Universidad Nacional Jorge Basadre Grohmann

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1 Universidad Nacional Jorge Basadre Grohmann Facultad de Ingeniería en Industrias Alimentarias ELABORACIÓN DE UNA BEBIDA NUTRITIVA A PARTIR DEL YACÓN Samallanthus sanchifolius Ing. Nicalas Sequeiros F. Ing. Amélia Castro G. Tacna Perú 2003

2 INDICE GENERAL Introducción Revisión Bibliografiíta Materiales Métodos Resultados y Discusiones Conclusiones Bibliografía INTRODUCCION Es de interés en la alimentación, incluir variedad y calidad de nutrientes. Es así que el consumo de Yacon se incrementa cada vez mas debido a sus propiedades metabólicas además de sus características organolépticas que hacen posible que se combine con jugos de frutas y otras bebidas de tal manera que se puede obtener un producto agradable al paladar sin consumir azucares de difícil digestión. El Yacon es apreciado por que posee un carbohidrato dulce llamado Inulina no metabolizable, por lo que reduce el nivel de glucosa de la sangre e estimula el páncreas, también se sabe que incrementa la microflora de bífido bacterias en el intestino grueso reduciendo la formación de toxinas. Mediante este proyecto se desea contribuir con un producto mas a base del Yacón, indicando el proceso de industrialización.

3 REVISION BIBLIOGRAFICA a) Descripción del Problema. En una zona agro ecológica ideal, cuenta con las condiciones necesarias para la producción de una planta tan importante como el yacón (Smallanthus sonchifolius) la raíz contiene importantes elementos, entre ellos la inulina, un carbohidrato indispensables para prevenir y combatir una enfermedad tan común como la diabetes, expresado por SEGATORE, L. Y POLI G. (1980). Porque es de saberse que la diabetes es una enfermedad, caracterizada por el aumento de los niveles de azúcar en la sangre (hiperglucemia), causada por un efecto completo o no, de la secreción o acción de una hormona; la insulina, que se produce en unas formaciones especiales (islotes de langerhans) del páncreas. Cuando la insulina se deteriora mediante diversas causas la inulina es un sustituyente indispensable en el organismo del hombre, esta inulina, justamente se encuentra en grandes cantidades en la planta del yacón. Este problema se expande en el país y el mundo, es posible lograr su solución cuando planteamos el uso de un producto ecológicamente natural, toda vez que en países de América del sur y otros del viejo continente expresan una alta demanda en distintas formas de consumir yacón. Por lo expuesto, es necesario plantear la necesidad de procesar como opción de tratamiento para diabéticos y permita estimular el fomento de cultivo en las zonas de extrema pobreza del mundo agrícola, que coincidentemente, es su zona ecológica de adaptación: desde las

4 áreas marginales de los Andes hasta los valles interandinos de América del Sur. Por otra parte, el problema latente de nuestra sociedad es que en la actualidad se ha producido la caída de precios de los productos tradicionales en el mercado mundial, además de ignorar a los cultivos no tradicionales, aspecto que, a nuestro entender, es porque, los grandes laboratorios transnacionales, ha acaparado los mercados del mundo, a fin de saturar la demanda de productos sintéticos que permita el uso de monosacáridos para el tratamiento de los enfermos con diabetes. b) Antecedentes del Problema Estudios realizados en animales de experimentación con diabetes inducida, a los que se les suministró el jugo del Yacón; no mostraron alteraciones en la glicemia de estos animales. Este fenómeno se explica, porque la fructosa, desaloja del torrente sanguíneo a la glucosa, hacia los tejidos. Consecuentemente, se podría elaborar suero a partir de este tipo de azúcar, evitando riesgos de hiperglicemia en los pacientes. En otro trabajo de investigación, se reportó que una dieta suplementada con 10 g/día de inulina durante 8 semanas, puede hacer decrecer significativamente el nivel de triglicéridos en la sangre. Por otro lado la inulina y los oligofructanos en general pueden jugar un rol como probióticos, sustancias que nutren selectivamente a los gérmenes benéficos que forman parte de nuestra flora intestinal, las llamadas bífido bacterias favoreciendo su crecimiento y frenando el desarrollo de

