47274121 Desarrollo de Un Cereal Para Desayuno a Partir de Mezclas Maiz Frijol Por Extrusion

U J E D

FAC

ULTAD

DECIENCIAS QU

IMIC

AS

UNIVERSIDAUNIVERSIDAUNIVERSIDAUNIVERSIDADDDD JUÁREZ DEL ESTADO DE DURANGO JUÁREZ DEL ESTADO DE DURANGO JUÁREZ DEL ESTADO DE DURANGO JUÁREZ DEL ESTADO DE DURANGO

FACULTAD DE CIENCIAS QUIMICASFACULTAD DE CIENCIAS QUIMICASFACULTAD DE CIENCIAS QUIMICASFACULTAD DE CIENCIAS QUIMICAS

“DESARROLLO DE UN CEREAL PARA DESAYUNO A PARTIR DE MEZCLAS

MAIZ-FRIJOL POR EXTRUSION”

POR:

RICARDO DANIEL GRACIA VALENZUELA

TESIS

Presentada como Requisito Parcial para Obtener El Titulo De:

QUIMICO FARMACEUTICO BIOLOGO.

DURANGO, DGO. MÉXICO DICIEMBRE 2010

UNIVERSIDAUNIVERSIDAUNIVERSIDAUNIVERSIDADDDD JUÁREZ DEL ESTADO DE DURANGO JUÁREZ DEL ESTADO DE DURANGO JUÁREZ DEL ESTADO DE DURANGO JUÁREZ DEL ESTADO DE DURANGO

FACULTAD DE CIENCIAS QUIMICASFACULTAD DE CIENCIAS QUIMICASFACULTAD DE CIENCIAS QUIMICASFACULTAD DE CIENCIAS QUIMICAS

“DESARROLLO DE UN CEREAL PARA DESAYUNO A PARTIR DE MEZCLAS

MAIZ-FRIJOL POR EXTRUSION”

T E S IS

Por:

RICARDO DANIEL GRACIA VALENZUELA

Que somete a consideración del H. Jurado Examinador como Requisito Parcial para Obtener el

Titulo de:

“QUÍMICO FARMACÉUTICO BIÓLOGO”“QUÍMICO FARMACÉUTICO BIÓLOGO”“QUÍMICO FARMACÉUTICO BIÓLOGO”“QUÍMICO FARMACÉUTICO BIÓLOGO”

M. C. PATRICIA IRAIS GONZÁLEZ CARRANZA

PRESIDENTE

M. C. MARTHA ELIA MUÑOZ MARTÍNEZ M. C. MA. DEL SOCORRO VÁZQUEZ

MENDIETA

SECRETARIO VOCAL

D. C. IRMA DIAZ UNZUETA

SUPLENTE

M. C. OSCAR HOMERO VELASCO GONZÁLEZ

ASESOR EXTERNO Y DIRECTOR DE TESIS

CIIDIR – IPN UNIDAD DURANGO

Lugar de Realización

I

AGRADECIMIENTOS.

A Dios por haber forjado la persona que ahora soy, porque sin Él no hubiese llegado hasta aquí.

Al M.C. Oscar H. Velasco González , por admitirme en el proyecto y por la paciencia que como un gran maestro tuvo, para orientarme e instruirme, ya que de no haber sido así, no hubiese finalizado con éxito este trabajo.

Al CIIDIR-IPN Unidad Durango , por haberme permitido realizar este trabajo de tesis en este centro y haberme brindado el apoyo y las facilidades para concluir con éxito el mismo.

Al Ing. Arnulfo Pajarito Rabelero investigador del INIFAP por haber facilitado el frijol, materia prima sin la cual no hubiese podido realizar el trabajo.

Al Lic. Juan José Gil Arizpe , propietario de Molinos Especias y Pinole Don Gil, por haber facilitado el molino para realizar la molienda de los granos, pero sobre todo por el breve pero fructuoso tiempo dedicado a instruirme en el proceso.

A mi buen amigo el D.C. Fernando Blanco Castañeda , por haberse tomado el tiempo de manera desinteresada en ayudarme a solucionar problemas que se presentaron durante la realización de esta tesis.

