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INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL CENTRO DE DESARROLLO DE PRODUCTOS BIÓTICOS ELABORACIÓN DE ESPAGUETI ADICIONADO CON ALMIDÓN DE PLÁTANO: CARACTERIZACIÓN FÍSICA, QUÍMICA, NUTRICIONAL Y DE CALIDAD. TESIS QUE PRESENTA: I.B.Q. ROCIO GUADALUPE HERNÁNDEZ NAVA PARA OBTENER EL GRADO DE MAESTRO EN CIENCIAS EN DESARROLLO DE PRODUCTOS BIOTICOS DIRECTOR DE TESIS: DR. LUIS ARTURO BELLO PÉREZ YAUTEPEC, MORELOS, AGOSTO 2006 El presente trabajo titulado “Elaboración de espagueti adicionado con almidón de plátano: caracterización física, química, nutricional y de calidad”, se realizó bajo la dirección del Dr. Luis Arturo Bello Pérez, en el laboratorio de la planta piloto del Centro de Desarrollo de Productos Bióticos del Instituto Politécnico Nacional. Se agradece el apoyo económico otorgado por CONACYT y por el Programa Institucional de Formación de Investigadores (PIFI), durante mis estudios de Maestría. AGRADECIMIENTOS Al Dr. Luis Arturo Bello Pérez, por haberme dirigido y asesorado durante la realización de la tesis. Al Dr. José de Jesús Berrios Silva y James Pan, por todo el apoyo que me brindaron durante el desarrollo este trabajo. A la M. en C. María Guadalupe Méndez Montealvo, a la Dra. Perla Osorio Díaz, al M. en C. Francisco L. García Suárez y a la Dra. Rosalva Mora Escobedo, por sus comentarios y sugerencias para el mejoramiento de este trabajo de tesis. A mis compañeros del departamento de Desarrollo Tecnológico, tanto estudiantes como personal que labora en este departamento. DEDICATORIA A mis padres: Quienes son mi mejor ejemplo en la vida, les doy gracias por todo su apoyo y confianza. CONTENIDO Pagina RESUMEN 1 ABSTRAC 3 I. INTRODUCCIÓN 5 II. ANTECEDENTES 7 2.1 Las pastas 7 2.2 Proceso de elaboración del espagueti 9 2.2.1 Efecto de los ingredientes en el procesamiento de la pasta 13 2.3 Calidad de la pasta 15 2.3.1 Calidad de la pasta seca 16 2.3.2 Calidad de pasta cocida 16 2.4 Textura de las pastas 17 2.4.1 Evaluación sensorial 19 2.4.2 Medición instrumental 20 2.4.3 Microscopia 21 2.5 Valor nutritivo de las pastas 23 2.6 Enriquecimiento de las pastas 25 2.7 Alimento funcional 26 2.7.1 Beneficios de los alimentos funcionales 28 2.8 Almidón Resistente 29 2.9 Almidón de Plátano 30 III. JUSTIFICACIÓN 32 IV. OBJETIVOS 33 4.1 Objetivo general 33 4.2 Objetivos específicos 33 V. MATERIALES Y MÉTODOS 34 5.1 Aislamiento del almidón de plátano 34 5.2 Preparación de harinas 35 5.3 Mezclado de harinas 35 5.4 Procesamiento de la pasta 35 5.5 Secado de los espaguetis 36 5.6 Análisis proximal 38 5.7 Determinación de almidón resistente total 38 5.8 Caracterización física 39 5.8.1 Diámetro 39 5.8.2 Densidad 39 5.8.3 Color 39 5.9 Calidad de cocción 40 5.9.1 Peso de cocción 40 5.9.2 Pérdidas por cocción 40 5.9.3 Textura 41 5.9.4 Análisis de viscosidad 41 5.9.5 Análisis sensorial 42 VI. ANÁLISIS ESTADISTICO 43 VII. RESULTADOS Y DISCUSIÓN 44 7.1 Composición química proximal 44 7.2 Contenido de Almidón resistente. 47 7.3 Características físicas del espagueti 49 7.4 Calidad de cocción 52 7.5 Perfil de viscosidad 55 7.6 Evaluación sensorial 58 VIII. CONCLUSIONES 60 IX. BIBLIOGRAFÍA 61 ABREVIATURAS 70 ÍNDICE DE CUADROS Cuadro Nombre Página 1 Estimación del consumo de pasta en algunos países. 8 2 Valor nutritivo de varios tipos de pasta. 24 3 Composición química proximal de espagueti adicionado con almidón de plátano. 45 4 Contenido de almidón disponible, resistente y total en espagueti adicionado con almidón de plátano. 48 5 Características físicas de espagueti adicionado con almidón de plátano. 50 6 Calidad de cocción espagueti adicionado con almidón de plátano. 53 7 Evaluación sensorial de espagueti adicionado con almidón de plátano. 59 ÍNDICE DE FIGURAS Figura Nombre Página 1 Prensa continua construida en 1930 10 2 Diagrama simplificado del procesamiento de pasta. 11 3 Microscopía electrónica de espagueti cocinado con pobre y buena calidad. 22 4 Procesamiento del espagueti adicionado con almidón de plátano 37 5 Perfil de viscosidad de espagueti adicionado con almidón de plátano a diferentes concentraciones. 56 RESUMEN 1 Espagueti adicionado con 5, 10, 15 y 20% (p/p) de almidón de plátano y sus parámetros como diámetro, densidad, color, composición química, características de cocción, firmeza, propiedades de empastamiento y análisis sensorial fueron estudiados. El espagueti control y el adicionado con 5 y 10% de almidón de plátano tuvieron diámetro similar aunque el espagueti con 15 y 20% de almidón de plátano mostraron un diámetro menor. En general, la luminosidad del espagueti disminuyo cuando el almidón de plátano aumentó, el espagueti con 15 y 20% de almidón de plátano presentaron una luminosidad similar. Los contenidos de humedad, lípidos, cenizas y proteínas generalmente disminuyeron cuando el nivel de almidón de plátano en el espagueti aumentó, contrario, a la concentración de almidón resistente el cual aumentó significativamente cuando incrementó el nivel de almidón de plátano, en substitución de la sémola de trigo durum, en el espagueti. La evaluación del peso de cocción del espagueti con diferentes niveles de almidón de plátano adicionado fue similar a la muestra control. Aunque, las pérdidas por cocción aumentaron con el incrementó de almidón de plátano. El pico de viscosidad del espagueti adicionado con almidón de plátano aumentó cuando también se incrementó la concentración de almidón de plátano. El espagueti adicionado con 20% de almidón de plátano mostró un aumento en el pico de viscosidad superior al 100% comparado con la muestra control. Los resultados de la evaluación sensorial demostraron que el espagueti con 5, 10 y 20% de almidón de plátano adicionado fueron estadísticamente similares a la muestra control. Además, se encontró que el espagueti adicionado con 15% de almidón de plátano fue considerado el mejor por los panelistas. Los resultados de este estudio muestran un gran potencial para el uso del almidón de plátano en la fabricación de espagueti. 2 ABSTRACT 3 Spaghetti was added with 5, 10, 15 and 20 % (w/w) of banana starch and its physical parameters such as diameter, bulk density and color, chemical composition, cooking characteristics, spaghetti firmness, pasting properties and sensorial test were studied. Control spaghetti and those added with 5 and 10 % of banana starch had similar diameter, but spaghetti with 15 and 20 % of banana starch showed the lowest diameter. In general, the brightness of spaghetti decreased when banana starch increased, but spaghetti with 15 and 20 % of banana starch presented similar brightness. Moisture, lipid, ash and protein contents generally decreased when banana starch level in the spaghetti increased. Conversely, the concentration of resistant starch increased significantly with an increase in the level of banana starch, in substitution of semolina, in the spaghetti. The evaluation of cooking weight of spaghetti with different levels of banana starch addition was similar to the control sample. However, their cooking loss increased with an increase of banana starch. The peak viscosity of spaghetti added with banana starch increased when banana starch concentration increased too. Spaghetti added with 20 % of bananastarch showed an increase in the peak viscosity higher at 100 % than the control sample. The results of the sensory evaluation demonstrated that spaghetti with 5, 10 and 20% of banana starch addition, were statistically similar to the control sample. Additionally, it was found that spaghetti with 15% of banana starch addition was considered best by the sensory panel. The result of this study shows great potential for using banana starch in the fabrication of spaghetti. 4 I. INTRODUCCIÓN Actualmente el desarrollo de nuevos productos juega un papel estratégico en la industria de los alimentos. Los consumidores constantemente demandan productos alimenticios con un alto valor nutricional y que provean beneficios adicionales a la salud. Estos productos son conocidos comúnmente como alimentos funcionales, los cuales son definidos como “Alimentos que satisfactoriamente han demostrado afectar benéficamente una o más funciones especificas en el cuerpo, más allá de los efectos nutricionales adecuados en una forma que resulta relevante para el estado de bienestar y salud o la reducción de riesgo de una enfermedad” 5 Los carbohidratos como el almidón y polisacáridos no amiláceos son los componentes que constituyen la fracción principal de los frutos inmaduros. A inicios de los años 90´s se definió al almidón resistente (AR) como la suma del almidón y productos de su degradación que no se absorben en el intestino delgado de individuos sanos (Asp, 1992). El AR tiene bajo contenido calórico y efectos fisiológicos característicos que lo hacen comparable con la fibra dietética (Delcour y Eerlingen. 