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UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA EQUINOCCIAL
FACULTAD DE CIENCIAS DE LA INGENIERÍA
CARRERA DE INGENIERÍA DE ALIMENTOS
UTILIZACIÓN DE LA HARINA DE MALANGA (Xanthosoma
sagittifolium) EN LA OBTENCIÓN DE PRODUCTOS DE
PANIFICACIÓN
TRABAJO PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO
DE INGENIERA DE ALIMENTOS
SARA ESTEFANÍA PINEDA VÁSQUEZ
DIRECTORA: ING. GABRIELA VERNAZA
Quito, Septiembre 2013
© Universidad Tecnológica Equinoccial. 2013
Reservados todos los derechos de reproducción
DECLARACIÓN
Yo SARA ESTEFANÍA PINEDA VÁSQUEZ, declaro que el trabajo aquí
descrito es de mi autoría; que no ha sido previamente presentado para
ningún grado o calificación profesional; y, que he consultado las referencias
bibliográficas que se incluyen en este documento.
La Universidad Tecnológica Equinoccial puede hacer uso de los derechos
correspondientes a este trabajo, según lo establecido por la Ley de
Propiedad Intelectual, por su Reglamento y por la normativa institucional
vigente.
____________________________________
SARA ESTEFANÍA PINEDA VÁSQUEZ
CI. 1003055256
CERTIFICACIÓN
Certifico que el presente trabajo que lleva por título “Utilización de la harina
de malanga (Xanthosoma Sagittifolium) en la obtención de productos de
panificación”, que, para aspirar al título de Ingeniero de Alimentos fue
desarrollado por Sara Estefanía Pineda Vásquez, bajo mi dirección y
supervisión, en la Facultad de Ciencias de la Ingeniería; y cumple con las
condiciones requeridas por el reglamento de Trabajos de Titulación artículos
18 y 25.
_______________________
Ing. Gabriela Vernaza PhD
DIRECTORA DEL TRABAJO
C.I. 1711111243
v
ÍNDICE DE CONTENIDOS
PÁGINA
RESUMEN xiii
ABSTRACT xv
1. INTRODUCCIÓN 1
2. MARCO TEÓRICO 4
2.1. MALANGA 4
2.2. PRODUCCIÓN DE MALANGA EN EL ECUADOR 5
2.3. USO DE LA MALANGA EN LA INDUSTRIA 6
2.4. VALOR NUTRICIONAL DE LA MALANGA 7
2.5. HARINA DE MALANGA 9
2.6. EL TRIGO 10
2.6.1. HARINA DE TRIGO 12
2.6.2. GLUTEN 12
2.6.3. COMPOSICIÓN NUTRICIONAL DE LA HARINA DE TRIGO
13
2.6.3.1. Carbohidratos 13
2.6.3.2. Fibra 14
2.6.3.3. Grasa 14
2.6.3.4. Minerales 14
vi
PÁGINA
2.6.3.5. Proteínas 14
2.6.4. CLASIFICACIÓN DE LAS HARINAS 15
2.7. PRODUCTOS DE PANIFICACIÓN 16
2.7.1. FUNCIÓN DE LOS INGREDIENTES PARA LA FORMULACIÓN DE PAN
17
2.7.1.1. Harina 17
2.7.1.2. Agua 17
2.7.1.3. Sal 18
2.7.1.4. Levadura 18
2.7.1.5. Azúcar 19
2.7.1.6. Grasa 19
2.7.1.7. Mejorador 19
2.7.2. PROCESOS QUÍMICOS Y ENZIMÁTICOS QUE SUCEDEN EN EL PROCESO DE PANIFICACIÓN
20
2.7.2.1. Acción de las enzimas 20
2.7.2.2. Gelatinización del almidón 22
2.7.2.3. Retrogradación del almidón 23
2.7.3. MEZCLA DE HARINAS PARA LA FORMULACIÓN DE PAN
24
2.8. ANÁLISIS REOLÓGICOS EN MASAS PARA PANIFICACIÓN
25
2.8.1. PRUEBAS REOLÓGICAS EN MASAS A PARTIR DE HARINA DE TRIGO
26
vii
PÁGINA
2.8.1.1. Farinograma 26
2.8.1.2. Extensibilidad 26
2.8.1.3. Alveógrama 27
2.8.1.4. Equipo Mixolab de Chopin 27
2.9. PRUEBAS DE COLOR 34
3. METODOLOGÍA 37
3.1. MATERIA PRIMA 37
3.2. CARACTERIZACIÓN DE LAS HARINAS 37
3.2.1. ANÁLISIS PROXIMAL 37
3.2.2. DETERMINACIÓN DEL ÍNDICE DE ABSORCIÓN EN AGUA (I.A.A) E ÍNDICE DE SOLUBILIDAD EN AGUA (I.S.A)
38
3.2.3. ANÁLISIS DE COLOR DE LAS HARINAS 39
3.3. DESHIDRATACIÓN 40
3.4. MOLIENDA 40
3.5. ANÁLIS REOLÓGICOS - MIXOLAB 40
3.6. FORMULACIÓN PARA PAN DE HARINA DE TRIGO Y HARIAN DE MALANGA
41
3.6.1. ANÁLISIS DE LOS PANES OBTENIDOS 42
3.6.1.1. Pruebas de color 42
3.6.1.2. Determinación del volumen específico del pan de molde
42
viii
PÁGINA
3.6.1.3. Análisis sensorial 43
3.6.2. ANÁLISIS PROXIMAL DEL PRODUCTO FINAL 44
3.7. ANÁLISIS ESTADÍSTICO DE RESULTADOS 44
4. ANÁLISIS DE RESULTADOS 45
4.1. CARACTERIZACIÓN DE LAS HARINAS 45
4.1.1. ANÁLISIS PROXIMAL DE LA HARINA DE MALANGA Y HARIAN DE TRIGO
45
4.1.2. ANÁLISI DE COLOR DE LAS HARINAS 47
4.1.3. ÍNDICE DE ABSORCIÓN DE AGUA (I.A.A) E ÍNDICE DE SOLUBILIDAD DE AGUA (I.S.A)
48
4.2. PRUEBAS REOLÓGICAS - MIXOLAB 49
4.2.1. CARACTERIUZACIÓN DE MASAS MEDIANTE EL USO DEL MIXOLAB PROFILER
49
4.2.2. CARACTERIZACIÓN DE MASAS POR EL MIXOLAB ÉSTANDAR
52
4.3. CARACTERIZACIÓN DE LOS PANES OBTENIDOS 56
4.3.1. PRUEBAS DE COLOR 56
4.3.2. DETERMINACIÓN DEL VOLUMEN ESPECÍFICO
58
4.3.3. ANÁLISIS SENSORIAL 60
4.4. CARACTERIZACIÓN DEL PAN DE HARINA DE MALANGA 10% CON HARINA DE TRIGO 90%
62
5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 64
ix
PÁGINA
5.1. CONCLUSIONES 64
5.2. RECOMENDACIONES 65
BIBLIOGRAFÍA 67
ANEXOS 75
x
ÍNDICE DE TABLAS
PÁGINA
Tabla 1. Descripción nutricional del cormelo de malanga 8
Tabla 2. Comparación de cantidad de proteína en tubérculos de consumo popular
9
Tabla 3. Composición nutricional (100 gramos de porción aprovechable de trigo)
11
Tabla 4. Parámetros y metodología aplicada para la realización del análisis físico químico de harina de malanga y de trigo
38
Tabla 5. Normas a seguir en el análisis proximal de pan. 44
Tabla 6. Caracterización físico químicos de la harina de malanga y harina de trigo
45
Tabla 7. Resultados de las pruebas del índice de absorción y solubilidad, realizado a las dos harinas
48
Tabla 8. Resultados obtenidos en análisis de MIXOLAB profiler en 4 mezclas de harina
50
Tabla 9. Resultados de fuerza y tiempo de las formulaciones en el análisis del MIXOLAB
53
Tabla 10. Resultados de valores de color para pruebas en pan
58
Tabla 11. Volumen específico del pan elaborado a base de harina de trigo y malanga en diferentes porcentajes de sustitución
59
Tabla 12. Media y desviación estándar de análisis sensorial a los diferentes tipos de panes elaborados.
60
Tabla 13. Análisis físico químico realizado al pan de harina trigo y al producto final.
62
xi
ÍNDICE DE FIGURAS
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Figura 1. Planta de malanga Xanthosoma sagittifolium Scott
5
Figura 2. Zonas productoras de malanga en el Ecuador 6
Figura 3. Curva de Mixolab 29
Figura 4. Perfil del Mixolab 32
Figura 5. Ubicación en el plano de los resultados de color 35
Figura 6. Circulo cromático 36
Figura 7. Comparación de componentes nutricionales de las dos harinas utilizadas para la panificación
47
Figura 8. Resultados obtenidos del colorímetro en pan 57
Figura 9. Relación de volumen en el pan de las cuatro formulaciones realizadas
59
xii
ÍNDICE DE ANEXOS
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ANEXO 1
Resultados de análisis de Mixolab
74
ANEXO 2
Encuestas para análisis sensorial de productos obtenidos
80
ANEXO 3
Panes obtenidos de las cuatro formulaciones elaboradas
81
xiii
RESUMEN
Debido a que la producción de trigo en el Ecuador no satisface la demanda
actual del país, se empezó a importar trigo, para compensar la necesidad de
este cereal en la producción de sus productos derivados. La malanga tiene
gran contenido de carbohidratos y se la ha posicionado como una alternativa
viable para la elaboración de subproductos alimenticios. El objetivo del
presente trabajo fue la utilización de harina de malanga (Xanthosoma
sagittifolium) en la obtención de productos de panificación. Para obtención
de harina de malanga se deshidrataron rodajas de malanga a una
temperatura de 65 °C durante ocho horas. Se realizó análisis proximal de la
harina de malanga obteniéndose los siguientes resultados 78.68%
carbohidratos, 1.02% grasa, 4.27% ceniza, 2.42% fibra, y 344.56 Kcal/100g.
Para la elaboración del pan se trabajó con 4 formulaciones que fueron:
100% de harina de trigo (muestra patrón) y en sustitución 5%, 10% y 20% de
harina de malanga en harina de trigo. En el análisis sensorial de los
productos obtenidos se midió aceptabilidad global, color, sabor y textura; se
encontró diferencias significativas entre la muestra patrón con el pan
elaborado con 20% de harina de malanga. Los análisis reológicos realizados
en el MIXOLAB mostraron que a un nivel alto de sustitución de harina de
malanga por harina de trigo, las características técnicas y reológicas de la
masa disminuyeron cuando comparadas con una masa elaborada 100% con
harina de trigo. El pan elaborado con 10% de harina de malanga fue el que
mejor conservó las propiedades de textura y presentó los parámetros de
calidad más aceptables para pan. El color de la corteza del pan aumenta en
tonos rojizos, conforme aumenta el nivel de sustitución de harina de malanga
y se reduce la harina de trigo. Las características de volumen disminuyen
conforme se aumenta harina de malanga debido a que se pierde la
capacidad de retención de dióxido de carbono en la fermentación. El análisis
proximal realizado al producto final se encontró que el pan elaborado con
10% de sustitución de harina de malanga presentó 31.53% humedad, 9.24%
xiv
de proteína, 3.81% de grasa, 1.97% de ceniza y 1.21% de fibra. Se concluye
que el porcentaje en donde se conservan las características tecnológicas y
sensoriales del pan de molde fue utilizando 10% de harina de malanga y
90% de harina de trigo.
xv
ABSTRACT
There are approximately 5000 acres of cultivated wheat in the Ecuadorian
highlands. This number of acres doesn’t meet the current demand of wheat
in the country. Thus, Ecuador started to import wheat to obtain bakery
products. As a result Cocoyam flour (Xanthosoma Sagittifolium) was chosen
as a viable alternative for the production of bread. The aim of this
investigation was to replace wheat flour by cocoyam flour on bakery
products. The production of cocoyam flour consists of dehydrating cocoyam
slices at a temperature of 65 ºC for a period of 8 hours. The results of the
proximate composition analysis on the cocoyam flour revealed the following
nutritional values: carbohydrates 78.68% fat 1.02%, ash 4.27%, fiber 2.42%
and 344.56 calories. For bread making, several preparations were used:
100% wheat flour (standard sample) and cocoyam flour at different levels of
substitution: 5%, 10% and 20%. In the sensory analysis the overall
acceptability, color, flavor and texture were measured. The results indicated
significant differences in the bread with 0% and 20% of cocoyam flour. In the
bread with 5% and 10% of cocoyam flour any statistical difference were
found. Therefore, the supplemented bread with 10% of cocoyam flour
conserved the texture properties and quality parameters normally found in
wheat-based bread. The MIXOLAB results determined that the substitution
with a higher concentration of cocoyam flour decreased the technical and
rheological characteristics of the dough when compared to the dough made a
100% with wheat flour. Bread color increases with increasing the level of
substitution of cocoyam flour. The volume decrease as cocoyam flour
increases because it loses the ability to retain carbon dioxide in the
fermentation. The proximate composition on the final bread with 10%
cocoyam flour reported 31.53% moisture, 9.24% protein, 3.81% fat, 1.97%
ash and 1.21% fiber. In conclusion, the ideal percentage to produce bread
using cocoyam flour is up to 10% of substitution of wheat flour. If the level of
xvi
cocoyam exceeds that level, the technological and sensory characteristics of
the bread can be affected.
1. INTRODUCCIÓN
1
1. INTRODUCCIÓN
En el Ecuador aproximadamente están cultivas 5000 hectáreas de trigo en
toda la región sierra, que no satisfacen la demanda actual del país, debido a
eso se empezó a importar trigo para la elaboración de sus productos
derivados. Según el MAGAP se registró el precio de la tonelada de trigo en
340 dólares y en el año anterior se registró en 243 dólares por tonelada
métrica (HOY, 2007).
Por otro lado el costo de la producción de malanga en el país para el mes de
abril del 2012 estuvo entre los 1.54 dólares por caja de 10 libras, y se
presentaría como una alternativa viable para la producción de productos que
serían elaborados a partir de harina de trigo y harina malanga; esta fusión
abarataría en gran porcentaje los costos de venta y producción de productos
a base de harina de trigo y harina de malanga, además de reducir
considerablemente la necesidad de importación de trigo para su uso en
productos de panificación y derivados que se colocan como alimentos de
primera necesidad (MAGAP, 2012).
La malanga, también conocida como Taro, Dashen o Ñame, es considerada
una de las especies de raíces y tubérculos con gran potencial en las zonas
tropicales. La malanga es rica en carbohidratos y el contenido de minerales y
vitaminas hacen de la malanga una alimento nutritivo y de alta digestibilidad,
es muy adaptable y está disponible todo el año lo que ayuda a contribuir con
la creación de subproductos que sean para el consumo humano y crean
alternativas de una mejor alimentación (Agropecuaria, 2008).
