almidón modificado. Esta modificación da como resultado que el almidón forme geles fuertes, de gran claridad y soluciones de menor viscosidad. Los hidrolizados se utilizan ampliamente en la tecnología alimentaria por sus propiedades nutricionales y funcionales (solubilidad, poder emulsificante, capacidad espumante) (Fennema, 2000).

1.3.1. Hidrólisis del almidón.

El grado de hidrólisis es la propiedad fundamental de un hidrolizado y establece, en gran medida, las características del mismo y por tanto su posible uso. El grado de hidrólisis final está determinado por las condiciones utilizadas, siendo éstas, la concentración de sustrato, la relación enzima/sustrato, el tiempo de incubación y las condiciones fisicoquímicas tales como el pH y la temperatura. Otro factor que también va a determinar el grado de hidrólisis es la naturaleza de la enzima, caracterizada por su actividad específica y tipo de actividad. Los hidrolizados que se producen para su uso en alimentación se pueden agrupar en: hidrolizados con bajo grado de hidrólisis, entre el 1% y el 10%, para la mejora de las propiedades funcionales; hidrolizados con grados de hidrólisis variable para su uso como saborizantes y por último, hidrolizados extensivos, con grado de hidrólisis superior al 10%, para su uso en alimentación especializada (Benitez et al., 2008). Las posibilidades van desde la hidrólisis parcial hasta la total con presencia o no de catalizadores.

6

Fosforilasas: Es un grupo de enzimas que determinan la ruptura de sustancias semejantes a las que atacan las hidrolasas, pero lo hacen por adición de ácido fosfórico, en lugar de agua, en el enlace anhidro. ((http://www.canalsocial.net/ger/ficha_GER.asp?id=4038&cat=biologia))

36

ď&#x201A;ˇ

HidrĂłlisis parcial. Se obtienen almidones de baja solubilidad en

agua frĂ­a y alta solubilidad en agua caliente, dando geles de baja viscosidad utilizados en la industria alimenticia como espesantes, o para dotar a los alimentos de una pelĂ­cula protectora. đ??ťđ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;&#x2018;đ?&#x2018;&#x;đ?&#x2018;&#x153;đ?&#x2018;&#x2122;đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018; đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018; đ?&#x2018;&#x2019;đ?&#x2018;&#x203A;đ?&#x2018;§đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;&#x161;đ?&#x2018;&#x17D;đ?&#x2018;Ąđ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;?đ?&#x2018;&#x17D;

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ď&#x201A;ˇ

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HidrĂłlisis parcial con ĂĄcidos. Se efectĂşa preferentemente sobre la

amilopectina y permite obtener productos que se disuelven y gelifican mejor dando una menor viscosidad. Se emplean como estabilizantes y en la preparaciĂłn de jaleas. đ??ťđ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;&#x2018;đ?&#x2018;&#x;đ?&#x2018;&#x153;đ?&#x2018;&#x2122;đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018; đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018; đ?&#x2018;&#x17D;đ?&#x2018;?đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;&#x2018;đ?&#x2018;&#x17D;

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HidrĂłlisis total, ĂĄcida o enzimĂĄtica. Se produce glucosa o

dextrosa. Cuando la reacciĂłn se completa, la suspensiĂłn se neutraliza, filtra y concentra para cristalizar la dextrosa. Los jarabes de glucosa obtenidos son muy empleados en la industria de bebidas (Aristizabal, 2007). ď&#x201A;ˇ đ??ťđ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;&#x2018;đ?&#x2018;&#x;đ?&#x2018;&#x153;đ?&#x2018;&#x2122;đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018; đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018; đ?&#x2018;&#x17D;đ?&#x2018;?đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;&#x2018;đ?&#x2018;&#x17D;

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HidrĂłlisis enzimĂĄtica

1.3.2. DextrinizaciĂłn.

Las dextrinas son productos de degradaciĂłn parcial del almidĂłn obtenidas por calentamiento, con o sin catalizadores, en un mecanismo de conversiĂłn que involucra procesos de ruptura hidrolĂ­tica, reorganizaciĂłn de molĂŠculas y repolimerizaciĂłn. La manufactura de dextrinas puede ser realizada por dos mĂŠtodos:

37

1.3.2.1.

Método Seco.

El almidón es calentado solo o en presencia de pequeñas cantidades de un catalizador. Hay tres clases de pirodextrinas industriales y cada una tiene características propias de color, poder viscosante y solubilidad en agua fría, a saber: 

Dextrinas blancas. Se preparan calentando almidón con una

cantidad relativamente grande de catalizador ácido, a pH bajo, baja temperatura entre 80-120 ºC y tiempos de tostación relativamente cortos de 3-8 horas. Son de color blanco similar al almidón, su solubilidad en agua es limitada y tiende a retrogradar en grados variables. 

Dextrinas amarillas o canarias. Se obtienen por tratamiento del

almidón con trazas de ácido, a pH bajo y alta temperatura entre 150-220 ºC, por largo tiempo de tostación de 6-18 horas. Presentan un distintivo color amarillo y tienen alta solubilidad en agua. 

Gomas británicas. Se forman cuando el almidón solo se calienta a

temperatura de 180-220 ºC, a alto pH y por un tiempo largo de proceso de 10-20 horas. Son de color marrón oscuro, tienen gran variación en solubilidad y poder viscosante. Tienen aroma de caramelo.

Las dextrinas tienen una amplia gama de aplicaciones a nivel industrial. Una de las más difundidas es como adhesivo para la elaboración de tubos en espiral, formado de sacos multipliego y bolsas de papel, cierre de cajas de cartón y pegado de etiquetas sobre vidrio; debido a sus características tales como viscosidad estable, alto porcentaje de sólidos y excelentes propiedades de rehumedecimiento. Además son usadas como aglutinantes, diluyentes para colorantes y aromas (Aristizabal y Sánchez, 2007).

38

1.3.2.2.

Método Húmedo.

El almidón se dispersa en agua y es calentado en presencia de un catalizador o tratado con enzimas. Cuando se usa un catalizador ácido las dextrinas son producidas por simple calentamiento de suspensiones acuosas de almidón con ácido. Son usadas para textiles o adhesivos; sin embargo, poseen cierta cantidad de dextrosa y su presencia en cantidades excesivas causa rompimiento de la película adhesiva con la consecuente disminución de su fuerza. La conversión con enzimas se lleva a cabo por tratamiento de una pasta de almidón, con enzimas hidrolíticas. Según el tipo de enzima pueden ser: 

Maltodextrinas. Se obtienen por tratamiento del almidón con α-

amilasa. El jarabe resultante es filtrado y refinado con carbón activado antes del secado por aspersión. Su equivalente de dextrosa (DE) varía entre 3-20.

Se utilizan en alimentos como encapsulantes de sabor, aromas y color, espesantes y estabilizantes de emulsiones y espumas y en formulaciones de alimentos infantiles y dietéticos. 

Ciclodextrinas. Se producen por tratamiento del almidón con la

amilasa de Bacillus macerans; esta enzima tiene la propiedad de transformar las cadenas lineales del almidón en moléculas cíclicas. Su acción es compleja y parece catalizar al menos tres reacciones que implican los fenómenos de ciclización, de acoplamiento y de hidrólisis. Entre sus principales aplicaciones se pueden citar la estabilización de sustancias volátiles, emulsiones y compuestos aromáticos, la formación de complejos de inclusión mejorando la estabilidad de la molécula en diferentes ambientes y aumentando su solubilidad. Tienen potencial como biocatalizadores de reacciones ácido básicas con funcionalidades similares a algunas enzimas (Vian, 1994).

39

1.3.3. Oxidación.

Por reacción del almidón con hipoclorito en medio alcalino, se producen simultáneamente reacciones de oxidación e hidrólisis que rompen los enlaces glucosídicos del almidón. Se utilizan en la preparación de salsas y mayonesas y tienen una pequeña participación en el mercado del encolado. No retrogradan ni gelifican. Este tipo de almidones se utilizan como repelentes de agua para los productos comestibles que exhiben higroscopicidad, para la preparación de gelatinas y para productos enlatados (Aristizabal y Sánchez, 2007).

1.3.4. Pre- gelatinización.

Los almidones pre gelatinizados son útiles cuando se requiere que el producto pueda ser reconstituido en agua fría. La estructura del gránulo de almidón se rompe por cocción del almidón nativo y posterior secado en tambores rotatorios o por extrusión semiseca lo que permite su empleo en alimentos de preparación rápida, flanes, rellenos y salsas (Aristizabal y Sánchez, 2007).

1.3.5. Derivatización.

Las modificaciones químicas no degradativas involucran la introducción de pequeñas cantidades de grupos sustituyentes dentro del almidón por enlaces éster y éter; esto genera el debilitamiento de los gránulos de almidón, estabiliza las dispersiones y previene el alineamiento y retrogradación de las moléculas. La cantidad de grupos sustituyentes se determina generalmente por análisis y se registra como número de grupos por unidad de glucosa anhidra o como grado de sustitución (DS) (Aristizabal y Sánchez, 2007).

40

1.3.6. Esterificación.

Los almidones pueden ser esterificados usando diferentes tipos de ácidos inorgánicos y orgánicos. Estos tienen una más baja temperatura de gelatinización y aumentan la velocidad de hinchamiento y la viscosidad de la pasta. Estos almidones tienen buena capacidad espesante y son muy estables en frío, con buenas propiedades de retención de agua a baja temperatura que los hace útiles en el campo de productos ultracongelados o congelados. Tienen una alta gama de aplicaciones a nivel industrial, las cuales se derivan de las propiedades fisicoquímicas de los gránulos de almidón tras su trasformación por diferentes tratamientos (Vian, 1994).

1.3.7. Eterificación.

Una de las reacciones de eterificación más conocidas es la que se realiza con los óxidos de etileno o de propileno de la que se obtiene «almidón hidroxietílico» o «almidón hidroxipropílico». Los productos eterificados gelifican establemente en forma sólida (rígida). Se usan como estabilizantes y espesantes en la industria textil, de papel y cartón y en la alimentación para preparar conservas y congelados (Aristizabal y Sánchez, 2007).

1.3.8. Entrecruzamiento.

Los almidones entrecruzados se obtienen por reacción con moléculas bifuncionales como la epiclorhidrina, el oxicloruro de fósforo o anhídridos mixtos de ácidos orgánicos.

Por esta ruta pueden obtenerse productos con cadenas entrecruzadas, más estables y de gran resistencia, con escasa tendencia al hinchamiento. Son de especial interés para alimentos congelados, sobre todo si el tratamiento se combina con esterificación.

Además son usados en la industria de alimentos, particularmente en panificación para dar estructura y disminuir la actividad de agua de la masa con lo cual aumenta la vida útil del producto final y se produce un mayor rendimiento en el batido (Aristizabal y Sánchez, 2007).

41

1.3.9. Productos de la hidrólisis del almidón.

El almidón, preferentemente gelatinizado, se puede hidrolizar tratándolo con ácidos o utilizando enzimas hidrolíticas. De este proceso se obtiene una serie de productos muy comunes en la industria alimentaria que se usan como ingredientes de los alimentos y que se relacionan a continuación: 

Glucosa pura cristalizada: es un polvo fino que se obtiene cuando

el almidón se hidroliza lo máximo posible hasta que la glucosa cristaliza.

Este producto se puede utilizar en alimentos que tengan que ser solubilizados rápidamente ya que esta glucosa es muy soluble. 