1996). Los almidones resistentes no son digeridos en el intestino delgado de los humanos pero es fermentado por la microflora bacteriana en el intestino grueso, afectando numerosas funciones fisiológicas, lo que pudiera tener efectos benéficos a la salud, incluyendo la reducción de la respuesta glucémica e insulinemica de los alimentos, acción hipocolesterolemica y efectos de protección contra el cáncer de colon. Los beneficios fisiológicos del almidón resistente indican gran potencial para su incorporación para el desarrollo de alimentos funcionales. El potencial nutricional del almidón de plátano inmaduro y fibra han sido reportados por diversos autores (Englyst et al., 1992; Da Mota et al., 2000; Langkilde et al., 2002; Pacheco-Delahaye et al., 2004). El plátano es un fruto climatérico, que en México y en otros países es consumido en estado maduro. Por esta razón, grandes cantidades de fruto se pierden durante la comercializado, debido a un pobre manejo poscosecha. De tal manera que los plátanos en estado inmaduro representan una fuente alternativa de carbohidratos indigeribles, debido a numerosas razones como lo es el contenido de almidón en la pulpa, altos niveles de celulosa, hemicelulosa y lignina contenidos así como el bajo costo del fruto que permite la preparación de fibra dietética con características químicas y funcionales atractivas. El espagueti presenta un excelente perfil nutricional, es una buena fuente de carbohidratos, moderado de proteína y algunas vitaminas. Usualmente, el espagueti es elaborado utilizando sémola de trigo durum, agua y algunos ingredientes opcionales como son las espinacas, tomates, hierbas, etc. En Estados Unidos, la guía dietética publicada por el Departamento de Agricultura de Estados Unidos y el departamento de Salud de Canadá muestran que los cereales y sus productos deberían representar la mayor parte en nuestra dieta. 6 II. ANTECEDENTES 2.1 Las pastas “Pasta” es un termino en Italiano que se utiliza para designar a la “masa”. Las pastas son tradicionalmente elaboradas con harina o sémola de trigo y agua, aunque también se han desarrollado pastas adicionando diversos ingredientes como huevos, espinacas, tomates, hierbas, harina de leguminosas, harina de tubérculos, chocolate entre otros (Zhao et al., 2005). El termino pasta o pastas alimenticias es empleado para describir un gran número de productos, siendo los principales el espagueti, lasaña y macarrones. Sin embargo, la pasta que presenta mayor popularidad es el espagueti, el cual de acuerdo a las normas de Estados Unidos, debe tener forma de varilla, de más de 1.58 mm de diámetro, pero menor de 3.00 mm (Hooseney, 1994). 7 Se calcula que la producción mundial de pasta es de aproximadamente 11.4 millones de toneladas por año (UNIPI, 2003). El consumo de pasta varia según los hábitos alimenticios de cada país (Cuadro 1). Italia es el principal consumidor de pasta en el mundo, debido a que se consume alrededor de 28.5 kg/persona/año. Mientras que en algunos países de Latinoamérica, se estima que el consumo de pasta es muy popular. Venezuela es el segundo país que consume pasta en mayor proporción. Cuadro 1.- Estimación del consumo de pasta en algunos países. País Kg/persona/año País Kg/persona/año Italia 28.5 Bolivia 4.8 Venezuela 12.7 España 4.5 Túnez 11.7 Holanda 4.4 Suiza 9.6 Bélgica 4.3 Chile 9.0 Austria 4.0 Estados Unidos 9.0 Brasil 4.0 Grecia 8.5 Israel 4.0 Perú 8.0 Finlandia 3.2 Francia 7.3 Australia 2.5 Rusia 7.0 Libia 2.5 Argentina 6.8 Reino Unido 2.5 Portugal 6.5 México 2.3 Canadá 6.3 Costa Rica 2.0 Suecia 5.5 Dinamarca 2.0 Alemania 5.4 Japón 1.7 Turquía 5.2 Egipto 1.2 8 Fuente: Asociación Italiana de Pasta (Unione Industriali Pastai Italiani), 1999 Una encuesta realizada por la Asociación Nacional de Pasta de Estados Unidos, indicó que el consumo de pasta ha aumentado en los últimos años. Por ejemplo en Estados Unidos durante 1965 el consumo de pasta fue alrededor de 3 kg/persona/año, y en 1999 se estimó que el consumo de pasta aumentó a 9 kg/persona/año. Existen muchas razones por las cuales el consumo de pasta ha aumentado en los últimos 20 años, entre las más importantes encontramos que la pasta es un alimento que se almacena fácilmente en casa, además es saludable, económico y fácil de preparar (Hamblin, 1991). 2.2 Proceso de elaboración del espagueti 9 Antes de la revolución industrial, la mayoría de las pastas eran elaboradas a mano en pequeños comercios. En 1930 se construyó la primera prensa que hizo posible un proceso continuo de mezclado y formación de la pasta (Figura 1) (Dalbon et al., 1996). La evolución de esa prensa continua tuvo como resultado el uso de una maquinaria más sofisticada para la producción de pastas, la cual consiste en tres operaciones básicas: mezclado, extrusión y secado, siendo los puntos más críticos en la producción del espagueti el mezclado y el secado (Figura 2). Durante el mezclado, a la sémola inicialmente se le añade agua para formar bolas de masa de alrededor de 2.5 cm de diámetro con un 31% de humedad, donde la masa generalmente toma una Figura 1.- Prensa continua construida en 1930 10 Fuente: Dalbon et al., 1996. Figura 2.- Diagrama simplificado del procesamiento de pasta. Fuente: Feillet y Dexter, 1996. 11 Agua Sémola Mezclado Extrusión Salida del extrusor Producto final Secado 12 apariencia de arena mojada. Esta etapa del proceso debe realizarse de manera hermetica, ya que la presencia del aire en la etapa de amasado perjudica las características físicas finales de la pasta. Dos problemas principales a este respecto son, primero, que pudieran quedar burbujas de aire atrapadas en la masa y aparecer en la pieza extrudida produciendo una pasta con aspecto opaco; segundo, que la presencia de oxigeno del aire tiene un papel importante en reacciones de blanqueamiento que afectan los pigmentos de la sémola de trigo, produciendo una pasta de apariencia blancuzca (Atwell, 2001). Después del mezclado, la masa se comprime al fondo del extrusor para hacerla pasar poruna boquilla. Durante el proceso de extrusión se producen altas temperaturas, por lo que el cuerpo del extrusor debe de contar con un sistema de enfriamiento por agua para ayudar a mantener la temperatura de la masa por debajo de los 45ºC. La presencia de alta humedad en la masa y temperaturas bajas de extrusión, son condiciones que no facilitan la expansión del producto al momento que ésta sale por la boquilla. Una vez que se obtiene el producto extrudido, éste es secado con el fin de conseguir disminuir la humedad de un 31% a un 12 o 13% aproximadamente, para que el producto final sea duro, mantenga su forma y pueda ser almacenado sin permitir el crecimiento de moho. El secado en la superficie de la pasta se logra más rápido que en el interior de la misma, desarrollándose un gradiente de humedad desde la superficie al interior de la pasta. Si el proceso de secado se hace rápido, la pasta tiende a romperse o cuartearse dando al producto una apariencia pobre y de baja fuerza mecánica. El rompimiento del espagueti, puede ocurrir durante el proceso de secado o unas semanas después. Si el ciclo de secado se ha llevado a cabo apropiadamente, la pasta obtenida es firme y suficientemente flexible (Hoseney, 1994). 2.2.1 Efecto de los ingredientes en el procesamiento de la pasta El gluten es un material pétreo o vítreo cuando está seco, pero la adición de una cantidad moderada de agua permite que se produzcan cambios en su naturaleza física y química. El gluten se transforma en un material gomoso y elástico que adquiere la capacidad de formar cadenas y láminas mediante el establecimiento de puentes intermoleculares. Estas propiedades son fundamentales para su papel como matriz continua que atrapa y encapsula al almidón en la pasta manteniendo la forma del producto durante su elaboración y cocción. Al calentar el gluten hidratado se forman enlaces cruzados proteína-proteína irreversibles que, cuando se controlan adecuadamente, estabilizan la estructura y textura de la pasta final. 