Desde 1998, la superficie cultivada con malanga en el país se ha venido
incrementando anualmente. En promedio el crecimiento experimentado ha
sido del 163%, debido a esta la demanda de malanga se incrementó en el
exterior por lo que toda la producción de este tubérculo fue destinada para la
exportación. “En el contexto local, la cadena se limita a comercializar el
2
rechazo de exportación, el cual es utilizado para alimentar ganado y
fabricación de harina, ya que el ecuatoriano común no conoce el producto”
(COMAEX, 2010).
La harina de trigo es la materia prima principal para la elaboración de pan,
sus componentes son: almidón (70 – 75 %), agua (14 %) y proteínas (10 - 12
%), además de polisacáridos no del almidón (2-3%) particularmente
arabinoxilanos y lípidos (2%)” (Ruiz, 2009). Esta harina es conocida
mundialmente por todas las aplicaciones que se le dan en el mercado pero
es importante también reconocer tubérculos nativos de nuestro país; lo que
está establecido en la legislación de la constitución de la República del
Ecuador Art. 281 de la soberanía alimentaria cita “Promover la preservación
y recuperación de la agrobiodiversidad y de los saberes ancestrales
vinculados a ella; así como el uso, la conservación e intercambio libre de
semillas”.
También la malanga o “taro” se presenta como una alternativa de producción
para zonas trópico húmedo y sub-húmedo este tipo de clima se da en
provincias tales como: Santo Domingo de los Tsáchilas que se colocan como
productores principales de este producto (MAGAP, 2012), Morona Santiago,
los Ríos entre otras; que registran una gran producción.
Siendo Estados Unidos uno de los principales importadores en el mundo de
malanga, la demanda de este tubérculo ha aumentado; es por eso que su
producción es significativa. Debido a esto se considera viable la elaboración
de subproductos de malanga; que pueden generan mucho provecho en las
personas que constantemente están en busca de alimentos que provean
nutrientes de provecho para su ingesta diaria (Viteri, 2008).
En la dieta de los ecuatorianos prevalecen los carbohidratos como una
fuente importante para su nutrición, su consumo diario se caracteriza
principalmente por la ingesta de papa, arroz y pan. Es por esto que la
elaboración de un producto debería responder a las necesidad de las
personas de alimentarse bien, sanamente y a bajos costos, como
3
consecuencia de esto se escogió la elaboración de productos de
panificación, que son productos que se consumen en gran cantidad y de
forma directa.
El objetivo del presente trabajo fue sustituir harina de trigo por harina de
malanga en la obtención de pan de molde. Para alcanzar el objetivo general,
se plantearon los siguientes objetivos específicos:
o Obtención y caracterización de la harina de malanga.
o Caracterización reológica de las mezclas harina de trigo con harina de
malanga
o Elaboración de pan de molde de las diferentes mezclas de harina de
trigo con harina de malanga.
o Caracterización tecnológica y sensorial los productos obtenidos.
2. MARCO TEÓRICO
4
2. MARCO TEÓRICO
2.1 MALANGA
La malanga es un tubérculo muy parecido a la yuca, y se encuentra en la
familia de las Aráceas. El genero Xanthosoma Sagittifolium Scott es de
origen americano principalmente de las Antillas. En el Ecuador existen dos
variedades que son la malanga blanca y la morada, actualmente en nuestro
país hay mayor cantidad de la malanga blanca que se cultiva en las regiones
tropicales del Ecuador (Pérez, Gutiérrez, Pacheco, Tovar, & Lares, 2007).
La malanga, también conocida como Taro, Dashen o Ñame, es considerada
una de las especies de raíces y tubérculos con gran potencial en las zonas
tropicales. La malanga es rica en carbohidratos, minerales y vitaminas las
que hacen de la malanga un alimento nutritivo y de alta digestibilidad, es
muy adaptable y está disponible todo el año lo que ayuda a contribuir con la
creación de subproductos que sean para el consumo humano y cree
alternativas de una mejor alimentación para niños en crecimiento y para
adultos (Agropecuaria, 2008).
En la figura 1 se puede observar la planta de la malanga, durante su
período de crecimiento, se produce un vástago subterráneo llamado cormo,
rodeado por cormelos comestibles más pequeños, del tamaño de papas.
Cormos y cormelos son ricos en almidones. La porción comestible de esta
planta son los cormelos y también sus hojas que se consumen en mayor
cantidad debido a que la cantidad de proteína presente es del 4.4% que es
superior al 2.5% de proteína encontrada en los cormelos (Agropecuaria,
2008).
5
Figura 1. Planta de malanga Xanthosoma Sagittifolium Scott
(Giacometti & León, 2010)
2.2 PRODUCCIÓN DE MALANGA EN EL ECUADOR
La malanga es una planta tropical propia de climas calientes, con una
temperatura nocturna de entre 14-27 °C. Cuando la temperatura se eleva a
29 °C durante la noche, entonces la tuberización se afecta
considerablemente. Una temperatura que varíe entre 25-30 °C, alta
luminosidad y sin peligro de heladas, son las condiciones óptimas para este
cultivo. La planta responde bien donde hay abundante humedad (1800 -
2500 mm/año); sin embargo, también puede soportar períodos de sequía
(COMAEX, 2010).
Se cultiva bien en altitudes bajas a medianas, no mayores de mil metros
sobre el nivel del mar (msnm). Se da bien en suelos sueltos, arenosos; los
suelos deben tener una buena capacidad de retención de humedad como
son los suelos aluviales, los pardos con carbonatos y los ferralíticos rojos; no
se recomiendan los suelos arcillosos o pesados, ya que éstos dificultan la
salida de las plantas y el desarrollo de los cormos; además, deben tener
6
buen drenaje tomando en cuenta una buena existencia de materia orgánica
y una profundidad de aproximadamente 60cm (COMAEX, 2010).
En Ecuador, dado que el cultivo de malanga tiene altos requerimientos de
agua durante su desarrollo vegetativo, las condiciones óptimas se
encuentran en lugares donde los recursos naturales son abundantes o
asequibles. En la figura 2 se pueden observar las zonas productoras de
malanga en el Ecuador, aquí se destacan: Santo Domingo de los Tsáchilas
(Pichincha), Quevedo, Quinindé, Valencia, Mocache, Buena Fe (Los Ríos),
El Carmen, Puerto Cayo (Manabí), Puerto Quito, Pedro Vicente Maldonado,
Península de Santa Elena (Guayas), El Oro, entre otras zonas. Las áreas
destinadas para los medianos y pequeños cultivos son la Península de
Santa Elena y El Oro (COMAEX, 2010; Obando, 2009).
Figura 2. Zonas productoras de malanga en el Ecuador
(Obando, 2009)
2.3. USO DE LA MALANGA EN LA INDUSTRIA
La producción de malanga en el país en su gran totalidad se la destina para
la exportación es por eso que no se conoce ningún subproducto de este
tubérculo. En otros países, donde su producción, industrialización y
consumo, está ampliamente difundido, tiene una utilización muy variada; los
7
cormelos se consumen cocidos, fritos, o como harina para algunos usos. Es
utilizado como sustituto de papa en sopas o estofados. Las hojas verdes de
algunos ecotipos de malanga, con bajo contenido de oxalatos se consumen
cocinadas como una hortaliza (Viteri, 2008).
En nuestro país, no existe ningún producto elaborado proveniente de la
malanga, razón por la cual las personas desconocen de su valor nutricional,
rico en vitamina C, hierro, proteínas, carbohidratos y tiamina (Viteri, 2008).
La molienda de harina de trigo con otro tipo de granos como maíz, sorgo,
arroz u otros tubérculos como la papa, han contribuido a que se reduzca la
importación de trigo en otros países (Ojinnaka et al., 2009), debido a que se
han buscado varias combinaciones de harinas que reduzcan el consumo de
trigo y además de esto, aporten otro tipo de nutrientes a los alimentos,
conservando siempre un aspecto similar a productos hechos netamente de
trigo.
El uso de harinas de tubérculos se presenta como una ventaja para la
preparación de una gran cantidad de productos en la industria alimentaria,
debido a que puede ser utilizado para la formulación de sopas
deshidratadas, productos de panificación, formulaciones para comida de
lactantes, snacks, entre otros (Ammar et al., 2009).
2.4. VALOR NUTRICIONAL DE LA MALANGA
La malanga es rica en almidón digestible debido al pequeño tamaño de su
gránulo de almidón, tiene proteínas, vitamina C, tiamina, rivoflavina, niacina,
calcio, fosforo, vitamina A y Vitamina B en porcentajes significativos
(Ojinnaka et al., 2009).
En la tabla 1 se detallan las cantidades de nutrientes encontrados en 100 g
de producto en fresco, se puede observar que el contenido de carbohidratos
es alto por lo que el tubérculo reúne todas las características para que se
8
pueda someter a procesos de industrialización para la elaboración de
subproductos a partir del mismo.
Tabla 1. Descripción nutricional del cormelo de malanga.
Malanga Blanca (Xanthosoma)
Parámetros Unidad Cantidad
Proteína g 2,50
Humedad g 70,59
Fibra g 0,21
Ceniza g 1,67
Grasa g 0,0
Carbohidratos g 25,02
Calorías kcal 110,1
Vitamina A UI/100g 1665,03
Vitamina B2 mg/100g 0,88
Hierro mg/kg 14,88
(Obando, 2009)
La malanga se establece como un tubérculo de alto grado nutricional como
se puede ver en la tabla 2, su contenido de proteína es relativamente alto a
comparación de otros tubérculos de consumo masivo como son la yuca o la
papa. Además de su alto contenido en proteína, la malanga tiene altos
porcentajes de calcio, un nutriente importante para la ingesta diaria de las
personas.
9
Tabla 2. Comparación de cantidad de proteína en tubérculos de consumo
popular.
ALIMENTO Kcal PROTEINA (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
(Agropecuaria, 2008)
2.5. HARINA DE MALANGA
La malanga tiene entre el 70 y 80% de almidón, lo que permite un posterior
procesamiento del producto en fresco para la elaboración de harina que
puede ser utilizada en todo tipo de productos. Esta harina con pequeñas
excepciones se asemeja a la harina de yuca la misma que es rica en
carbohidratos y fibras, contiene algo de proteína, calcio, fósforo, sodio y
potasio (Ammar et al., 2009).
La tecnología de fabricación de la harina es simple, pero exige algunos
cuidados en su desarrollo. La selección de la materia prima adecuada, la
higiene y los cuidados durante todo el proceso de fabricación, son factores
fundamentales para garantizar un producto de calidad. El rendimiento medio
es de 25 a 30%, dependiendo de la variedad de la malanga y de la eficiencia
de los equipamientos utilizados (Seavichay & Flores, 2010).
La obtención de la harina de malanga se realiza mediante un proceso de
deshidratación, que es una de las técnicas más antiguamente utilizadas para
lo conservación de alimentos. Generalmente, se entiende por deshidratación
la operación mediante la cual se elimina total o parcialmente el agua de la
sustancia que lo contiene (Maupoey, Andrés, Albors, & Barat, 2001).
10
La mayoría de tubérculos que se puede observar en los mercados se
venden en su estado original; esto genera un gran porcentaje de perdida
debido a que son alimentos perecederos. Plantear una alternativa de
producción es más viable debido a que se utiliza a estos tubérculos en forma
de harina que generalmente tiene un periodo de vida mucho más largo que
si se los comercializa crudos (Pérez et al., 2007).
En todos los tipos de malanga se percibe cierta acritud, esto se les acredita
debido a la presencia de oxalatos presentes en este tipo de tubérculo; para
reducir esto se emplea ciertos tratamiento, como son el pelado, cortado,
dejar en remojo o someterlos a proceso fermentativos durante el proceso
(Pérez et al., 2007).
2.6. EL TRIGO
El trigo (Triticum vulgare) es un producto vegetal también conocido como
alforfón, trigo turco, morisco o moro; pertenece a la familia de las gramíneas
y se trata de una semilla de estructura poliédrica (Othón, 2009). Según la
FAO (2013), el trigo se ubica como el segundo cereal más producido en el
mundo debido a sus importantes características nutricionales y también por
ser materia prima principal para la elaboración de productos de panificación.
Se registró una producción total aproximada de 70x108 toneladas de trigo a
nivel mundial que se encuentra por debajo de las 72x108 toneladas de arroz
que se produjeron en el mismo año (Torres, González, sánchez, Osella, &
Torre, 1999).
Muchas plantas de la familia de las gramíneas, los cereales de grano, se han
cultivado por sus semillas comestibles. Los cereales forman una parte
importante de la dieta de muchas personas. Incluyen el maíz, sorgo, mijo,
trigo, arroz, cebada, avena y quínoa. Un nuevo cereal de considerable
interés es el tritical, un cruce entre el trigo y el centeno. El trigo es el grano
11
obtenido de las variedades de la especie Triticum aestivum L y el trigo duro
se obtiene de una variedades Triticum durum Desf (FAO, 1990).
El grano maduro del trigo está formado por: carbohidratos, proteínas, ácidos
grasos, minerales, vitaminas, enzimas y otras sustancias como pigmentos.
Dentro de las proteínas que contiene el trigo la más importante en la
industria de panificación son aquellas formadoras de gluten que es un
complejo de proteínas de color blanco grisáceo, duro y elástico, presente en
el trigo; esta proteína da a la masa de pan el tacto viscoso o pegajoso que
retiene el gas cuando sube por acción de la levadura. En la tabla 3 se puede
apreciar la composición nutricional del grano de trigo.
Tabla 3. Composición nutricional
(100 g de porción aprovechable de trigo)
Nutrientes Cantidad Unidad
Humedad 14,2 g
Proteínas 13,0 g
Carbohidratos totales 69,6 g
Extracto etéreo 1,7 g
Fibra 2,9 g
Ceniza 1,5 g
Calcio 54,0 g
Tiamina 0,56 mg
Rivoflavina 0,05 mg
Niacina 4,96 Mg
Caroteno 0,01 Mg
Hierro 3,7 Mg
Fósforo 340 Mg
Energía 354 Cal
(Torres et al., 1999)
12
2.6.1. HARINA DE TRIGO
Se obtiene de la molienda del trigo. La harina de trigo es muy utilizada para
la elaboración de productos de panificación debido a que en su composición
cuenta con una cantidad importante de gluten; esta proteína es la que da
todas las características de sabor y volumen al pan y productos de
repostería.
2.6.2. GLUTEN
Es la fracción proteica que proporciona las características panificables a la
harina durante la elaboración de pan y productos de pastelería.
El gluten está formado por dos proteínas: gluteninas que le dan la
característica de elasticidad a la masa y las gliadinas que le dan la
extensibilidad (Chile, 2008).
La característica principal y la importancia del gluten en la elaboración de
pan es generar un mejor manejo de la masa resultante porque el gluten es el
encargado de ligar todos los componentes de la harina; debido a la
capacidad de fermentar la masa en presencia de agua y levaduras.
