EVALUACIÓN DEL EFECTO DE LA ADICIÓN DE AISLADO DE SOYA COMERCIAL SOBRE LAS CARACTERÍSTICAS DE CALIDAD DE UN PRODUCTO DE PANIFICACIÓN DE MASA ÁCIDA.

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1 Clave: EVALUACIÓN DEL EFECTO DE LA ADICIÓN DE AISLADO DE SOYA COMERCIAL SOBRE LAS CARACTERÍSTICAS DE CALIDAD DE UN PRODUCTO DE PANIFICACIÓN DE MASA ÁCIDA. Josue, Peñaloza-Espinosa; Georgina, Calderón-Domínguez*; Rosalva, Mora-Escobedo*. DIRECCIÓN DE LOS AUTORES Departamento de Ingeniería Bioquímica. Escuela Nacional de Ciencias Biológicas (IPN). Prolongación de Carpio y Plan de Ayala s/n D.F. México. * Becarios COFAA CORREO ELECTRÓNICO gcalderon@ipn.mx

2 INTRODUCCIÓN Las enfermedades cardiovasculares (ECV) no sólo han aparecido en todos los países, exceptuando los más pobres; si no que ya se han propagado de forma notable. En los países desarrollados y en desarrollo; las ECV representan la principal causa de muerte; en Europa representan el 51.5 %, en Estados Unidos de América el 41 % y en América Central y Sur el 28.5 %, (FAO OMS,2003). Junto con el crecimiento en la incidencia de las ECV, han aumentado también las investigaciones sobre los factores alimentarios que ayudan a su prevención primaria y secundaria. La soya (Glicine max), es uno de los alimentos que mayor interés ha despertado con relación a sus efectos benéficos para la nutrición humana, y en especial por sus características funcionales y nutraceuticas. El fríjol de soya es originario del sureste de Asia, donde se le conoce y cultiva desde hace varios siglos. La soya se introdujo a América en 1804, pero hasta 1920 fue utilizada sólo como forraje, a partir de entonces se ha usado a demás como alimento humano, para la extracción de aceites y para un sin número de usos industriales. La producción de semilla de soya representa una alternativa muy importante para la gran deficiencia que existe de las proteínas convencionales, como las de la leche y carne, por lo que recientemente se ha utilizado para complementación de algunos alimentos de países en vía de desarrollo, sin embargo la soya presenta un problema debido a su sabor típico ( Badui, 1993). Los granos de soya están compuestos por un 33.5% de Carbohidratos (de los cuales un 12.5% es fibra cruda), 17.7 % de lípidos (85% no saturado), 34% de proteína, 10% de humedad y 5.7 % de cenizas (Badui, 1993). Las proteínas de soya constituyen el nutriente de mayor interés de esta leguminosa; las investigaciones sobre todo en la última década, han destacado los beneficios que brinda la soya para la salud del ser humano. Gran parte del interés de la soya surgió por sus efectos sobre una disminución de colesterol, un importante parámetro de riesgo coronario, de cardiopatías y ateroesclerosis, y su asociación con un riesgo menor de varios tipos de cáncer, particular de mama y de próstata. Las proteínas e isoflavonas de la soya han sido ampliamente estudiadas con relación a la ECV, especialmente sus efectos sobre dos factores de riesgo para la misma: la hipertensión y la dislipidemia. Las proteínas son esenciales para el crecimiento del organismo y para la reparación de los tejidos; las proteínas pueden estar presentes en suficiente cantidad, pero su contribución al valor nutricio puede estar limitada por la cantidad presente de un aminoácido indispensable. Por ejemplo: En el trigo la lisina es la limitante, mientras que en la soya es la metionina. Las proteínas provenientes de diferentes alimentos son complementarias unas a otras y mediante la combinación de varias proteínas, el valor