13 Prácticamente 85% de los sólidos presentes en la sémola corresponden al almidón del trigo. Cuando el almidón está frío (menos de 55ºC) se comporta, como un relleno inerte que tiene una capacidad muy limitada para absorber agua. Cuando se calienta, el almidón pierde su rígida integridad estructural y puede absorber una cantidad casi ilimitada de agua. La absorción de agua es acompañada por un aumento en la viscosidad, provocado por el hinchamiento del gránulo y la liberación de material soluble presente en el mismo. Si el gluten en la sémola se acondiciona a un contenido de humedad del 10% y a una temperatura de unos 25ºC antes de humedecerse y proceder a la extrusión, se comportará como un material vítreo, lo que significa que su viscosidad es tan alta que en condiciones normales no fluye y se comporta como un material frágil, que se quebrará si se deforma más allá de un cierto limite. Si a la misma temperatura el contenido de humedad tiene un valor de 13-15%, el gluten adquiere características de un material gomoso. Cuando se añade agua durante la hidratación y el contenido de humedad del gluten sube aproximadamente a 33%, se comportará como un material flexible con capacidad de fluir si se aplica una fuerza. En este estado el gluten puede encapsular al almidón y ser moldeado para que la pasta adquiera una forma deseada. Cuando la sémola se pone en contacto con exceso de agua, ésta se hinchará hasta que su volumen sea el doble al original. Un aumento moderado de temperatura incrementa la velocidad de migración de la humedad. El papel de la operación de hidratación en la mezcladora de gran velocidad es la de mantener el material humedecido y permitir la hidratación necesaria del interior de la sémola. Además contribuye a reducir cualquier diferencia en el contenido de humedad entre distintas partículas mediante distribución uniforme del agua añadida por la superficie de todas las partículas de la sémola. 14 A media que la mezcla humedecida pasa de la mezcladora al tornillo a vacío y al extrusor, va transformándose en una masa en la cual al aplicar trabajo mecánico se provoca la fusión de las partículas adyacentes de proteína y la formación de una red continua de gluten. Al calentarse la masa y hasta que alcanza una temperatura de aproximadamente 55ºC, diminuye su viscosidad y elasticidad. Por encima de esta temperatura, la masa se vuelve más viscosa como consecuencia del entrecruzamiento entre las proteínas, al principio, y del hinchamiento del almidón, a medida que la temperatura sigue aumentando. A temperatura ambiente, el gluten húmedo es un material extremadamente elástico, a medida que aumenta la temperatura hasta aproximadamente 55ºC, el gluten se vuelve cada vez más duro y rígido al formar un gel irreversible. 2.3 Calidad de la pasta 15 El procesamiento de alimentos trasforma productos agrícolas de diferente composición química, en alimentos con ciertas propiedades funcionales, organolépticas, nutricionales e higiénicas. Esta trasformación es llevada a cabo mediante procesos físicos y biológicos, con o sin adición de ingredientes extras. La calidad de los alimentos es determinada principalmente por dos factores, la materia prima y el procesamiento (Debbouz y Doetkott, 1996). La industria de la pasta no está exenta de esta regla, por lo que es casi imposible describir la calidad de la pasta sin tomar en cuenta la calidad de los ingredientes utilizados y el proceso de manufactura. 2.3.1 Calidad de la pasta seca La calidad de la pasta seca es determinada por cuatro grupos de factores: color, manchas, textura de superficie, firmeza y flexibilidad. El color generalmente depende de la calidad de la sémola de trigo, el cual debe ser de un color amarillo brillante, esto es en el caso de la elaboración de la pasta tradicional. Una limpieza ó molienda inapropiada del trigo utilizado para la producción de la pasta provoca la aparición de manchas en el espagueti. La textura de superficie de la pasta está relacionada principalmente con las condiciones de la boquilla del extrusor. Mientras que la firmeza y flexibilidad de la pasta están relacionadas principalmente con las condiciones de extrusión y secado (Feillet y Dexter, 1996). 2.3.2 Calidad de pasta cocida 16 La calidad de cocción de las pastas es determinada por el tiempo de cocción, absorción de agua, pérdidas por cocción, aroma, sabor y textura del producto cocido. El tiempo de cocción se divide en mínimo, optimo y máximo, que corresponde al momento en el cual el almidón es gelatinizado, el tiempo requerido para dar la textura deseada a la pasta y el momento en el cual la pasta comienza a desintegrarse; respectivamente. La absorción de agua se determina tomando el peso del espagueti antes de la cocción y después de ésta. Generalmente 100 g de pasta absorben de 160 a 180 g de agua durante la cocción. Las pérdidas por cocción están relacionadas con la desintegración de la pasta durante la cocción, la cual puede ser determinada pesando el residuo de agua de cocción después de la evaporación, entre más turbia sea el agua de cocción más almidón se habrá liberado. Los parámetros de aroma y sabor son subjetivos, la evaluación y control de estos parámetros se puede realizar empleando algunos aparatos de evaluación de olor y sabor, pero el aroma de la pasta es muy difícil de cuantificar, por lo que es más factible confiar en un panel de catadores entrenados. La presencia de olores extraños o desagradables se debe principalmente a la mala calidad de la materia prima ó a la contaminación del producto. La determinación de textura de la pasta cocida, se realiza mediante evaluación sensorial o por medición instrumental. 2.4 Textura de las pastas La textura es la característica principal, que muchos consumidores tomanen cuenta para determinar si una pasta es de buena calidad, esto es sin dejar de tomar en cuenta otros factores como: el color, sabor y valor nutritivo de la misma. En Italia la textura de la pasta es prácticamente el único factor que se toma en cuenta para determinar si la pasta es de buena calidad. 17 La textura de los alimentos está conformada por diferentes características estructurales y su interacción con los órganos sensoriales (Szczesniak, 1963). En base a la clasificación general para los alimentos propuesta por Szczesniak, las características de textura de la pasta cocida puede ser agrupada en dos principales categorías: mecánicas y geométrica. Las características mecánicas están subdivididas en características mecánicas primarias y secundarias. Dentro de las características mecánicas primarias se encuentran la firmeza, elasticidad y pegajosidad. La firmeza y elasticidad son la respuesta al estrés a las cuales se someten las pastas y están definidas como: Firmeza ó dureza: es la resistencia inicial que ofrece la pasta a la penetración cuando se muerde. Elasticidad: representa la capacidad que tiene la pasta a la que se le aplica una deformación, de recuperar su estado inicial cuando la fuerza de deformación es retirada. Pegajosidad ó adhesividad: es la fuerza con la que la superficie de la pasta cocinada se adhiere a otros materiales, como por ejemplo la lengua, dientes, tenedor, dedos. Las características mecánicas secundarias (masticación y volumen) son empleadas principalmente para caracterizar la textura de las pastas cocinadas. 18 Masticación: es el tiempo requerido para masticar una muestra dando una masticada por segundo hasta que esta tome una consistencia a la que esta puede ser tragada. Volumen: es la medición de la adición que hay entre las tiras de pasta cocida. Las características geométricas son relacionadas con la estructura física del material como el tamaño, forma y orientación de las partículas, lo cual se verá reflejado en las características físicas del producto final. Las características de textura de las pastas pueden ser medida mediante evaluación sensorial, métodos químicos o instrumentales. 