Acción del gluten: Durante el proceso de amasado, donde se integran
todos los ingredientes de la mezcla, las proteínas se aglomeran en
superestructuras proteínicas, formando una macro polímero de gluten
(GMP). Durante este proceso el índice de GMP aumenta y la red de gluten
se desarrolla de forma rápida. Al mismo tiempo la porción de proteínas
solubles o de bajo peso molecular disminuye. Las proteínas de más alto
peso molecular se aglomeran y toda esta gran red de conjunto proteico será
capaz de guardar el CO2 durante el proceso de fermentación (Montoya &
Giraldo, 2010).
13
2.6.3. COMPOSICIÓN NUTRICIONAL DE LA HARINA DE TRIGO
2.6.3.1 Carbohidratos
El trigo considerado como una de las principales materias primas para
procesamiento de harina para elaboración de productos de panificación tiene
en su composición 75% de almidón. La absorción de este polisacárido en el
organismo se realiza de forma lenta y gradual por lo que es una fuente muy
grande de energía durante un largo periodo. El almidón en polvo
prácticamente solo aporta calorías debido a que carece de vitaminas,
minerales y fibra dietética (Orthón, 2009).
Como consecuencia de la molienda de los granos de trigo durante la
obtención de harinas, la integridad de los gránulos de almidón puede ser
afectada, produciendo así lo que se denomina almidón dañado. Los niveles
de almidón dañado dependen de la dureza de los granos y del tipo y las
condiciones de molienda, cuanto mayor sea la resistencia que ofrezcan los
granos a la molturación, mayor será el contenido de almidón dañado
presente en la harina. El almidón dañado impacta directamente sobre las
propiedades funcionales y reológicas de los sistemas ricos en almidón. Los
gránulos dañados de almidón poseen una mayor capacidad de absorber de
agua que los gránulos sanos y las moléculas de almidón provenientes de los
amiloplastos dañados son degradados más rápidamente por las diferentes
amilasas presentes en la harina. En la elaboración de pan, la presencia de
un limitado nivel de amiloplastos lesionados es deseable ya que favorece la
hidratación de la harina y promueve la fermentación, sin embargo, fracciones
mayores afectan las propiedades de las harinas, fundamentalmente,
provocan un aumento en la capacidad de absorción de agua, lo que produce
masas de difícil manipulación y efectos negativos en la calidad de los
productos (Barrera & Ribotta, 2012).
14
2.6.3.2. Fibra
El tipo de fibra presente es la celulosa, que se encuentra en la capa más
externa del grano de trigo, es por eso que la cantidad de fibra presente en
harinas es casi nula debido a que se elimina la cubierta y el germen. En el
caso de las harinas integrales se conserva esta parte del grano por lo que la
cantidad de fibra presente es superior a la existente en harinas
convencionales (Orthón, 2009).
2.6.3.3. Grasa
La grasa presente en el grano de trigo es de aproximadamente 2%, el tipo
de grasa presente está compuesta por ácidos grasos poli y monoinsaturados
que resultan muy beneficiosos para mantener un buen estado en el sistema
cardiovascular. (Ronquillo, 2012)
2.6.3.4. Minerales
Los minerales forman menos del 1% del endospermo del trigo. Los
componentes mayoritarios d la fracción mineral son los fosfatos y sulfatos de
K, Mg y Ca. Algunos de los fosfatos se encuentran presentes son los ácidos
fitícos. Los elementos minoritarios incluyen al Fe, Mn Zn y Cu (Bravo & Ortíz,
1999). Los ácidos fitícos son considerados como factores antinutrionales
debido a que reducen la biodisponibilidad de proteínas y minerales
(Rodríguez et al., 2011).
2.6.3.5. Proteínas
Según Vásquez et al. (2009), las proteínas son los componentes más
importantes de la harina de trigo por la capacidad de formar una masa
viscoelástica cuando son mezcladas con agua. La cantidad y composición
de la proteína de trigo son responsables del potencial de panificación de una
harina y de las diferentes calidades de los trigos. Las proteínas de la harina
de trigo se clasifican de acuerdo a su solubilidad en cuatro grupos.
15
Las albúminas, solubles en agua
Las globulinas, solubles en solución salina
Las gliadinas, solubles en etanol al 70%
Gluteninas, parcialmente solubles en ácidos diluidos o álcalis.
Las albúminas y globulinas constituyen el 20% del total de la proteína en
harina mientras que las gliadinas y gluteninas representan cerca del 80%.
Las gliadinas y gluteninas son las proteínas más importantes en la harina de
trigo por su contribución a la funcionalidad de la harina en la panificación.
Las proteínas poliméricas proporcionan fuerza y elasticidad a la masa de
trigo, mientras que las gliadinas monoméricas son responsables de la
viscosidad de la masa. Este potencial de panificación en las harinas puede
diferir ampliamente con la variedad del trigo, debido a diferencias en la
estructura de las proteínas del gluten. La distribución del peso molecular de
las proteínas puede variar debido a los cambios en la proporción relativa del
tipo de proteínas presentes, y a los cambios en la distribución del tamaño de
proteínas.
2.6.4. CLASIFICACIÓN DE LAS HARINAS
Según la legislación presente en INEN (2006), la clasificación de las harinas
es de acuerdo al tipo de producto final que se obtendrá, debido a es su
clasificación es la siguiente:
- Harina panificable.- o definida como “Extra”; es la harina elaborada
hasta grado de extracción determinado, que puede ser tratada con
blanqueadores y/o mejoradores, productos málticos, enzimas
diastásicas y fortificada con vitaminas y minerales.
- Harina integral.- Es la harina obtenida de la molienda de granos
limpios de trigo y que contiene todas las partes de éste, que puede
ser tratada con mejoradores, productos málticos, enzimas diastásicas
y fortificada con vitaminas y minerales.
16
- Harinas especiales. Son harinas con un grado de extracción bajo,
como lo permita el proceso de industrialización, cuyo destino es la
fabricación de productos de pastificio, galletería y derivados de
harinas autoleudantes, que pueden ser tratadas con mejoradores,
productos málticos, enzimas diastásicas y fortificada con vitaminas y
minerales.
o Harina para productos de pastificio.- Este tipo de harina se
elaborado a partir de trigos aptos para estos productos.
o Harina par galletas.- Es el producto elaborado a partir de trigo
blandos y suaves o con trigos aptos para su elaboración, que
puede ser tratada con blanqueadores, mejoradores, productos
málticos, enzimas diastásicas y fortificada con vitaminas y
minerales.
o Harina autoleudante.- Este tipo de harina contiene agentes
leudantes y que puede ser tratada con blanqueadores,
mejoradores y fortificada con vitaminas y minerales.
- Harina para todo uso.- proviene de las variedades de trigo Hard Red
Spring o Nother Spring Hard Red Winter, homólogos canadienses y
trigos de otros orígenes que sean aptos para la fabricación de pan,
fideos, galletas, etc. Tratada o no con blanqueadores y/o
mejoradores, productos málticos, enzimas diastásicas y fortificada con
vitaminas y minerales.
2.7. PRODUCTOS DE PANIFICACIÓN
El pan es el alimento más antiguo y consumido por el hombre. Su origen se
remonta a épocas prehistóricas donde existen claras evidencias de su uso
por las diferentes civilizaciones. Las religiones cristianas, judías y antiguas
griegas y egipcias han utilizado el como símbolo sagrado. Existen
descripciones de fabricación de pan en Egipto que datan desde la época de
Ramsés III, aproximadamente 1300 años antes de la era cristiana. La
carencia de pan estuvo fuertemente asociada con la caída del impero
17
Romano y la iniciación de las revoluciones Francesas y Bolchevique (Orthón,
2009).
El pan ha sido un producto tan popular dado a que su fabricación requiere
utensilios sencillos, es un alimento rico en carbohidratos y para su
producción requiere ingredientes comunes como son sal, azúcar y fermento.
Para la manufactura del pan se siguen los siguientes pasos básicos: a)
premezcla de ingredientes, b) amasado, c) fermentación, d) prensado/
formado y e) horneado. La calidad de la harina afecta principalmente la
absorción de agua y tiempo óptimo de amasado, se habla de calidad de
harina en relación a el porcentaje de proteínas, fibra y carbohidratos
presentes, además de los aminoácidos esenciales presentes en los
diferentes tipos de harina (Orthón, 2009).
2.7.1. FUNCIÓN DE LOS INGREDIENTES PARA LA FORMULACIÓN DE
PAN
El pan se elabora principalmente con harina de trigo debido a que es un
cereal panificable por excelencia y sin limitación. A continuación se describe
el rol que desempeña cada ingrediente dentro de la formulación.
2.7.1.1. Harina
La harina de trigo es el tipo de harina que cuenta con gran cantidad de
proteínas insolubles que al contacto con el agua forman el gluten, la
sustancia tenaz, gomosa y elástica que da las características físicas
(volumen) al pan (Benavides, 2011).
2.7.1.2. Agua
El agua forma parte importantísima dentro de la elaboración del pan y toma
parte en tres procesos.
18
El primero es durante la formación de la masa debido a que se mezcla con
las proteínas presentes en la harina de trigo para la formación del gluten,
dando como resultado una masa plástica, suave y elástica.
También juega un papel importante dentro de la fermentación debido a que
deja que actúen las enzimas y puedan difundirse a través de la pared o la
membrana que rodea a la célula de la levadura. Además le da la
característica de plasticidad a la masa lo que le permite crecer por la acción
del gas producido por la fermentación. También hace posible la porosidad y
un buen sabor al pan (Carrillo, 2007).
2.7.1.3. Sal
Entre las principales acciones del pan es que mejora el sabor, fortalece el
gluten porque permite a la masa retener el agua y el gas. Además controla o
reduce la actividad de la levadura, ejerce acción bactericida no permite
fermentaciones indeseables dentro de la masa. (Tinoco, 2008)
2.7.1.4. Levadura
La levadura para panadería viene de varias formas: crema, comprimida seca
activa e instantánea. Para el proceso de panificación se utiliza
Saccharomyces cereviseae, esta hace posible la fermentación, convierte la
harina cruda en un producto ligero y es la que el sabor característico al pan
(Aristizábal & Sánchez, 2007).
La harina contienen dos componentes críticos para la producción de
levadura en la masa estos son la proteína y el almidón. Cuando se hidrata,
las proteínas interactúan química y físicamente para formar el gluten. El
gluten es viscoso y elástico; viscoso ya que permite a la masa expenderse
con la producción de CO2 y, elástico porque la expansión es controlada,
debido a que por las altas temperaturas de horneado las levaduras se
inactivan (Arregui, Coello, & Hidalgo, 2012)
19
2.7.1.5. Azúcar
Se utiliza sacarosa o azúcar de caña y, la acción que desempeña en la
elaboración de pan es que ayuda a la formación de la corteza debido a la
caramelización del azúcar permitiendo que la temperatura del horno no
ingrese directamente dentro del pan para que pueda cocinarse y también
para evitar la pérdida del agua y adicional a esto también le da la suavidad al
producto. Además el azúcar es el alimento principal para la levadura, le
permite que se desarrolle (Álvarez, 2012).
2.7.1.6. Grasa
Hay tres tipos de grasa que se suele utilizar, estas son: manteca de cerdo,
mantequilla y aceites vegetales. Lo que hace la grasa, es que mejora la
apariencia, produciendo un efecto lubricante; aumenta el valor alimentico
debido a que aporta gran cantidad de calorías y también mejora la
conservación, ya que reduce la perdida de humedad y ayuda a mantener el
pan fresco (Llerena, 2010).
2.8.1.7. Mejorador
Se les cataloga como mejoradores de pan a aquellos aditivos añadidos a la
harina y al agua que mejoran las cualidades físicas de elaboración y
propiedades organolépticas finales y de conservación del pan. Los
mejoradores panarios pueden ser: emulsionantes, oxidantes, azúcares,
enzimas, estabilizantes, entre otros; (Aristizábal & Sánchez, 2007).
Los mejoradores se adicionan a la mezcla como agentes antiendurecedores
para lograr que el producto cocido permanezca el mayor tiempo posible en
buen estado de frescura (FAO, 1995).
La pérdida de calidad de un pan, está relacionado con el endurecimiento y el
tiempo que el producto se mantiene fresco.
20
2.7.2. PROCESOS QUÍMICOS Y ENZIMÁTICOS QUE SUCEDEN EN EL
PROCESO DE PANIFICACIÓN
2.7.2.1. Acción de las enzimas
La concentración de enzimas en la panificación debe ser estandarizada,
puesto que durante el horneo, la alfa- amilasa rompe una porción de
gránulos de almidón cuando ellos empiezan a gelatinizar, esto incrementa el
volumen de el pan al retardar la fijación del almidón y permitiendo una mayor
expansión de la masa. Esto también ayuda a regular la velocidad de la
fermentación y facilita el color del pan (Lascano, 2010).
Según Tejero (2011), las enzimas son proteínas que actúan como
catalizadores de las diferentes reacciones bioquímicas que constituyen el
metabolismo de los seres vivos. Las enzimas que están presentes en los
cereales son las amilasas, proteasas, hemicelulasas y lipasas todas ellas
actúan en diferentes partes del proceso de panificación. Su presencia en
cantidades superiores o inferiores a las necesarias, afectan a la calidad del
producto final, tanto a su volumen y aspecto, como a su conservación.
- Amilasas.- El almidón se compone de dos tipos de moléculas de estructura
diferente: la amilosa, que está formada por unidades de glucosa que forman
cadenas lineales, y de amilopectina, cuyas cadenas de unidades de glucosa
están ramificadas. La producción de azúcares fermentables para la levadura
se realiza mediante la rotura de estas cadenas de moléculas de glucosa por
acción de las amilasas, lo que se denomina hidrólisis enzimática. La eficacia
de este proceso depende de la temperatura y del grado de hidratación del
almidón. Su máximo se alcanza cuando se gelifica el almidón, en los inicios
de la cocción.
Las amilasas presentes en la harina al inicio del amasado comienzan su
actividad en el momento en que se añade el agua. El almidón roto durante la
molturación del grano de trigo es más rápidamente hidratado, y por tanto,
más fácilmente atacable por las enzimas. Estas actúan en acción
21
combinada: el alfa-amilasa va cortando las cadenas lineales en fracciones
de menor longitud, llamadas dextrinas, mientras que la beta-amilasa va
cortando las cadenas en moléculas de maltosa, formada por dos unidades
de glucosa. El contenido de dextrinas parece tener un efecto importante en
la capacidad de retención de agua y en la consistencia de la más; si la
harina procede de trigo germinado se produce una excesiva dextrinación y
las masas resultan blandas y pegajosas.
Durante la fermentación, continua la acción de las amilasas y en el momento
de introducir el pan en el horno aumenta la actividad hasta el momento en
que la temperatura interna de la masa alcanza los limites técnicos de
inactivación. Dependiendo del tamaño de las elaboraciones así como de la
temperatura del horno, después de unos diez minutos aproximadamente, las
enzimas de la levadura se desactivan y la célula muere (Ruiz, 2009).