3 nutritivo de los alimentos se incrementa considerablemente, tal es el caso de la proteína de soya con proteína de trigo en la elaboración de productos de panificación ( Dubois, 1980). El producto más popular esponjado con levadura es el pan, la cantidad de pan consumida en el mundo, es verdaderamente asombrosa, como también es asombrosa la amplia variedad de tamaños, formas, texturas y gustos que adquiere. El pan se obtiene por muchos procedimientos diferentes, y depende de muchos factores, entre los que se encuentran, la tradición, la cantidad, tipo de pan deseado y el tiempo entre la cocción y el consumo (Hoseney, 1991). En Europa se hace algo de pan con 100% harina de centeno, pero es muy raro ver este tipo de pan en América. La mayor parte de pan de centeno vendido en los Estados Unidos, se hace con harina blanca de trigo a la que se añade suficiente harina de centeno para conseguir el sabor y aspecto deseado. En algunas zonas de los Estados Unidos son populares los panes de masa agria tanto de centeno como de trigo. Antes de la comercialización de la levadura de panificación, como agente esponjante no se disponía más que de la masa agria. Las masas agrias son mezclas de microorganismos espontáneos que se encuentran en las harinas, fundamentalmente son bacterias ( lactobacilos) con algunas levaduras. La levadura generalmente produce gas y las bacterias son responsables de los ácidos orgánicos así como de la actividad proteolítica donde se liberan aminoácidos que mejoran el sabor y aroma del pan, sin embargo la degradación de las proteínas del gluten pudiera afectar también las características reológicas de las masas y la textura del pan. Los efectos benéficos de la fermentación de masa agria en la calidad del pan incluyen entre otros una vida de anaquel más larga por inhibición de microorganismos deteriorativos, retraso en el proceso de retrogradación, mejora en el sabor del pan, y una mayor calidad nutricional debido a una disminución de su índice glicémico (comparado con el pan blanco normal). Sin embargo la adición de niveles altos de harina de soya en la formulación del pan le ocasiona cambios notables en el valor nutritivo y su calidad; por lo tanto el objetivo de este trabajo es evaluar los efectos provocados al adicionar diferentes niveles de proteína de soya (0, 12.5 y 25%) sobre las características de calidad de un producto de panificación de masa ácida (con cultivos de 0, 24 y 48 hras. de fermentación) utilizando harina de centeno para tratar de disimular el sabor de la soya y así brindar una valiosa alternativa al consumidor para lograr aumentar el consumo de la soya y aprovechar sus beneficios.

4 MATERIALES Y MÉTODOS Materias primas Se utilizó harina de trigo refinada (Xaley), harina de centeno (Con Agra Foods) y aislado de soya (Cenit con 90% de proteína). El resto de ingredientes necesarios para la preparación del producto fueron de marca comercial: levadura (Nevada), sal refinada-yodatada y fluorada (elefante), semillas de alcaraveas (Terana), aceite de oliva virgen (Borges), leche en polvo descremada (Svelty de Nestle), azúcar refinada (Goleen Hill). Métodos Obtención de muestras La obtención del producto requiere de tres etapas: obtención de un cultivo iniciador, en el cual se lleva acabo una fermentación espontánea debido a la presencia de lactobacilos y levaduras, posteriormente el cultivo iniciador obtenido se mezcló con harina de centeno para obtener lo que se le llama la masa ácida, la cual proporciona sabor a los panes y por último la preparación de la masa para panificar que se obtiene mezclando la masa ácida con los demás ingredientes de la formulación. Cultivo iniciador Se mezclaron manualmente todos los ingredientes del cultivo iniciador (harina de trigo, levadura y agua a 30ºC), en un recipiente hasta su homogenización; se tapó herméticamente y se fermentó durante 0, 24 y 48 h a 28 C ±1 en un gabinete con temperatura controlada (Afos, USA). Masa ácida Los ingredientes (Cultivo iniciador, harina de centeno y agua) se mezclaron manualmente hasta incorporación. Se colocó en un recipiente hermético e incubó por 24 horas a 30 C. ± 1 en un gabinete de temperatura controlada (Afos, USA). Masa para pan La cantidad de harina de trigo fue modificada de acuerdo al % de sustitución con aislado de soya. (0, 12.5 y 25%). Para el proceso de panificación primero se mezclaron durante 1 minuto todos los ingredientes en polvo (harina de trigo, aislado de soya, levadura, sal, azúcar, semillas de alcaravea), en una mezcladora (Henry Simon ltd, Inglaterra); posteriormente se adicionó el aceite de oliva y la masa ácida para continuar con el mezclado durante un minuto más; una vez terminada la incorporación de los ingredientes, el agua de la formulación fue adicionada y se continuó con el mezclado hasta el tiempo requerido para obtener un óptimo desarrollo. La masa obtenida fue fermentada por 2 horas en un gabinete de temperatura controlada (Afos, USA) a 30 ºC ±1, trascurrido este tiempo, la masa se boleó para eliminar el gas producido durante la