A la Facultad de Ciencias Químicas y a la UJED, mi alma mater.

II

DEDICATORIA

Existe un proverbio que dice que “se necesita una aldea entera para criar un

niño” , por eso le quiero dedicar este trabajo a todas y cada una de las personas

con las que me he cruzado en la vida, sin duda, cada una dejo algo bueno de si

en mí, pero quisiera extender esta dedicatoria a en especial a aquellos maestros

cuya relación a trascendido mas allá derivando en buenas amistades, porque sin

familia y amigos, todos los logros no representarían nada, ustedes le dan sentido

a cada paso dado y sabor a la vida.

Mi querido amigo el T.U.M. Jorge Luis Hernández Rosas , muy estimado “Liga”,

además de enseñarme a salvar vidas, reforzó en mi el sentimiento de Humanidad

al haberme permitido asistir a Haití, en apoyo a las víctimas del Terremoto de

enero del 2010.

A todos los químicos del laboratorio de servicios periciales de la Fiscalía General

de Justicia del Estado, y en especial por haberme abierto las puertas al Q.F.B.

Héctor Salvador Rocha Flores sépase que le apreció como un amigo,

sintiéndome identificado con él cuando pude conocerle un poco más.

A la M.C. Teresa Pérez Gavilán Robles , mi muy estimada “comadre”, nunca

imaginamos que seriemos amigos luego de un choque y la adopción de una

perra, aquello fue un evento curioso e invaluable.

Para mi asesor y amigo el M.C. Oscar H. Velasco González , por haberme

apoyado y creído en mí a pesar de los problemas que se presentaron durante la

realización de este trabajo, pero sobre todo por la confianza y la preocupación

hacia un servidor.

A mi familia , por empujar tan fuerte para que me realizara como un hombre de

bien, soy un reflejo de su educación y amor.

Para mis así conocidos “borrachos” , si bien la educación en la escuela es el pilar

de todos estos logros, su amistad me enseño que independientemente de los

éxitos o fracasos, siempre estarán allí para levantarme, reír y llorar conmigo,

III

reiterándoles en esta dedicatoria mi agradecimiento por todas las aventuras que

juntos vivimos en la universidad.

"...todos los días hay que luchar porque ese amor a la

humanidad viviente se transforme en hechos concretos, en actos

que sirvan de ejemplo…”

Dr. Ernesto Guevara de La Serna.

IV

RESUMEN

El uso de sémolas de maíz en la elaboración de productos expandidos está

ampliamente difundido, sin embargo, estos productos aportan únicamente

calorías a la dieta, razón por la cual, son denominados productos chatarra, por lo

que existe interés en incorporar leguminosas, para incrementar la calidad

nutrimental ya que constituyen una opción sana y sabia en la alimentación

contemporánea, tanto desde el punto de vista nutricional como nutraceutico pues

además de ser una excelente fuente de proteína vegetal, son ricas en fibra y

tienen cantidades importantes de hierro, micronutrientes, vitamina B1 y aportan

ácido fólico. Así, contribuyen de forma clave a la salud de las comunidades pues

su consumo es muy importante entre la población de bajos ingresos ya que puede

ayudar a reducir la desnutrición proteica y calórica. Adicionalmente, las legumbres

son de bajo costo y de una enorme versatilidad culinaria, de tal manera se ofrece

alternativas novedosas, a partir de mezclas de maíz y frijol, por el proceso de

extrusión-cocción, tecnología que han sido utilizada para elaborar alimentos

precocidos, desde hace décadas.

Esta propuesta se basa en dos

aspectos importantes: el

nutricional y la diversidad de

texturas; la primera de ellas se

logra por la mezcla de harina de

maíz y frijol, mientras que la

segunda se logra a través del

proceso de esta mezcla mediante

la extrusión-cocción para elaborar

un cereal para desayuno.

En el presente trabajo que fue desarrollado bajo la dirección del M.C. Oscar

Homero Velasco González en el Centro Interdisciplinario de Investigación para el

Desarrollo Integral Regional del Instituto Politécnico Nacional Unidad Durango,

con el numero de proyecto SIP 20101364, se cubren ambos aspectos de la

V

propuesta mediante la elaboración de dicho cereal mezclando ambas harinas en

una proporción 70%-30%, procesándolas mediante extrusión-cocción para

elaborar el producto.