A medida que aumenta la temperatura de la masa del horno, comienza a
producirse la gelatinización con lo cual, el almidón se hincha y forma un gel
más o menos rígido, en función de la cantidad de alfa-amilasas presentes.
De estos dos factores dependerá el tiempo durante el que sigue produciendo
dextrinizacion de la masa, en la miga en formación. No obstante, una acción
excesivamente prolongada aumenta el volumen del pan con riesgo de
derrumbamiento de su estructura, y el resultado de una miga pegajosa, por
el contrario, una rápida estabilización de la miga dará un volumen escaso.
Cuando el contenido de amilasa, especialmente de alfa – amilasa, es
correcto, se obtiene una influencia positiva no solamente en el volumen del
pan, sino también en su conservación, produciéndose un efecto de
ralentización de la retrogradación del almidón (Tejero, 2011).
- Pentosanasas.- Estas enzimas actúan sobre las pentosanas que son unos
polisacáridos distintos al almidón. Esta reacción de hidrólisis aumenta la
absorción de agua en la masa, aumentando la tenacidad y disminuyendo
ligeramente la extensibilidad. Se ha podido observar que retardan la
velocidad de retrogradación del almidón (Tejero, 2011).
22
- Proteasas.- Estas enzimas rompen la proteína del gluten en la harina de
trigo. En panificación esto puede mejorar la retención de gas, pero el
proceso se hace menos tolerante (Lallemand, 2013).
- Lipoxigenasas.- En la fabricación de pan de molde y pan de
hamburguesas y, en general, en aquellos panes que se desee potenciar la
blancura de la miga está recomendado el uso de entre 5 y 10 g/kilo de harina
de soja activa. El efecto de la lipoxigenasa sobre el ácido linoleico, es la
formación de hidroxiperóxidos, que producen una oxidación acoplada de
sustancias lipófilas, como los pigmentos carotenoides. Esta oxidación ocurre
durante la etapa de amasado y da lugar a una miga más blanca y brillante, al
mismo tiempo que aumenta el volumen del pan y que su sabor es más
insípido (Tejero, 2011).
- Glucosa-oxidasa.- Esta enzima, en presencia de agua y oxígeno, cataliza
la oxidación de la glucosa a ácido glucónico y peróxido de hidrógeno. Esta
transformación favorece la oxidación de las proteínas, aumentando la
tenacidad del gluten, y reduciendo su extensibilidad. Su efecto es como el
del ácido ascórbico: incrementa la retención de gas y aumenta el volumen
del pan (Tejero, 2011).
2.7.2.2. Gelatinización del almidón
Los gránulos de almidón son cristales que tienen áreas organizadas
(cristalinas) y áreas relativamente desorganizadas (amorfas). La
gelatinización se lleva a cabo cuando se aplica suficiente energía para
romper los enlaces de hidrógeno intermoleculares que se encuentran en el
área cristalina, compuesta principalmente por amilopectina. Durante este
proceso los gránulos de almidón absorben agua, se expanden linealmente y
exudan parte de su fase de gel (amilosa), por lo que se hacen más
susceptibles a la degradación enzimática y aumentan su digestibilidad
(Toaquiza, 2011).
23
2.7.2.3. Retrogradación del almidón
La retrogradación de los almidones se define como la insolubilización y
precipitación espontánea del almidón, principalmente de las moléculas de
amilosa, debido a que sus cadenas lineales se orientan paralelamente y
accionan entre sí por puentes de hidrógeno que se forman a través de sus
múltiples hidroxilos, creando zonas con una organización cristalina muy
rígida, que requiere de una alta energía para que se rompan y el almidón
gelatinice (Carrillo, 2007).
Un claro ejemplo de este fenómeno, es el endurecimiento del pan, que no
es una desecación sino que, por lo contrario la concentración de agua es
constante en el pan, pero las moléculas de almidón (constituyente
mayoritario en la miga del pan) que estaban irregularmente repartidas,
unidas a las moléculas de agua, cristalizan, eliminando una parte del agua,
el pan se endurece en presencia de aire debido a que este induce la
retrogradación de los almidones, y la miga se vuelve más rígida (Magazine,
2011).
Si el pan no está bastante cocido, queda una gran cantidad de agua sin
utilizar. En contacto con el aire, el pan se endurece por la formación de
nuevos puentes de hidrógeno entre las fibras de celulosa. Sin embargo, si se
vuelve a calentar, se rompen estos puentes de hidrógeno y el pan vuelve a
ser crujiente. Asimismo, cuando el pan está mal cocido, la conservación en
el refrigerador impide el movimiento de las moléculas de agua que están
libres y el establecimiento de nuevos puentes. Al conservar el pan tapado, se
aísla de la humedad del aire y se evita la penetración de moléculas de agua
que formarían puentes. Por el contrario, en un pan bien cocido, hay
exactamente los puentes de hidrógeno necesarios para asegurar la
consistencia y la friabilidad. Este pan se mantendrá fresco durante más
tiempo, sobre todo si se conserva cerrado en una caja. (Magazine, 2011)
24
2.7.3. MEZCLA DE HARINAS PARA FORMULACIÓN DE PAN
Las harinas compuestas adecuadas para panificación se han desarrollado
como respuesta al creciente costo del trigo y como medida para preservar
tradiciones culinarias en las regiones. La harina de trigo es el principal
ingrediente en la industria panadera y galletera.
Para obtener propiedades satisfactorias en el proceso de producción de pan,
es esencial un apropiado desarrollo del gluten, su punto óptimo de desarrollo
es difícil alcanzar, ya que varía con el tipo de harina usada y además es
influencia por factores adicionales como temperatura de más, velocidad de
amasado, absorción de agua, tipo y cantidad de oxidantes, enzimas
suplementarias, entre otros (Alasino, Aringoli, & Sánchez, 2011).
Para la elaboración de pan se divide en tres etapas principalmente:
mezclado, fermentado y horneado. Durante todas estas etapas de
elaboración de pan, ocurren cambios químicos, bioquímicos y
transformaciones físicas, las cuales son afectadas por los diversos
constituyentes de la harina.
Los principales componentes de la harina de trigo que dan las características
físicas y químicas del pan son las proteínas presentes en este tipo de harina.
Las gliadinas y las gluteninas integran al gluten lo que dan las características
de calidad al producto terminado; estas características son como por
ejemplo el volumen, el color y la textura inconfundible del pan elaborado a
partir de harina de trigo (Zanella, Mireles, Camarena, & Bautista, 2005).
Para la elaboración de las mezcla de harinas se debe tomar en cuenta la
cantidad de proteínas presentes en la otra harina a utilizar debido a que se
va a realizar la sustitución parcial de la harina de trigo por otro tipo de harina.
El problema principal que se presenta dentro de la sustitución de una harina
en el porcentaje de harina de trigo y la cantidad de gluten presente en la
nueva harina, en consecuencia a esto ningún otro tipo de cereal o alimento a
logrado conseguir las mismas propiedades que se logran alcanzar en el pan
25
que es 100% elaborado a partir de harina de trigo es por eso que se realiza
una sustitución en diferentes porcentajes para determinar con cual
sustitución se logra conservar las características físicas y químicas del pan
elaborado solo a partir de harina de trigo (Ruiz, 2009).
2.8. ANÁLISIS REOLÓGICOS EN MASAS PARA
PANIFICACIÓN
Los análisis reológicos son utilizados para la caracterización de harinas;
también se los utiliza para predecir el comportamiento del producto de
panificación si el esfuerzo aplicado y la deformación están en el mismo
rango de las utilizadas en el procedimiento real (Rodriguez, Sandoval, &
Cortes, 2012).
Durante el procedimiento se producen numerosos cambios físico- químicos
que afectan a todos los componentes de la harina, en primer lugar a las
proteínas y al almidón, en estos análisis sirven para determinar el papel que
juegan todos los componentes dentro de una formulación para lograr obtener
un tipo de harina que cumpla con diferentes especificaciones de calidad. Los
componentes químicos de las harinas, principalmente las proteínas,
determinan el comportamiento reológico y la calidad de las mismas
(Vásquez, Camacho, Granados, Silva, & Islas, 2009).
Los análisis reológicos analizan fuerza, tenacidad, elasticidad y equilibrio y
el comportamiento que tendrá una harina durante el proceso de panificación,
si la harina es adecuada para la elaboración de ciertos tipos de panes o para
productos de pastelería, etc. Se han creado gran cantidad de instrumentos
para determinar el análisis reológicos en masas y mezclas, varios de estos
dispositivos son diseñados para determinar la cantidad de mezcla que
requiere la masa o la cantidad de agua que debe ser añadida a la harina
para obtener una masa de consistencia deseada (Delcour & Hoseney, 2010).
Esto permite estudiar las interacciones y analizar las propiedades
26
viscoelásticas de la harina con respecto al comportamiento en industria, lo
que ayuda a predecir el comportamiento de la masa.
2.8.1. PRUEBAS REOLÓGICAS EN MASAS A PARTIR DE HARINA DE
TRIGO
2.8.1.1. Farinograma
Esta prueba se realiza mediante el uso del farinógrafo y mixógrafo, porque
estos miden como las masas se deforman y fluyen. Estos dos instrumentos
pueden determinar si las propiedades de la mezcla y la absorción de agua
de un tipo de harina se diferencian o son similares entre varios lotes (Delcour
& Hoseney, 2010).
2.8.1.2. Extensibilidad
La extensibilidad se mide utilizando un extensígrafo, con este equipo, se
logra determinar la calidad de la harina y los efectos de ciertos aditivos para
la elaboración de productos de panificación.
Este instrumento fue diseñado en 1930 para proveer medidas empíricas de
la relación entre tensión y deformación de una masa. Después de mezclar
todos los ingredientes y obtener la masa, se bolean pequeños pedazos en la
forma de cilindros y se sujeta a la pasa de dos extremos y se lo coloca en un
recipiente tipo cuna. Después del periodo de descanso, se estira la masa
sujetada por un gancho que se mueve a una velocidad constantemente
hasta que la masa se rompa. El resultado de esta prueba es una curva de la
resistencia vs la extensión de la masa antes de romperse, y a esto se lo
llama un extensigrama. (Delcour & Hoseney, 2010).
27
La resistencia a la extensión es una medida de la fuerza de la masa. La más
alta resistencia a la extensión implica que se necesita mayor fuerza para
estirar la masa (Orthón, 2009).
2.8.1.3. Alveógrama
Según Delcour & Hoseney (2010), se mide haciendo uso de un alveógrafo,
este instrumento fue desarrollando en el año de 1920 como un instrumento
empírico para medir calidad en harinas.
Este instrumento infla una burbuja de masa y mide la presión durante el
proceso de inflado. A la masa se la mezcla, lámina, y se la deja reposar;
todo esto toma parte dentro del alveógrafo; después de esto, presión de aire
es usada para inflar la burbuja. Esta prueba está ligada a la relación de las
burbujas que se generan dentro de la masa en su extensión durante los
procesos de fermentación durante la panificación.
2.8.1.4. Equipo Mixolab de Chopin
Este análisis determina las propiedades reológicas de la masa durante el
proceso de amasado a diferentes temperaturas; además permite predecir el
comportamiento futuro de las harinas y permite anticipar rápidamente
valores como: volumen, humedad y otros parámetros (Montoya & Giraldo,
2010).
El Mixolab mide en tiempo real el par de torsión (fuerza presente) (Newton
por metro (Nm)), producido por la masa entre los brazos del equipo. La
información que proporciona este análisis es: Comportamiento de la mezcla
(hidratación, estabilidad, etc.), la calidad de la proteína, la gelatinización del
almidón, la actividad de la amilasa y la retrogradación del almidón, todos
estos datos son transformados en seis índices cualitativos fácilmente
utilizables para el establecimiento de los criterios de las especificaciones:
índice de absorción, índice de gluten, índice de amilasa, índice de amasado,
28
índice de viscosidad, índice de retrogradación (CHOPIN-TECHNOLOGIES,
2012; Ronquillo, 2012).
El mixolab presenta dos tipos de resultados en cuanto al análisis general de
una masa, estos son el mixolab estándar donde se presenta una curva que
mide cinco parámetros y el perfil del mixolab (Mixolab Profiler) que es un
traductor de la curva que presenta el mixolab estándar.
- Mixolab Standar
Este análisis entrega la información completa de la materia prima, como el
comportamiento de la proteína, del almidón y de las interacciones (aditivos,
enzimas). Eso permite armar modelos predicativos de la calidad. En la figura
3 se muestra un ejemplo de la curva resultado del Mixolab, también se
observan números que responden a:
C1: Comportamiento de la mezcla o desarrollo
C2: La calidad de la proteína
C3: La gelatinización del almidón
C4: La actividad de la amilasa
C5: La retrogradación del almidón
29
Figura 3. Curva de Mixolab
(CHOPIN-TECHNOLOGIES, 2012)
De acuerdo a CHOPIN TECHNOLOGIES (2012), el comportamiento de la
masa en los cinco parámetros (C1, C2, C3, C4, C5) que se obtienen de la
curva del mixolab, se explica de la siguiente manera:
a) Comportamiento en C1, a 30°C (Chopin+, 8 primeros minutos)
El proceso inicia con el efecto de amasado en donde la red de gluten crece y
se hace lo suficientemente fuerte para soportar al CO2 que se produce en el
momento de la fermentación. A 30°C y bajo del efecto del amasado, las
proteínas se aglomeran en súper estructuras proteicas (GMP - Gluten Macro
Polymer). El índice de GMP aumenta. La red de gluten se desarrolla, lo que
se traduce en un aumento rápido del par hasta C1.
b) Comportamiento entre C1 y C2, entre 30 y 50°C (Chopin+, entre el
minuto 8 y el minuto 15).