Jarabes de glucosa: a diferencia de la anterior, estos son

almidones hidrolizados que no cristalizan. En función de las condiciones de hidrólisis se obtienen distintos productos en función de la proporción en glucosa, que se cuantifican en equivalentes (proporción) de dextrosa (ED).

Cuánto más hidrolizado esté el almidón tendremos más proporción de dextrosa.

Otros productos de la hidrólisis del almidón menos utilizados son las ciclodextrinas, y los jarabes ricos en fructosa o jarabes isomerizados que se obtienen por el tratamiento mediante enzimas que isomerizan la glucosa a fructosa obteniéndose así un mayor poder endulzante (Sevilla, 2005).

42

1.4. PROPIEDADES FUNCIONALES

En la industria de alimentos, los almidones se han usado ampliamente como agentes espesantes o estabilizantes para proveer a los productos propiedades tales como textura y apariencia (Saartrat et al., 2005). Una alternativa para mejorar las propiedades y ampliar el uso de este polisacárido consiste en la modificación del almidón mediante métodos químicos o físicos. La modificación física se realiza mediante calor y humedad (pregelatinización), mientras que los métodos químicos involucran la introducción de grupos funcionales a partir de reacciones de derivatización (eterificación, esterificación, entrecruzamiento, etc.) o de descomposición (hidrólisis ácida o enzimática u oxidación).

El estudio y la evaluación de los efectos sobre la estructura de los gránulos de almidón es necesaria para determinar las propiedades funcionales y desarrollar así almidones con determinadas propiedades específicas (Singh et al., 2007).

Las características

funcionales de los almidones 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 (Figura 4).

Figura 4. Representación esquemática de los cambios de los gránulos de almidón durante el procesamiento hidrotérmico. Fuente: López (1994).

43

1.4.1. Gelatinización.

Durante la gelatinización ocurren cambios irreversibles que provocan el hinchamiento y disrupción del gránulo con una consecuente pérdida de cristalinidad. Los cambios que ocurren en la transición están influenciados por factores intrínsecos como tipo de almidón, tamaño de los gránulos, etcétera, y por factores extrínsecos, como la velocidad de calentamiento, el contenido de humedad, el daño mecánico de los gránulos, la historia térmica de la muestra y las condiciones de extracción del almidón, entre otras.

Para la transición se requiere un porcentaje de agua mayor al 30% y una temperatura entre 60 y 75oC, valor que depende de la fuente de origen del almidón. Durante el proceso, las moléculas de almidón vibran rompiendo los puentes de hidrógeno intermoleculares de las zonas amorfas de los gránulos, lo que provoca el hinchamiento por una absorción progresiva e irreversible de agua que finalmente se liga a la estructura (Parker, 2001).

Una vez la parte amorfa del gránulo se ha hidratado completamente, la parte cristalina inicia un proceso similar, disminuyendo el número y tamaño de las regiones ordenadas. Se estima que un gránulo gelatinizado ha perdido tanto orden de corto alcance (a nivel molecular) como de largo alcance (cristalinidad). La evaluación de los cambios en la microestructura de los almidones durante la gelatinización se realiza mediante distintas técnicas que tratan de estimar el orden interno de los gránulos (James, 2009).

1.4.2. Gelificación y retrogradación.

Durante la etapa de enfriamiento se distinguen dos etapas, la gelificación y la retrogradación. En la gelificación las moléculas de almidón se vuelven menos solubles y tienden a agregarse. La retrogradación es la cristalización de las cadenas de los polímeros que son agregados en el gel, cuando las pastas de los almidones son enfriadas y ocurre en tres estados: a) dilatación de las cadenas debido al rompimiento de los enlaces intermoleculares que mantienen la configuración helicoidal, b) pérdida del límite 44

de agua seguido de una reorientación de las moléculas y, finalmente c) una formación de enlaces de hidrogeno entre moléculas adyacentes formando una estructura cristalina.

Esta cristalización va a endurecer el gel y acarrear el fenómeno de sinéresis, es decir, la expulsión de una parte del disolvente fuera del gel que produce una caída de la viscosidad. El grado de retrogradación es afectado por la concentración de amilosa y amilopectina, tamaño molecular, temperatura, pH y los componentes diferentes al almidón presentes en el medio. Es favorecido por bajos pH, aunque a valores de pH<3 la cantidad de material precipitado disminuye debido a la hidrólisis del almidón. La estructura de amilosa permite la formación de muchos sitios de enlace entre moléculas adjuntas por lo cual la retrogradación es asociada en gran parte con la fracción de amilosa, adicionado a su alto peso molecular. Altas concentraciones de amilosa implican formación de geles fuertes, opacos y que sufren sinéresis (Barbosa, 2006).

1.4.3. Capacidad de emulsificación.

La Capacidad de emulsificación es el volumen de aceite que puede ser emulsificado por cada gramo de proteína, antes de que se produzca la inversión de fases. Las características de una emulsión y los resultados obtenidos en los dos tipos de ensayos mencionados se ven influidos por múltiples factores: tipo y geometría del equipo utilizado, intensidad del input de energía, velocidad de adición del aceite, volumen de la fase grasa, temperatura, pH, fuerza iónica, presencia de azúcares y agentes de superficie de bajo peso molecular, exposición al oxígeno, tipo de grasa, concentración de las proteínas solubles (Fennema, 1993).

1.4.4. Capacidad de espumado.

Las espumas suelen ser dispersiones de burbujas de gas en una fase continua, líquida o semisólida, que contiene un agente con actividad de superficie, soluble. En muchos casos, el gas es aire (y en ocasiones dióxido de carbono) y la fase continua una disolución o suspensión acuosa de proteínas. Se puede producir espuma batiendo o agitando una disolución proteica en presencia de abundante fase gaseosa. La formación 45

de espuma requiere la difusión de las proteínas solubles hacia la interfase aire/ agua, donde deben desplegarse, concentrarse y extenderse rápidamente, para rebajar la tensión interfasial. El desplegamiento previo de las proteínas globulares, a través de un calentamiento moderado, la exposición a agentes desnaturalizantes, como sustancias reductoras de los grupos disulfuro, o la proteólisis parcial, mejoran la orientación en la interfase y proporcionan a las proteínas una mayor capacidad de formación de espuma.

Para estabilizar una espuma es preciso formar una película proteica, impermeable al aire, gruesa, elástica, cohesiva y continua en torno a cada burbuja. La capacidad de espumado se define como los mililitros de espuma por mililitro de líquido (Fennema, 1993).

1.4.5. Capacidad de retención de agua.

En este método se mide tanto el agua ligada (agua de hidratación, no congelable) como el agua capilar, retenida físicamente entre las moléculas proteicas. El almidón es insoluble en agua fría; pero es capaz de retener agua. El agua se adhiere a las superficies de los gránulos de almidón, se introduce por las grietas y lleva al gránulo a su hinchamiento.

Este

comportamiento

puede

ser

atribuido

a

la

relación

amilosa/amilopectina, ya que las moléculas de agua quedan atrapadas en la estructura de la amilopectina, así como también a la diferencia en la distribución de la longitud de la cadena. La CRA se asegura con la formación de enlaces de hidrógeno con la amilasa y la amilopectina, lo cual ocasiona en estas moléculas un aumento de volumen creando un mayor espacio permitiendo así la entrada de moléculas de agua (Bello – Pérez et al, 1998).

1.4.6. Estabilidad y claridad de la pasta.

La claridad indica el grado de transparencia de las pastas y está directamente relacionada con el estado de dispersión de los solutos y con la tendencia a la retrogradación de los almidones. La capacidad de estas pastas para transmitir la luz cuando son sometidos al paso de un haz radiante midiendo su claridad. Las propiedades funcionales de las pastas o geles de almidón son importantes para sus futuras 46

aplicaciones. Estas difieren de acuerdo a la fuente botánica del almidón y a su relación amilosa/amilopectina (Craig et al., 1989).

1.4.7. Resistencia al congelamiento y enfriamiento.

La congelación modifica los atributos de calidad de las pastas de almidón congeladas, al incrementar la exudación del agua “sinéresis”, deteriorar la estructura de la pasta, originar cambios reológicos al comparar con las muestras descongeladas y originar una retrogradación total del almidón a -20°C, confiriendo a la pasta una estructura de esponja capaz de liberar y absorber agua (Hurtado, 1999) o exhibir cambios químicos durante el almacenamiento (Ferrero, 1993). Los largos tiempos de almacenamiento y particularmente las bajas temperaturas favorecen la retrogradación (Ferrero, 1994).

1.4.8. Índice de hinchamiento.

La capacidad de hinchamiento puede definirse como el máximo incremento en volumen y peso que el almidón sufre cuando se le permite hincharse libremente en agua y depende de la fuerza y naturaleza de las fuerzas asociadas dentro de la red del gránulo de almidón. Los almidones se dividen en tres grupos, acorde al nivel de asociación. Los almidones de cereales tienen el más alto grado de asociación y el más bajo poder de hinchamiento, seguido por los almidones de raíces y tubérculos (Asaoka, 1992).

1.4.9. Comportamiento de la pasta en frío y en caliente.

Se define como la viscosidad que presenta la pasta de almidón durante su calentamiento y su enfriamiento a diferentes temperaturas. Todos los gránulos de almidón de una única fuente vegetal no se empastan a la misma temperatura, entre más grandes sean los gránulos tienden a hincharse a menores temperaturas. El aumento de la viscosidad de una suspensión de almidón en agua al calentarse es una forma conveniente de evaluar el progreso del empastamiento (Charley, 1997).

47

Dichas propiedades funcionales permiten ser aplicadas dentro de la alta cocina o cocina de vanguardia donde se usan nuevas tecnologías y productos que van del laboratorio a la cocina (Bernal, 2013) Como por ejemplo, lo que se conoce hoy en día como la Gastronomía molecular.

1.4.10. Historia de la gastronomía molecular.

El término cocina molecular se vio precedido por el de gastronomía molecular. En la década de 1980, unos científicos interesados en la gastronomía (Nicholas Kurti, Harold McGee y Hervé This, entre otros) comenzaron a estudiar los procesos físicos y químicos que se producen en una cocina. A este movimiento se le dio el nombre de gastronomía molecular. La cual es el estudio científico de los procesos de cocina ya conocidos, con objeto de comprenderlos desde el punto de vista de las moléculas. No tiene como meta orientarse hacia la estructura química de los ingredientes o la transformación realizada por la industria alimentaria. La cocina molecular, en cambio, se propone crear nuevas técnicas aprovechando los conocimientos científicos de cualquier tipo que a menudo no se han utilizado en la cocina. Es una disciplina práctica, que, en la investigación, necesita la participación de un científico y un cocinero que trabajen en colaboración (Química y Cocina, 2008). El físico Peter Barham especializado en los polímeros de la Universidad de Bristol en el Reino Unido y un prolífico contribuyente en el campo, señaló el carácter interdisciplinario de la nueva ciencia de la gastronomía molecular. Abarca una amplia variedad de temas, que incluye la comprensión de los efectos de los métodos de cocción en los atributos de los alimentos, la investigación de nuevos métodos de cocción para mejorarlos, la creación de nuevas experiencias, y la interpretación cerebral y sensorial de los estos (Barham, 2008).

1.4.11. Algunos aspectos de la Gastronomía Molecular.

Existen vínculos estrechos entre los productos químicos y los olores y sabores de los alimentos. Se reconocen cuatros sabores elementales (dulce, salado, ácido y amargo), que combinan los alimentos en proporción e intensidad, dando gustos definidos.