El cereal para desayuno fue endulzado y adicionado con saborizante para lo cual

se realizo un modelo experimental que tendría como resultado once

formulaciones usando un diseño de superficie de respuesta que tiene como

variables explicativas el contenido de azúcar y saborizante.

Se realizaron pruebas de aceptación para determinar cuál de estas formulaciones

sería la más aceptada entre los consumidores utilizando un grupo de 20 jueces

semi-entrenados quienes participaron en la degustación de once formulaciones

para posteriormente responder un cuestionario donde se plasmo cual fue su nivel

de agrado; el análisis estadístico de estas pruebas permitió optimizar las

cantidades de sacarosa y saborizante para elaborar una formulación más

aceptada para su consumo.

VI

ÍNDICE

Agradecimientos……………………………………………………………………I

Dedicatoria……………………………………………………………………........II

Resumen…………………………………………………………………………...IV

Índice……………………………………………………………………………….VI

Índice de tablas….………………………………………………………..VII

Índice de Histogramas…………………………………………….........VIII

Índice de Ilustraciones…………………………………………………...IX

Introducción…………………………………………………………………………1

Revisión de literatura………………………………………………………………5

Frijol………………………………………………………………………….5

Producción de frijol………………………………………………………..12

Maíz………………………………………………………………………....17

Extrusión……………………………………………………………………21

Cereales para desayuno………………………………………………….24

Objetivo…………………………………………………………………………….29

Hipótesis……………………………………………………………………………29

Materiales y métodos……………………………………………………………..30

Molienda…………………………………………………………………....30

Preparación de la Mezcla………………………………………………...31

Extrusión…………………………………………………………………...31

Adición de sacarosa y saborizante………………………….…………..32

Pruebas de aceptación…………………………………………………...32

Resultados y discusión…………………………………………………………..35

Conclusiones……………………………………………………………………...63

Literatura citada…………………………………………………………………..65

VII

ÍNDICE DE TABLAS

Tabla 1 Componentes nutritivos de diferentes tipos de frijol y maíz.

11

Tabla 2 superficie agrícola cosechada por entidad federativa años agrícolas 2006 y 2007.

14

Tabla 3 Volumen de la producción agrícola por entidad federativa.

14

Tabla 4 Valor nutrimental del maíz.

18

Tabla 5 Comparativa de tablas nutrimentales de diferentes marcas de cereal en el mercado.

27

Tabla 6 Formulaciones obtenidas mediante diseño central compuesto

32

Tabla 7 Resumen de los valores superiores representados en los histogramas para cada criterio evaluado.

62

VIII

INDICE DE HISTOGRAMAS

Sabor …………………………………………………………………………..

37-40

Color …………………………………………………………………………... 42-46

Contenido de azúcar ………………………………..........................................................

48-51

Contenido de sal…………………………………….........................................................

53-56

Textura …………………………………………………...............................

58-61

IX

ÍNDICE DE ILUSTRACIONES

Ilustración 1 Desayunos escolares DIF Estatal Durango

2

Ilustración 2 Cultivo del maíz, frijol y amaranto.

5

Ilustración 3 Ubicación geográfica de los principales hallazgos del fríjol común (Phaseolus vulgaris L.) y años de antigüedad

7

Ilustración 4 “La planta de frijol”

9

Ilustración 5 Partes de la semilla del frijol

9

Ilustración 6 Distribución por temporada de la producción de frijol.

13

Ilustración 7 Consumo aparente de frijol (miles de toneladas).

15

Ilustración 8 Consumo de frijol en México (kg/persona).

16

Ilustración 9 Corte longitudinal de una semilla de Maíz.

19

Ilustración 10 Esquema de un extrusor típico. 23

X

Ilustración 11 alimentación del molino de martillos

30

Ilustración 12 producto final de los granos después de la molienda

30

Ilustración 13 Secado de la mezcla

31

Ilustración 14 Producto expandido pasando por el dado de salida.