2.4.1 Evaluación sensorial 19 La evaluación sensorial es la última determinación que se realiza para estimar las propiedades sensoriales de los alimentos, es una prueba de mucha importancia debido a que es la valoración más cercana a la opinión del consumidor, el cual busca principalmente que la pasta sea firme, se sienta bien en la boca (no muy dura pero que no se desintegre inmediatamente en la boca), no sea pegajosa o chiclosa, con un buen aroma, color y apariencia (Raina et al., 2005). Generalmente los parámetros que se toman en cuenta para realizar la evaluación sensorial de las pastas son: pegajosidad, firmeza y volumen. La evaluación de la pegajosidad y firmeza se realizan con una inspección visual y manual; mientras que la firmeza es evaluada cortando con los dientes y masticando la pasta. Para el análisis sensorial de las pastas, por lo general se toma en cuenta la opinión de al menos tres jueces bien entrenados (Cubadda, 1988). 2.4.2 Medición instrumental 20 Como respuesta a las limitaciones que existen para llevar a cabo una la evaluación sensorial, se han desarrollado numerosos métodos instrumentales para realizar un análisis de textura de los alimentos y se ha encontrado una buena correlación entre los datos de textura obtenidos mediante una evaluación sensorial y los obtenidos mediante una medición instrumental, lo cual proporciona a la medición de textura instrumental diversas ventajas sobre la evaluación sensorial. Las ventajas del análisis de textura instrumental, son debidas a que estas requieren menos tiempo y menor costo; Además, son más precisas y pueden ser empleadas en líneas de producción como una herramienta de control de calidad. Desde hace años se han utilizado diversos instrumentos para estudiar la textura de la pasta cocinada. Matsuo e Irving (1969, 1971, 1974), midieron la suavidad, compresibilidad y recuperación del espagueti cocinado utilizando un aparato para prueba de suavidad. Waslh (1971) evaluó la firmeza del espagueti cocinado usando el Instrumento de Evaluación Universal Instron adaptado con una cuchilla de acrílico, obteniendo la firmeza del trabajo necesario para cortar una tira de espagueti con la cuchilla de acrílico. El evaluador de textura Ottawa también ha sido empelado para determinar la textura de las pastas (Voisey y Larmon, 1973). 2.4.3 Microscopía Las técnicas microscópicas han sido utilizadas por diferentes autores para conocer la microestructura de la pasta cocinada (Resmini y Pagani 1983; Cunin et al., 1995; Hennen y Brismar, 1995). Estas técnicas dan una estimación cualitativa de los atributos de textura relacionados con el tamaño, forma y ordenamiento de las macromolçeculas en la pasta. En particular se observan los cambios en la organización de la proteína y del almidón en relación con la calidad de la pasta durante el proceso de cocción. Resmini y Pagani (1983) observaron que la calidad del espagueti durante la cocción se puede distinguir utilizando la microscopia electrónica, mediante fotografías (Figura 3) en las cuales, se observa claramente que en un espagueti con pobre calidad de cocción, el almidón no puede ser retenido por la red proteica, lo cual provoca una superficie pegajosa. Por el contrario, en el espagueti con buena calidad de cocción la red proteica rodea y retiene adecuadamente los gránulos de almidón. 21 a b Figura 3: Microscopia electrónica de espagueti cocinado con pobre (a) y buena calidad (b). Almidón (A), fibrilla de proteína (P), agregados proteicos (AP). Fuente: Resmini y Pagani 1983. 22 P AP A A P Las observaciones mediante microscopia electrónica son muy útiles para apreciar, el comportamiento de los principales componentes de la pasta (proteína y almidón). y su efecto en la calidad de la pasta. No obstante, la microscopia electrónica no puede considerarse como un método práctico para sustituir la evaluación cuantitativa de las características mecánicas. 2.5 Valor nutritivo de las pastas La pasta hoy en día es un producto de consumo masivo, considerado además un alimento funcional por su contenido relativamente alto en carbohidratos complejos y baja respuesta glucémica. Además, es un alimento bajo en grasa, calorías, sodio y colesterol (Giese, 1992; Jenkis et al., 1987). Las pastas son un alimento nutricionalmente no balanceado, debido a su bajo contenido de fibra dietética y bajo valor biológico de su proteína, que contiene solamente 6 de 8 aminoácidos esenciales. Cuando la pasta se consume enriquecida con huevo, en combinación con lácteos o carne, su valor nutricional se incrementa asegurando la presencia de todos los aminoácidos esenciales en la dieta (Antonegnelli, 1980). En el cuadro 2, se muestra la comparación del valor nutritivo de varios tipos de pasta. 23 Cuadro 2. Valor nutritivo de varios tipos de pastaa. Tipo de pasta Normal Enriquecida en vitaminas Pasta al huevo Espaguetis cocidos Nutrientes Calorías (kcal) 342 370 380 104 Proteína (g) 12 12.8 14 3.6 Grasa (g) 1.8 1.6 4.2 0.7 Carbohidratos (g) 74 74 75 22.2 Fibra dietética (g) 2.9 4.2 4.7 1.2 Minerales Calcio (mg) 25 17.5 29 7 Hierro (mg) 2.1 3.8 4.5 0.5 Magnesio (mg) 56 47 60 15 Fósforo (mg) 190 149 214 44 Potasio (mg) 250 161 233 24 Sodio (mg) 3 7 21 Trazas Zinc (mg) 1.5 1.2 1.6 0.5 Vitaminas Tiamina (mg) 0.22 1 1 0.01 Riboflavina (mg) 0.31 0.44 0.5 0.01 Niacina (mg) 3.1 7.5 8 0.5 Ácido pantoténico (mg) 0.3 0.43 0.7 Trazas Ácido fólico (µg) 34 17.5 30 4 Colesterol (mg) 0 0 94 0 aToda lainformación se refiere 100 g de producto 24 Fuente: Kill y Turnbull, 2004 En Estados Unidos, las guías dietéticas publicadas por el Departamento de Agricultura de Estados Unidos y el Departamento de Salud de Canadá, muestran que los productos hechos a base de cereales, en los cuales se incluye la pasta, deberían consumirse en mayor proporción para tener una dieta saludable (Marchylo y Dexter, 2001). 2.6 Enriquecimiento de las pastas Las pastas, además de ser un alimento nutritivo y con efectos benéficos a la salud, tienen la facilidad de ser adicionadas con diversos ingredientes como, tomates y espinacas para proporcionar color; ajo y hierbas de olor para dar sabor; harinas o proteínas aisladas de cereales y leguminosas para incrementar el valor nutricional de las pastas (Rayas-Duarte et al., 1996;Manthey et al., 2004; Zhao et al., 2005). Desde un punto de vista tecnológico, la sustitución de la sémola por otros ingredientes, representa una disminución en el contenido de gluten y por ende una pasta de calidad inferior. Sin embargo, la calidad de las pastas pueden incrementarse si se realizan modificaciones en el esquema tradicional de elaboración de la pasta tal es el caso del empleo de altas temperaturas en el secado, la calidad de cocción y las características organolépticas de las pastas son mejoradas (Malcolmson et al., 1993; Mathey y Shorno 2002). 25 El enriquecimiento de las pastas con ingredientes no tradicionales, se realiza con la finalidad de incrementar las propiedades organolépticas y nutricionales de la pasta para contribuir al desarrollo un nuevo alimento funcional. 2.7 Alimento funcional El concepto de alimento funcional, fue propuesto por primera vez en Japón en la década de los 80´s refiriéndose a aquellos alimentos procesados los cuales contienen ingredientes que además de cumplir su función nutricional tienen un efecto benéfico en las funciones fisiológicas del organismo humano (Arai, 1996). En Europa se define a los alimentos funcionales como “Alimentos que satisfactoriamente han demostrado afectar benéficamente una o más funciones especificas en el cuerpo, más allá de los efectos nutricionales adecuados en una forma que resulta relevante para el estado de bienestar y salud o la reducción de riesgo de una enfermedad”(Roberfroid, 2000). Hasta la fecha, ha sido muy difícil llegar a un concepto general de lo que es un alimento funcional, puesto que en realidad todos los alimentos podrían considerarse como alimentos funcionales ya que todos contribuyen en mayor o menor proporción para lograr una salud óptima en la persona que los consume. 26 Debido a que los alimentos funcionales representan un concepto más que un conjunto bien definido de productos alimenticios, en 1999 en el Documento de Consenso del Proyecto de la Unión Europea referido a la Acción Concertada sobre Ciencia de los Alimentos Funcionales en Europa (FUFOSE) se propuso la siguiente definición: “Un alimento puede considerarse funcional si se demuestra satisfactoriamente que ejerce un efecto beneficioso sobre una o más funciones selectivas del organismo, además de sus efectos nutritivos intrínsecos, de tal modo que resulte apropiado para mejorar el estado de salud y bienestar, reducir el riesgo de enfermedades, o ambas cosas. Los alimentos funcionales deben seguir siendo alimentos, y se deben demostrar sus efectos en las cantidades en que normalmente se consumen en la dieta. No se trata de comprimidos ni cápsulas, sino de alimentos que forman parte de un régimen normal”. Desde un punto de vista más práctico, un alimento funcional puede ser: 1 Un alimento natural en el que uno de sus componentes ha sido mejorado mediante condiciones especiales de cultivo. 