48

También hay un quinto sabor, llamado umami, que corresponde a la sal de sodio del aminoácido glutamato, y que es ampliamente utilizado en la cocina del Lejano Oriente (Depovere, 2008). Hoy en día, la gastronomía molecular sigue creando incertidumbre, las creaciones culinarias quiméricas que hoy son testigos como la fruta, caviar, helados calientes, salsas y espumas, son aplicaciones creativas de la cocina de la ciencia. Los muchos nombres dados a capturar este enfoque de cocina, que van desde la gastronomía molecular a la alquimia culinaria, fundamentalmente se refieren a la misma idea: El aprovechamiento de la ciencia para mejorar los procesos de cocción y ampliar la innovación culinaria (McGee, 2004). Un escritor de comida galardonada y colaborador eminente al campo, tal vez lo dijo mejor con las palabras "la ciencia de las delicias".

1.4.12. Aplicaciones de la ciencia de los alimentos.

Mientras que la ciencia de alimentos forma parte de la gastronomía molecular, su principal aplicación ha sido tradicionalmente para proporcionar alimentos seguros y nutritivos de la manera más eficiente y económica posible. El Instituto de Tecnólogos de Alimentos (IFT) la define, como "la disciplina en la que se utilizan la biología, las ciencias físicas y la ingeniería para estudiar la naturaleza de los alimentos, las causas de su deterioro, así como los principios subyacentes de procesamiento de alimentos" (IFT, 2007).

49

2. 

METODOLOGÍA

Selección de la muestra y grado de madurez.

Las especies promisorias se cosecharon en la finca “La Palma” ubicada en la

vereda La Honda, del municipio de Tena (Cundinamarca). Se utilizaron la raíz de la Malanga y la semilla del Balú, como materia prima para la extracción de los almidones.

El grado de madurez del Balú (Erythrina edulis) se determinó por el cambio de color de la vaina (de verde claro a verde oscuro) así como el aumento de grosor de las legumbres, siguiendo las recomendaciones de (Acero, 2002). En cuanto a la Malanga (Xanthosoma sagittifolium L), la madurez del cultivo se estableció cuando las hojas de la planta comenzaron a tornarse amarillentas (entre los 9-12 meses), momento en el cual se realizó la cosecha del tubérculo blanco, acorde con lo sugerido por (Montepeque, 2001).

50

Obtención del Almidón

Caracterización del almidón

Determinación de porcentaje de humedad

Determinación de cenizas

Determinación de extracto etéreo

Determinación de proteína

Hidrólisis enzimática

Evaluación de las propiedades funcionales

Efecto estabilizante

Efecto gelificante

Efecto viscosante

Índice de hinchamiento

Claridad de la pasta

Aplicación en alimentos (Esferificación).

Diagrama 1. Metodologia a seguir para el desarrollo del tema en estudio.

51

2.1. Obtención del Almidón.

2.1.1. Almidón de Balú.

Para la obtención del almidón de Balú, la materia prima se cosechó según lo estipulado por (Acero, 2002). A partir de vainas, se procedió a desgranar el fruto, posteriormente se peló la semilla con un cuchillo retirando así la cutícula colorada para evitar una pigmentación del almidón a obtener (Diagrama 2).

Balú Agua

Lavado y pelado

Agua

Licuado

Tamizado

Sedimentación (24 h, 20°C)

Cáscara Agua residual

Bagazo

Agua residual

Secado parcial 7±1h (medio ambiente)

Almidón Diagrama 2. Diagrama de flujo para la extracción de Almidón de Balú.

52

2.1.2. Almidón de Malanga.

Para la obtención del almidón de la Malanga se siguió el protocolo sugerido por (Montepeque, 2001) por lo que se realizó la cosecha del tubérculo, se retiró la tierra y se lavó para facilitar su proceso. (Diagrama 3).

Malanga Agua

Agua

Lavado y pelado

Cáscara Agua residual

Rallado

Tamizado

Sedimentación (24 h, 20°C)

Bagazo

Agua residual

Secado 7±1h (medio ambiente)

Almidón

Diagrama 3. Diagrama de flujo para la extracción de Almidón de Malanga.

Tanto para el almidón de Malanga como el de Balú se realizó un secado parcial y no total ya que para la evaluación de las propiedades funcionales e hidrólisis del almidón era necesaria la adición agua, lo cual no justificaba realizar el secado totalmente.

53

2.2. Caracterización del Almidón.

Dentro de las pruebas de caracterización del almidón realizadas en el presente estudio están los porcentajes de: humedad, cenizas, extracto etéreo y proteína.

2.2.1. Determinación de porcentaje de humedad.

Para determinar el cálculo de porcentaje de humedad, primero se tomó un crisol de peso constante, se pesaron de 2 a 5 g de almidón y se llevó a la estufa manteniendo una temperatura de 105°C durante cuatro horas descrito en el Diagrama 4 (Hernández, 2004). Pasado el tiempo se sacó el crisol de la estufa y se llevó a un desecador para atemperar y tener un peso constante.

2-5 g de almidón ∆ 105°C (4 h) Enfriar en desecador

Pesar nuevamente

Calcular

Diagrama 4. Diagrama de flujo para la Determinación de porcentaje de humedad (Hernández, 2004)

54

La fórmula para la determinación del porcentaje de humedad es: Porcentaje de humedad = Dónde:

Pi = Peso inicial

Pi−Pf Pi

y

∗ 100

(Ecuación N°1)

Pf = peso final

2.2.2. Determinación de cenizas totales.

Para la determinación del porcentaje de cenizas totales se tomó un crisol y se pesaron con este 5 g de almidón, acto seguido se llevó con la muestra a la mufla a una temperatura de 550°C durante 8 horas (Diagrama 5). Pasado el tiempo se enfrió en un desecador y posteriormente se pesó la muestra (Hernández, 2004).

5g de almidón en el crisol a peso constante ∆ 550°C (8 h) Enfriar en desecador

Pesar crisol

Calcular

Diagrama 5. Diagrama de flujo para la Determinación de porcentaje de cenizas totales (Hernández, 2004)

55

La fĂłrmula para la determinaciĂłn del porcentaje de cenizas totales es: đ?&#x2018;&#x192;đ?&#x2018;&#x153;đ?&#x2018;&#x;đ?&#x2018;?đ?&#x2018;&#x2019;đ?&#x2018;&#x203A;đ?&#x2018;Ąđ?&#x2018;&#x17D;đ?&#x2018;&#x2014;đ?&#x2018;&#x2019; đ?&#x2018;&#x2018;đ?&#x2018;&#x2019; đ?&#x2018;?đ?&#x2018;&#x2019;đ?&#x2018;&#x203A;đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;§đ?&#x2018;&#x17D;đ?&#x2018; đ?&#x2018;Ąđ?&#x2018;&#x153;đ?&#x2018;Ąđ?&#x2018;&#x17D;đ?&#x2018;&#x2122;đ?&#x2018;&#x2019;đ?&#x2018; = DĂłnde:

đ?&#x2018;¤1 â&#x2C6;&#x2019; đ?&#x2018;¤2 đ?&#x2018;¤

â&#x2C6;&#x2014; 100

(Ecuación N°2)

W1= Peso del crisol con muestra calcinada W2= Peso crisol vacĂ­o W=peso de la muestra

2.2.3.

DeterminaciĂłn de extracto etĂŠreo.

La extracciĂłn consiste en someter la muestra exenta de agua (deshidratada) a un proceso de extracciĂłn continua (Soxhlet) (Diagrama 6), utilizando como extractante ĂŠter etĂ­lico.

Se toma una cantidad previamente homogenizada y seca, medida o pesada del almidĂłn se somete a una extracciĂłn con ĂŠter de petrĂłleo o ĂŠter etĂ­lico, libre de perĂłxidos o mezcla de ambos. Posteriormente, se realiza la extracciĂłn total de la materia grasa libre por el mĂŠtodo de Soxhlet (A.O.A.C., 1990).

56

Preparación de la muestra: En muestras con mucha humedad homogenizar y secar a 60°C Moler y pasar por tamiz de malla de 1mm

Pesar en duplicado 2 a 5 g de muestra preparada en el dedal de extracción previamente pesado y tapado con algodón desgrasado. Registrar mo.

Secar el matraz de extracción por 30 min a 103°+2°C.

Pesar el matraz de extracción Registrar m1.

Poner el matraz de extracción en el sistema Soxhlet el dedal en un tubo de extracción y adicionar el solvente al matraz.

Extraer la muestra con el solvente por 6 a 8 horas a una velocidad de condensación de 3-6 gotas/seg.

Una vez terminada la extracción eliminar el solvente por evaporación en rota vapor o baño de maría bajo campana. Hasta que no se detecte olor a éter.

Secar el matraz con la grasa en la estufa a 103 + 2°C por 10 min, enfriar en desecador y pesar. Registrar m2.

Diagrama 6. Diagrama de flujo para la Determinación de extracto etéreo (Official Methods of Analysis, 1990)

57

La fĂłrmula para la determinaciĂłn del porcentaje de extracto etĂŠreo es: đ?&#x2018;&#x192;đ?&#x2018;&#x153;đ?&#x2018;&#x;đ?&#x2018;?đ?&#x2018;&#x2019;đ?&#x2018;&#x203A;đ?&#x2018;Ąđ?&#x2018;&#x17D;đ?&#x2018;&#x2014;đ?&#x2018;&#x2019; đ?&#x2018;&#x2018;đ?&#x2018;&#x2019; đ?&#x2018;&#x201D;đ?&#x2018;&#x;đ?&#x2018;&#x17D;đ?&#x2018; đ?&#x2018;&#x17D; đ?&#x2018;?đ?&#x2018;&#x;đ?&#x2018;˘đ?&#x2018;&#x2018;đ?&#x2018;&#x17D; = DĂłnde:

đ?&#x2018;&#x161;2 â&#x2C6;&#x2019;đ?&#x2018;&#x161;1 đ?&#x2018;&#x161;đ?&#x2018;&#x153;

â&#x2C6;&#x2014; 100

(Ecuación N°3)

mo: Peso de la muestra m1: Peso del matraz vacio m2: peso matraz con grasa % đ?&#x2018;&#x201D;đ?&#x2018;&#x;đ?&#x2018;&#x17D;đ?&#x2018; đ?&#x2018;&#x17D; đ?&#x2018;?đ?&#x2018;&#x;đ?&#x2018;˘đ?&#x2018;&#x2018;đ?&#x2018;&#x17D; đ?&#x2018;&#x2019;đ?&#x2018;&#x203A; đ?&#x2018;?đ?&#x2018;&#x17D;đ?&#x2018; đ?&#x2018;&#x2019; đ?&#x2018; đ?&#x2018;&#x2019;đ?&#x2018;?đ?&#x2018;&#x17D; = % đ?&#x2018;&#x201D;đ?&#x2018;&#x;đ?&#x2018;&#x17D;đ?&#x2018; đ?&#x2018;&#x17D; đ?&#x2018;?đ?&#x2018;&#x;đ?&#x2018;˘đ?&#x2018;&#x2018;đ?&#x2018;&#x17D; â&#x2C6;&#x2014;

100 100â&#x2C6;&#x2019;% â&#x201E;&#x17D;đ?&#x2018;˘đ?&#x2018;&#x161;đ?&#x2018;&#x2019;đ?&#x2018;&#x2018;đ?&#x2018;&#x17D;đ?&#x2018;&#x2018;

(Ecuación N°4)

Los resultados se informan en porcentaje de materia grasa en base seca o humedad. Promediar los valores obtenidos y expresar el resultado con 2 decimales.

Repetitividad: La diferencia de los 2 resultados no debe ser superior al 2% del promedio.