31

Ilustración 15 Encuesta aplicada durante las pruebas de aceptación

34

Ilustración 16 grafica tridimensional de la superficie de respuesta de sabor en función de la concentración de azúcar

36


41

Ilustración 18 grafica tridimensional de la superficie de respuesta de contenido de azúcar en función de la concentración de azúcar

47

Ilustración 19 grafica tridimensional de la superficie de respuesta de contenido de sal en función de la concentración de azúcar

52

XI

Ilustración 20 grafica tridimensional de la superficie de respuesta de textura en función de la concentración de azúcar

57

Facultad de Ciencias Químicas |UJED 1

INTRODUCCION

Hace décadas en las zonas rurales realizaban un desayuno poco abundante

antes de comenzar las tareas del campo, pero el almuerzo completaba entonces

la necesidad del organismo de nutrientes como un alimento que se ingería entre

el desayuno y la comida; hoy, sin embargo, muchas personas consideran que han

desayunado tras haber tomado únicamente café, jugo o galletas, lo que dista de

las recomendaciones de una dieta equilibrada. Además, el almuerzo, ha

desaparecido en la alimentación diaria debido a los rígidos horarios laborales, por

lo que el desayuno se convierte en el único aliado para afrontar el día. 1

Entre la población infantil y juvenil, son cada vez más los niños y jóvenes que, por

prisas o por somnolencia, no desayunan antes de ir a la escuela, solamente un

pequeño grupo toman un desayuno saludable. 2

Dado que el desayuno es una de las principales comidas del día y debería cubrir

el 25% de las necesidades nutritivas, su omisión o la ingesta de un desayuno

insuficiente o deficiente, puede repercutir en las actividades físicas e intelectuales

de los adolescentes como disminución de la atención y del rendimiento

académico, especialmente en las primeras horas de clase. En los últimos años se

han realizado diferentes estudios sobre la influencia de la calidad del desayuno o

de su omisión en el rendimiento cognitivo y académico, ya que parece que la

función cerebral es sensible a variaciones, a corto plazo, en la variabilidad del

aporte de nutrientes.2

México tiene una larga historia de implementación de programas y políticas,

orientadas a mejorar la nutrición de grupos vulnerables. A pesar de ello, la

desnutrición sigue constituyendo uno de los retos de salud pública más

importantes.3

Estas políticas alimentarias han formado parte de los programas de desarrollo y

han respondido a coyunturas de tipo ambiental, económico y político.

2 UJED | Facultad de Ciencias Químicas

A diferencia de las políticas relacionadas

con la producción de alimentos, cuyos

indicadores giran en torno a los bienes de

consumo (Distribución, volumen

producido, ahorro generado, etc.), las

políticas y programas relacionados con el

consumo de alimentos tienen un efecto

más directo sobre el estado nutricional y

las pautas de consumo.3

En México, desde 1929 se aplican programas de ayuda alimentaria por parte del

gobierno a grupos vulnerables. El Sistema Nacional para el Desarrollo Integral de

la Familia (DIF), proporciona desayuno a niños a través del Programa de

Raciones Alimentarias (Tal como se muestra en la ilustración 1)4, de los cuales en

Durango se entregaron durante el 2009 en 1,815 escuelas primarias del estado

más de 120 mil raciones.5

Sin embargo, los desayunos escolares que reparte diariamente el DIF nacional a

los 5.6 millones de niños que viven en zonas de alta y media marginación no han

servido para abatir la desnutrición que se padece en estos lugares, porque están

hechos con alimentos que no proporcionan una adecuada calidad nutricional. Más

que un desayuno, son un refrigerio, que si bien ayuda a la alimentación, no

combate la desnutrición, de acuerdo con una investigación del Instituto Nacional

de Ciencias Médicas y Nutrición Salvador Zubirán.6

En este sentido, nutriólogos de diversas entidades del país, coinciden con los

resultados del estudio del Instituto Nacional de Ciencias Médicas y Nutrición,

señalan que no son desayunos ideales, ya que están enriquecidos con

demasiados carbohidratos y grasas saturadas. Este hecho, adquiere relevancia si

se toma en cuenta que 30 por ciento de los niños mexicanos que viven en zonas

indígenas y rurales están desnutridos, mientras que en el medio urbano este

porcentaje se ubica en siete por ciento, por lo que este mal continúa siendo un

problema grave de salud pública, que además de que reducen su capacidad

Ilustración 1 Desayunos escolares DIF Estatal Durango


física y mental, presentan deficiencia inmunológica; lo que repercute en que

tengan mayor cantidad de infecciones y padecimientos.6

Las leguminosas constituyen una opción sana y sabia en la alimentación

contemporánea, tanto desde el punto de vista nutricional como nutraceutico.