27 2 Un alimento al que se ha añadido un componente para que produzca beneficios por ejemplo, bacterias prebióticas seleccionadas, que tienen efectos benéficos sobre la salud intestinal (Ashwell, 2002). Dentro de la gama de alimentos funcionales están los prebióticos y los probióticos. Prebiótico: Componente alimentario no digerible que ejerce efectos benéficos en el huésped al estimular selectivamente el crecimiento o modificar la actividad metabólica de una especie de bacteria colónica, o de una cantidad limitada de esas especies, capaces de mejorar la salud del huésped. Probióticos: Microorganismos vivos que al ser agregados como suplemento en la dieta, favorecen el desarrollo de la flora microbiana en el intestino y estimulan las funciones protectoras del sistema digestivo (Cagigas y Blanco, 2002). 2.7.1 Beneficios de los alimentos funcionales 28 Muchas de las enfermedades crónicas están estrechamente relacionadas con la dieta alimenticia (Jones, 2002). Se ha observado que el consumo de alimentos con alto contenido de grasa saturada, baja en carbohidratos complejos y con pocos micronutrientes, combinada con una vida sedentaria, esta directamente relacionado con un aumento en la incidencia de enfermedades como la obesidad, la hipertensión, problemas cardiovasculares, osteoporosis y cáncer. Todas estas enfermedades causan incapacidad en las personas y aumentan los costos de los servicios de salud pública. Es por esto que se ha incrementado la necesidad de producir alimentos para la prevención y control tanto de “deficiencias” como de “excesos”, y el concepto de alimento funcional, asociado a los desarrollos tecnológicos tiene mucho que aportar. 2.8 Almidón Resistente El almidón resistente (AR) es la fracción de almidón que se resiste a la digestión enzimática y se define ampliamente como “la suma del almidón y productos de su degradación que no se absorben en el intestino delgado de individuos sanos” (Asp, 1992). El almidón resistente es fermentado en el colón por la microflora cólonica produciendo ácidos grasos de cadena corta como el propiónico, acético y butírico (Bravo y col., 1998). Tal fermentación produce cantidades mayores de ácido butírico comparado con la producida por la fibra dietética soluble. El ácido butírico sirve como la principal fuente de energía de los colonocitos (células del colon), por lo que el AR es considerado común ingrediente funcional muy importante para lograr un mantenimiento saludable en el colon. A la fecha se han identificado cuatro tipos de almidón resistente: Almidón resistente tipo 1: Es el almidón físicamente inaccesible que se encuentra encapsulado en las paredes celulares de las plantas, granos y semillas parcialmente molidas (Englyst y col., 1992). 29 Almidón resistente tipo 2: Compuesto por gránulos de almidón nativo, que se encuentra en alimentos que contienen almidón crudo, como los tubérculos sin cocinar. Debido a la gran densidad y cristalinidad parcial de los gránulos, la susceptibilidad enzimática de ellos es reducida (Gallant, 1992). Almidón resistente tipo 3: También se le conoce como almidón resistente retrogradado, Este tipo de almidón se forma después de que el almidón se somete a tratamientos de cocción y almacenamiento (Englyst y col., 1992). Almidón resistente tipo 4: Es la resistencia enzimática ocasionada por una modificación química o térmica del almidón (Björck y Asp, 1989). 2.9 Almidón de Plátano 30 El plátano es uno de los principales cultivos en México, con una buena producción principalmente en los estados de Chiapas, Tabasco, Veracruz y Nayarit. El plátano es un fruto climatérico y una vez que éste ha alcanzado su madurez, el interés del consumidor por el plátano maduro disminuye lo que trae consigo grandes pérdidas para los productores, por lo cual recientes investigaciones se han enfocado en el procesamiento del plátano en estado verde para producir harina y almidón como una fuente de importancia para la industria de los alimentos. La harina de plátano verde está compuesta de61-76.6% de almidón, 6-15.5% de fibra total, 4-6% de humedad, 2.6-3.5% de ceniza, 2.5-3.3% de proteína y 0.3-0.8% de lípidos de acuerdo a lo reportado por Da Mota et al. (2000). Por su contenido relativamente alto de fibra la harina de plátano se ha utilizado en la elaboración de panes, sopas, polvos para bebidas. De acuerdo a lo reportado por Da Mota et al. (2000), el principal componente en la harina de plátano es el almidón, el cual se encuentra en forma de gránulos ovoides de 10-20 µm de diámetro (Millan-Testa et al. 2005), con una superficie suave y densa, lo cual esta parcialmente relacionado con la resistencia a la hidrólisis enzimática del almidón de plátano. Mediante estudios microscópicos se sabe que los gránulos de almidón tienen una capa gruesa de varios micrómetros de espesor lo que impide la acción enzimática y reduce la hidrólisis (Gallant et al., 1992). La biodisponibilidad del almidón de plátano fue estudiada por Faisant et al. (1995) y encontraron que este almidón contienen entre 50 y 60% de almidón resistente. Existe evidencia de que el almidón de plátano presenta una funcionalidad similar a la del almidón de maíz y posiblemente superior a las propiedades funcionales del almidón de maíz entrecruzado, por lo cual el almidón de plátano nativo ó modificado tiene un potencial importante como fuente no convencional de almidón en la industria de los alimentos. 31 III. JUSTIFICACIÓN Las enfermedades como el cáncer, diabetes, obesidad, etc., han ido en aumento en los últimos años, esta situación se ve relacionada con una alimentación mal balanceada, es por ello que el interés por tener una dieta adecuada y sobre todo consumir productos alimenticios con cantidades reducidas de ciertos nutrientes, sobre todo grasas, azúcar y sal; por lo que se busca desarrollar alimentos que ayuden a mejorar y/o mantener un buen estado de salud, y reducir con esto el riesgo de enfermedades. El espagueti es un alimento que se consume habitualmente, por ello se busca adicionarlo con almidón de plátano ya que se tienen algunas evidencias que éste presenta un alto porcentaje de almidón resistente, lo cual daría al espagueti un bajo contenido de carbohidratos digeribles, lo que permitiría considerar a dicho espagueti como un alimento funcional. 32 IV. OBJETIVOS 3.1 Objetivo general Caracterización física, química y nutricional de un espagueti elaborado a partir de mezclas de sémola de trigo y almidón de plátano. 3.2 Objetivos específicos 1. Elaborar un espagueti utilizando diferentes mezclas de sémola de trigo y almidón de plátano. 2. Realizar una caracterización química de los espaguetis elaborados. 3. Realizar estudios físicos de calidad de los espaguetis. 4. Evaluar la calidad de cocción de los espaguetis. 5. Evaluar la digestibilidad del almidón presente en los espaguetis. 33 6. Realizar la evaluación sensorial de los espaguetis. V. MATERIALES Y MÉTODOS Para la producción del espagueti se utilizó sémola de trigo durum comercial obtenida de la Compañía Molinera Millar (Fresno, CA; USA). 5.1 Aislamiento del almidón de plátano El aislamiento del almidón de plátano macho (Musa paridisiaca) se llevó a cabo a nivel planta piloto de acuerdo al método propuesto por Flores-Gorosquera et al. (2004). Los plátanos se pelaron y cortaron en trozos de 5 a 6 cm3 (100 kg de peso total), inmediatamente después se sumergieron en una solución de ácido cítrico (3 g/L). Posteriormente fue molido en una licuadora tipo industrial, a velocidad baja (600 g de fruto por litro de solución) durante 2 min. El homogeneizado se tamizó consecutivamente en mallas de 40, 100 y 200 US, hasta que el agua del lavado fue clara. Posteriormente se centrifugó a 10750 rpm, en una centrifuga los sedimentos de las mallas 100 y 200 U.S. se maceraron, tamizaron y centrifugaron por segunda ocasión. Los productos del tamizado se pasaron a un secador por aspersión con temperatura de entrada entre 130 y 150°C, con concentración de sólidos en la línea de llenado de 30 a 40%, y una temperatura de salida de 70ºC a 80ºC, a una velocidad de flujo de 1 L/min. Finalmente, el polvo obtenido se pasó a través de una malla 100 US y se almacenó a temperatura ambiente (25°C) en frascos de vidrio. 