2.2.4. DeterminaciĂłn de proteĂ­na.

Su anĂĄlisis se efectĂşa mediante el mĂŠtodo de Kjeldahl (Diagrama 7), mismo que evalĂşa el contenido de nitrĂłgeno total en la muestra, despuĂŠs de ser digerida con ĂĄcido sulfĂşrico en presencia de un catalizador de mercurio o selenio (FAO, 1993).

58

Pesar con precisiĂłn de mg 1g de muestra y colocarlo en el matraz Kjeldahl; agregar 10 g de sulfato de potasio, 0,7 g de Ăłxido de mercurio y 20 ml de ĂĄcido sulfĂşrico concentrado.

Colocar el matraz en el digestor en un ĂĄngulo inclinado y calentar a ebulliciĂłn hasta que la soluciĂłn se vea clara, continuar calentando por media hora mĂĄs. Si se produce mucha espuma agregar un poco de parafina.

Dejar enfriar; durante el enfriamiento adicionar lentamente alrededor de 90 ml de agua destilada y deshionozada.

Cuando este frio agregar 25 ml de soluciĂłn de sulfato de sodio y mezclar.

Agregar tres perlas de ebulliciĂłn y 80 ml de la soluciĂłn de hidrĂłxido de sodio al 40% manteniendo inclinado el matraz. Se formaran dos capas.

Conectar rĂĄpidamente el matraz a la unidad de destilaciĂłn, caliente y colecte 50 ml del destilado conteniendo el amonio en 50 ml de soluciĂłn indicadora de ĂĄcido bĂłrico.

Al terminar de destilar, remueva el matraz receptor, enjuague la punta del condensador y titule con la soluciĂłn estĂĄndar de ĂĄcido clorhĂ­drico.

Diagrama 7. Diagrama de flujo para la DeterminaciĂłn de proteĂ­na (FAO, 1993)

La fĂłrmula para la determinaciĂłn del porcentaje de proteĂ­na es: đ?&#x2018;&#x192;đ?&#x2018;&#x;đ?&#x2018;&#x153;đ?&#x2018;Ąđ?&#x2018;&#x2019;đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;&#x203A;đ?&#x2018;&#x17D; đ?&#x2018;?đ?&#x2018;&#x;đ?&#x2018;˘đ?&#x2018;&#x2018;đ?&#x2018;&#x17D; (%) = đ?&#x2018; đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;Ąđ?&#x2018;&#x;đ?&#x2018;&#x153;đ?&#x2018;&#x201D;đ?&#x2018;&#x2019;đ?&#x2018;&#x203A;đ?&#x2018;&#x153; đ?&#x2018;&#x2018;đ?&#x2018;&#x2019; đ?&#x2018;&#x2122;đ?&#x2018;&#x17D; đ?&#x2018;&#x161;đ?&#x2018;˘đ?&#x2018;&#x2019;đ?&#x2018; đ?&#x2018;Ąđ?&#x2018;&#x;đ?&#x2018;&#x17D; â&#x2C6;&#x2014; 6.25

(Ecuación N°5)

59

đ?&#x2018; đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;Ąđ?&#x2018;&#x;Ăłđ?&#x2018;&#x201D;đ?&#x2018;&#x2019;đ?&#x2018;&#x203A;đ?&#x2018;&#x153; đ?&#x2018;&#x2019;đ?&#x2018;&#x203A; đ?&#x2018;&#x2122;đ?&#x2018;&#x17D; đ?&#x2018;&#x161;đ?&#x2018;˘đ?&#x2018;&#x2019;đ?&#x2018; đ?&#x2018;Ąđ?&#x2018;&#x;đ?&#x2018;&#x17D; (%) = 100 â&#x2C6;&#x2014; DĂłnde:

đ??´â&#x2C6;&#x2014;đ??ľ đ??ś

â&#x2C6;&#x2014; 0.014

(Ecuación N°6)

A= Ă cido clorhĂ­drico usado en la titulaciĂłn (ml) B = Normalidad del ĂĄcido estĂĄndar C = Peso de la muestra (g)

2.3. HidrĂłlisis enzimĂĄtica.

En la hidrĂłlisis de los almidones obtenidos se utilizĂł la enzima FungamilÂŽ 2500 SG, (alfa-amilasa de tipo FĂşngico), su temperatura de activaciĂłn fue de 55°C a un pH de 4 â&#x20AC;&#x201C; 6 (Anexo B). En el Diagrama 8 se muestra el procedimiento seguido para la hidrĂłlisis enzimĂĄtica del almidĂłn.

Para Êste experimento se hizo uso de la Malanga y el Balú, tomåndose 60 g de almidón de cada materia prima. Se realizó la hidrolisis enzimåtica en tres tiempos diferentes (t15´, t30´, t60´); para hacer la dextrinización del almidón y de Êsta manera se determinó el tiempo óptimo de la hidrolisis. Para cada especie promisoria se realizaron tres tiempos por duplicado.

60

60 g Almidón Fungamil® 2500 SG

+2

En un beaker de 1000 ml con agua destilada

Hidrolisis enzimática

Inactivación de la enzima

Ca Buffer (Fosfato)

∆ 50°C (15, 30, 60 min.)

∆ 75°C (15 min.)

Bajar la Temperatura a 10°C Sedimentación (24 horas)

Decantación

Agua residual

Secado (60°C 8 h)

Maltodextrina

Diagrama 8. Diagrama de flujo para la Hidrolisis enzimática.

2.4.

Evaluación de las propiedades funcionales.

Las propiedades funcionales analizadas para los almidones obtenidos e

hidrolizados fueron: Efecto estabilizante, efecto gelificante, efecto viscosante, índice de hinchamiento y claridad de la pasta.

61

2.4.1. Efecto estabilizante.

Para determinar éste efecto se siguió el protocolo establecido por López y Bermúdez, 2001 (Diagrama 9).

Suspensión de almidón modificado al 12 %

Gelatinizar a baño de maría a ebullición (30 min.) (wmuestra)

Congelar a -10°C (24 h)

Descongelar en un baño de maría (30°C)

Centrifugar a 3000 rpm min.)

(10

Pesar la cantidad de líquido separado por el gel (wagua) Diagrama 9. Diagrama de flujo para determinar el efecto estabilizante (López y Bermúdez, 2001)

La fórmula para la determinación del efecto estabilizante es: Porcentaje de sinéresis = Dónde:

wagua wmuestra

∗ 100

(Ecuación N°7)

Wagua: Peso del agua Wmuestra: Peso de la muestra

62

2.4.2. Temperatura de gelificación.

Se siguió el protocolo dado por Véjar, (2005) descrito en el Diagrama 10.

Suspensión de almidón modificado al 5%

Llevar a baño de maría

Agitar constantemente

Introducir un termómetro a la suspensión de almidón Cuando se presente un cambio a gelatinoso realizar la lectura de la temperatura Diagrama 10. Diagrama de flujo para determinar el efecto gelificante (Véjar, 2005).

El punto de gelatinización estará dado por la temperatura se tome en el momento en que la suspensión del almidón cambie de estado.

63

2.4.3. Efecto viscosante.

Se siguió el método de Ostwald (Ver diagrama 11).

Suspensión de almidón modificado al 5 %

Llevar a baño de maría hasta que gelifique

Dejar enfriar a temperatura ambiente

Tomar un embudo y medir la altura y el diámetro

Tapar la parte inferior del embudo y agregar la suspensión de almidón gelificado

Destapar la parte inferior del embudo y contabilizar el tiempo que demora en bajar el almidón gelificado Determinar la viscosidad Diagrama 11. Diagrama de flujo para determinar el efecto Viscosante método de Ostwald.

La fórmula para la determinación de la viscosidad es:

𝑉𝑖𝑠𝑐𝑜𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 = ƞ1

𝑑2 𝑡2 𝑑1 𝑡1

(Ecuación N°8)

64

DĂłnde:

Ć&#x17E;1 = Viscosidad del agua. d1 = Densidad del agua d2 = Densidad del almidĂłn modificado suspendido al 5% (gelificado). t1 = Tiempo que tarda en fluir el agua t2 = Tiempo que tarda en fluir el almidĂłn modificado suspendido al 5% (gelificado).

Las unidades de viscosidad se van a expresar en centipoise (cP).

2.4.4. Ă?ndice de hinchamiento.

Se siguiĂł el protocolo sugerido por (GarzĂłn , 2006) Descrito en el Diagrama 12.

En una bureta agregar 5 g de almidĂłn modificado (Vo yWmuestra)

Agregar 90 ml de agua des ionizada

Agitar y dejar reposar (24 h)

Calcular la capacidad de hinchamiento (Vf)

Diagrama 12. Diagrama de flujo para determinar el Ă?ndice de hinchamiento (GarzĂłn, 2006).

La fĂłrmula para la determinaciĂłn del Ă?ndice de hinchamiento es:

đ??śđ?&#x2018;&#x17D;đ?&#x2018;?đ?&#x2018;&#x17D;đ?&#x2018;?đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;&#x2018;đ?&#x2018;&#x17D;đ?&#x2018;&#x2018; đ?&#x2018;&#x2018;đ?&#x2018;&#x2019; â&#x201E;&#x17D;đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;&#x203A;đ?&#x2018;?â&#x201E;&#x17D;đ?&#x2018;&#x17D;đ?&#x2018;&#x161;đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;&#x2019;đ?&#x2018;&#x203A;đ?&#x2018;Ąđ?&#x2018;&#x153; =

đ?&#x2018;&#x2030;đ?&#x2018;&#x201C; â&#x2C6;&#x2019; đ?&#x2018;&#x2030;đ?&#x2018;&#x153; đ?&#x2018;&#x160;đ?&#x2018;&#x161;đ?&#x2018;˘đ?&#x2018;&#x2019;đ?&#x2018; đ?&#x2018;Ąđ?&#x2018;&#x;đ?&#x2018;&#x17D;

(Ecuación N°9)

65

Dónde:

Vf: Volumen final Vo: Volumen inicial Wmuestra: Peso de la muestra

2.4.5. Claridad de la pasta.

Se siguió el protocolo sugerido por Montes et al., 2008 (Diagrama 13).

Pesar 0,4 g de almidón modificado en un tubo de ensayo con tapa Llevar a volumen de 10 ml con agua destilada

Colocar el tubo a baño de maría por 30 min.

Agitar los tubos vigorosamente cada 5 min.

Dejar enfriar a temperatura ambiente Determinar el porcentaje de transmitancia a 650 nm en un espectrofotómetro visible Medir la transmitancia de las muestras a 24, 48 y 72h Diagrama 13. Diagrama de flujo para determinar la claridad de la pasta. Montes et al., 2008

66

Para la determinación de la claridad de la pasta se hizo uso del espectrofotómetro haciendo lecturas cada 24,48 y 72 horas del porcentaje de Transmitancia a 650nm.

2.5. Aplicación en gastronomía molecular.

Después de realizar la hidrólisis enzimática se obtuvieron las maltodextrinas, las cuales se aplicaron en para elaborar “Migas de aceite de oliva” (Diagrama 14). A la vez se realizó la prueba sobre una maltodextrina comercial, para comparar su capacidad de formar esferas, de potencializar sabores, el color y la absorción de grasa.

80 % Maltodextrina

15 % Aceite de Oliva Pesar 5 % NaCl

Mezclar lentamente

Poco a poco las migas se irán formando

Calentar a 30°C

Diagrama 14. Diagrama de flujo de la aplicación en gastronomía molecular (Migas de aceite de oliva).