Además de ser una excelente fuente de proteína vegetal, son ricas en fibra y

tienen cantidades importantes de hierro, micronutrientes, vitamina B1 y aportan

ácido fólico. Así, contribuyen de forma clave a la salud de las comunidades.

Adicionalmente, las legumbres son de bajo costo y de una enorme versatilidad

culinaria.7

Sus consumo es muy importante entre la población de bajos ingresos ya que

puede ayudar a reducir la desnutrición proteica y calórica.8

El consumo de frijol (Phaseolus vulgaris) aporta cantidades significativas de hierro,

zinc, calcio y cobre, genera un decremento en el colesterol; como las leguminosas

en general, es fuente de carbohidratos complejos de lenta digestión y de bajo

índice glucemico. Reduce el riesgo de cáncer de colon hasta en un 50%. Estudios

epidemiológicos encuentran menor mortalidad por cáncer de la próstata y de la

mama en poblaciones que consumen frijol por lo que además de ser una

excelente fuente de proteínas, su consumo está asociado con una reducción en

algunas enfermedades crónicas. 9.

El presente trabajo, considera incorporar esta leguminosa a productos expandidos

que tradicionalmente son elaborados a base de sémolas de maíz para mejorar las

propiedades nutricionales, lo que permitirá ofrecer variedad y novedad al principal

producto agrícola del Estado, el “frijol”, lo anterior se realizará a partir de mezclas

de maíz-frijol, procesadas mediante extrusión-cocción, tecnología que ha sido

utilizada para elaborar alimentos precocidos, desde hace décadas. Se considera:

mejoras nutricionales y el uso de las características intrínsecas de los alimentos

ricos en fibra y que contienen carbohidratos, que favorecen el desarrollo de la

microbiota intestinal, aprovechando la diversidad de texturas y formulaciones que

pueden ser obtenidas por este proceso. La extrusión ahora se considera la

tecnología más apropiada para producir una gran variedad de productos cuyo

ingrediente principal está constituido por almidones. Las harinas de cereales y


granos molidos, son las principales materias primas para la producción de

botanas expandidas y harinas pre-cocidas10.

El producto desarrollado aporta 35% más proteínas que el cereal comercial, con

un score químico de estas semejante al perfil de aminoácidos recomendado por

la FAO, el contenido de fibra dietaría superior en un 400% y su aporte energético

es semejante de los cereales comerciales.11

El reto actual del Sistema Producto Frijol, es incrementar el consumo nacional

difundiendo las bondades del producto, para lograr este objetivo se ha

desarrollado, en el CIIDIR IPN DURANGO, la tecnología para la producción de

botanas y, en este trabajo, la de cereales para desayuno de harina de frijol.


REVISION DE LITERATURA

Frijol.

El fríjol (Phaseolus Sp.) Originario del continente americano se cultiva en la

actualidad en todo el mundo. El nombre de la planta designa también a la semilla

conocida en los distintos países de habla hispana por el nombre de fríjol, judía,

poroto, caraota, habichuela y otros, y es un alimento muy apreciado por su

elevado contenido proteínico. En Latinoamérica constituye uno de los alimentos

básicos y es apreciado por todos los grupos sociales, formando parte de

numerosos platos típicos de gran consumo. La especie más utilizada, Phaseolus

vulgaris, incluye un gran número de variedades12.

La palabra “fríjol” es una deformación del español antiguo “frisol”. Este viene del

Catalán, “fesol” y esté viene del latín Phaseolus (su nombre científico). Phaselos,

que es una clase de legumbre.13

Se argumenta que al principio del siglo XVI, durante la Conquista española,

fueron los españoles quienes llevaron a Europa las primeras semillas de fríjol.