5 los microorganismos perjudiciales. Estas sustancias (inulina y oligofructanos) constituyen factos bífido génico. Las bífido bacterias a la vez, pueden aliviar la hiperlipemia ósea, el incremento de grasas en la sangre (colesterol y triglicéridos). Por otro lado el YACÓN, aparte de sus valores nutritivas de la población andina, tiene influencias inminentes sobre la salud para una sociedad con exceso de consumo de carnes y sin la adecuada movilidad natural. c) Fundamentos Teóricos. CONCEPTOS GENERALES Y DEFINICIONES. 1.- EL YACÓN. Yacón tiene su hábitat en muchos países de la región andina donde era un alimento básico y tradicional desde siglos. En el día de hoy el cultivo se encuentra sobretodo en la región de Cajamarca y en la falda de los ALTOS Andes hacia la cuenca amazónica y en algunas huertas privadas. La fuerte demanda no sólo se debe al sabor agradable del Yacón, aunque siendo raíz, más se puede comparar con una fruta como la pera. Sus componentes activos tienen un valor inestimable sobre la flora intestinal que entre otras, pueden contribuir a la defensa contra infecciones cancerosas. También tiene efectos sobre la piel y apoya el sistema inmunitario. Clasificación taxonómica del Yacón. Montando et, al (1991), indica que el Yacón se ubica taxonómicamente de la siguiente manera: SUPERREINO : Eucaryotes. REINO : Planta SUBREINO : Embryophyta PHYLUM ; Trachophyta

6 SUPERCLASE : Angiosprmae CLASE : Dicotyledoneae ORDEN : Asterales FAMILIA : Compositae GENER0 : Smallanthus ESPECIE : Sonchifolia NOMBRE CIENTÍFICO : Samalanthus Sonchifolia Variedades del yacón (Smallanthus sanchifolia). COLOR DE COLOR DE VARIEDADES PIEL PULPA Ch ecche Llajum Crema Amarillo Qéllo Llajum Crema Amarillo Yurac ch ecche Crema Blanco oscuro Yurac llajum Rosado Blanco Culli Llajum Púrpura Blanco FUENTE: Meza, G. (1995). Nombres Comunes. Artica et al (1993), indica los nombres comunes que presente el yacón, son abundantes por lo que es necesario indicar el nombre de este tubérculo en otros idiomas. QUECHUA : Yacón yakuma AYMARA : Aricoma, Ancona ESPAÑOL : Yacón Jacón bacón, arboloco Puhe, jicama (no es la jicama Comercial), jiquima, jikima, Jiquimilla.

7 Yacón es una verdadera raíz con un sabor muy agradable y dulce al paladar. A pesar de su dulzura no llega a engordar debido a que el organismo humano no logra metabolizar los azúcares del tubérculo. Este es un argumento muy valioso para los diabéticos y abre unas perspectivas inmensas como un substituto sano a los derivados de la caña de azúcar y la remolacha azucarera. El impacto que tiene el Yacón sobre la flora intestinal es de suma importancia, debido al hecho de que nuestra salud depende en gran escala de la salud de nuestros tractos digestivos. Yacón fortalece y activa las bacterias buenas responsables de un ambiente de acidez equilibrado: Bifidus und Acidophilus. Estas dos bacterias buenas proveen los intestinos con vitaminas B, enzimas y ácido fólico cuya presencia es la mejor protección contra el exceso de acidez, contra la diarrea y congestión. El contorno intacto de nuestro intestino con su mucosa delicada es la condición básica para su salud, su presencia física y para su sistema inmunitaria. También influye de que el organismo logra armonizar el nivel de la glucosa sanguinaria y reduce el riesgo de cáncer. El cultivo del Yacón se sigue efectuando en forma tradicional y el secado continúa haciéndose en el sol. Todavía predomina el cultivo en las chacras/huertas familiares, siendo ésta una de las razones del valor que le atribuye el mercado en la actualidad. Es de esperar de que este hecho dé un empuje a los campesinos de aumentar el volumen de cosecha para darle al mundo esta verdura valiosa.