67

2.5.1. Análisis Organoléptico.

Se evalúa mediante percepciones sensoriales utilizando una escala con dos valores. El primero de ellos, establecido mediante los números enteros 1,2 y 3 (Tabla 10) y el segundo, reportado como decimal para indicar la intensidad de la propiedad (1,5 y 9), siendo 1 la intensidad más baja y 9 la más alta (Tabla 11).

Tabla 10 Puntuación dada para cada característica sensorial evaluada a las maltodextrinas aplicadas en la gastronomía molecular mediante números enteros.

Esfericidad Potencializador de sabor Color Absorción de grasa Textura

1 Pequeño Bajo Marfil Seco Chiclosa

2 Mediano Medio Hueso Semi seco Crujiente

3 Grande Alto Amarillo Húmedo Turronosa

Tabla 11.

Puntuación dada para la intensidad de la característica sensorial evaluada de las maltodextrinas estimadas en la gastronomía molecular.

Intensidad

Numero decimal

Baja

1

Media

5

Alta

9

68

3.

RESULTADOS Y ANÁLISIS

3.1. Caracterización de los almidones

3.1.1. Rendimiento de los almidones

Dentro de los porcentajes de rendimiento de los almidones obtenidos de las especies promisorias por medio de la metodología expuesta en este documento, el Balú tiene un 17% y la Malanga un 18% de almidón, estos valores están muy cercanos a los reportados por Suárez (2003) y Alarcón (2010) (Grafica 2), así mismo dichos resultados están por debajo a los obtenidos para plátano y yuca.

El bajo rendimiento pudo deberse a la manera artesanal en el que se hizo la extracción. En los sistemas artesanales de producción, se obtiene a diario de 50 a 60 kilogramos de almidón por trabajador, mientras que con un procedimiento semimecanizado se pueden obtener hasta 10 toneladas diarias. En las fábricas modernas, totalmente mecanizadas, la producción diaria de almidón asciende hasta a 150 toneladas, refiriéndonos para el caso de la Yuca (FAO, 2006).

Rendimiento Almidón (%)

Rendimiento de los almidones 70 60 50 40 30 20 10 0

17

18

20

21

Balú

Malanga

Balu¹

Malanga²

60

63

Yuca⁴

Plátano⁵

16

Papa³

Tipo de Almidón 1

Suárez, 2003. 2Alarcón., 2010. 3Villacrés y Espín, 1999, 4Herrera, 1992; 5Gorosquerr, 2004.

Gráfico 2 Porcentaje de Rendimiento de Almidón de las especies promisorias de Balú y Malanga comparadas con los almidones de otros autores.

69

3.1.2. Análisis proximal de los almidones

Para la caracterización de los diferentes almidones obtenidos, se realizó el análisis bromatológico para determinar su composición nutricional del almidón de las especies promisorias trabajadas.

La Tabla 8 muestra el set de datos; correspondiente a la caracterización de los almidones.

Tabla 8.

Caracterización Nutricional del Almidón Especie promisoria Replica 1 2 1 2

Balú Malanga

3.1.2.1.

Determinación Determinación Determinación Determinación de humedad de cenizas de extracto de proteína (%) totales (%) etéreo (%) (%) 68,61 68,59 77,36 77,14

2,14 2,42 1,48 1,43

1,83 1,79 1,34 1,30

1,42 1,27 1,62 1,46

Porcentaje de humedad

En el Gráfico 3 se representan los datos obtenidos en el laboratorio con su respectivo valor promedio y desviación estándar. Estos valores son altos, ya que no hubo un secado total, se realizó un secado parcial al medio ambiente y no uno total porque la hidrólisis subsiguiente requiere adición de agua y no se justifica secar completamente.

Por otro lado, el contenido de humedad para el almidón de Balú estuvo entre 68,60 ± 0,01 %, mientras el almidón de Malanga fue más alto con un valor de 77,25 ± 0,16%.

La humedad ejerce un efecto importante en el momento de conservar el almidón, ya que a mayor contenido de humedad la probabilidad de crecimiento y proliferación de microorganismos (mohos y levaduras) es más alta. Caso contrario a si dicho porcentaje fuese más bajo.

70

Humedad (%)

Humedad de los alimentos 80,00 78,00 76,00 74,00 72,00 70,00 68,00 66,00 64,00 Balú

Malanga Tipo de almidón

Gráfico 3. Porcentaje de humedad de las especies promisorias de Balú y

Malanga.

3.1.2.2.

Porcentaje de cenizas.

En la Gráfico 4 se observan los datos obtenidos en el laboratorio, con su respectivo valor promedio y desviación estándar. Los resultados son diferentes en el contenido de ceniza entre los almidones de Balú con respecto a los de Malanga que fueron más bajos (entre 2,28 ± 0.20 y 1,46 ± 0,04 %). Estos resultados fueron más bajos a los reportados en la literatura, donde para el almidón de Balú se encontró un 5,35 % (Acero, 2002) y para la Malanga se registra un 1,57% en su porcentaje de ceniza (Martínez, et al., 2013). En relación con el porcentaje de ceniza del almidón de papa, yuca y maíz los valores obtenidos fueron más altos que éstos, siendo para la papa y la yuca un porcentaje del 0,44% y 0,11% (Hoover, 2002) respectivamente, y para el maíz un valor del 0,52% (Hernández et al., 2004).

El aumento en la cantidad de cenizas del almidón de Balú se relaciona posiblemente con un aumento en su contenido de minerales. Éstos, junto con el agua, son los únicos componentes de los alimentos que no se pueden oxidar en el organismo para producir energía; por el contrario, la materia orgánica comprende los nutrientes 71

(proteínas, carbohidratos y lípidos) que se pueden quemar (oxidar) en el organismo para obtener energía.

Ceniza de los almidones 3

Ceniza (%)

3 2 2 1 1 0 Balú

1

Malanga

Balu¹ Malanga² Papa³ Tipo de almidón

Yuca³

Maíz⁴

Acero, 2002. 2 Martínez, et al., 2013. 3Hoover, 2002. 4Hernandez-Lauzardo y col, 2004.

Gráfico 4. Porcentaje de Ceniza de las especies promisorias de Balú y Malanga comparadas con los almidones de otros autores.

3.1.2.3.

Extracto etéreo.

En la Gráfico 5 se muestran los datos obtenidos en el laboratorio, con su respectivo valor promedio y desviación estándar. El contenido de extracto etéreo para las muestras de Almidón de Balú y Malanga fue del 1,81 ± 0,03 y 1,32 ± 0,03%. Estos resultados son mayores en comparación con los hallados en otros trabajos de investigación, donde para el caso del Balú se encontraron contenidos de 0,7 % y para la Malanga 0,79 % (Martínez, Torruco et al., 2013). De igual manera, superó los valores reportados para el almidón de papa y yuca 0,3% (Huang, 2007), y para el maíz 0,7% (Jobling, 2004). Esta grasa es de suma importancia puesto que actúa como lubricante, plastificante y buen conductor del calor, comunicando sabores y texturas especiales a los alimentos. (Serna y López, 2010).

72

Extracto etéreo de los almidónes Extracto etéreo (%)

2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 Balú

1

Malanga

Balu¹ Malanga¹ Papa² Tipo de almidón

Yuca²

Maíz³

Martínez, Torruco et al., 2013. 2 Huang, 2007 3Jobling, 2004.

Gráfico 5. Porcentaje de Extracto Etéreo de las especies promisorias de Balú y Malanga comparado con los almidones de otros autores reportados.

3.1.2.4.

Porcentaje de proteína.

En la Gráfico 6 se muestran los datos obtenidos en el laboratorio, con su respectivo valor promedio y desviación estándar.

La proteína presente en el almidón de Balú y Malanga es de 1,35 ± 0,11 y 1,54 ± 0,11% respectivamente; estos resultados son bajos teniendo en cuenta los reportados por Carvajal., et al (2010) en otra investigación, donde se reportan contenidos de proteína de 18,5% para la harina de Balú; y Torres et al., (2013) reporta 1,5% para el almidón de malanga. Los almidones no tienen gran contenido de proteínas, la harina contiene todas las proteínas que contiene el seudocereal y/o tubérculo, estos almidones con bajo contenido de proteína se hacen factibles en la elaboración de jarabes glucosados (Hernández et al., 2008).

73

Proteína de los almidones 20 18

Proteína (%)

16 14 12 10 8 6 4 2 0 Balú

Malanga

Harina Balu¹

Malanga²

Papa³

Yuca³

Maíz⁴

Tipo de almidón

1

Carvajal., 2010. 2Torres et al., 2013. 3Velez, Villada et al., 2008. 4Jobling, 2004.

Gráfico 6. Porcentaje de Proteína de las especies promisorias de Balú y Malanga comparada con otros autores.

Pero a su vez más altos en comparación a los valores reportados para los almidones de papa, yuca y maíz los cuales señalan resultados de 0,61%, 0,59% (Vélez, Villada et al., 2008) y 0,35% (Jobling, 2004) correspondientemente.

Las proteínas ejercen una influencia controladora en la textura de los alimentos las lipoproteínas afectan las propiedades reológicas de las soluciones alimenticias o poseen aplicaciones técnicas como emulsificantes comestibles. El "envejecimiento" de la carne está relacionado con cambios químicos en las proteínas. Las proteínas naturales puras poseen poco sabor. Durante el proceso de calentamiento (ebullición, panificación, asado) las cadenas laterales de aminoácidos se degradan o interactúan con otros 74

componentes de los alimentos (ejemplo, la lisina con los azúcares reductores) para conferir sabores típicos. El calentamiento excesivo puede, por otro lado, reducir el valor nutritivo (Ramírez, et al., 2013).

3.2.

Hidrolisis enzimática

El almidón obtenido de las especies promisorias se hidrolizó con la enzima Fungamil® 2500 SG a tres tiempos diferentes (15', 30', 60') por duplicado, para realizar una dextrinización del mismo y posteriormente evaluar diferentes propiedades funcionales y así poderlo aplicar en la gastronomía molecular. En la tabla 9 se muestra el set de datos correspondiente a las siguientes propiedades: Efecto estabilizante, punto de gelatinización, efecto viscosante, índice de hinchamiento y claridad de la pasta.

Tabla 9.

Propiedades funcionales de los almidones hidrolizados de las especies promisorias. Índice de Claridad Efecto Punto de Efecto Hinchamiento Especie Tiempo de la Replica Estabilizante Gelatinización Viscosante Promisoria (min.) pasta (g H₂O / g (g/ml) (°C) (cP) (%T) almidón) 1 0,1237 78 1,6397 0,9804 8,20 15 2 0,1345 78 1,6423 1,5826 8,40 1 0,2345 78 3,1121 1,1543 12,00 Balú 30 2 0,2896 78 3,1013 0,8385 18,80 1 0,2163 78 4,5385 1,2598 10,20 60 2 0,2259 78 4,7805 0,9878 9,20 1 0,4536 74 202,7335 0,6842 9,60 15 2 0,4298 72 206,2306 1,1904 22,40 1 0,3269 74 219,6313 0,8793 7,60 Malanga 30 2 0,3785 74 229,9806 0,6334 6,00 1 0,5126 72 260,5506 0,9724 44,20 60 2 0,5492 72 266,9094 0,2976 2,70

A continuación se analiza cada una de las propiedades de los almidones hidrolizados para así determinar su aplicabilidad en la gastronomía molecular.