Años después el producto es distribuido por comerciantes portugueses en la

región de África Oriental, a partir de donde los árabes, que mercadeaban con

esclavos, se encargaron de diseminarlo a todo el territorio africano14.

El códice florentino (ver ilustración 2)

hace referencia al igual que Bernardino

de Sahagún, en su obra Historia

general de las cosas de la Nueva

España, de las diversas formas en las

que se consume y almacena el fríjol, al

igual que otros productos cultivados

Ilustración 2 Cultivo de maíz, fríjol y amaranto. Fuente: Códice Florentino. Museo de Historia Natural y Cultura Ambiental Cd. De México [en línea].


por los indígenas de la Nueva España, por tanto esta leguminosa ya formaba

parte vital de la cultura alimenticia de los nativos mezclándolos por ejemplo con la

masa de los tamales blancos14.

Su consumo y relación alimenticia que tenía con el maíz sugiere un amplio

conocimiento de los beneficios que proporcionan, aun cuando no alcanzaban su

grado de madurez. Si bien no se explican de manera amplia las propiedades

nutritivas de los productos, sí se confirma la gran experiencia adquirida en la

producción y consumo, eso sin mencionar la asociación con su cultura e

identidad: «Usaban también comer unas semillas, que tenían por fruta: una se

llama xílotl, que quiere decir mazorcas tiernas comestibles y cocidas, otra se

llama élotl, también mazorcas ya hechas, tiernas y cocidas. Éxotl quiere decir

frijoles cocidos en sus vainas»14.

En México existen evidencias arqueológicas de distintas especies de fríjol, como

en Coaxcatlán Puebla, que permiten ubicar su origen hasta de 6000 años. Los

primeros datos ubicaban el origen del frijol en Ocampo, Tamaulipas., entre 4300 a

6000 a.C. También se ha reportado su presencia en la cueva de Tularosa, USA,

2300 a.C.; en Basketmaker, USA, 1500 a.C.; en Rio Zape Durango, se han

reportado granos con una antigüedad de 1300 años; Snaketown 1000 a.C.12,

mientras que Engleman (1991) y más recientemente Reyes-Rivas (2008) señalan

antecedentes en Mesoamérica que se remontan a más de 8,000 años14, en la

ilustración 3 se muestran las zonas donde se han realizado dichos hallazgos.


El frijol es una planta de temporada, anual, de rápido crecimiento; a continuación

se presenta su morfología y taxonomía como lo describe Hernández (2008).

Sistema radicular: es muy ligero y poco profundo y está constituido por una raíz

principal y gran número de raíces secundarias con elevado grado de ramificación.

Tallo principal: es herbáceo. En variedades enanas presenta un porte erguido y

una altura aproximada de 30 a 40 centímetros, mientras que en las judías de

enrame alcanza una altura de 2 a 3 metros, siendo voluble y dextrógiro (se enrolla

alrededor de un soporte o tutor en sentido contrario a las agujas el reloj).

Hoja: sencilla, lanceolada y acuminada, de tamaño variable según la variedad.

Ilustración 3 Ubicación geográfica de los principales hallazgos del fríjol común (Phaseolus vulgaris L.) y años de antigüedad Fuente: Reyes-Rivas 2008.


Flor: puede presentar diversos colores, únicos para cada variedad, aunque en las

variedades más importantes la flor es blanca. Las flores se presentan en racimos

en número de 4 a 8, cuyos pedúnculos nacen en las axilas de las hojas o en las

terminales de algunos tallos.

Fruto: legumbre de color, forma y dimensiones variables, en cuyo interior se

disponen de 4 a 6 semillas. Existen frutos de color verde, amarillo jaspeado de

marrón o rojo sobre verde, etc., En estado avanzado, las paredes de la vaina o

cáscara se refuerzan por tejidos fibrosos.

La semilla se caracteriza por tener varias estructuras tanto internas como

externas, las primeras son:

Testa: parte fuerte de la semilla y parcialmente impermeable al agua, impide la

evaporación excesiva de agua de las partes internas de la semilla e impide la

entrada de parásitos.

Hilio o hilium: es una cicatriz que queda al separarse la semilla de su tallo

(funículo).