Entre C1 y C2, la red proteica que esta dispersada sigue concentrándose en
estos momentos, el almidón no se gelatiniza. Entre C1 y C2, los gránulos se
“inflan” debido al aumento de temperatura. La matriz proteica, muy bien
repartida alrededor de los gránulos de C1 tiende a aglomerarse en C2 y
30
rodea menos gránulos de almidón, lo que corresponde a la disminución del
par registrado por el Mixolab. La aglomeración de las proteínas se acelera
hasta aproximadamente 45- 50°C gracias a la activación gradual de los
enlaces débiles (hidrógeno, iónico). Esto contribuye al reforzamiento de la
red de gluten. Entre 45°C y C2, puede producirse una inversión del proceso
de aglomeración (disminución de los GMP), iniciándose una fase de ruptura
de la superestructura. Debido a esto la masa se ablanda, esta fase se
asimila a cuando el pan está en el horno por lo que la producción del gas se
acelera (actividad de amilasa es más fuerte). La red de gluten se deforma
siendo capaz de retener el gas, logrando que el volumen aumente.
c) Comportamiento entre C2 y C3, entre 55 y 60°C (Chopin+, entre el
minuto 15 y el minuto 22)
Entre C2 y C3, los gránulos de almidones se deforman considerablemente y
comienza el fenómeno de gelatinización, lo que se traduce en un aumento
importante y rápido de la viscosidad, y por tanto del par registrado por el
Mixolab. En efecto, los gránulos de almidón más pequeños se gelatinizan
completamente, mientras que los más grandes aún permanecen visibles en
esta fase. La proporción de los tipos de almidón, influye en la cinética de
gelatinización (C2 C3, beta). De forma general, un trigo con una calidad
superior de almidón y/o una actividad amilásica más baja tendrá un C3 más
elevado.
d) Comportamiento entre C3 y C4, a 90°C (Chopin+, entre el minuto 23 y
el minuto 32)
Entre 55 y 90°C, las proteínas siguen aglomerándose. A partir de 55°C, el
gluten pierde la capacidad de crear enlaces internos cuando la masa queda
en reposo. Esto ilustra perfectamente la desnaturalización de las proteínas
que dejan de formar un enlace continuo. Más allá de 50°C, los puentes
disulfuros se rompen, lo que puede explicar la disminución de la cantidad de
GMP. Por lo tanto, el par medido procede esencialmente del almidón
gelatinizado. Entre C3 y C4, la gelatinización del almidón llega a ser
31
completa. Los gránulos están muy deformados y ocupan la mayor parte de la
estructura. Se forman aglomerados almidón/proteína. Cuanto mayor sea la
diferencia C3-C4, mayor es la licuefacción/actividad amilásica. La
gelatinización del almidón es importante para fijar la estructura de la miga.
Lo cual depende de la proporción amilosis/amilopectina. Unas medidas muy
bajas de C3, C4 y C5 para la panificación deben llevar lógicamente a la
producción de panes de poco volumen con una miga pegajosa.
e) Comportamiento entre C4 y C5, de 90 a 50°C (Chopin+, entre el
minuto 33 y el minuto 45)
La recristalización de la amilopectina es el parámetro más importante que
explica la retrogradación. No obstante, la amilosis, que retrograda en los
primeros momentos, predice el comportamiento futuro de la amilopectina.
Los gránulos se componen principalmente de almidón, y la proteína viene a
llenar los intersticios. Dado que la retrogradación de la amilopectina es
influida por la velocidad de retrogradación de la amilosa, el aumento del par
entre C4 y C5 es un muy buen indicador de la velocidad de asentado del
producto final.
- Mixolab Profiler
Convierte el gráfico estándar en una herramienta sencilla de control de
calidad calculando índices de calidad, en la figura 4 se puede observar el
perfil del mixolab y la valoración de 0 a 9, de acuerdo a los seis índices
resultantes que son: absorción de agua, comportamiento en el amasado,
comportamiento del gluten, gelatinización del almidón (viscosidad), actividad
amilástica y retrogradación del almidón (Dubat, 2013).
32
Figura 4. Perfil del mixolab
(Dubat, 2013)
- Índice de absorción de agua
La absorción de agua hace referencia a la cantidad de agua que se debe
añadir a una harina para producir una masa con la consistencia óptima; y da
idea de cuánto va a rendir la harina en la producción de pan, a mayor
absorción de agua, mayor rendimiento. Si se agrega una cantidad excesiva
de agua, el pan que se obtiene es de miga suelta, ligero y elástico; pero si
por lo contrario, el agua es reducida, el pan producido se seca y endurece
rápidamente. Mientras más alto el índice mayor es la absorción de agua
(Lascano, 2010).
- Índice de amasado
Este índice es una característica que indica la resistencia de la masa a dicha
operación. Durante esta etapa la mezcla de harina, agua, que es una pasta
espesa y viscosa; se convierte en masa suave y viscoelástica caracterizada
por tener un tacto seco y sedoso, y fácilmente ser extendida como una
membrana delgada y continua.
33
A niveles intermedios de humedad y con agitación continua, el sistema
harina – agua se vuelve menos húmedo y pegajoso, constituyéndose en una
masa cohesiva y elástica, todo esto es debido al estado del almidón de la
harina al contacto con el agua. Al mezclar por largos períodos, la masa se
vuelve más resistente a la extensión lo cual se conoce como el desarrollo
completo de la masa (Lascano, 2010).
- Fuerza de gluten
Este índice da una idea de la fuerza de las proteínas, se refiere a la calidad
de la proteína y no a la cantidad. Los componentes que mayoritariamente
determina la calidad panadera del trigo son las proteínas formadoras de
gluten, estas proteínas son las gluteninas y gliadinas. Se considera que las
gliadinas le dan extensibilidad y viscosidad a las masas, mientras que las
gluteninas le dan elasticidad y fuerza. A mayor índice más fuerza tiene el
gluten, pues aquel depende de la fuerza de los enlaces entre las cadenas de
gluten (Sandoval, Álvarez, Paredes, & Lascano, 2012).
- Índice de viscosidad del gel de almidón
La viscosidad implica un hinchamiento de los gránulos de almidón y es el
resultado del aumento de la temperatura en presencia de agua. Todo esto se
puede expresar en una sola idea que es que mientras más alto es el índice
más viscosa es la masa enfrentando el calentamiento y la actividad
amilástica es menos fuerte, (Sandoval et al., 2012).
- Índice de resistencia a la amilasa
Según Lascano (2010), este índice depende directamente de la actividad
amilástica; el grano de trigo en su forma natural contiene α amilasas y β-
amilasas, que actúan en combinación; la α amilasa desdobla el almidón en
dextrinas, y, la β-amilasa es la responsable de producir maltosa, que es
aprovechada por la levadura para su fermentación a partir de dextrinas y
almidón. El inconveniente es que la β-amilasa se inactiva antes que la α-
34
amilasa, que actúa entre aproximadamente 71 y 75ºC generando un exceso
de dextrinas, que producen un pan pegajoso y de corte difícil. Mientras más
alto es el índice menos fuerte la actividad amilástica (caída de consistencia
menos fuerte). El contenido de amilasas debe ser controlado porque mucha
actividad amilástica produce masas blandas, pegajosas y difíciles de
trabajar; y un bajo índice demostrara una actividad amilásica importante.
Un índice de 5 es para un trigo que no tiene una gran actividad amilásica,
alrededor de 3-4, esta aconsejado de tener cuidado, y por debajo de 2 la
muestra tiene una cantidad alta de amilasas. (Dubat, 2013).
- Retrogradación del almidón
En este proceso se produce una trasformación en donde las moléculas
gelatinizadas de almidón se reasocian para formar una estructura cristalina
de dobles hélices, lo que quiere decir que, el almidón está en un estado muy
inestable y empieza a ceder parte del agua, sus celdas se encogen, se
hacen menos elásticas y más secas, lo que es desfavorable para los
productos de panificación porque todo este proceso se resume a que se
produce el envejecimiento de pan, se pierde la calidad de la miga y eso
afecta a la vida anaquel del producto (Toaquiza, 2011).
2.9. PRUEBAS DE COLOR
La mayoría de pruebas de color se llevan a cabo con un colorímetro, que es
un sistema de medida de color que transforma el reflejo o el espectro de la
transmisión de un objeto en un espacio de color tridimensional utilizando el
poder de distribución espectral de la fuente luminosa y combinaciones de
color de funciones observadores estándar (Chuchuca, Dick, & Peñafiel,
2012).
Aunque el color original de los ingredientes puede tener alguna influencia
sobre color de la corteza de pan, que se asocia principalmente a las
reacciones Maillard y caramelización. Sin embargo, el color de la miga de
35
pan es generalmente similar al color de los ingredientes debido a que el
núcleo no es tan bajo como de la corteza a temperaturas más altas (Sceni,
Balian, & Rembado, 2010).
Los parámetros que determina el colorímetro son valores que se pueden
representar en un diagrama como se explica en la figura 5, donde L* es una
escala que indica el nivel de luz o de obscuridad, a* indica el valor de rojos o
verdes y el valor de b* indica valores entre amarillo o azul. Todos estos tres
valores son requeridos para describir completamente el color de un objeto
(HunterLab, 2008).
Figura 5. Ubicación en el plano de los resultados de color.
(KONIKAMINOLTA SESING, 2003)
La apariencia de color de un objeto percibido por el observador se basa en
tres atributos psicológicos: tono (hue), croma (chroma) y claridad, que
permite identificar en color específico (Chuchuca et al., 2012). En la figura 6
se observa el círculo cromático y su distribución de color.
36
Figura 6. Circulo cromático a) tono, b) saturación, c) claridad
(Chuchuca et al., 2012)
De acuerdo a X-rite (2007):
HUE.- Que es el valor de la perspectiva de color de un objeto, el matiz o el
tono.
CHROMA.- Describe la viveza u opacidad de un color, es decir que tan cerca
está el color de ser gris o de ser un matiz puro; a esta medida también se la
denomina la saturación del color.
3. METODOLOGÍA
37
3. METODOLOGÍA
3.1. MATERIA PRIMA
La malanga (Xanthosoma saggitifollium Schoot) que se utilizó fue de
Manabí del cantón El Carmen.
Este tubérculo fue llevado a la planta piloto de alimentos de la Universidad
Tecnológica Equinoccial y se lo almacenó en las bodegas de la planta.
La harina de trigo empleada para la producción del pan en todas las
formulaciones fue harina de trigo para panificación de la panificadora “La
Moderna”.
3.2. CARACTERIZACIÓN DE LAS HARINAS.
3.2.1. ANÁLISIS PROXIMAL
Se realizó el análisis físico químico de la harina de malanga y de trigo, de
acuerdo a la norma INEN para harina de trigo. Los análisis y metodología se
puede observar en la tabla 4; dichos análisis fueron realizados por el
laboratorio LABOLAB.
38
Tabla 4. Parámetros y metodología aplicada para la realización del análisis físico químico de harina de malanga y de trigo.
Parámetro Método
Humedad (%) PEE/LAB/02 INEN 518
Proteína (%) PEE/LAB/02 INEN 519
Grasa (%) PEE/LAB/02 INEN 523
Ceniza (%) PEE/LAB/02 INEN 520
Fibra (%) INEN 522
Carbohidratos totales (%) Cálculo
Energía (Kcal/100g) Cálculo
3.2.2. DETERMINACIÓN DEL ÍNDICE DE ABSORCIÓN EN AGUA (I.A.A)
E ÍNDICE DE SOLUBILIDAD EN AGUA (I.S.A)
Se realizó el análisis de absorción de agua y análisis de solubilidad
siguiendo el método de Anderson et al. (1969). El índice de absorción de
agua es el peso obtenido por la gelificación de la harina seca para medir el
hinchamiento del almidón. A una muestra de 2,5 gramos del producto se
adicionó el porcentaje de humedad obtenido en los análisis proximales, para
obtener el peso de la muestra en base seca; a esto se adicionó 25 ml de
agua destilada y se obtuvo una suspensión, la cual se agitó por un periodo
de 30 minutos, luego de esto se llevó a centrifugación por 10 minutos a
3000rpm a una temperatura de 21°C. El sobrenadante se colocó en una
capsula previamente tarada, luego se llevó a una estufa a 105°C durante 4
horas.
Para realizar el cálculo del índice de absorción de agua se pesó el
sedimento y se utilizó la ecuación 3.2.
El índice de solubilidad en agua expresa la cantidad de los sólidos secos
recuperados de la evaporación del sobrenadante obtenido en la prueba de
absorción de agua, esto se entiende como el porcentaje de solidos secos en
39
la muestra inicial de 2,5 gramos más el porcentaje de humedad, resultando
de la ecuación 3.1. (Anderson, 1982; Anderson, Conway, Pfeifer & Griffin,
1969).
𝐼𝑆𝐴 =𝑀𝑟𝑒
𝑀𝑎 (𝑏𝑠)× 100 [3.1]
𝐼𝐴𝐴 =𝑀𝑟𝑐
𝑀𝑎−𝑀𝑟𝑒 (𝑏𝑠) [3.2]
Dónde:
ISA= Índice de solubilidad de agua (%)
IAA= Índice e absorción de agua
Mre= Masa de residuo de la evaporación (g)
Ma= Masa de la muestra (g); en base seca (bs)
Mrc= Masa del residuo de la centrifugación (g)
3.2.3. ANÁLISIS DE COLOR DE HARINA
Los análisis de color se llevaron a cabo utilizando el Colorímetro CR-400/410
marca KONIKA MINOLTA, determinando los valores de L*, a* b*. Para el
análisis de color en la harina se utilizó la fórmula de índice de blancura
(Whitenning Index) esta medida es de amplio uso en la industria textil y del
papel y se ha extendido a medicamentos, plásticos alimentos. Una
superficie blanca ideal debe tener un índice de blancura (IW) igual a 100,
cuando la diferencia entre blanco ideal y el de la superficie que evalúa se
incrementa entonces IW disminuye (Montoya & Giraldo, 2010).
El cálculo para determinar el indicador de blancura más indicado se
determina mediante la ecuación 3.3 (Montoya & Giraldo, 2010), de acuerdo a
los datos obtenidos de factores L*,a* y b*.
𝐼𝑊 = 𝐿 − 3𝑏 + 𝑎* [3.3]
40
Dónde:
IW=Índice de blancura
a*= coordenada de cromaticidad en la gama de rojo-verde
b*= coordenada de cromaticidad en la gama de amarillo-azul
L= luminosidad
3.3. DESHIDRATACIÓN
Según Viteri (2008), la mejor temperatura para la deshidratación de la
malanga fue de 65°C durante ocho horas, empleando un deshidratado por
aire caliente marca CUSIN PRO, modelo OL 026 10 de 600w, equipado con
10 bandejas, en donde se colocó rodajas de malanga de un grosor
aproximado de 3 - 4mm.
3.4. MOLIENDA
Después del tiempo de deshidratado, se molieron las hojuelas con un molino
marca BLACK&DECKER, modelo HC3000, con velocidad de 1.
3.5. ANÁLISIS REOLÓGICOS – MIXOLAB
Los análisis reológicos se realizaron por medio del uso del Mixolab que es
una herramienta de análisis que permite caracterizar el comportamiento
reológico de una masa sometida al amasado a diferentes temperaturas, los
análisis fueron realizados por la empresa GRANOTEC siguiendo la
metodología descrita por la AACC 54-60-01. Se analizaron cuatro muestras
diferentes sustituyendo parcialmente la harina de trigo por harina de
malanga, en los siguientes porcentajes: 0%, 5%, 10% y 20%. Se analizó por
41
medio de la curva del mixolab estándar y el resultado de los seis índices del
mixolab profiler.
Los parámetros analizados en la curva del mixolab estándar fueron:
absorción de agua para el desarrollo de la masa (%), estabilidad (min), C1-
amasado o comportamiento de la mezcla, C2-calidad de la proteína, C3-
gelantinizaciòn del almidón, C4-actividad de la amilasa y C5-retrogradación
del almidón, como se observa en el anexo 1.