75

3.2.1. Efecto estabilizante

La evaluación de la estabilidad a la refrigeración y congelación consiste en verificar la expulsión del agua (sinéresis) contenida en los geles como consecuencia de la reorganización de las moléculas del almidón (Betancur-Ancona et al., 2001). El almidón de Balú, conforme pasaron los días de almacenamiento, presentó sinéresis en la congelación (–10 °C)( Gráfico 7), con 20,7%, al igual que el almidón de Malanga, con 43,2% y 26,5 (Gráfico 8).

Sinéresis (%)

Sinéresis de la maltodextrina de Balú 70 60 50 40 30 20 10 0

Balú 15' Balú 30' Balú 60' 0

1

2

3

4

5

6

Ciclo

Gráfico 7. Estabilidad del gel de la maltodextrina de Balú.

Sinéresis (%)

Sinéresis de la maltodextrina de Malanga 80 70 60 50 40 30 20 10 0

15' 30' 60' 0

1

2

3

4

5

6

Ciclo

Gráfico 8. Estabilidad del gel de la maltodextrina de Malanga

76

El almidón de Malanga fue el que presentó la mejor estabilidad a los procesos de refrigeración y congelación. Soni et al. (1990) mencionan que cuando los almidones se someten a sucesivos ciclos de congelación, su estructura se ve afectada, ya que hay una redistribución y dilución de las pastas de almidón por el crecimiento y disolución de los cristales de hielo. Este comportamiento se dio en el almidón de Balú, por haber presentado una baja estabilidad a los procesos de refrigeración y congelación, ocasionando la pérdida del agua atrapada en el gel. De acuerdo con estos resultados, los almidones de Malanga pueden ser utilizados en aquellos alimentos que requieren ser almacenados en refrigeración y necesitan cierta exudación de humedad para proporcionar una apariencia fresca, como los flanes o salsas. Por otra parte, los almidones de Balú, debido a su baja sinéresis, pueden ser utilizados en productos como rellenos de pasteles, alimentos infantiles y sopas (Hernández, 2008).

3.2.2. Efecto Gelificante

En el Gráfico 9 se muestran los datos obtenidos en el laboratorio, con su respectivo valor promedio y desviación estándar.

El punto de gelificación en el almidón de Balú fue de 78 ± 0,0 °C para los tres tiempos, no presentando así diferencias significativas. Por otra parte, Carvajal (2010) reportó valores menores de temperatura de gelatinización en el almidón de Balú con 62°C los valores. En el caso del almidón de Malanga, la temperatura de gelatinización fue de 73 ± 1,41 °C en el tiempo 15', 74 ± 0,0 °C tiempo 30' y 72 ± 0,0 °C en el tiempo 60'. Estos valores son muy similares a los almidones de papa, yuca y maíz, los cuales tienen temperaturas de gelatinización que van desde los 52 – 72°C.

77

Punto de gelificación de las maltodextrinas Temperatura (°C)

100 80 60 40 20 0 15'

30'

60'

15'

30'

Maltodextrina Balu

60'

Balu¹

Malanga²

Almidón Malanga

1

Carvajal., 2010. 2Torres et al., 2013.

Gráfico 9. Efecto Gelificante de las especies promisorias de Balú y Malanga.

Una mayor temperatura de gelatinización en almidones nativos, refleja un incremento en la estabilidad interna del gránulo del mismo, normalmente asociada a una mayor presencia de zonas semi cristalinas y a un alto contenido de amilosa (Imberty et al., 1988); además, Vélez et al., 2008 reportó que la temperatura de gelatinización en raíces y tubérculos es menor que en cereales porque el gránulo de almidón absorbe rápidamente agua debido al debilitamiento entre las fuerzas de atracción de las moléculas (amilosa/amilopectina), fenómeno asociado a un menor contenido de amilosa y a una mayor presencia de regiones cristalinas dentro del gránulo que requieren menos temperatura de calentamiento. Lo anterior sugiere para las maltodextrinas de Balú y Malanga, un uso potencial como agente esferificante.

Esto conlleva a decir que debido a la alta temperatura de gelificación del almidón de Balú, se hace factible su inclusión en productos que serán sometidos a altas temperaturas de procesamiento, como los productos enlatados. Mientras que los almidones de Malanga pueden considerarse para ser usados en productos que no requieran temperaturas elevadas, tales como caramelos tipo chiclosos o natillas, pudines, etc (Hernández, 2008).

78

3.2.3. Efecto viscosante

La viscosidad implica un hinchamiento de los gránulos de almidón y es el resultado del aumento de la temperatura en presencia de agua. De acuerdo a lo expresado anteriormente mientras más alto es el índice, más viscosa es la masa enfrentando el calentamiento y la actividad amilástica7 es menos fuerte (Sandoval et al., 2012).

Con relación al Gráfico10, el Balú presentó una viscosidad de 1,64 ± 0,0018 cP para los 15', 3,11 ± 0,0077 cP para los 30' y 4,66 ± 0,17 cP para los 60', los cuales no presentan una diferencia significativa. En comparación con la Malanga donde se reportaron datos de 204, 48 ± 2,4 cP para los 15', 224, 81 ± 7,31 cP para los 30' y 263,73 ± 4,49 cP para los 60' estos resultados mostraron una diferencia significativa, lo anterior se explica por la relación entre el contenido de amilosa/amilopectina en los dos almidones y el tamaño del gránulo (Vélez et al., 2008).

La viscosidad del almidón de Balú reveló una mayor disminución que el del almidón de Malanga, este fenómeno se presenta gracias a la capacidad de hinchamiento que tienen los gránulos del primero y a la marcada reducción de la viscosidad reflejada en su menor estabilidad durante la cocción, esto lo hace útil como espesante o para dotar a los alimentos de una película protectora (Lucas et al., 2013).

Se pudo presentar una mayor viscosidad para la Malanga debido al alto contenido de amilosa lo cual favorece la solubilidad, evidenciándose una mejor claridad de la pasta y mayor tendencia a la retrogradación de los geles. Ésta característica la hace especialmente importante para su aplicación en postres, pudines, sopas, rellenos, gomas; además, una alta pureza, ausencia de gluten, fosfatos, aceites, grasas y proteínas, todo lo cual es altamente deseable para alimentos de dietas bajas en grasa, alimentos sin gluten y alimentos antialérgicos (IFAD y FAO, 2004).

7

Actividad amilastica: Es la actividad que tiene la amilasa, la cual es una enzima que degrada el almidón.

Dependiendo de su índice amilasamico este puede ser alto o bajo (Dubat,2013)

79

Viscosidad de los almidones hidrolizados

Viscosidad (cP

)

1000

100

10

1 15'

30'

60'

15'

Balú

30'

60'

Malanga Especie promisoria

Gráfico 10. Viscosidad de las maltodextrinas de Balú y Malanga a tres tiempos diferentes.

3.2.4. Índice de hinchamiento

Cuando el almidón se pone en contacto con agua caliente, los gránulos se hinchan y una porción del almidón se disuelve en el medio acuoso circundante. El grado de hinchamiento dependerá de la especie del almidón y del tipo y magnitud de la modificación (Franco y Wenzel, 2006).

Los valores del índice de hinchamiento de los almidones evaluados se muestran en el gráfico 11 en ella se puede apreciar que para el Balú se obtuvieron valores de 1,28 ± 0,42 ml/g para el tiempo de 15', a los 30' de 0,99 ± 0,22 ml/g y 1,12 ± 0,19 ml/g que corresponden al tiempo de los 60'. En cuanto a la Malanga, los valores fluctuaron entre 0,93 ± 0,35 ml/g para el tiempo de 15', 0,75 ± 0,17 ml/g a los 30' y 0,63 ± 0,47 ml/g para los 60'. Para las muestras de estas dos especies promisorias no existen diferencias significativas en la absorción del agua de los almidones hidrolizados.

80

Absorción de agua (g agua/ g almidón)

Absorción de agua en las maltodextrinas 1,80 1,60 1,40 1,20 1,00 0,80 0,60 0,40 0,20 0,00 15'

30'

60'

15'

Balú

30'

60'

Malanga Especies promisorias

Gráfico 11. Índice de Hinchamiento de las especies promisorias de Balú y Malanga.

El almidón de Balú presentó una mayor capacidad de absorción de agua lo cual le permite ser útil como estabilizador, por su elevada capacidad de retención de agua es usado en productos mantecados-helados. En cuanto al almidón de Malanga puede ser usado en alimentos como espesante, da cuerpo y textura al alimento preparado; para sopas, alimentos para infantes, salsas, gelatinas sintéticas (Aristizabal y Sánchez, 2007).

3.2.5. Claridad de la pasta.

La claridad de las pastas de las maltodextrinas es un valor práctico y útil en muchas aplicaciones industriales ya que una menor claridad de pasta puede relacionarse con la presencia de moléculas de almidón menos susceptibles a la retrogradación (López, 2012).

Se observaron diferencias en la transmitancia (%T) entre las muestras de maltodextrinas almacenadas a temperatura ambiente (Gráfico 12) puesto que este se gelificó, lo cual dificultó la lectura y por ende se tuvo que hacer diluciones a las muestras para obtener los valores correspondientes a la transmitancia. Este fenómeno es determinado por la gelificación de la fracción de amilosa y por la recristalización de la amilopectina, una vez ocurrida la gelatinización, en la fase de enfriamiento (Miles et al., 81

1985; Gidley, 1987; Bello et al., 2002; Amani et al., 2005). Estas pastas al enfriarse se opacaban por lo tanto eran inestables, dando lugar a la formación de geles muy vulnerables a la retrogradación. Se puede notar que éstos presentan un comportamiento similar donde es notorio que permanecen casi constantes a través del tiempo para todas las muestras de almidones evaluadas a temperatura ambiente.

Claridad de la pasta de la maltodextrinas Transmitancia (°T)

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

10

20

30

40

50

60

70

80

Tiempo (h) Balú 15'

Balú 30'

Balú 60'

Malanga 15'

Malanga 30'

Malanga 60'

Gráfico12. Claridad de la pasta de las maltodextrinas obtenidas de los almidones hidrolizados de especies promisorias.

Se observa el comportamiento de la claridad de la pasta de la maltodextrina de Balú de una manera más detallada, donde se evidencia el grado de transparencia de las pastas las cuales están directamente relacionadas con el estado de dispersión de los solutos y con la tendencia a la retrogradación de los almidones. Novelo y Betancur (2005) mencionan que los almidones que presentan menor cantidad de amilosa son fácilmente dispersados, por lo que se incrementa su claridad, al igual que los que presentan mayor poder de hinchamiento. El comportamiento de estas pastas fue similar, los geles presentaron resistencia a la retrogradación en el lapso comprendido entre las 0 y 25h, luego con el pasar del tiempo mostraron sinéresis. Éstas maltodextrinas que presentan claridad de pasta baja, es decir, que son opacos, pueden ser utilizados en alimentos poco transparentes, como las mayonesas, los productos cárnicos, las bebidas

82

concentradas tipo néctar o en productos de panificación y de ésta manera darle características de opacidad al producto (Betancur et al., 2001).

El almidón de Malanga presentó temperaturas de gelificación más bajas que el almidón de Balú, por lo tanto se espera que sus pastas presenten mayor claridad, se observa que la claridad de la pasta de la maltodextrina de Malanga fue la que presentó los valores más altos de transmitancia y por ende, una menor tendencia a la retrogradación para la maltodextrina de 60' en comparación con las maltodextrinas de 15' y 30' las cuales expusieron poca estabilidad en sus geles.