8 El tubérculo fresco no se exporta, entre otro por la escasa disponibilidad para el mercado. El Yacón es una planta arbustiva nativa de los andes, domesticada por la población tahuantinsuyana, muy conocida por la población peruana prehispánica, por el dulzor de sus raíces engrosadas que la consumían como fruta fresca, o después de exponerla al sol por unos días par aumentar su dulzura. 2.- USOS Y FORMAS DE CONSUMO DEL YACÓN. Generalmente se consume fresco. El tubérculo es dulce, es cortado y añadido a las ensaladas, impartiendo sabor y textura. También se consume sancochando u horneado, en la cocción estos permanecen dulces y ligeramente tostados. A pesar de sus cualidades sólo el 1% de la población lo consume, ya que este producto llega en forma limitada al mercado (Artica, 1993). Esta especie es producida con diversos fines, es curioso visualizar que el Departamento de Puno, un porcentaje importante de la producción se destina a la venta, 83,47%, esta es una bondad que debe explotarse con más detenimiento, porque puede ser fuente potencial de ingreso rural. El 4,3% de la producción se consume, y el 2,53% se destina a la alimentación de algunos animales (Ccama, F. 1994). En los Andes frecuentemente, se rallan y se exprimen para ser filtrados por una tela para obtener una bebida dulce y refrescante. Algunas veces cuando está concentrado, forma bloques de azúcar, turrón obscuro llamado chancaca. La cáscara puede tener un sabor no muy agradable, por el cual los tubérculos se pelan antes de comerlos. Uno de los usos

9 potenciales de la especie sería forraje, ya que se puede alimentar ganado con los tallos y las hojas, las cuales contiene entre 11 y 17% de proteína. (National Research council. 1989). Uso procesado.- Chancaca, se pueden obtener similar como se procede con caña de azúcar. Jarabes. Chips secos (secado y tratados con bisulfito de sodio), la raíz es pelada y luego cortada en rodajas bien delgadas. Estas son secadas a 60AC y luego almacenados por un tiempo indeterminado. Encurtido de Yacón. Uso Forrajero.- Calvino reporta resultados de análisis químicos de las hojas y tallos en Italia, indicando valores de proteína bruta de 11,37% y 17,12% respectivamente. El National Research Council reporta que el Yacón puede tener un potencial como forraje, indica demás que el follaje crece adecuadamente bien y que el forraje seco contiene 11 17% de proteína, 2 a 7% de grasa y 38 a 41% de extracto libre de nitrógeno. Sin embargo, señala que algunos clones de yacón pueden contener Sessssquiterpene Lactones en las hojas, lo cual limitaría su uso como alimento forrajero. Sin embargo, los Sesquiterpene Lactones tiene uso en Etnoveterinaria como antidiarreico y antimicrobiano. 3.- LA INULINA. La inulina es un polvo blanco que se extrae de las raíces de diversos frutos. Es un constituyente natural de varios vegetales y

10 cereales tales como cebolla, ajo, alcaucil, puerro, espárrago, y trigo. Químicamente hablando, la inulina es una mezcla de poli y oligosacárido casi con la misma estructura química GFn (G: Glucosa, F: Fructosa y n: número de unidades de fructosa ligadas una a la otra). El número máximo de unidades de fructosa en la inulina, extraída de la achicoria, es alrededor de 60. Las fructosas presentes en su composición están ligadas por uniones Beta (2 1), lo que hace a la inulina indigerible, para los seres humanos. Este ingrediente se presenta en cinco tipos diferentes, cada uno de ellos desarrollado para un propósito particular. La oligofructosa consiste en una mezcla de oligosacáridos obtenida por una hidrólisis enzimática parcial a partir de la inulina. Consecuentemente, la oligofructosa tiene casi la misma estructura química que la inulina, con un menor grado de polimerización y semejantes propiedades nutritivas. Las presentaciones comerciales de la oligofructosa consisten en cuatro jarabes y uno en forma de polvo, difiriendo entre ellos principalmente, en su contenido de oligosacáridos y azúcares. La forma más pura contiene 95% de oligofructosa y 5% de mono y disacaráridos, disponibles en jarabe y en polvo. Los restantes jarabes contienen 85%, 60% y 30% de oligofructosa (en materia seca).