5 fermentación y se pesaron en una balanza digital muestras de 50 gramos; estas muestras fueron boleadas y moldeadas y se dejaron fermentar otra hora en una estufa a temperatura de 30ºC ±1 y atmósfera húmeda.. Se hornearon durante 20 minutos a 210 C en un horno eléctrico rotatorio (Harry Mazal). El producto terminado se evaluó en cuanto a volumen específico, color, ph y acidez. Volumen Específico: Este parámetro se determinó mediante el método de desplazamiento de semilla. Color: El color se determinó tanto en la corteza como en la miga del pan; para ello se utilizó un colorímetro (Konica Minolta CR-400, Japón), con un iluminante D65, el cual fue programado para realizar 5 lecturas de la muestra. Para el color de la miga se cortó el pan a la mitad con un cuchillo eléctrico (Moulinex Classic, Francia); tomando una lectura en la parte central y 4 más en puntos alrededor del centro del pan, para la corteza las lecturas se realizaron en la superficie superior del pan de la misma manera. Los datos reportados fueron Luminosidad (L) y cromaticidad (a* y b*). ph y Acidez Titulable: Estos parámetros se determinaron licuando muestras de 10 gramos de pan con 100 ml de agua destilada a 30 C. Para la obtención del valor de ph utilizó un potenciómetro (Hanna Instruments, Rumanía); Para la determinación de acidez titulable, a la suspensión obtenida de la pan licuado con agua se adicionaron 10 gotitas de fenolftaleina al 1% y inmediatamente fue titulada con una solución de NaOH 0.1 N, con una agitación muy vigorosa para poder apreciar el vire del indicador. Los resultados fueron expresados en base a ácido láctico. Diseño experimental Se utilizó un diseño factorial 3E+2, donde todos los experimentos fueron realizados por duplicado. La secuencia de experimentación fue obtenida a través del programa Design Expert versión 6.0. Evaluación de Resultados: Los resultados se evaluaron mediante el programa Design Expert Versión 6.0; determinando el efecto de las variables (% Aislado de soya y tiempo de fermentación del cultivo iniciador), el modelo de mejor ajuste, la ecuación del modelo, coeficientes de regresión y variación y la falta de ajuste del sistema.

6 DESARROLLO EXPERIMENTAL Figura 1: Diagrama de bloques del desarrollo experimental. En este diagrama se muestran las etapas realizadas durante el desarrollo experimental de este trabajo. RESULTADOS Y DISCUSIONES: En la figura 2 se muestra el comportamiento de la acidez titulable expresada en base a ácido láctico, conforme se varió el tiempo de fermentación del cultivo iniciador (B) y % de aislado de soya (A). Este comportamiento se ajustó de manera significativa a un modelo cuadrático con una desviación estándar de 0.033; presentando la siguiente ecuación: Acidez = A B 0.11 A B AB Con el modelo se determinó que ambas variables en estudio (A y B) presentaron efecto significativo sobre la acidez titulable; como se observa en la Figura 2 conforme se aumentó el tiempo de fermentación el % de acidez titulable se incrementó de 0.57 a 0.77 % para pan con 0% aislado de soya con cultivo iniciador de 0 y 48 horas de fermentación respectivamente; el mismo efecto se presentó al adicionar aislado de soya que pasó de un valor de 0.57 a 1.27 % de acidez para pan con 0 y 25% de aislado de soya respectivamente en un tiempo de fermentación del cultivo de 48 horas.