34 5.2 Preparación de harinas Para la producción de espaguetis se utilizaron diferentes mezclas de sémola de trigo durum y almidón de plátano, se elaboró un espagueti utilizando 100% sémola de trigo, el cual fue considerado el espagueti control, las mezclas se hicieron sustituyendo la sémola con 5, 10, 15 y 20% de almidón de plátano. 5.3 Mezclado de harinas Una vez que se tuvieron listas las harinas con diferentes porcentajes de sémola de trigo durum y almidón de plátano, se homogeneizaron utilizando una mezcladora tipo industrial, en la cual se agregó 32.5% de agua a las harinas y se realizaron dos ciclos de mezclado, el primero fue durante 1 min utilizando la velocidad mínima de la mezcladora y el segundo ciclo de mezclado se hizo durante 4 min a velocidad máxima de la mezcladora. 5.4 Procesamiento de la pasta 35 Para llevar a cabo el procesamiento de las harinas en espagueti, se utilizó 1.5 kg de harina previamente homogenizada. La sémola y las mezclas de sémola y almidón de plátano, fueron procesadas en espagueti en un extrusor a escala semi-comercial (Standard Industries, Fargo; ND, USA). Bajo las siguientes condiciones, recomendadas por la Comisión Californiana del Trigo: Temperatura del tubo de extrusión: 50°C Temperatura del dado: 47°C Presión de la bomba de mezclado: 45.7 cmHg Velocidad del tornillo de extrusión: 27.7 rpm Tamaño de los orificios del dado: 1.62 mm Una vez obtenidos los espaguetis extrudidos, se cortaron cada 90 cm aproximadamente, se colgaron y distribuyeron de manera uniforme sobre una varilla, la cual sirvió de soporte para realizar el secado de los espaguetis. 5.5 Secado de los espaguetis 36 El secado del espagueti se realizó en un secador escala planta-piloto (Standard Industries, Fargo; ND, USA). Utilizando un ciclo de secado a alta temperatura en el cual se elevó la temperatura de 35 a 55ºC durante la primera hora y se mantuvo esta temperatura durante 10 horas. Después se disminuyó la temperatura a 45ºC para hacer un tiempo total de secado de 19 horas, con una humedad relativa de 95% al inicio del ciclo de secado, disminuyendo gradualmente hasta alcanzar un 45% de humedad relativa al final del secado de los espaguetis. Figura 4.- Procesamiento del espagueti adicionado con almidón de plátano. 37 Corte del espagueti Adición de 32.5% de agua y mezclado durante 5 minutos Mezcla de sémola y almidón de plátano a diferentes concentraciones Extrusión a 47ºC Secado 19 h a 55ºC Espagueti adicionado con almidón de plátano 5.6 Análisis proximal A los espaguetis se les determinó el contenido de proteínas (46-30), grasa (30-25), cenizas (08-01), mediante los métodos establecidos por la AACC (2000) y el contenido de humedad se determinó gravimetricamente (130 ± 2ºC durante 1h) utilizando entre 2 y 3 g de muestra molida. 5.7 Determinación de almidón resistente total 38 Para cuantificar el contenido de almidón resistente contenido en los espaguetis se utilizó el método 32-40 de la AACC (2000). Las muestras fueron incubadas en agitación constante en un baño de agua, con α-amilasa y amiloglucosidasa (AMG) durante 16 horas a 37ºC, durante este tiempo el almidón disponible fue solubilizado e hidrolizado en glucosa por la acción en conjunto de estas dos enzimas. La reacción fue finalizada por la adición de etanol, ya que se realizaron 2 lavados de la suspensiónque contenía el almidón resistente con etanol (50%, v/v) seguidos de una centrifugación, en el cual el líquido fue removido por decantación. El almidón resistente contenido en el precipitado fue disuelto en KOH 2M con agitación en un baño de agua con hielo. Después la solución fue neutralizada con regulador de acetato y el almidón fue hidrolizado a glucosa con AMG. La glucosa fue medida con glucosa oxidasa/peroxidasa. Midiendo las absorbancias a 510 nm. Para esta prueba se utilizó el paquete enzimático para determinación de almidón resistente Megazyme (Wicklow, Irlanda). 5.8 Caracterización física 5.8.1 Diámetro El diámetro del espagueti seco se determinó midiendo con un vernier digital (Modelo CD-6”, Mitutoyo Corp. Japón) el punto medio de 20 tiras de espaguetis tomadas al azar, se hizo un promedio de las mediciones realizadas. 5.8.2 Densidad La densidad se define como el cociente entre la masa de un cuerpo y el volumen que ocupa, para conocer la densidad de los espaguetis se utilizaron frascos que contenían esferas de vidrio de 3 mm de diámetro y se cuantificó el volumen de esferas de vidrio desplazadas cuando se adiciono 5 g de espagueti (Edwards et al., 1994). 5.8.3 Color 39 La determinación de color se realizó en espaguetis molidos (Corporación Udy, Fort Collins, CO) y se pasaron por una malla de 0.5 mm antes de hacer la evaluación de color. Para la cual se utilizó un colorímetro Minolta CR-200 (Corporación Minolta, Ramsey, NJ, USA) equipado con una lámpara de xenón en el sistema L*, a* y b*. Las mediciones se hicieron sosteniendo las harinas en contacto directo con la superficie de lectura de color del colorímetro. 5.9 Calidad de cocción 5.9.1 Peso de cocción Se cocinaron 10 g de espagueti en 300 mL de agua hirviendo durante 12 min. El espagueti cocinado y escurrido durante dos minutos fue pesado y los resultados fueron reportados en gramos. 5.9.2 Pérdidas por cocción El agua de cocción de los espaguetis fue evaporada en una estufa a 115ºC durante 18 horas. Después del secado, el residuo del agua de cocción, fue pesado y reportados como porcentaje de la muestra de espagueti original. 40 5.9.3 Textura La firmeza y adhesividad en espaguetis cocidos fue medida con un texturometro TA- XT2i equipado con una cuchilla de acrílico de acuerdo con el método 66-50 establecido por la AACC (2000). 5.9.4 Análisis de viscosidad La viscosidad de los espaguetis se determinó utilizando un Analizador Rápido de Viscosidad (Newport Scientific, Ltd., Narrabeen, Australia). En el cual se utilizó 3.5 g de espagueti molido y tamizado en una malla de 0.5 mm. A la harina se le adicionó 25 mL de agua grado HPLC. El perfil de viscosidad se obtuvo manteniendo la muestra durante 2 min a 25ºC para equilibrar la mezcla, se incrementó la temperatura a 95ºC en un periodo de 5 minutos, se mantuvo la muestra a 95ºC durante 3 minutos, después se bajó la temperatura a 25ºC en un periodo de 3 minutos, manteniendo la mezcla a 25ºC por dos minutos más. Se determinó la viscosidad de pico (viscosidad más alta presentada durante el calentamiento) y la viscosidad final (viscosidad al final de la prueba), para obtener estos datos se utilizó el software Termocline para Windows (Newport, Scientific, Narraben, Australia), los datos fueron registrados en cP. 41 5.9.5 Análisis sensorial Se evaluó la aceptación de los espaguetis, utilizando un panel de 40 jueces no entrenados de ambos sexos. La evaluación sensorial se realizó sobre sabor, olor y textura del producto. Para esta prueba se utilizó una escala hedónica de 5 puntos, en el cual se asignaba con el número 1 al menos agradable de los espaguetis, y con 5 el más agradable. Esta prueba se desarrolló en un cuarto de evaluación sensorial, bajo una luz anaranjada con el fin de evitar que la apariencia de los espaguetis pudiera afectar en la evaluación del producto. 42 VI. ANÁLISIS ESTADISTICO Para el análisis estadístico de los resultados obtenidos en las determinaciones, se utilizó un análisis de varianza (ANDEVA) de una vía. Con un nivel de significancia =0.05, utilizando un paquete estadístico SigmaStat (Jandel Scientific, versión 2.3). Cuando se encontraron diferencias significativas entre las muestras se utilizó el procedimiento de comparación múltiple de Tukey (Walpole et al., 1999). 43 VII. RESULTADOS Y DISCUSIÓN 7.1 Composición química proximal El espagueti preparado con diversas concentraciones de almidón de plátano, mostró un contenido de humedad entre 8.20-7.77%, de lípidos entre 0.9-0.30%, ceniza 0.84- 0.77% y proteínas 11.25-8.98%. Estos contenidos generalmente disminuyeron cuando se incrementó la concentración de almidón de plátano en el espagueti (Cuadro 3). Esto podría deberse a un efecto de dilución causado por la adición de almidón de plátano, y por lo tanto la disminución de la cantidad de sémola adicionada en la formulación, la cual tiene mayor ingerencia en la composición proximal del producto. Los contenidos de humedad en los espaguetis con almidón de plátano fueron ligeramente mayores a los que han sido reportados en espagueti adicionados con harina de amaranto ó lupino de 4.54 y 6.61%, reportados por Rayas-Duarte et al., (1996). El alto contenido de humedad en los espaguetis con almidón de plátano, podría estar relacionado con la propiedad que tiene el almidón de plátano de retener agua cuando este es sometido a calentamiento (Nuñez-Santiago et al., 2004). 