En el mixolab profiler se analizaron los seis índices que son: índice de
absorción de agua, índice de amasado, fuerza de gluten, índice de
viscosidad de gel de almidón, índice de resistencia a la amilasa y la
retrogradación del almidón.
3.6. FORMULACIÓN PARA PAN DE HARINA DE TRIGO Y
HARINA DE MALANGA
Para la formulación del pan se trabajó con tres mezclas, utilizando los
siguientes porcentajes: (harina de trigo (HT) - harina de malanga (HM)),
95%-5%, 90%-10% y 80-20%, adicional a estas se elaboró un pan con 0%
de harina de malanga es decir un pan elaborado 100% con harina de trigo,
con el fin de que sea la muestra patrón.
El pan fue elaborado, siguiendo el método de O’Donell (2013) y usando una
formulación básica en función a 100% de harina de trigo: agua 65%,
levadura 1,5%, sal 2%, azúcar 7%, manteca 3% y mejorador 0,7%.
El proceso de elaboración inició al incorporar todos los ingredientes en una
mezcladora eléctrica, se amasó durante 7 minutos. El orden en el que se
colocó los ingredientes fue: agua, harina, azúcar, manteca, sal y levadura.
Los ingredientes fueron mezclados y amasados; la masa uniforme se dejó
reposar por diez minutos (O´Donell, 2013).
42
La masa obtenida fue cortada y boleada, se dejó en reposo por 10 minutos.
En cada molde se colocó 120g de masa, a la que mediante el uso de rodillos
se dio forma de cilindros y se los puso en moldes previamente
enmantequillados, se llevó a una cámara de fermentación durante 60 min. Al
término de este tiempo se horneó aproximadamente por 20 min a 220 °C
hasta alcanzar una temperatura interna del pan de 90 °C. En las etapas
leudado y de horneo se realizaron dos procesos simultáneos en dos alturas
diferentes de cada cámara.
3.6.1. ANÁLISIS DE LOS PANES OBTENIDOS
3.6.1.1. Pruebas de color
El procedimiento para medir color en los alimentos con el colorímetro Konika
Monilta, serie CR- 400, consistió en colocar el equipo en contacto directo
sobre la corteza del pan.
Para determinar los valores de chroma y hue se utilizaron dos tipos de
ecuaciones 3.5.1.1.1, 3.5.1.1.2 (Zheng, Wang, Wang, & Zheng, 2003).
𝐻𝑈𝐸 = Arctg(𝑏/𝑎)0,5 [3.5.1.1.1]
𝐶𝐻𝑅𝑂𝑀𝐴 = (𝑎2 + 𝑏2)1/2 [3.5.1.1.2]
Dónde:
a*= coordenada de cromaticidad en la gama de rojo-verde
b*= coordenada de cromaticidad en la gama de amarillo-azul
3.6.1.2. Determinación del volumen específico del pan de molde
Este parámetro fue medido empleado una modificación del método 10-05 de
la AACC el cual consiste en determinar el volumen del pan por medio de la
medición de la cantidad quinua en grano contenida en un molde redondo
43
para pastel de volumen conocido (Pérez, 2008). El método consiste: en un
molde de pastel vacío se dejó caer, desde una altura conocida a la quinua,
hasta llenar por completo el molde sin que exista la necesidad de distribuir la
quinua por el molde; para la distribución homogénea de la quinua en la
superficie del molde, se retiró el exceso con una regla hasta obtener una
superficie plana de la quínoa dentro del molde.
Se vació el molde que contenía la quínoa y se colocó uno de los productos
obtenidos y se vertió la quínua desde la misma altura hasta lograr que el
molde este lleno. El sobrante de quínua se colocó en una probeta para medir
el volumen del sobrante.
El volumen específico se determina mediante la división del volumen (cm3)
obtenido entre el peso (g) del pan de molde. Esta prueba se hizo por
triplicado.
3.6.1.3. Análisis Sensorial
En esta prueba participaron 102 posibles consumidores, se entregó una
muestra de aproximadamente 15g de cada formulación de pan elaborado.
Se entregaron cuatro platos que tenían una codificación numérica de
acuerdo a las cuatro formulaciones utilizadas, los platos se distribuyeron de
forma aleatoria para cada persona, se le pidió a cada uno evaluar el sabor,
textura, color y aceptabilidad general en una escala del 1 al 10, donde 1
correspondía a me disgusta mucho y 10 a me gusta mucho, como se
observa en el Anexo 2. Adicional a eso en la misma encuesta se hizo una
pregunta de intención de compra para cada formulación.
Para el cálculo de los datos se realizó un análisis de varianza, y para
clasificar en grupos las muestras se utilizó una prueba de múltiples rangos
según el método de LSD, todo esto se analizó con el programa, Statgraphics
Centurión XV, versión 15.2.05.
44
5.2.1. ANÁLISIS PROXIMAL DEL PRODUCTO FINAL
El análisis proximal se realizó en el pan que genero mayor aceptación en el
análisis sensorial del producto. Los análisis fueron realizados en los
laboratorios LABOLAB, siguiendo las normas detalladas en la tabla 5.
Tabla 5. Normas a seguir en el análisis proximal de pan.
Parámetro Método
Humedad (%) PEE/LAB/02 INEN 540
Proteína (%) PEE/LAB/02 INEN 543
Grasa (%) PEE/LAB/02 INEN 541
Ceniza (%) PEE/LAB/02 INEN 544
Fibra (%) INEN 522
Carbohidratos totales (%)
Cálculo
Energía (Kcal/100g) Cálculo
3.7. ANÁLISIS ESTADÍSTICO DE RESULTADOS
Los análisis estadísticos del volumen, color, índice de absorción e índice de
solubilidad y del análisis proximal de las harinas y el pan, se hicieron
mediante un análisis de varianza simple con prueba de Tukey para
determinar si existen diferencias significativas entre las muestras estudiadas,
utilizando el programa Statgraphics Centurión XV, versión 15.2.05.
6. ANÁLISIS DE RESULTADOS
45
4. ANÁLISIS DE RESULTADOS
4.1. CARACTERIZACIÓN DE LAS HARINAS
4.1.1. ANÁLISIS PROXIMAL DE HARINA DE MALANGA Y HARINA DE
TRIGO
Los datos de la tabla 6 indican los resultados obtenidos del análisis de la
composición físico química de la harina de malanga y la harina de trigo
utilizadas.
Tabla 6. Caracterización físico químicos de la harina de malanga y harina de trigo.
Parámetro Harina de malanga1
Harina de trigo
Humedad (%) 8,45 ± 0,07b 13,34 ± 0,02a
Proteína (%) 5,17 ± 0,05b 13,90 ± 0,01a
Grasa (%) 1,02 ± 0,08b 1,32 ± 0,01a
Ceniza (%) 4,27 ± 0,01b 0,64 ± 0,01a
Fibra (%) 2,42 ± 0,10b 2,07 ± 0,00a
Carbohidratos totales (%) 78,68 ± 0,03b 68,66 ± 0,13a
Energía (Kcal/100g) 344,56 ± 1,07 342,03 ± 0,45 1 media ± desviación estándar (n=2)
* *Letras minúsculas en la misma columna indican diferencias significativas
En primera medida, se pudo observar que los niveles de proteína de las
harinas de trigo y malanga son diferentes, en el caso del trigo la harina tiene
un porcentaje de proteína de 13,90% y en comparación de la harina de
malanga que tiene un porcentaje de 5,17%, esto concuerda con lo reportado
por Viteri (2008) en los análisis realizados a la harina de malanga obtenida
a partir de una deshidratación a una temperatura de 65 °C, se valores de
proteína de 6,33%. Otros de los valores que presenta diferencias
significativas en cuanto al porcentaje presente en estas harinas es la
cantidad de ceniza (calcio, hierro y sodio), ya que el porcentaje presente de
46
ceniza en la harina de malanga es cuatro veces mayor al encontrado en la
harina de trigo.
Según García et al (2010) en su trabajo de extracción de harina de yuca; en
el análisis proximal del producto final se obtuvieron como resultado: 86%
almidón, 1,4% proteína, 1,6% fibra y 1,9 ceniza. Se comparó la cantidad de
proteína presente en la harina de yuca con relación a la cantidad encontrada
en la harina de malanga; el porcentaje es superior en la harina de malanga
por lo que subproductos a partir de harina de malanga serían una mejor
opción nutricional que productos de harina de yuca.
Según Roquel (2008) en su trabajo sobre métodos de extracción de harina
de camote, en el análisis proximal que el realiza a 100g de harina y se
obtuvieron como resultado: 11,5 % proteína, 5,23% fibra, 2,90% ceniza y
75,62% carbohidratos. En el caso del camote la cantidad de proteína
presente en la harina de camote es superior a la cantidad encontrada en la
harina de malanga por lo que la malanga no ofrecería un alimento altamente
nutricional si se lo compara con productos elaborados a partir de harina de
camote (Roquel, 2008).
En la figura 7 se realiza una comparación de la composición nutricional de
las dos harinas en donde: la cantidad de proteína que se encontró en la
harina de trigo duplica a la encontrada en la harina de malanga.
47
Figura 7. Comparación de componentes nutricionales de las dos harinas utilizadas para la panificación
4.1.2. ANÁLISIS DE COLOR DE LA HARINA
El índice de blancura obtenido en la harina de malanga fue de 61,32 y en la
harina de trigo utilizada fue 57,7.
De acuerdo a Montoya & Giraldo (2010), en una harina de trigo normal el
índice de blancura es de 64.35, a este índice, la harina presenta un color
blanco, que no muestra un blanco perfecto debido a que la harina de trigo
generalmente tiene tintes amarillos, es por esto que un blanco total tendrá un
índice de blancura del 100. La harina de malanga registra un valor mayor al
de la harina de trigo utilizada lo que quiere decir que es más blanca.
La variación de los colores encontrados en las harinas puede estar dada
debido al contenido de flavonoides, ya que estos son los responsables del
color natural de los tubérculos; porque estos compuestos químicos se
encuentran presentes en la gama de amarillos. En el caso de la harina de
trigo los pigmentos de los flavonoides se originan principalmente por la
contaminación del cereal y porque no se realizó un proceso de blanqueo a la
harina (Delcour & Hoseney, 2010). El color de la harina de malanga está
b
b
b
b
b
aa
aa
a
0,00
2,00
4,00
6,00
8,00
10,00
12,00
14,00
16,00
Humedad (%) Proteína (%) Grasa (%) Ceniza (%) Fibra (%)
Val
ore
s %
Harina de malanga Harina de trigo
48
dado por el contenido de flavonoide, y debido a que el tubérculo de la
malanga es blanco, la harina resultante fue más blanca que la harina de trigo
utilizada.
4.1.3. ÍNDICE DE ABSORCIÓN DE AGUA (IAA) E ÍNDICE DE
SOLUBILIDAD DE AGUA (ISA)
Los índices de solubilidad y absorción de agua se pueden utilizar como un
indicativo del grado de modificación de los almidones por tratamientos
termomecánicos (Álvarez, 2012).
La capacidad de absorción de agua de una harina está asociada a la
cantidad de carbohidratos, es por eso que a mayor contenido de
carbohidratos hay una mayor cantidad de agua absorbida en cuanto a la
harina de malanga (Rodríguez et al., 2011). En la tabla 7 se observa los
valores de índice de absorción obtenidos en la harina de trigo y a la harina
de malanga. El resultado del análisis de solubilidad muestra que la harina de
malanga tiene mayor índice de solubilidad de agua y en el índice de
absorción de agua la diferencia no es grande.
Tabla 7. Resultados de las pruebas de índice de absorción y solubilidad, realizado a las dos harinas.
Tipo de harina IAA ISA Humedad
HARINA DE MALANGA
3,38±0,601a 9,51± 0,445a 8,45±0,07
HARINA DE TRIGO 2,23±0,087 b 5,89 ±0,133b 13,34±0,02
*Letras minúsculas en la misma columna indican diferencias significativas
La absorción de agua se hace referencia a la cantidad de agua que se debe
añadir a una harina para producir una masa con la consistencia optima
además de que da un estimado acerca de cuánto va a rendir la harina en la
producción del pan; si es que la harina tiene mayor absorción de agua quiere
decir que habrá un mayor rendimiento. Este índice permite mejorar la textura
49
del pan ya que si se agrega mucha agua la consistencia será muy ligera y
elástica, y por lo contrario si es que la cantidad de agua en las formulaciones
muy reducida, el pan se seca y se endure rápidamente (Aristizábal &
Sánchez, 2007). Debido a esto la cantidad de agua que se debe adicionar a
la mezcla de harinas para la elaboración del pan debe ser menor a la
estándar para obtener un pan de mayor calidad.
Se define al índice de solubilidad como el volumen, en mililitros, de
sedimento (residuo insoluble). Según Rodríguez et al. (2012) en su estudio
de influencia de la sustitución parcial de la harina de trigo por harina de
quínoa y papa en las propiedades termomecánicas y de panificación de
masas, el valor que encuentra a la harina de quinua sola es de 2,31 en
índice de absorción y de 5,10% de índice de solubilidad de agua. Cuando
realizan pan a partir de esta harina de quinua en sustitución al 10% con
harina de trigo la absorción de agua de la masa es de 6,4% con una
estabilidad de 10,26 min.
En el caso de la papa tienen un ISA de 7,45% y un IAA de 4,48, y su
humedad es de 12,03% y al ser una harina que también es de un tubérculo
reporta valores altos a comparación de la harina de malanga que a
comparación de la harina de papa tiene menor contenido de humedad y sus
dos índices son menores. Estas características se relacionan mucho con la
gelificación de las harinas y la cantidad de amilosa que contienen debido a
que esta inhibe la capacidad del granulo de almidón para hincharse y
absorber el agua.
4.2. PRUEBAS REOLÓGICAS MIXOLAB
4.2.1. CARACTERIZACIÓN DE MASAS MEDIANTE EL USO DEL
MIXOLAB PROFILER
En la tabla 8 se registran los resultados experimentales de los índices de:
absorción de agua, amasado, fuerza de gluten, viscosidad de gel de
50
almidón, resistencia a la amilasa y retrogradación de almidón, obtenidos
mediante el empleo del equipo Mixolab Profiler, en muestras con diferentes
porcentajes de sustitución: 0, 5,10 y 20% de harina de malanga en harina de
trigo.
Tabla 8. Resultados obtenidos en análisis de MIXOLAB profiler en 4 mezclas de harina.
Absorción Amasado Gluten + Viscosidad Amilasas Retrogradación
0% 9 3 5 2 6 5
5% 9 1 6 2 5 4
10% 9 1 6 2 5 3
20% 8 1 6 2 5 3
- Índice de absorción de agua
El índice de absorción de las diferentes mezclas de harinas se mantiene
uniforme. El valor de la mezcla que tiene 20% de sustitución de harina de
malanga y 80% de harina de trigo, es más bajo por lo que a esta formulación
la cantidad de agua que se le debió añadir, debido ser superior en
comparación con las demás panes que también contenían harina de
malanga.