La transparencia u opacidad presentada por las pastas de almidón influyen directamente sobre las características de brillantez y opacidad del color de los productos en los que se empleen como espesantes (BETANCUR-ANCONA et al., 2001). Los almidones que presentaron valores elevados de transmitancia, tales como el de Malanga podrían ser utilizados en alimentos como mermeladas, gelatinas, y en confitería para la elaboración de gomitas, y sistemas alimenticios que necesiten ser refrigerados y congelados (Hernández et al., 2008).

Se relaciona el comportamiento adquirido por las maltodextrinas de las especies promisorias correspondientes al tiempo 15' donde para el caso del Balú la dispersión de los solutos era mayor permitiendo que se evidenciara un incremento en la claridad de la pasta, caso contrario para la maltodextrina de Malanga donde se desarrolló retrogradación, posiblemente por el mayor contenido de amilosa presente.

La claridad de la pasta de la maltodextrina del tiempo 30' se observa cómo la maltodextrina de Malanga presenta una sinéresis con respecto al tiempo, mostrando una estabilidad a la retrogradación, con una claridad de pasta baja.

También el tiempo de almacenamiento es responsable de la disminución del %T porque después de cierto tiempo la propagación y maduración de los cristales en la fracción de amilopectina puede verse favorecida, incrementando la retrogradación de la muestra (Liu et al., 1998; Meza et al., 2001) como puede observarse para la 83

maltodextrina de Malanga, pero que a su vez presentó el pico más alto de transmitancia en comparación a los demás comportamientos.

3.3.

Aplicación en gastronomía molecular

Una vez establecidas

las propiedades funcionales se determinó que las

maltodextrinas obtenidas pueden aplicarse en gastronomía molecular para encapsular y esferificar moléculas oleosas. Después de hidrolizado el almidón de las diferentes especies promisorias trabajadas, se realizó su aplicación en la gastronomía molecular comparándolo con maltodextrina comercial D-10; de acuerdo con los resultados obtenidos en la evaluación organoléptica (Anexo N)

Las maltodextrinas obtenidas evaluadas sensorialmente y comparadas con la comercial D-10, son diferentes ya que la maltodextrina de Balú y Malanga tienen mayor esfericidad, textura, y absorción de grasa dependiendo los tiempos de hidrolisis al igual que color y potencialización del sabor.

El tamaño del grano de la maltodextrina

obtenida a partir del Balú no es similar con respecto a la maltodextrina comercial al igual que la textura; hay mayor similaridad en la absorción de grasa, color y potencialización del sabor, siendo la maltodextrina del tiempo 60' la que más parecido tiene con el patrón con respecto a color y absorción de grasa, al igual que la del tiempo 15' que se asemeja a la comercial en la potencialización del sabor (Gráfico 13). Dentro de los diferentes tiempos de hidrolisis hay una diferencia significativa; se evidencia que el almidón de Balú hidrolizado en el tiempo 60' posee mayor esfericidad, textura y potencialización del sabor, mientras que la absorción de grasa es baja. La maltodextrina del tiempo 30' tiene una mayor absorción de grasa y su textura es menor, en cuanto a la de Malanga es más incoloro a la comercial pero su esfericidad, textura y absorción de grasa es mayor (Gráfico 14). La hidrolisis en el tiempo 60' tiene una menor absorción de grasa, textura y potencialización del sabor mientras que en el tiempo 30' la potencialización del sabor, esfericidad, textura y absorción de grasa es mayor siendo así este tiempo de hidrolisis el mejor, hay así una diferencia significativa en estos valores.

84

Caracteristicas sensoriales del Balú Esfericidad 4,0 3,0 2,0 Textura

Potencializador del sabor

1,0 0,0

Absorcion de grasa

Maltodextrina D-10

Color

Balú 15

Balú 30

Balú 60

Gráfico 13. Características organolépticas en la maltodextrina del Balú con respecto a la maltodextrina comercial D-10

Caracteristicas sensoriales de Malanga Esfericidad 4,0 3,0 2,0 Textura

Potencializador del sabor

1,0 0,0

Absorcion de grasa Maltodextrina D-10

Color Malanga 15

Malanga 30

Malanga 60

Gráfico 14. Características organolépticas en la maltodextrina de Malanga con respecto a la maltodextrina comercial D-10.

85

3.4. Aplicación de las maltodextrinas obtenidas, según sus propiedades funcionales En la tabla 10 se muestran las diferentes aplicaciones de las maltodextrinas obtenidas a partir de las especies promisorias trabajadas de acuerdo a sus diferentes propiedades funcionales, para hacer uso de ellas en la industria alimentaria.

Tabla 10.

Aplicaciones para cada una de las maltodextrinas obtenidas de las especies promisorias.

Maltodextrina Balú Aplicación Mermeladas

Malanga

B 15'

B 30'

B 60'

M 15'

M 30'

M 60'













Confitería













Gelatinas













Alimentos infantiles Cremas (Repostería) Embutidos-Enlatados

 

 

 













Alimentos para bebes







Sopas







Productos Mantecados







Helados







Mayonesas







Néctares







Panificación







Caramelos







Salsas (Refrigeradas)







Natillas, flanes, pudines







Alimentos sin gluten







Dietas bajas en grasas







Alimentos antialérgicos







Alimentos sin gluten







Gomitas







86

4.



CONCLUSIONES

Las propiedades funcionales de las maltodextrinas obtenidas de las especies

promisorias, revelaron características importantes que son de gran utilidad en la industria alimentaria, siendo específicas para cada tipo de proceso o alimento en el cual se vaya a utilizar. De las cuales unas se hacen deseables para aquellos que requieran mayor viscosidad, mayor capacidad de absorción de agua, mejor estabilidad, mayor poder de gelificación, entre otras. No se puede decir que una especie fue mejor que la otra, ya que las dos presentaron particularidades que son aplicadas en el desarrollo de los mismos. 

La caracterización nutricional del almidón mediante análisis próximo determinó

los porcentajes de los contenidos de humedad, ceniza, extracto etéreo y proteína; presentando el almidón de Balú un mayor contenido de cenizas y de extracto etéreo con relación a la Malanga, esta última presenta más proteína y humedad que el Balú. Estos valores son importantes ya que le otorgan a los alimentos sabores y texturas especiales, además de ejercer un control da calidad en la industria de alimentos. 

En la aplicación de las maltodextrinas en un alimento (Migas de aceite de oliva),

provenientes de las especies promisorias y de acuerdo con sus propiedades funcionales, se pudo determinar, que tanto la maltodextrina de Balú como la de Malanga pueden ser utilizadas en encapsulación aromas y sabores, y a su vez en la elaboración de mermeladas, productos de confitería, panadería, mayonesas, helados, néctares, salsas, entre otros, gracias a las cualidades que ofrecen estas especies.

87

5.

RECOMENDACIONES



Para futuras investigaciones con maltodextrinas de las especies promisorias trabajadas, se sugiere un estudio más profundo sobre las aplicaciones que estas tienen en gastronomía molecular gracias a sus propiedades funcionales.



En el momento del pelado y rallado de la Malanga es importante hacer uso de todos los elementos de protección personal, ya que esta tiene sustancias toxicas para la piel, se aconseja un estudio adicional sobre estos compuestos tóxicos.



A las maltodextrinas obtenidas, es pertinente realizarles una caracterización nutricional por medio de análisis próximo para verificar que diferencias hay antes y después de una hidrólisis enzimática.



La aplicación de un panel sensorial para la evaluación de las características de la maltodextrina y evaluar su mercado y aceptación por el consumidor

88

6.

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96

Anexos 97

 Anexo A. Resultados entregados de los análisis realizados en la Fundación Universitaria Agraria de Colombia.

98

 Anexo B. Ficha técnica de la enzima Fungamil® 2500 SG.

99

100

 Anexo C. Ficha técnica de la Maltodextrina comercial D-10.

101

 Anexo D. Tabla 11.

Análisis ANOVA de un factor para el efecto Estabilizante de Maltodextrina de Balú.

Origen de las variaciones

Suma de Grados de Promedio de los Probabi Valor crítico cuadrados libertad cuadrados F lidad para F 186313,260 267,188 4,0754 3,47804969 9 4 46578,31523 0171 5E-10 1

Entre grupos Dentro de los grupos

Total

1743,2786

10

188056,539 5

14

174,32786

 Anexo E. Tabla 12.

Análisis ANOVA de un factor para el efecto Estabilizante de Maltodextrina de Malanga.

Origen de las variaciones Entre grupos Dentro de los grupos

Suma de cuadrados 340835,937 2 15137,0847 8

Total

355973,022

Grados de libertad 4 10

Promedio de los cuadrados

Probabil Valor crítico F idad para F 56,2915 8,04652 3,47804969 85208,98431 4196 E-07 1 1513,708478

14

 Anexo F. Tabla 13.

Análisis ANOVA de un factor para el efecto Gelificante de Maltodextrina de Balú.

Promedio de los cuadrados F Probabilidad Valor crítico para F 2773,5 10,56571429 0,031361074 7,708647422 262,5

 Anexo G. Tabla 14.

Análisis ANOVA de un factor para el efecto Gelificante de Maltodextrina de Malanga.

Promedio de los cuadrados F Probabilidad Valor crítico para F 2166 8,235741445 0,045477859 7,708647422 263

102

 Anexo H. Tabla 15.

Análisis ANOVA de un factor para el efecto Viscosante de Maltodextrina de Balú.

Origen de las variaciones Entre grupos Dentro de los grupos

Suma de Grados de Promedio de los Probabil Valor crítico cuadrados libertad cuadrados F idad para F 1522,99559 5,77681 0,07407 7,70864742 6 1 1522,995596 7675 4579 2 1054,55680 4 4 263,6392009

Total

2577,55239 9

5

 Anexo I. Tabla 16.

Análisis ANOVA de un factor para el efecto Viscosante de Maltodextrina de Malanga.

Origen de las variaciones Entre grupos Dentro de los grupos

Suma de Grados de Promedio de los Probabil Valor crítico cuadrados libertad cuadrados F idad para F 57627,5328 80,5184 0,00085 7,70864742 4 1 57627,53284 3393 3555 2 2862,82432 6 4 715,7060815

Total

60490,3571 7

5

 Anexo J. Tabla 17.

Análisis ANOVA de un factor para el Índice de Hinchamiento de Maltodextrina de Balú.

Grados de libertad

Promedio de los cuadrados 1 4

1720,370837 262,5101963

F Probabilidad 6,55353910 0,06263886 5 7

Valor crítico para F 7,708647422

5

103

 Anexo K. Tabla 18.

Análisis ANOVA de un factor para el Índice de Hinchamiento de Maltodextrina de Malanga.

Grados de libertad

Promedio de los cuadrados 1 4

1756,902046 262,5115707

Valor crítico para F Probabilidad F 6,69266516 0,06087495 9 8 7,708647422

5

 Anexo L. Tabla 19.

Análisis ANOVA de un factor para la Claridad de la pasta de la Maltodextrina de Balú.

Origen de las variaciones Entre grupos Dentro de los grupos

Total

Suma de Grados de Promedio de los Probabi Valor crítico cuadrados libertad cuadrados F lidad para F 826,635937 0,95667 0,49416 6,59138211 5 3 275,5453125 4627 136 6 1152,09625

4

1978,73218 8

7

288,0240625

 Anexo M. Tabla 20.

Análisis ANOVA de un factor para la Claridad de la pasta de Maltodextrina de Malanga.

Origen de las variaciones Entre grupos Dentro de los grupos Total

Suma de cuadrados

Grados de libertad

731,6725

3

1153,7325

4

1885,405

7

Promedio de los cuadrados

Probabi Valor crítico F lidad para F 0,84557 0,53634 6,59138211 243,8908333 1511 779 6 288,433125

104

 Anexo N. Tabla 21.