44 El espagueti control tuvo un contenido de lípidos de 0.39%, valor que fue semejante al determinado en un espagueti preparado en forma similar (0.44%) (Rayas-Duarte et al., 1996). Cuadro 3.- Composición química proximal de espagueti adicionado con almidón de plátano*. Tipo de espagueti Lípidos Ceniza Proteína Humedad Control 0.39± 0.01a 0.84± 0.01a 11.25± 0.01a 8.20± 0.01a 5%** 0.30± 0.13b 0.82± 0.01a 10.60± 0.08b 8.1± 0.083a 10%** 0.32± 0.00b,c 0.81± 0.01a 10.06± 0.09c 8.03± 0.09a 15%** 0.29± 0.01c 0.78± 0.01b 9.47± 0.10d 7.99± 0.10a 20%** 0.30± 0.01c 0.77± 0.01b 8.96± 0.03e 7.77± 0.08a *Media de cuatro repeticiones ± error estándar **Indica la cantidad de almidón de plátano (p/p) adicionado al espagueti Letras diferentes por columna indican diferencia estadística significativa (p < 0.05) 45 El espagueti es un producto que se caracteriza por el bajo contenido de lípidos. El espagueti adicionado con almidón de plátano mostró una disminución en el contenido de lípidos, conforme la concentración de almidón aumentó. Estos valores pueden ser debido a que el almidón presenta un bajo contenido de lípidos y se ocasiona el efecto de adición antes mencionado. El efecto de la adición del almidón de plátano fue más notorio en el contenido de proteína, ya que todas las formulaciones fueron estadísticamente diferentes (α=0.05). El contenido de proteína en la muestra control fue de 11.25%, menor al reportado por Rayas-Duarte et al., (1996) en el espagueti que utilizaron como control (14.15%), estas diferencias pueden ser debidas a la variedad de trigo durum utilizada. El contenido de proteínas en los espaguetis adicionados con almidón de plátano fue disminuyendo, al aumentar el contenido de almidón de plátano en la formulación. En el estudio realizado por Rayas-Duarte et al. (1996) cuando la adición de harina de lupino incrementó, el contenido de proteínas en el espagueti también aumentó hasta en un 19.84%. Este incremento importante en el contenido de proteínas se debió a que la semilla de lupino tiene un alto contenido de proteínas de reserva. 46 El contenido de cenizas en los espaguetis elaborados con las diferentes concentraciones de almidón de plátano estuvieronen el intervalo entre 0.84-0.77%, donde se puede notar que sólo ligeras diferencias fueron encontradas en este parámetro en los diferentes productos elaborados. Aunque en las más altas concentraciones de almidón de plátano en la formulación (15 y 20%), no se encontraron diferencias estadísticamente significativas (α=0.05) en el contenido de cenizas. Un espagueti preparado con sémola (similar a la muestra control de este estudio), presentó un contenido de cenizas menor (0.44 %) a los valores encontrados en nuestro estudio, por lo que se puede decir que la variedad de trigo durum tiene influencia en este valor. Sin embargo, espaguetis elaborados con distintas formulaciones, por ejemplo con harina de amaranto, (0.67-1.08%) ó con harina de lupino (0.62-0.85%), han mostrado variaciones en el contenido de cenizas (Rayas-Duarte et al., 1996). 7.2 Contenido de Almidón resistente. El contenido de almidón resistente (AR) en los espaguetis mostró un incremento cuando aumentó la concentración de almidón de plátano en la formulación (Cuadro 4). El incremento en la cantidad de AR fue importante, ya que la muestra control tuvo un contenido de AR de 0.52 % y el espagueti adicionado con 20% almidón de plátano presentó un valor de AR de 10.33 %. 47 Cuadro 4.- Contenido de almidón disponible, resistente y total en espagueti adicionado con almidón de plátano*. Tipo de espagueti Almidón disponible Almidón resistente Almidón total Control 69.93± 0.19a 0.51± 0.01a 70.44 5%** 68.71± 0.57a 3.06± 0.02a 71.77 10%** 64.20± 0.56b 4.68± 0.20b,c 68.88 15%** 63.93± 0.61b 8.26± 0.08c,d 72.19 20%** 60.64± 0.85c 10.33± 0.24d 70.97 *Media de cuatro repeticiones ± error estándar **Indica la cantidad de almidón de plátano (p/p) adicionado al espagueti Letras diferentes por columna indican diferencia estadística significativa (p < 0.05) 48 Estos resultados indican que el espagueti adicionado con almidón de plátano muestra una alta cantidad de carbohidratos indigestibles, característica que podría mantenerse a un después de que el espagueti sea cocinado. 7.3 Características físicas del espagueti El diámetro de los espaguetis estuvo en un intervalo de 1.61 y 1.55 mm, sin presentar diferencias estadísticamente significativas entre la muestra control y los espaguetis adicionados con 5 y 10 % de almidón de plátano (Cuadro 5). Los espaguetis adicionados con 15 y 20 % de almidón de plátano tuvieron el menor de los diámetros y entre ellos no existieron diferencias estadísticamente diferentes (α= 0.05). Diámetros similares (≈ 1.03 mm) fueron reportados en espaguetis que contenían diferentes concentraciones de salvado de trigo, donde la concentración del salvado y el nivel de hidratación no afectaron el diámetro de los espaguetis (Manthey et al., 2004). 49 Cuando se evaluó la densidad de los espaguetis, ésta no fue afectada significativamente por la concentración de almidón de plátano en la formulación. Estos resultados indican que la sustitución de sémola por almidón de plátano no afectó esta característica física del espagueti. Esto podría explicarse debido a la presencia de poros o pequeñas cavidades conteniendo burbujas de aire, lo cual podría Cuadro 5.- Características físicas de espagueti adicionado con almidón de plátano. Tipo de espagueti Diámetro (mm) Densidad (g/cm3) L* Control 1.61± 0.00a 0.68 ± 0.01a 87.46 5%** 1.61± 0.00a 0.69 ± 0.00a 83.02 10%** 1.60± 0.00a 0.70 ± 0.00a 81.54 15%** 1.56± 0.00b 0.70 ± 0.00a 80.29 20%** 1.55± 0.00b 0.70 ± 0.00a 80.04 *Media de cuatro repeticiones ± error estándar **Indica la cantidad de almidón de plátano (p/p) adicionado al espagueti Letras diferentes por columna indican diferencia estadística significativa (p < 0.05) 50 ocasionar que la densidad del espagueti fuese menor que la del agua a 25 ºC. Hasta el momento no hay información disponible en la literatura científica donde se reporte la densidad del espagueti usando la misma metodología que se empleó en este trabajo. Sin embargo, esta metodología para determinar la densidad ha sido utilizada en extrudidos, donde se han reportado valores de densidad 0.24 y 0.35 g/cm3 (Berrios et al., 2004). Valores mayores de densidad (28.4 y 32.1 g/cm3) fueron determinados en pastas obtenidas por extrusión, donde el nivel de hidratación influyó en este parámetro (Manthey et al., 2004). 51 La luminosidad del espagueti disminuyó conforme el contenido de almidón de plátano aumentó en las muestras. Las muestras que fueron adicionadas con 15 y 20 % (p/p) de almidón de plátano, no fueron estadísticamente diferentes (α = 0.05). Sin embargo, los valores de luminosidad obtenidos en este estudio fueron mayores que los determinados en pastas preparadas con trigo durum, con almidón ceroso, parcialmente ceroso y no ceroso (53.3-55.6) (Vignaux et al., 2005). Los valores de luminosidad de las pastas fueron ligeramente menores en los espaguetis elaboradas con trigo durum con almidón parcialmente ceroso, comparado con los otros trigo durum usados. Otros valores de luminosidad fueron determinados en espaguetis elaborados con sémola (73.5) (Manthey et al., 2004), el cual fue mayor al que presentó el espagueti adicionado con salvado de trigo (28.6), lo que mostró que la sustitución de sémola en la formulación del espagueti tuvo un efecto importante en este parámetro. Los espaguetis preparados con almidón de plátano mostraron la ventaja de seguir conservando la luminosidad independientemente de la cantidad adicionada de este ingrediente. 7.4 Calidad de cocción Las características de cocción del espagueti entre las cuales se incluyen el peso de cocción, pérdidas por cocción y firmeza, son parámetros de calidad importante en las pastas, y éstas constituyen las pruebas para conocer si una pasta es de buena o baja calidad. Una disminución en la cantidad de material perdido o solubilizado a partir del espagueti durante su cocimiento, es indicador de una buena calidad de la pasta. 