La humedad de la mezcla (20%HM – 80%HT) es mayor en comparación a
las demás mezclas, en la práctica se trabajó con un porcentaje de agua de
65% para todas las formulaciones siguiendo el método de O’Donell (2013).
En los análisis del Mixolab se trabajó con 66,1 % por lo que para obtener un
pan con una textura aceptable el porcentaje de agua debería ser superior al
utilizado en los dos procedimientos.
Según Lazcano (2010) el potencial de hidratación de las harinas se ve
reflejado en su capacidad de absorber agua hasta formar una masa
viscoelástica; y registra valores de 7 a 8 en el índice de absorción, en este
51
índice la calidad del almidón será gran responsable del índice de absorción
de agua que pueda tener la masa.
- Índice de amasado
Los resultados obtenidos de la masa con 100% harina de trigo tiene un
índice de 3 y las masa elaboradas con harina de malanga comparte un
índice de 1, lo que presenta poca o casi nula estabilidad en el amasado, lo
que quiere decir que a mayor índice mayor estabilidad en el amasado.
Según Álvarez (2012) el valor que obtiene en su estudio en pan elaborado
solo con harina de trigo los valores obtenidos son de 2 y 5, y según este
trabajo la variación de los índices de amasado de las harinas se debe
principalmente a la cantidad de gluten; puesto que a una mayor cantidad de
proteína provoca mayor resistencia a la acción del amasado y así la masa es
capaz de soportar el estiramiento durante la fermentación de las masas.
La resistencia al proceso de amasado está ligada con el contenido de gluten;
así en harinas que presentan adición de gluten vital para mejorar la masa
resisten de mejor forma este proceso obteniendo un índice más alto.
- Fuerza de gluten
Los valores obtenidos entre las mezclas superan al valor obtenido en la
muestra patrón, esto puede deberse a que se combina la proteína presente
en la malanga y el trigo, debido a la variación del índice se puede suponer
que la cantidad de las gliadinas era superior a las gluteninas debido a que no
se obtuvo un pan con mucho volumen pero las propiedades de elasticidad
aumentaron de forma considerable
- Índice de viscosidad de gel de almidón
Según los resultados obtenidos en la tabla 9, todas las masas tienen un
mismo índice de viscosidad lo que quiere decir que el comportamiento de las
moléculas de almidón de la masa es semejante entre el trigo y la malanga.
52
- Índice de resistencia de la amilasa
El índice en las mezclas de harina de malanga y trigo es de 5 mientras que
en masa que es solo de harina de trigo es de 6 lo que quiere decir que la
actividad amilástica en este pan es mayor que la elaborada a partir solo de
harina de trigo. Mientras más alto el índice menos fuerte la actividad
amilásica. Según Dubat (2013) una harina de trigo debe tener un índice de 5
para obtener un buen pan, pero el índice de amilasa es alto en las mesclas
de harina de trigo y harina de malanga porque hay la presencia de almidón
roto y eso hace que baje el índice.
- Retrogradación del almidón
Mientras más alto es el índice menos tiempo de vida útil tendrá el producto,
por lo que el pan elaborado será directamente proporcional al aumento del
porcentaje de sustitución de harina de trigo con harina de malanga, es decir
mientras más alto el porcentaje de sustitución mayor vida de anaquel tendrá
el producto. El índice más alto registrado es en el pan de 0% de harina de
malanga y el que menor índice tiene fue el de 10 y 20% de harina de
malanga.
Según Lascano (2010) la masa que contiene trigo nacional, cebada y trigo
importado se reportan valores que oscilan entre 5 a 7, el nivel de sustitución
aumenta y el índice también aumenta.
4.2.2. CARACTERIZACIÓN DE MASAS POR EL MIXOLAB ESTÁNDAR.
Los análisis con el Mixolab se realizó a la harina de trigo y a la mezcla de
harina de trigo: harina de malanga en las siguientes concentraciones 95:5,
90:10, 80:20 y de la harina de trigo que se utilizó para la elaboración del
pan. En el anexo 1 se encuentra los resultados de los análisis del mixolab.
En la tabla 9 se presenta los resultados del número de Par (Newton por
metro (Nm)) y el tiempo en minutos de las cuatro masas a las que se les
53
realizo el análisis, aquí se puede observar como varía la fuerza entre cada
curva y entre cada formulación.
Tabla 9. Resultados de fuerza y tiempo de las formulaciones en el análisis del MIXOLAB
CU
RV
A
100% TRIGO 5% MALANGA 10% MALANGA 20% MALANGA
% H* Hidratación
% % H
Hidratación %
% H Hidratación
% % H
Hidratación %
13,5 65,7 13,5 66,5 13,3 66,5 12,6 65,1
TIEMPO (min)
PAR (Nm)
TIEMPO (min)
PAR (Nm)
TIEMPO (min)
PAR (Nm)
TIEMPO (min)
PAR (Nm)
C1 3,94 1,07 1,95 1,14 1,82 1,08 1,5 1,1
C2 16,58 0,45 16,3 0,42 16,65 0,35 16,5 0,28
C3 27,97 1,45 25,1 1,36 25,97 1,26 23,5 1,25
C4 29,71 1,39 31,52 1,25 31,4 1,14 33,62 1,14
C5 45,04 1,98 45,03 1,75 45,05 1,44 45,07 1,47
%H*= porcentaje de humedad
En la primera curva que es la C1 (comportamiento de la mezcla, hidratación
y estabilidad): En esta primera curva se ve el desarrollo de la masa; si una
masa tiene mayor tiempo de amasado, significa que es una harina fuerte
(Sandoval et al., 2012), el tiempo de amasado óptimo sería de 4 - 5 minutos
y harinas que tiene una valor inferior a eso son harinas débiles que
generaran un producto de baja calidad. En este caso todas las masas con
harina de malanga registran un tiempo entre 1 – 2 minutos y la muestra de
harina de trigo tiene un valor de 4-5minutos por lo que se aprecia que la
masa con harina de malanga es una harina débil, es decir que ofrece débiles
cualidades panificables con baja calidad del gluten, lo que generar productos
de consistencia pobre a comparación de panes elaborados a partir
únicamente de harina de trigo (Lascano, 2010).
Absorción de agua de la masa – C1:
C1 da un valor similar al que se obtendría en una farinograma, este permite
saber las características del amasado, el tiempo del amasado y la
estabilidad de la masa. En cuanto el Par o torque ideal en esta primera curva
deberá ser de 1.1, debido a que según Toaquiza (2011), sería igual que
obtener 500 unidades brabender que son las unidades del farinograma ya
54
que representa la cantidad de agua necesaria para obtener la consistencia
deseada en la masa.
Los resultados obtenidos en estas primera curva de harina de trigo es de
3,94 minutos y 1,07 par que se mantiene en un rango normal por lo que se
puede manifestar que la harina es una harina fuerte con características
adecuadas para panificación por lo contrario las demás mezclas que
contiene harina de malanga el tiempo en el que llegan al 1,1 no supera los
dos minutos quiere decir que son harinas débiles y que no cuentan con las
características necesarias parar realizar un pan de buena calidad
La estabilidad del amasado no menor a 7 minutos significa que es una
harina fuerte y presentara una fermentación más larga, el bajo tiempo de
estabilidad durante el periodo de mezcla es un indicativo de la debilidad
estructural de la red de gluten de la masa (Lascano, 2010). Además si el
tiempo de amasado es muy prolongado y más trabajo se le da a la masa,
mayor oxigenación se producirá en la masa, y mayor degradación de los
pigmentos de la harina, blanqueándose las migas resultantes.
Calidad de la proteína – C2:
Aquí se indica el debilitamiento de las proteínas; en este caso el par debe
bajar hasta 0,5 Nm ya que este valor proporcionara una masa de tenacidad
adecuada y panes voluminosos, lo que indica que debido a la acción térmica
aumenta la temperatura y disminuye la consistencia. Pero si el número es
superior a 0,6 Nm proporcionará una tenacidad de la masa elevada y un
pan de poco volumen.
La masa que registra un menor Par, es la mezcla que tiene 20% de malanga
con un par es 0,28 Nm; esto significar que se pierde gran calidad de proteína
debido a la sustitución lo que hace que no se exista una gran cantidad de
gluten, o se forma la red de gluten, no se atrape gran cantidad de CO2 y el
pan no pueda atrapar ese gas por lo que no permite que se genere volumen
en el pan. Este pan fue el que registro valores muy bajos de volumen
específico.
55
Gelatinización del almidón – C3:
Hay un incremento de temperatura lo que simula que el pan ya está dentro
del proceso de horneado, y se procede a efectuar la gelatinización del
almidón por lo que se produce un aumento en el Par debido a que aumenta
la viscosidad de la masa y está bastante ligado a la calidad de almidón que
se encuentre en las harinas.
De forma general, un trigo con una calidad superior de almidón y una
actividad amilástica más baja tendrá un C3 más elevado. Dentro de los
resultados de C3 se puede decir que el almidón presente en las tres mezclas
es muy bueno ya que difiere de la de harina de trigo en 0,10 Par
aproximadamente, en cuanto incrementa el nivel de sustitución con harina
de malanga la calidad del almidón disminuye, debido a que el almidón de la
malanga es considerado un almidón daño, esto se comprueba en las
características físicas del pan elaborado. Esta etapa es importante debido a
que va a fijar la característica de la miga del pan lo que afectara a la textura
del mismos, si es que el par es muy bajo se produce un pan de poco
volumen y de miga pegajosa (Zanella et al., 2005).
Actividad amilasa – C4:
La amilasa es una enzima que va a cortar y desdoblar el almidón en
dextrinas que son moléculas más pequeñas, las dextrinas empezarán actuar
durante el proceso de cocción durante la gelificación del almidón donde al
enfriarse la masa aumenta su consistencia y también influirá en el volumen
de la masa, es decir que si hay gran cantidad de esta enzima el pan se
desbordará y tendrá consistencia casi líquida y por lo contrario si la actividad
es muy baja no abra volumen del pan y la miga ser muy rígida.
Para este caso los valores del par o torque más bajos son para las
formulaciones de harina de malanga de 10 y 20%. Su actividad amilástica es
muy bajo debido a esto los panes no tuvieron volumen y su textura era
pastosa y seca a comparación del pan de trigo que se encontraba en
56
condiciones de sabor y textura óptimas como lo demostró los datos
obtenidos en el análisis sensorial.
Retrogradación del almidón – C5:
Según Sandoval, Álvarez, Parédes y Lazcano (2012), en su estudio
reológico de las mezclas de harinas: trigo (Triticum vulgare), cebada
(Hordeum vulgare) y papas (Solanum tuberosum) para la utilización en la
elaboración de pan, refleja los mismos resultados de la sustitución de
porcentaje de harinas alternativas en la formulación se obtiene valores más
bajos de la retrogradación de almidón por lo que la vida útil del aumentaría.
Adicional a esto se puede mencionar que el índice es bajo debido al almidón
dañado esto se presenta por la baja calidad del almidón presente en la
harina lo que dará al pan características de color en la corteza era rojo y dio
como resultado panes planos con volumen especifico bajo.
4.3. CARACTERIZACIÓN DE LOS PANES OBTENIDOS
4.3.1. PRUEBAS DE COLOR
Las altas temperaturas generan reacciones en la corteza del pan tales como
las reacciones de Maillard y caramelización que son responsables del color
del pan. En la figura 8 se muestra los resultados de las pruebas realizadas
en el pan. En los valores de luminosidad existen diferencias significativas
entre el pan con 100% harina de trigo (L= 58.27) y el pan con 20% de harina
de malanga (L= 54.91). Los panes fueron elaborados bajo los mismos
parámetros pero la presencia de harina de malanga en la formulación es lo
que hace que el color del pan sea más claro a diferencia de la muestra
patrón, como se presenta en el Anexo 3.
Esto significa que las muestras de pan de 20% de malanga tienen una
tonalidad más clara de la corteza del pan comparada con la del pan
elaborado 100% con harina de trigo.
Los resultados obtenidos del ángulo de hue muestran diferencias
significativas en cuanto a la muestras de pan 100% de harina de trigo, 10% y
57
20% de harina malanga con el pan de 5% de harina de malanga. El color se
expresa como un café rojizo para la corteza, por otro lado el pan elaborado
solo con harina de trigo lleva tintes de café amarillento.
En cuanto a los resultados obtenidos para croma no existen diferencias
significativas entre los panes obtenidos de las cuatro formulaciones, se
encuentran el mismo nivel de saturación las muestras.
Según Tejero (2011) cuando el contenido en alfa- amilasa es excesivo,
pueden obtenerse colores de corteza rojizos. La falta de amilasas en la
masa, dará colores de corteza extremadamente pálidos; debido a esto en los
resultados obtenidos en las pruebas del mixolab para la actividad amilástica
muestran que el índice de amilasa en el pan de trigo es alto, debido a esto la
muestra patrón tiene tintes rojizos por los valores de a y b se determinó un
color fuerte a diferencia de las muestras con harina de malanga
Figura 8. Resultados obtenidos del colorímetro en pan
En la tabla 10 se muestra los resultados de la pruebas de color y las
diferencias entre los valores obtenidos entre cada muestra de pan analizado.
0,00
10,00
20,00
30,00
40,00
50,00
60,00
70,00
80,00
0% 5% 10% 20%
Val
ore
s
Porcentaje harina de malanga en las diferentes formulaciones
L*
CHROMA
HUE
ab
a a a a
bab ab
ab
ab
ab
ab
58
Mientras más harina de malanga se adiciona a la formulación de pan, los
valores de L* van aumentando debido a que se va reduciendo el contenido
de amilasas y se va aclarando el pan. Estos resultados también se
relacionan con los resultados del mixolab debido a que la actividad
amilástica disminuye según aumenta la harina de malanga.
Para el análisis del color de la corteza del pan también se debe considerar
los azúcares presentes en la harina de malanga, los azúcares reductores
dan mayor intensidad que los azúcares no reductores, además para que se
lleve a cabo la reacción de Maillard en el pan se necesita dos sustratos los
hidratos de carbono y las proteínas; al aumentar la concentración de estos
sustratos en el alimento, mayor será la intensidad de la reacción (Sceni et
al., 2010); es por esto que la cantidad de azúcares reductores debe ser
mayor en la harina de malanga y debido a eso a medida que aumenta el
nivel de sustitución de harina aumenta la intensidad de la corteza del pan.