Resultados obtenidos en la evaluación organoléptica de las propiedades funcionales.

Tiempo (min.)

Especie Promisoria

Replica

Esfericidad

Potencializador del sabor

Color

Absorción de grasa

Textura

1

3,1

3,1

2,1

3,5

3,5

2

3,1

3,1

2,1

3,5

3,5

1

3,5

3,5

2,5

3,9

3,1

2

3,5

3,5

2,5

3,9

3,1

1

3,9

3,9

2,9

3,1

3,9

2

3,9

3,9

2,9

3,1

3,9

1

2,1

2,5

1,1

3,5

3,5

2

2,1

2,5

1,1

3,5

3,5

1

2,9

2,9

1,5

3,9

3,9

2

2,9

2,9

1,5

3,9

3,9

1

2,5

2,1

1,9

3,1

3,1

2

2,5

2,1

1,9

3,1

3,1

1,0

3,0

3,0

3,0

1,0

15

30

Balú

60

15

30

Malanga

60 Maltodextrina D-10

 Anexo O. Análisis Anova y Prueba de Tukey para los resultados obtenidos en la evaluación sensorial de las propiedades funcionales.

ANOVA unidireccional: Tiempo (min. Replica. Esfericidad. Potencializa. ...

Fuente Factor Error Total

GL 6 77 83

S = 7,406

SC 11086,6 4223,4 15310,0

MC 1847,8 54,8

R-cuad. = 72,41%

F 33,69

P 0,000

R-cuad.(ajustado) = 70,26%

Nivel Tiempo (min.)

Replica Esfericidad Potencializador del sabo Color Absorcion de grasa Textura

N 12 12 12 12 12 12 12

Media 35,000 1,500 2,733 2,283 1,500 2,500 2,667

Desv.Est. 19,540 0,522 0,813 0,639 0,522 0,522 0,492

Nivel Tiempo (min.)

Replica Esfericidad Potencializador del sabo Color

ICs de 95% individuales para la media basados en Desv.Est. agrupada --+---------+---------+---------+------(--*---) (--*---) (--*---) (---*--) (--*---)

105

Absorcion de grasa Textura

(--*---) (--*---) --+---------+---------+---------+------0 12 24 36

Desv.Est. agrupada = 7,406 Agrupar información utilizando el método de Tukey Tiempo (min.)

Esfericidad Textura Absorcion de grasa Potencializador del sabor Color Replica

N 12 12 12 12 12 12 12

Media 35,000 2,733 2,667 2,500 2,283 1,500 1,500

Agrupación A B B B B B B

Las medias que no comparten una letra son significativamente diferentes.

Intervalos de confianza simultáneos de Tukey del 95% Todas las comparaciones en parejas Nivel de confianza individual = 99,66% Se restó Tiempo (min.) a: Replica Esfericidad Potencializador del sabo Color Absorcion de grasa Textura Replica Esfericidad Potencializador del sabo Color Absorcion de grasa Textura

Inferior -42,650 -41,417 -41,867 -42,650 -41,650 -41,484

Centro -33,500 -32,267 -32,717 -33,500 -32,500 -32,333

Superior -24,350 -23,116 -23,566 -24,350 -23,350 -23,183

--------+---------+---------+---------+(-----*-----) (-----*------) (-----*-----) (-----*-----) (-----*-----) (-----*------) --------+---------+---------+---------+-30 -15 0 15

Se restó Replica a: Esfericidad Potencializador del sabo Color Absorcion de grasa Textura

Inferior -7,917 -8,367 -9,150 -8,150 -7,984

Centro 1,233 0,783 0,000 1,000 1,167

Superior 10,384 9,934 9,150 10,150 10,317

Esfericidad Potencializador del sabo Color Absorcion de grasa

--------+---------+---------+---------+(-----*-----) (------*-----) (-----*-----) (-----*-----)

106

Textura

(-----*-----) --------+---------+---------+---------+-30 -15 0 15

Se rest贸 Esfericidad a: Potencializador del sabo Color Absorcion de grasa Textura Potencializador del sabo Color Absorcion de grasa Textura

Inferior -9,600 -10,384 -9,384 -9,217

Centro -0,450 -1,233 -0,233 -0,067

Superior 8,700 7,917 8,917 9,084

--------+---------+---------+---------+(-----*-----) (-----*-----) (-----*-----) (-----*-----) --------+---------+---------+---------+-30 -15 0 15

Se rest贸 Potencializador del sabor a: Color Absorcion de grasa Textura Color Absorcion de grasa Textura

Inferior -9,934 -8,934 -8,767

Centro -0,783 0,217 0,383

Superior 8,367 9,367 9,534

--------+---------+---------+---------+(-----*------) (-----*-----) (-----*-----) --------+---------+---------+---------+-30 -15 0 15

Se rest贸 Color a: Absorcion de grasa Textura Absorcion de grasa Textura

Inferior -8,150 -7,984

Centro 1,000 1,167

Superior 10,150 10,317

--------+---------+---------+---------+(-----*-----) (-----*-----) --------+---------+---------+---------+-30 -15 0 15

Se rest贸 Absorcion de grasa a: Textura

Inferior -8,984

Centro 0,167

Superior 9,317

--------+---------+---------+---------+(-----*-----) --------+---------+---------+---------+-30 -15 0 15

107

 Anexo P. Anova y Prueba Tukey para las características sensoriales en la maltodextrina del Balú con respecto a la maltodextrina comercial D-10 ANOVA unidireccional: Esfericidad. Potencializa. Color. Absorcion de. Textura Fuente Factor Error Total

GL 4 15 19

S = 0,8282

SC 0,762 10,288 11,050

MC 0,191 0,686

F 0,28

R-cuad. = 6,90%

P 0,888

R-cuad.(ajustado) = 0,00%

Nivel Esfericidad Potencializador del sabo Color Absorcion de grasa Textura

N 4 4 4 4 4

Media 2,8500 2,4250 2,2500 2,5000 2,5000

Desv.Est. 1,2871 0,4349 0,5000 0,5774 1,0000

Nivel Esfericidad Potencializador del sabo Color Absorcion de grasa Textura

ICs de 95% individuales para la media basados en Desv.Est. agrupada -------+---------+---------+---------+-(--------------*-------------) (-------------*--------------) (--------------*-------------) (--------------*-------------) (--------------*-------------) -------+---------+---------+---------+-1,80 2,40 3,00 3,60

Desv.Est. agrupada = 0,8282 Agrupar información utilizando el método de Tukey Esfericidad Textura Absorcion de grasa Potencializador del sabor Color

N 4 4 4 4 4

Media 2,8500 2,5000 2,5000 2,4250 2,2500

Agrupación A A A A A

Las medias que no comparten una letra son significativamente diferentes.

Intervalos de confianza simultáneos de Tukey del 95% Todas las comparaciones en parejas Nivel de confianza individual = 99,25% Se restó Esfericidad a: Potencializador del sabo Color Absorcion de grasa Textura Potencializador del sabo

Inferior -2,2345 -2,4095 -2,1595 -2,1595

Centro -0,4250 -0,6000 -0,3500 -0,3500

Superior 1,3845 1,2095 1,4595 1,4595

+---------+---------+---------+--------(--------------*---------------)

108

Color Absorcion de grasa Textura

(--------------*--------------) (--------------*--------------) (--------------*--------------) +---------+---------+---------+---------2,4 -1,2 0,0 1,2

Se restó Potencializador del sabor a: Color Absorcion de grasa Textura Color Absorcion de grasa Textura

Inferior -1,9845 -1,7345 -1,7345

Centro -0,1750 0,0750 0,0750

Superior 1,6345 1,8845 1,8845

+---------+---------+---------+--------(---------------*--------------) (--------------*--------------) (--------------*--------------) +---------+---------+---------+---------2,4 -1,2 0,0 1,2

Se restó Color a: Absorcion de grasa Textura Absorcion de grasa Textura

Inferior -1,5595 -1,5595

Centro 0,2500 0,2500

Superior 2,0595 2,0595

+---------+---------+---------+--------(--------------*--------------) (--------------*--------------) +---------+---------+---------+---------2,4 -1,2 0,0 1,2

Se restó Absorcion de grasa a: Textura Textura

Inferior -1,8095

Centro 0,0000

Superior 1,8095

+---------+---------+---------+--------(--------------*--------------) +---------+---------+---------+---------2,4 -1,2 0,0 1,2

 ANEXO Q. Anova y Prueba Tukey para las características sensoriales en la maltodextrina del Malanga con respecto a la maltodextrina comercial D-10.

ANOVA unidireccional: Esfericidad. Potencializa. Color. Absorcion de. Textura Fuente Factor Error Total

GL 4 15 19

S = 0,7071 Nivel Esfericidad

SC 4,300 7,500 11,800

MC 1,075 0,500

F 2,15

R-cuad. = 36,44% N 4

P 0,125

R-cuad.(ajustado) = 19,49% Media 1,7500

Desv.Est. 0,5000

109

Potencializador del sabo Color Absorcion de grasa Textura

4 4 4 4

2,5000 1,5000 2,7500 2,0000

0,5774 1,0000 0,5000 0,8165

Nivel Esfericidad Potencializador del sabo Color Absorcion de grasa Textura

ICs de 95% individuales para la media basados en Desv.Est. agrupada ---------+---------+---------+---------+ (----------*----------) (----------*---------) (---------*----------) (---------*----------) (----------*---------) ---------+---------+---------+---------+ 1,40 2,10 2,80 3,50

Desv.Est. agrupada = 0,7071 Agrupar información utilizando el método de Tukey Absorcion de grasa Potencializador del sabor Textura Esfericidad Color

N 4 4 4 4 4

Media 2,7500 2,5000 2,0000 1,7500 1,5000

Agrupación A A A A A

Las medias que no comparten una letra son significativamente diferentes.

Intervalos de confianza simultáneos de Tukey del 95% Todas las comparaciones en parejas Nivel de confianza individual = 99,25% Se restó Esfericidad a: Potencializador del sabor Color Absorción de grasa Textura Potencializador del sabor Color Absorcion de grasa Textura

Inferior Centro Superior -0,7950 0,7500 2,2950 -1,7950 -0,2500 1,2950 -0,5450 1,0000 2,5450 -1,2950 0,2500 1,7950 ---------+---------+---------+---------+ (---------*---------) (---------*----------) (----------*---------) (----------*---------) ---------+---------+---------+---------+ -1,5 0,0 1,5 3,0

Se restó Potencializador del sabor a: Color Absorción de grasa Textura

Inferior -2,5450 -1,2950 -2,0450

Centro -1,0000 0,2500 -0,5000

Superior 0,5450 1,7950 1,0450

Color

---------+---------+---------+---------+ (---------*----------)

110

Absorción de grasa Textura

(----------*---------) (----------*---------) ---------+---------+---------+---------+ -1,5 0,0 1,5 3,0

Se restó Color a: Absorción de grasa Textura Absorción de grasa Textura

Inferior -0,2950 -1,0450

Centro 1,2500 0,5000

Superior 2,7950 2,0450

---------+---------+---------+---------+ (---------*----------) (---------*----------) ---------+---------+---------+---------+ -1,5 0,0 1,5 3,0

Se restó Absorción de grasa a: Textura

Inferior -2,2950

Centro -0,7500

Superior 0,7950

---------+---------+---------+---------+ (---------*---------) ---------+---------+---------+---------+ -1,5 0,0 1,5 3,0

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