52 En este estudio se encontró que las pérdidas de material durante la cocción incrementaron cuando la concentración de almidón de plátano fue mayor en la formulación (Cuadro 6), mostrándose diferencias estadísticas en los valores obtenidos. Este efecto puede estar relacionado con la solubilización de amilosa durante el cocimiento del espagueti, la cual fue mayor cuando se incrementó la concentración de este polisacárido en la pasta. Estos resultados coinciden con los encontrados por Vignaux et al. (2005), ya que ellos reportaron que las pérdidas de cocción en sus pastas de debieron a la solubilización de la amilopectina, porque utilizaron variedades cerosas de trigo durum en sus formulaciones. El almidón ceroso presente en este tipo de pastas (Vignaux et al. 2005), tuvo influencia importante en las pérdidas por cocción, ya que estas fueron menores (4.7-6.2%) que las determinas en Cuadro 6.- Calidad de cocción de espagueti adicionado con almidón de plátano. Tipo de espagueti Peso por cocción (%) Pérdidas por cocción (g) Firmeza (g) Control 29.66 ± 0.29a 6.25 ± 0.02a 7.43 ± 0.43a 5%** 29.91 ± 0.19a 6.36 ± 0.03b 6.93 ± 0.77b 10%** 30.36 ± 0.45a 6.43 ± 0.08c 6.63 ± 1.51c 15%** 30.97 ± 0.35a 7.13 ± 0.13d 6.39 ± 0.90c 20%** 31.82 ± 0.33a 7.40 ± 0.11e 6.19 ± 0.76d *Media de cuatro repeticiones ± error estándar **Indica la cantidad de almidón de plátano (p/p) adicionado al espagueti Letras diferentes por columna indican diferencia estadística significativa (p < 0.05) 53 este estudio (entre 6.25-7.40%), porque la solubilización de amilopectina es menor que la de la amilosa durante la gelatinización del almidón (Biliaderis, 1992). Sin embargo, ha sido reportado que una pasta debuena calidad puede presentar perdidas de cocción ≤ 8% (Dick y Young, 1988). En un espagueti elaborado con sémola las pérdidas de cocción estuvieron entre 6.4 y 6.5% (Manthey y Schorno, 2002), similar al valor determinado en la nuestra control de este estudio (6.25%). En este mismo sentido, la sustitución de sémola por almidón de amaranto a un contenido de 30%, incrementó las perdidas de cocción hasta en un 8.9% (Rayas- Duarte et al., 1966). El peso de cocción de los espaguetis estudiados (Cuadro 5) no presentaron diferencias estadísticas significativas (α=0.05), lo que sugiere que la absorción de agua en estas pastas no fue alterada, por la adición de almidón de plátano. Los espaguetis analizados captaron agua aproximadamente hasta un 200% de su peso cuando estos fueron cocinados. Un comportamiento similar fue mostrado en espaguetis adicionados con harinas de salvado de trigo durum, amaranto ó lupino (Rayas-Duarte et al., 1996). Debbouz et al. (1995) encontraron pérdidas de cocción en espaguetis elaborados con trigo durum sometido a un proceso de blanqueo entre 31.5 y 32.2 g. 54 La firmeza de los espaguetis mostró una disminución significativa cuando se aumentó el contenido de almidón de plátano en las muestras, lo cual puede estar relacionado con una disminución de proteína en el espagueti que se dió por efecto de la adición del almidón de plátano. La función de la proteína es actuar como una matriz que atrapa y encapsula al almidón, lo que le proporciona firmeza a los espaguetis. Este efecto fue observado en el estudio realizado por Zhao et al, (2005) donde adicionaron harina de diferentes leguminosas (las cuales tienen un alto contenido de proteína) a los espaguetis y observaron que en las concentraciones más altas de la harina de leguminosa la firmeza de los espaguetis fue mayor. A pesar de que las características de calidad de cocción disminuyeron cuando se incrementó la concentración de almidón de plátano en la formulación, estas todavía se encuentran dentro del intervalo de valores establecidos para que una pasta sea de buena calidad (Dick y Young, 1988). 7.5 Perfil de viscosidad 55 La viscosidad máxima de los espaguetis incrementó cuando la concentración de almidón de plátano en la formulación aumentó (Figura 5). El incremento en este parámetro fue significativo ya que el espagueti adicionado con 20% de almidón de plátano presentó un incremento en la viscosidad de pico mayor al 100% (1240.5 Cp) comparado con la muestra control (565.3 Cp). 0 1000 2000 3000 4000 0 4 8 12 16 Tiempo (min) Vi sc os id ad (c P) 0 20 40 60 80 100 Te m pe ra tu ra (º C ) Control 5% 10% 15% 20% Perfil de temperatura Figura 5.- Perfil de viscosidad de espagueti adicionado con almidón de plátano a diferentes concentraciones. 56 La adición de almidón de plátano en el espagueti es responsable de este comportamiento, ya que Nuñez-Santiago et al. (2004) reportaron que la viscosidad de pico del almidón de plátano fue mayor que la viscosidad de pico del almidón de maíz, y que el almidón de plátano mostró mayor viscosidad durante la etapa de enfriamiento de las pastas. Recientemente, se encontró que el almidón de plátano a una concentración de 10% (p/p) presentó una viscosidad de pico de aproximadamente 2750 unidades Branbender (UB) (González-Soto et al., 2006). Esta información coincide con el incremento de la viscosidad de pico cuando se incrementó la concentración de almidón de plátano en el espagueti. Viscosidades de pico altas pueden ser importantes en las características de textura de los espaguetis después del cocimiento. En un estudio realizado con espaguetis elaborados con mezclas de sémola y almidón ceroso (diferentes fuentes), estos presentaron una viscosidad de pico entre 143-286 RVU, la cual incrementó cuando la cantidad de almidón ceroso aumentó en la formulación (Girabelli et al., 2005) 57 7.6 Evaluación sensorial Los resultados de la evaluación sensorial (Cuadro 7), mostraron que el espagueti adicionado con 15% de almidón de plátano tuvo la mayor calificación de aceptabilidad por los consumidores. Aunque un valor de aceptación ligeramente menor se encontró para los espaguetis adicionados con 5 y 10 % almidón de plátano, y estos últimos no fueron estadísticamente diferentes entre ellos (α=0.05). El espagueti control y el adicionado con 20% de almidón de plátano presentaron la más baja calificación y no presentaron diferencias estadísticas entre ellas. Los espaguetis adicionados con 5 % y 10 % de almidón de plátano presentaron una calificación de 3.150, y el que fue adicionado con el 15 % de almidón presento una mejor aceptación (3.325). Estos resultados muestran que la adición de almidón de plátano mejoró la aceptabilidad del espagueti y que aun el espagueti con más alta concentración de almidón de plátano tuvo buena aceptabilidad por los consumidores. 58 Cuadro 7.- Evaluación sensorial de espagueti adicionado con almidón de plátano. Tipo de espagueti Aceptación total Control 2.700 ± 0.24a 5%** 3.150 ± 0.18b 10%** 3.150 ± 0.23b 15%** 3.325 ± 0.22c 20%** 2.670 ± 0.20a *Media de cuarenta repeticiones ± error estándar **Indica la cantidad de almidón de plátano (p/p) adicionado al espagueti Letras diferentes por columna indican diferencia estadística significativa (p < 0.05) 59 VIII. CONCLUSIONES Las características físicas del espagueti adicionado con almidón de plátano fueron similares a la muestra control. El espagueti adicionado con 20% almidón de plátano presentó el contenido de almidón resistente más alto (10.33%). Las pérdidas por cocción incrementaron cuando el contenido de almidón de plátano aumentó en los espaguetis. El pico de viscosidad en el espagueti aumentó cuando se aumentó el porcentaje de almidón de plátano en los espaguetis. La evaluación sensorial demostró que el espagueti adicionado con 15% de almidón de plátano presentó la mayor aceptabilidad por los panelistas, seguido de aquellos espaguetis conteniendo 5 y 10% de almidón de plátano. Como resultado éste estudio demostró la factibilidad de fabricar un espagueti considerado como un alimento funcional, con alta concentración de AR, mediante la incorporación de almidón de plátano en la formulación del espagueti. 60 IX. BIBLIOGRAFÍA American Association of Cereal Chemists. 2000. Approved Methods of the AACC, 10th ed. St. Paul, MN. Antognelli, C. 1980. The manufacture and applications of pasta as a food ingredient: a review. J. Food Technol. 15:121-145. Arai, S. 1996. Studies on functional foods in Japan- State of the Art. Biosci Biotechnol Biochem. 60(1):9-15. Ashwell, M. 2002. Conceptos sobre los alimentos funcionales. Ed. ILSI Europe. Bélgica, Europa. Asp, N.G. 1992. Resistant starch. Proceeding 2nd Plenary Meeting of EURESTA. 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