7 Figura 2: Superficie de respuesta de acidez titulable (%) del pan con respecto al tiempo de fermentación del cultivo iniciador y % de aislado de soya. En la figura 3 se muestra el comportamiento del valor de ph, conforme se fue variando el tiempo de fermentación del cultivo iniciador (B) y % de aislado de soya (A). Este comportamiento se ajustó de manera significativa a un modelo cuadrático con una desviación estándar de 0.021; presentando la siguiente ecuación: ph = A B 0.11A B AB El análisis estadístico mostró que ambas variables en estudio (A y B) presentaron efecto significativo sobre el valor de ph, que como se observa en la Figura. 3, conforme se aumentó el tiempo de fermentación el valor de ph presentó una tendencia a disminuir, variando de 5.13 a 4.53 para pan con 0% aislado de soya utilizando cultivo iniciador de 0 y 48 horas de fermentación respectivamente; efecto contrario se presentó al adicionar aislado de soya, que al aumentar el nivel de sustitución aumentó el valor de ph; cambiando de un valor de 4.53 a 5.49 para pan con 0 y 25% de aislado de soya respectivamente en un tiempo de fermentación del cultivo de 48 horas.

8 Figura 3: Superficie de respuesta de ph del pan con respecto al tiempo de fermentación del cultivo iniciador y % de aislado de soya. En la figura 4 se observa el efecto de la fermentación del cultivo iniciador (B) y el % de sustitución de aislado de soya (A) sobre el volumen específico (V.E.) del producto. Este comportamiento se ajustó de manera significativa a un modelo cuadrático con una desviación estándar de 0.16; presentando la siguiente ecuación: V.E. = A B A B AB El análisis del modelo mostró que solo la variable A presentó efecto significativo sobre el volumen específico del pan, tal como se observa en la Figura. 4, conforme se aumentó el % de aislado de soya el V.E, disminuyó de un valor de 3.27 ml/g (con 0% aislado de soya), a un valor de 1.73 ml/g (con 25% de aislado de soya) en un tiempo de fermentación del cultivo de 48 horas.

9 Figura 4: Superficie de respuesta de volumen específico (ml/g) del pan con respecto al tiempo de fermentación del inoculo y % de aislado de soya. En la Figura 5 se muestran los cambios de Luminosidad (L) en la miga del producto, conforme se fue variando el % de adición de soya (A) y el tiempo de fermentación del cultivo iniciador (B). Este comportamiento se ajustó de manera significativa a un modelo cuadrático con un valor de desviación estándar de La ecuación de dicho modelo es la siguiente: L_miga = A B A B AB Los resultados muestran valores de Luminosidad (entre 57 y 63) que tienden hacia el color blanco, y el modelo determinó que las variables en estudio no provocaron efecto significativo sobre esta respuesta. Sin embargo en la Figura 5 se observa que el tiempo de fermentación del cultivo iniciador es quien presenta un ligero efecto sobre L.

10 Figura 5: Superficie de respuesta de Luminosidad (L) de la miga del pan con respecto al tiempo de fermentación del cultivo iniciador y % de aislado de soya. En la figura 6 se muestra el efecto sobre el valor de a* (cromaticidad) en la miga del pan conforme se fue variando el tiempo de fermentación del cultivo iniciador (B) y % de aislado de soya (A). Este comportamiento se ajustó de manera significativa a un modelo lineal con una desviación estándar de 0.20 y una r = ; presentando la siguiente ecuación: a*_miga = A B El análisis estadístico mostró que solo la variable en estudio A presentó efecto significativo sobre el valor de color a*, que como se observa en la Figura. 6, conforme se aumentó el % de sustitución de soya el valor a* presentó una tendencia a aumentar, variando de 1.29 a 2.94 para pan con 0 y 25 % de aislado de soya respectivamente utilizando cultivo iniciador de 0 horas de fermentación.