Tabla 10. Resultados de valores de color para pruebas en pan
L* CHROMA HUE
0% 58,27 ± 4,62ab 36,88 ± 0,49a 69,66 ± 1,17ab
5% 50,10 ± 2,10ab 35,82 ± 0,58a 65,33 ± 0,75b
10% 52,34 ± 1,88ab 36,21 ± 0,47a 67,30 ± 0,55ab
20% 54,91 ± 1,27ab 36,82 ± 0,39a 68,75 ± 1,05ab
4.3.2. DETERMINACIÓN DEL VOLUMEN ESPECÍFICO
La adición de diferentes porcentajes en sustitución de harina de malanga en
la formulación del pan trajo consigo un efecto sobre la masa panadera, lo
cual da lugar a diversos cambios en parámetros de calidad del pan tales
como el volumen específico del producto final. En la tabla 11 se presenta los
resultados obtenidos sobre el volumen específico de los panes para las
cuatro formulaciones utilizadas. El valor de volumen que más bajo se obtiene
es de 3,17 que corresponde al pan elaborado con 20% de harina de
59
malanga a este nivel de sustitución no hubo crecimiento del volumen del pan
igual al del pan elaborado 100% con harina de trigo.
Y en relación a todos los panes el pan que registró el menor volumen fue el
elaborado con 20% de harina de malanga esto debido a la calidad de la
proteína, el índice de gluten, la capacidad amilástica y también a la
presencia del almidón dañado que fue el principal factor de la producción de
panes planos (CHOPIN TECNOLOGIES, 2008).
Tabla 11. Volumen especifico del pan elaborado a base de harina de trigo y malanga en diferentes porcentajes de sustitución
100% Harina de
trigo 5% Harina de
malanga 10% Harina de
malanga 20% Harina de
malanga
Volumen 4,51 ± 0,40a 3,43 ± 0,43b 3,55 ± 0,47b 3,17 ± 0,48b
*Los valores están expresado en (ml/g)
En la figura 9 se encuentran los promedios de las cuatro formulaciones que
se utilizó para elaboración del pan, se observa que a medida que se
aumenta la cantidad de harina de malanga en la formulación el volumen
especifico va disminuyendo.
Figura 9. Relación de volumen en el pan de las cuatro formulaciones realizadas: 100% de harina de trigo (A), sustitución al 5% de harina de
malanga (B), sustitución al 10% de harina de malanga (C), sustitución al 5% de harina de malanga (D)
a
b b
b
0,00
0,50
1,00
1,50
2,00
2,50
3,00
3,50
4,00
4,50
5,00
0% 5% 10% 20%
Vo
lum
en
esp
ecí
fico
Porcentaje de sustitucion de harina de malanga en el pan
60
En el trabajo de Alasino et al. (2011) en su estudio de volumen de pan de
molde, el volumen especifico promedio del pan elaborado a partir de harina
de trigo, oscila alrededor de 4,68. Además también menciona que un pan
con un volumen de 4,5 cc/g está dado por una harina considerada normal y
una harina considerada débil si es que da valores inferiores a 4,33cc/g.
Según Mongi et al. (2011) en su estudio de elaboración de pan de malanga
en diferentes sustituciones con harina de trigo el volumen a medida que
aumenta el porcentaje de sustitución de harina de malanga el volumen
específico del pan va disminuyendo. A un nivel de sustitución de 30% de
harina de malanga se obtiene un volumen específico de 3 cc/g, esto es
debido a que no existe una mejor fuente de proteína en la malanga, que no
permite una retención apropiada de CO2 para aumentar el volumen del pan.
4.3.3. ANÁLISIS SENSORIAL
En la tabla 12 se muestra la media y la desviación estándar de los diferentes
niveles de este análisis, se realizó una tabla ANOVA y para determinar
diferencias se utilizó (LSD) de Fisher con un nivel de confianza de 95%.
Tabla 12. Media y desviación estándar de análisis sensorial a los diferentes tipos de panes elaborados.
ACEPTABILIDAD
GLOBAL SABOR COLOR TEXTURA
100% HT* 8,333±1,550a 8,274 ± 1,490a 8,265±1,635a 8,451±1,558a
5% HM* 6,765±2,153b 6,676±2,102 b 7,412±1,931b 6,422±2,430b
10% HM 6,245±2,012 bc 6,529±1,994 b 7,324±1,9759b 5,764±2,388c
20% HM 5,764±2,139 c 5,529±2,204 c 6,922±2,205b 5,058±2,215d
HT*= Harina de trigo HM*= harina de malanga
*Letras minúsculas en la misma columna indican diferencias significativas
Para la prueba de aceptabilidad global se encontró que existen diferencias
significativas entre el pan elaborado 100% a partir de harina de trigo con el
pan que fue elaborado a partir del 20% de harina de malanga y el de 5-
61
10%% de harina de malanga. Las medias entre los panes elaborados con el
5 y 10% se mantienen en un mismo rango por lo que de acuerdo a esto se
escogió el pan elaborado con el 10% de malanga para realizar el análisis
final debido a que se quisieron ver los cambios nutricionales a una mayor
proporción de sustitución de las harinas.
Los resultados de sabor determinaron que existían diferencias significativas
entre el pan de 100% de harina de trigo con el pan del 20% de harina de
malanga debido a que en cuanto a la escala de sabor se ubicaría en un
punto de no me gusta ni me disgusta se pudo determinar que a medida que
se aumenta el porcentaje de sustitución de harina de trigo reduce el nivel de
satisfacción del consumidor conforme al sabor.
En cuanto a color las pruebas reflejaron que existen diferencias significativas
entre la muestra patrón y las muestras elaboradas con harina de malanga
debido a que el color se apreciaba un poco más obscuro en la muestra
patrón que en los demás panes, además el color de las muestra aumenta de
forma directamente proporcional al porcentaje de sustitución de harinas.
En cuanto a textura, el análisis de varianza mostro diferencias significativas
entre todas las muestra, debido a que el índice de absorción de agua en
cada mezcla fue diferente la cantidad de agua que quedo almacenada en la
miga dio la diferencia en la textura debido a que mientras mayor era la
cantidad de harina de malanga la miga era más dura y el volumen era
menor.
El pan que obtuvo la calificación más alta en cuanto: aceptabilidad, sabor,
color y textura fuera de los valores obtenidos para la muestra patrón, fue el
pan elaborado con el 5% de harina de malanga y 95% de harina de trigo.
En el estudio realizado por Mongi (2010) el pan con el mayor grado de
aceptabilidad de las tres formulaciones que utiliza que son sustitución del 10,
20 y 30% es el de 10% de harina de malanga y 90%de harina de trigo.
Después mientras mayor es el porcentaje de sustitución empieza a disminuir
el agrado que género en el consumidor.
62
En cuanto a la pregunta de que si el consumidor compraría o no el producto
la prueba reporto que el porcentaje de consumidores que si compraría seria;
62% para el pan con el 5%,39% para el pan con 10% de harina de malanga
y 27% para el pan 20% de harina de malanga.
4.4. CARACTERIZACIÓN DEL PAN DE HARINA DE
MALANGA 10% CON HARINA DE TRIGO 90%.
Para el análisis del pan elaborado a partir de harina de trigo y malanga, se
tomó como muestra el pan que se elaboró a partir de 10% de harina de
malanga y 90% de harina de trigo, el pan obtuvo una media de 6,24 e
aceptabilidad global. En las tabla 13 se puede observar los valores obtenidos
en el análisis proximal; debido a que el aporte principal que da el pan son las
proteínas aquí se ve que el porcentaje de proteína en el pan de 90%HT-
10%HM que tiene una cantidad del 9,24%± 0,01 de proteína y el pan
elaborado de 100% de harina trigo tiene 10,71±0,01%, lo que no se presenta
como una diferencia significativa tomando en cuenta el porcentaje de
sustitución para la elaboración del pan.
Tabla 13. Análisis físico químico realizado al pan de harina trigo y al producto final.
Parámetro Pan 100% Harina de trigo(%)1
Pan 10% Harina de
malanga(%)1
Humedad (%) 25,75 ± 0,16b 31,53 ± 0,22a
Proteína (%) 10,71 ± 0,01a 9,24 ± 0,01b
Grasa (%) 2,94 ± 0,05b 3,81 ± 0,02a
Ceniza (%) 1,88 ± 0,01a 1,97 ± 0,03a
Fibra (%) 1,49 ± 0,02a 1,21 ± 0,06b
Carbohidratos totales (%) 57,25 ± 0,06a 52,26 ± 0,22b
Energía (Kcal/100g) 298,22 ± 0,78 280,21 ± 1,10 1 media ± desviación estándar (n=2) *las pruebas para diferencias significativas se hicieron entre filas.
63
En el pan elaborado con 10% de malanga se puede apreciar que el
porcentaje disminuye a comparación con la muestra patrón analizada, es por
eso que si el nivel de harina de malanga aumenta el porcentaje de proteína
podrá igualarse pero no superarse debido a la baja cantidad de proteína
presente en la harina de malanga.
En el trabajo elaborado por Loza & Loza (2008), acerca del pan pre cocido
de harina de yuca en sustitución 50-50 de harina de yuca en harina de trigo
se obtiene un valor de proteína de 7,65% en una porción de 100 g, este valor
es inferior a comparación del encontrado en el pan de malanga .
Por otro lado Mongi et al. (2011) en su estudio de la caracterización de la
composición proximal y evaluación sensorial de pan elaborado a partir de
harina de malanga y trigo, elaboraron pan a partir de harina de trigo y
malanga de 70%HT - 30%HM, obteniendo 9,04g de proteína en 100g de
muestra., se realizaron tres diferentes formulaciones donde se utilizaba 10,
20 y 30 % de harina de malanga en sustitución del 100% de harina de trigo,
los mejores valores de proteína se encontraron en el pan elaborado con 10%
de harina de malanga y 90% de harina de trigo, la composición nutricional
reflejo los siguientes resultados: a partir de que se va aumentando la
cantidad de harina de malanga a la formulación disminuye la humedad
presente en el pan, disminuye el porcentaje de proteína debido a que la
malanga es una fuente pobre de proteína, el contenido de fibra aumenta
debido a que el trigo tiene baja cantidad de fibra, y el contenido de
carbohidratos aumento a razón del porcentaje de sustitución de harina de
malanga por harina de trigo a la formulación.
5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
64
5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
5.1. CONCLUSIONES
La cantidad de carbohidratos, proteína, grasas y cenizas presentes en
la harina de malanga es de 78,68%, respectivamente. Es por eso que
es posible que sea materia prima para la elaboración de harinas y
almidones.
La caracterización físico química de la harina de malanga demostró
que su contenido de grasa (1,02%), ceniza (4,27%), fibra (2,42%), y
energía (Kcal/100g) (344,56) reflejan valores menores a los que se
encuentra en la harina de trigo.
Se trabajaron con tres formulaciones que contenían harina de
malanga en sustitución parcial con harina de trigo, donde la masa que
conserva sus propiedades reológicas según los análisis reológicos
con MIXOLAB fue la que se elaboró con 5% de harina de malanga y
95% de harina de trigo.
Los análisis reológicos indican un debilitamiento del gluten al
adicionar 20%de harina de malanga, sin embargo el índice de
retrogradación aumenta, concluyendo la presencia de almidón dañado
en las formulaciones que contienen harina de malanga debido a que
todos los índices y los resultados en la curva del mixolab responden a
que el índice de absorción de agua fue alto, el índice de
retrogradación fue bajo, y el pan con mayor cantidad de malanga fue
un pan plano y su corteza rojiza.
El volumen del pan elaborado con harina de malanga fue decreciendo
a razón del aumento de harina de malanga en la formulación debido a
que se pierde la cantidad de gluten por lo que la proteína no es capaz
de crear buenos enlaces para la red de retención de CO2 lo que no le
permite crecer en volumen al pan, debido a esto un nivel conveniente
65
de sustitución seria un 5% debido a que conserva características de
volumen similares a la un pan elaborado 100% con harina de trigo.
Se observó en el análisis del mixolab que a una sustitución mayor del
10% se pierden las propiedades de índice de gluten, índice de
amilasas, volumen y textura.
El color del pan en cuanto a intensidad aumenta conforme se reduce
la cantidad de harina de trigo y se aumenta harina de malanga esto se
debe a que la variación de color responde al tipo de proteína presente
en cada clase de harina utilizada, a la actividad amilástica de cada
formulación y a la presencia de azúcares reductores en cada tipo de
harina.
El análisis sensorial demostró que el pan que contenía harina de
malanga que tuvo mayor aceptabilidad para el consumidor fue la que
contenía 5% de harina de malanga, sin embargo no presenta
diferencias significativas con el pan elaborado con 10% de harina de
malanga.
Al final del estudio se concluye que no hubieron diferencias
significativas entre los panes elaborados con 5 y 10% de sustitución
de harina de malanga.
5.2. RECOMENDACIONES
Para obtener un pan de calidad y características aceptables se
debería hacer los análisis reológicos, índice de solubilidad y absorción
de agua antes de elaborar el pan, debido a que se puede pronosticar
el estado final del producto.
Con la ayuda de los análisis reológicos se puede predecir la cantidad
de agua óptima a ser adicionada a cada formulación, por lo que se
debería realizar otro estudio colocando como variable la cantidad de
agua en el desarrollo de la masa del pan.
66
Se debería hacer uso de un aditivo como gluten vital en la formulación
del pan que se elabora con harina de malanga, para obtener un pan
de mejor calidad.
Para explicar más profundamente los resultados de color se debería
realizar un análisis de flavonoides.
Para determinar y analizar a profundidad los aspectos de color del
pan se pueden realizar análisis de azúcares reductores y no
reductores, un amilograma, y análisis de la capacidad amilástica, para
así mejorar el color del pan.
Para determinar más profundamente los beneficios funcionales y
nutricionales de la adición de la harina de malanga en los productos
de panificación se debería realizar análisis de antioxidantes y fibra
dietética, tanto en la materia prima como en los productos obtenidos.
BIBLIOGRAFÍA
67
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ANEXOS
75
Anexo 1.
RESULTADOS DE ANÁLISIS DE MIXOLAB
2.1. Primera muestra 100% harina de trigo.
76
2.2. Segunda muestra: 100% harina de trigo
77
2.3. Mezcla: 95% harina de trigo – 5% harina de malanga
78
2.4. Mezcla: 90% harina de trigo – 10% harina de malanga
79
2.5. Mezcla: 80% harina de trigo – 20% harina de malanga
80
ANEXO 2.
ENCUESTAS PARA ANÁLISIS SENSORIAL DE PRODUCTOS OBTENIDOS
UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA EQUINOCCIAL FACULTAD DE CIENCIAS DE LA INGENIERÍA
Aceptabilidad del consumidor
Usted está recibiendo 4 muestras de pan, deguste y por favor anote su
aceptación en una escala del 1 al 10, donde 1 corresponde a “me disgusta
mucho” y 10 a “me gusta mucho”
Muestras
308
684
785
597
Característica Sabor
Color
Textura
Aceptabilidad global
Compraría este producto si no
si no
si no
si No
Sexo F M
Edad
81
ANEXO 3
PANES OBTENIDOS DE LAS CUATRO
FORMULACIONES ELABORADAS
0% de harina de malanga 5% de harina de malanga
10% de harina de malanga 20% de harina de malanga