11 METODOS Y MATERIALES ANALISIS DE LA MUESTRA. A) Características Físicas del Yacón. Se determina las características de: color mediante una inspección visual. B) Pardiamiento. Evidentemente que hay variedades de Yacón que luego de pelarse se oscurecen, se oxidan pero si se las pone en soluciones de acido cítrico separa esa oxidación. C) Sólidos Solubles. Este análisis se realiza utilizando dos gotas del extracto del jugo del Yacón, que se hicieron caer en el visor del refractomeno para luego leer directamente la concentración expresada en brix que dio un valor de 8,80 Bx. D) Acidez Titulable Total. Titulando con una solución de NaOH 0,1 N y utilizando fenolftaleina como indicador, hasta que vire a rosa tenue. La acidez titulable se calcula aplicando fórmulas. E) Composición Química Proximal..Humedad. Se realiza por desecación en estufa a 110 grados a presión atmosférica.. Proteína Total. Se determina por el método semimicro Kjeldahl, usándose el factor 6,25 para llevar el nitrógeno a proteína total..extracto xextereo.mediante el método Soxhlet..Fibra Bruta. Mediante la digestión ácida por una alcalina..cenizas Totales. Se determina calcinando la muestra en mufla a una temperatura de 600 c para quemar todo el material orgánico. Carbohidratos totales.-se calcula por diferencia restando de 100 los porcentajes de humedad, proteínas, grasa, fibra y cenizas.

12 ANÁLISIS DEL PRODUCTO EN PROCESO. Estudio de Parámetros. a) Concentración de ácido cítrico. b) Concentración de metabisulfito de Sodio. c) Evaluación previa del producto. I. METODOLOGÍA. 3.1 METODO EMPLEADO.- El método empleado será el inductivo, ya que el proyecto de investigación será de tipo experimental en el cual se obtendrá el jugo de yacón (Smallantahus sonchifolius) a partir de la raíz de este fruto, en esta extracción va a influir el tiempo de inmersión en ácido cítrico y la concentración de metabisulfito empleado. El diseño experimental a seguir se muestra en la Figura N MUESTRAS SELECCIONADAS.- Se tomó como materia prima 2 kg de yacón para realizar las pruebas a nivel de laboratorio para los diversos análisis. Las raíces de yacón tienen una textura muy agradable similar a la de la manzana, y un sabor dulce suave, con gran cantidad de agua. Precisamente, yacón proviene del vocablo quechua llaqum o yacu, que significa agua, aguachento o insípido. A diferencia de la mayoría de los tubérculos o raíces tuberosas, el yacón no necesita de cocción para ser consumido y la forma usual es su consumo crudo. Por otro lado, su contenido energético es bajo. Por ello dentro de la cultura andina cumple una función muy distinta a la de la papa u otros tubérculos, y es considerado una fruta o golosina del mismo modo que la ahipa. Debemos escoger las raíces de yacón que han alcanzado una madurez adecuada, para que sean consumidas. 3.3 CARACTERÍSTICAS DE LA MUESTRA. Atendiendo a las propiedades del jugo de yacón, la calidad de este se determina principalmente evaluando sus características organolépticas tales como sabor, color, aroma, textura, etc.

13 La caracterización química de una muestra d jugo de yacón contiene por lo general fructosa, sucrosa, sacarosa y también inulina que es tan importante por la capacidad de poder regular la glucosa de la sangre y de cortar los colesteroles. 3.6 MATERIALES.- Material de vidrio. Cocina. Licuadora. Balanzas. Mesa de trabajo. Ollas. Tablas de picar. Cuchillos. Envases de vidrio. Refractómetro. Potenciómtero. Termómetro. REACTIVOS. Ácido cítrico. Sorbato de potasio. CMC Metabisulfito de sodio. Agua destilada. RESULTADOS DEL ANALISIS DE LA MUESTRA. A) Características fincas y organolépticas del yacón. Para el análisis de la muestra, se trabajo con la variedad Aello Llajumo cuya piel es crema y el color de la pulpa amarilla. No posee olor pronunciado. El sabor es dulce, agradable y jugosos. La consisitencia dura al tacto dependiendo de su grado de madurez y tiempo de almacnamiento. La cascara es dura de color negro marron durante el proceso de almacenamiento pierde agua con rapidez, volviéndose rugosa y bien áspera, en malas condiciones inclusive desarrollan hongos en los extremos de la nariz. B) Pardeamiento. C) Esta variedad de Yacón se oxida rapido aunque no tan violentamente como las variedades blancas.