11 Figura 6: Superficie de respuesta del valor de color a* de la miga del pan con respecto al tiempo de fermentación del cultivo iniciador y % de aislado de soya. La Figura 7 muestra el comportamiento del valor de cromaticidad b* en la miga del pan conforme se fue variando el % de sustitución de aislado de soya y el tiempo de fermentación del cultivo iniciador. Dicho comportamiento se ajustó de manera significativa a un modelo cuadrático con una desviación estándar de La ecuación que representa al modelo es la siguiente: b*_miga = A B 0.61A B AB El análisis estadístico del modelo determinó que el efecto significativo de la cromaticidad b* se debe a la variable A, tal como se observa en la Figura 7 que al aumentar el nivel de soya, el valor de b* se incrementó de (0 % de soya) a (25% de soya),utilizando un cultivo iniciador fermentado por 0 horas.

12 Figura 7: Superficie de respuesta del valor de color b* de la miga del pan con respecto al tiempo de fermentación del cultivo iniciador y % de aislado de soya. En la Figura 8 se muestran los cambios de Luminosidad (L) en la corteza del producto, conforme se fue variando el % de adición de soya (A) y el tiempo de fermentación del cultivo iniciador (B). Este comportamiento no se ajusto a un modelo matemático debido a que la dispersión de los resultados no fue significativa y las variables en estudio no provocaron efecto significativo sobre este parámetro.

13 Figura 8: Superficie de respuesta del valor de color L de la corteza del pan con respecto al tiempo de fermentación del cultivo iniciador y % de aislado de soya. En la figura 9 se muestra el efecto sobre el valor de cromaticidad a* sobre la corteza del pan conforme se fue variando el tiempo de fermentación del cultivo iniciador (B) y % de aislado de soya (A). Este comportamiento se ajustó de manera significativa a un modelo cuadrático con una desviación estándar de 1.45; el modelo se represento con la siguiente ecuación: a*_corteza = A B 2.81A B AB El análisis estadístico determinó que las variables en estudio A y B no presentaron efecto significativo sobre el valor de a*, como se observa en la Figura. 9 los valores mayores de a* se presentaron en el nivel de sustitución de 12.5% de aislado de soya.

14 Figura 9: Superficie de respuesta del valor de color a* de la corteza del pan con respecto al tiempo de fermentación del inoculo y % de aislado de soya. En la figura 10 se muestra el efecto sobre el valor de b* (cromaticidad) en la corteza del pan conforme se fue variando el tiempo de fermentación del cultivo iniciador (B) y % de aislado de soya (A). Este comportamiento se ajustó de manera significativa a un modelo lineal con una desviación estándar de 1.44 y una r = ; presentando la siguiente ecuación: b*_corteza = A B El análisis estadístico mostró que la variable A fue la que presentó efecto significativo sobre el valor de color b*, tal como se observa en la Figura. 10, conforme se aumentó el % de sustitución de soya el valor b* presentó un incremento variando de a para pan con 0 y 25 % de aislado de soya respectivamente utilizando cultivo iniciador de 0 horas de fermentación.

15 Figura 10: Superficie de respuesta del valor de color b* de la corteza del pan con respecto al tiempo de fermentación del inoculo y % de aislado de soya. CONCLUSIONES Los resultados obtenidos mostraron que tanto el aislado de soya como el nivel de acidez generado por la fermentación del cultivo iniciador provocaron diferentes efectos sobre las características de calidad del pan de masa ácida. En general se observó que el aislado de soya incrementó todos los parámetros evaluados del pan a excepción del volumen especifico, el cual disminuyó conforme se aumentó el nivel de soya. El cultivo iniciador generó un aumento significativo sobre la acidez titulable y luminosidad de la miga del pan, mientras que provocó una disminución en los valores de ph al incrementar el tiempo de la fermentación. La luminosidad en la corteza del pan no fue afectada por las variables en estudio.

16 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1. Badui, D.S. (1993): Química de los alimentos, Editorial Pearson, tercera edición, pp Dubois, D.K. (1980): Usos de la soya en productos de panificación, American Institute of banking. 3. Hoseney, R.C. (1991): Principios de ciencia y tecnología de los cereales. 10: REFERENCIAS INFORMÁTICAS I. Informe de la salud en el mundo; url: http// (2003).