14 D) Luego de ser peladas las raíces se observó lo siguiente en rodajas de 17 de cm. de grosor. -Alos 30 segundos el centro se vuelve más amarillo -Alos 60 segundos el centro se vuelve marrón -Alos dos minuts aparecen estrías mas amarillas -Alos tres minutos estas estrías se vuelven marrón -Alos cuatro minutos las estrías se vuelven más marrones tornándose más desagradables a la vista -Alos 5 minutos la mitad de la superficie es marrón -Alos 6 minutos las estrias son más marrones - Alos 7 minutos el pardamiento es total. -Alos 10 minutos la superficie esta ennegrecida en sus estrías Este rápido pardeamiento hace hace necesario que las operaciones de pelad y blanqueado se desarrolle en forma rápida sin demora. C) Sólidos Solubles. Se obtuvo un resultado promedio de 14,75 brix luego de analizar 3 muestras en ele refractomeno de Abbé. D) Acidez titulable total. Se determino 3 veces obteniendo un resultado promedio de 0,16 % de ácido cítrico. E) Composición Química Proximal. %Humedad.- Se realizo en estufa a 105 C a presión atmosférica. La prueba se realizo por duplicado obteniendo un resultado de 78,7 % y el % de materia seca de: 21,3 %. Proteína total. Se realizo por el método Kjeeldahl. Resultado =1,26% de proteína. Extracto etéreo. Se realizo mediante el método soxhlet. Resultado =0,27% Cenizas totales. Se efectuó en mufla a 6000 C. Resultado =0,68% Determinación de ph. Resultado=6,3%

15 PROCESO TECNOLÓGICO MATERIA PRIMA: Se utilizó yacón procedente de la sierra y fue adquirida en el mercado local. Es importante tener en cuenta su presencia, turgencia e integridad. LAVADO Y DESINFECCIÓN: Para remover la tierra que se encuentra en bien impregnada fue necesario el uso de escobillas para una buena remoción. La desinfección se hizo con una solución clorada. TRATAMIENTO TÉRMICO: Con la finalidad de mejorar el color, destruir carga harina, eliminar oxígeno y ablandar la pulpa para la siguiente etapa. DILUCIÓN: Permite estandarizar el producto y mejorar las características organolépticas. Se utiliza agua y pulpa de fruta en las proporciones indicadas en el diagrama experimental. PASTERIZACIÓN: Con la finalidad de eliminar la carga microbiana y que el producto se presente aséptico de tal modo se mantenga estable durante el almacenaje. ENFRIADO: Reducir la temperatura hasta su condición óptima de envasado de tal modo que se elimine el oxígeno contenido en el producto. ENVASADO: Se utilizará envases de vidrio y eventualmente envases de plástico según disponibilidad de los mismos. ALMACENAJE: Dado las bondades del producto es conveniente una buena conservación, las temperaturas de refrigeración son las que mejor mantienen la integridad del producto. RESULTADOS EXPERIMENTALES De acuerdo al flujo tecnológico anterior se continuó trabajando con la bebida siguiente: - Extracto de yacón = 50% - Agua = 50% Es decir dilución 1:1 se reguló ph =3,5

16 ADICIÓN DE CMC: Se trabajó con 5 concentraciones: 0,1%; 0,2%; 0,3%; 9,4%; 0,5%. La adición se realizó en caliente. El mejor resultado se obtuvo con 0,4% de carboxi-metil-celulosa. ADICIÓN DE EDULCORANTE: Se pensó utilizar azúcar rubia, aspartame, miel de yacón y miel de abeja. De las cuatro, debido a su valor nutritivo y distinto al del yacón se procedió a utilizar miel de abeja; la cual enriquece a la bebida; desde el punto de vista nutricional. Se trabajó con ayuda del refractómetro adicionando miel de abeja hasta que el instrumento marcara los siguientes % en sólidos solubles: 9%; 12%; 14%; y 16%. Obteniendo el siguiente resultado: 9% poco dulce 12% dulce 14% muy dulce 16% demasiado dulce Se escogió como el mejor la prueba que corresponde al 12%. La miel de abeja utilizada es de 79% de sólidos solubles, provenientes del departamento de Junín, de la ceja de selva alta de Satipo. Esta miel se obtiene de abejas que la producen de las flores de los árboles del naranjo (flor de azahar), que posee un aroma especial y elevado % de vitaminas. ADICIÓN DE ESENCIA: Se hizo pruebas con las siguientes esencias: Fresa, Chirimoya, naranja, coco, limón y piña. El siguiente orden es Según la mejor aceptación obtenida: - Piña - naranja - limón - fresa

17 - chirimoya - coco Siendo la más aceptable la Piña. ADICIÓN DE COLORANTE: Se decidió no usar colorante, debido al color amarillo bastante aceptable y agradable a la vista del Yacón. ADICION DE ACIDO ASCORBICO Se agrego a la bebida en la cantidad de 20 miligramos por cada 100 gr de muestra. Ademas de aumentar el contenido vitaminico (vit c) de la bebidad ayudara a prevenir la oxidación del producto durante el almacenamiento. ADICION DE CONSERVANTE Se utilizo como conservante sorbato de potasio en la cantidad de 0,05 %. DIAGRAMA EXPERIMENTAL MATERIA PRIMA SELECCIÓN Y LIMPIEZA min TRATAMIENTO TÉRMICO 72 C x DILUCIÓN DILUCIÓN 1 DILUCIÓN 2 DILUCIÓN 3 75% P 60% P 50% P 25% A 40% A 50% A

18 x 15 min PASTEURIZACIÓN 74 C ENFRÍADO 80 C ENVASADO REFRIGERACIÓN ALMACENAJE DÍAS ANÁLISIS FÍSICO ANÁLISIS QUÍMICO SENSORIAL ANÁLISIS MICROBIOLÓGICO ELABORACION DE BEBIDA NUTRITIVA DE YACON Flujo Tecnologico Recepción de Materia Prima Clasificación Selección Lavado y Frotado Pelado y trozado Blanqueado a 100 C

19 Extracción del zumo Filtrado Dilución 1:1 (con agua).-regulación de Pp. y brío. Adición de estabilizador. Adición de Conservante. Pasterización Llenado en caliente Sellado Enfriamiento Almacenamiento

20 DIAGRAMA DE FLUJO MEJORADO: ELABORACIÓN DE UNA BEBIDA NUTRITIVA DE ALTO VALOR ENERGÉTICO A PARTIR DEL YACON RECEPCIÓN SELECCIÓN LAVADO Sanidad Inmersión agua MATERIA PRIMA FILTRADO Yacón Tyler Nº 130 CORTE EXTRACCIÓN Y PULPEADO TAMIZADO/REFINADO ZUMO S OS Estabilizante Maltodextrina Conservante Manual Máquina lpeadora Mallas a 0.027mm TRATAMIENTO TERMICO DILUCION MEZCLA PASTEURIZACIÓN ENFRIADO 72ºC x 15 seg Agua Zumo de naranja y sacarosa 74ºC por 45 seg en pasteurizador de placas 50ºC ENVASADO ALMACENAJE A 50ºC en envases de vidrio De días A4ºC

21 Análisis de producto Final.- Análisis Físico Químico % de humedad-86,5 % de Extracto Seco-13,5 Pp.-3,5 %Sólidos solubles.-12 Densidad a 20C gr/ml Proteína 0,7% Análisis microbiológico.- Recuento total de coniformes ---ausente /ml. Recuento de hongos y levaduras ausente /ml. Análisis organoléptico.- Color:Amarillo claro, no translucido. Aroma: A piña y azahares. Sabor:Dulce, agradable, a piña, ligeramente acido. Consistencia :Uniforme y fluida con pocas partículas de suspensión. Conclusiones: Luego de concluir la experimentaciones, se obtuvo un producto a base de un 50% de Yacón al cual se le adiciono nutrientes como la miel de abejas y vitaminas C, que aumentaron su valor energético. Las características organolépticas del yacón fueron notablemente superadas en la preparación de esta bebida, siendo asequible para niños por su sabor dulce lo que podría servir para prevenir enfermedades ocasionadas por la ingestión de otros azucares. En el proceso tecnológico se recomienda también hacer uso de jugo de frutas para hacer la dilución 1:1, y así prescindir del uso de esencias. Bibliografía: tm