Micrópilo: es un pequeño poro cercano al hilio y a través de este se realiza la

absorción de agua.

Rafe: es un bordo en la semilla producido por el encorvamiento contra en funículo.

Embrión. El embrión, o planta en miniatura de la semilla, está formado por el

cotiledón, el epicotilo y el hipocotilo.

Cotiledón: son las hojas de la semilla. Epicotilo: parte del eje embrionario que

queda arriba de su punto de unión con los cotiledones

Hipocotilo: queda debajo de su punto de unión con los cotiledones. Al germinar la

semilla; las células meristemáticas del hipocotilo se desarrollan para formar la

raíz primaria. La punta del hipocotilo en crecimiento es la radícula.


En las ilustraciones 4 y 5 de la siguiente página se plasma en detalle las partes de

la planta y de la semilla respectivamente.

Ilustración 4 “La planta de frijol” arriba izq.: Planta de frijol en sus diferentes etapas de desarrollo. Arriba der: Fruto (legumbre en forma de vaina). Abajo izq.: Hoja. Abajo der.: Tallo y flor jóvenes.

Ilustración 5 Partes de la semilla del frijol

Testa (cubierta de la semilla)

Cresta

Hilio


Taxonomía.

Familia: Leguminoseae.

Subfamilia: Papilionoidene.

Tribu: Phaseolae.

Subtribu: Phascolinae,

Género: Phaseolus.

Especie: Phaseolus vulgaris L

Por su alto contenido en proteínas, se evidencian, de cierta forma, las razones del

por qué las culturas mesoamericanas, desde tiempos inmemoriales basaron su

alimentación en el fríjol y el maíz, al igual que la razón del por qué en la actualidad

continúan siendo complementos básicos entre la población de Mesoamérica16.

Mientras las gramíneas de grano comestible, como el maíz, carecen de

aminoácidos como lisina y triptófano indispensables en la actividad orgánica del

ser humano, el fríjol los tiene en altas proporciones. La composición química de

esta especie es muy similar entre sus diferentes variedades en relación al

contenido de proteínas (22.3%), fibra cruda (6.0%) y carbohidratos (52.4%); 17 por

ejemplo, en 100 g de harina de fríjol, es posible obtener la cantidad de

aminoácidos que una persona adulta requiere para su dieta diaria.16 En la tabla 1,

se puede apreciar como la variación de nutrientes entre diferentes variedades de

frijol es mínima mientras que en el maíz estas diferencias son importantes.

Se ha determinado que el fríjol no sólo suministra proteínas y carbohidratos,

también tiene cantidades importantes de vitaminas y minerales. Se ha descubierto

que con la ingesta diaria de 70.5 g de fríjol negro se puede obtener un 134%

(0.447 mg) de ácido fólico; 19.1% (4.82 mg) de hierro; 35.5% (195.6 mg) de

magnesio y 15.9% (3.96 mg) de zinc18. En el mismo sentido otros estudios

destacan la presencia de antocianinas, indispensables en la prevención de

enfermedades, entre ellas el cáncer de colon y las inflamaciones intestinales19.


Estudios sobre la composición química de diferentes especies de Phaseolus han

demostrado que la composición química es muy similar entre semillas estudiadas,

con los valores promedios siguientes: humedad, 14.5%; proteína, 22.3%; fibra

cruda, 6.0%, y carbohidratos, 54.4%.20

Para el presente trabajo se ha elegido la variedad de frijol “pinto Saltillo” la cual es

una variedad mejorada que surge en el Instituto Nacional de Investigaciones

Forestales Agrícolas y Pecuarias (INIFAP), liberada comercialmente en

septiembre 21 de 2001 en el estado de Coahuila y que se cultiva actualmente en

el estado de Durango. Tiene propiedades que lo hacen rentable para los

agricultores, como: una mayor tolerancia a la sequía, plagas y enfermedades;

menor oxidación del grano en almacén; un alto potencial en producción; menor

tiempo de cocimiento; ciclo vegetativo de 90 a 120 días; amplios rangos climáticos

y de adaptación al suelo17.

TABLA 1. Componentes nutritivos de diferentes tipos de frijol y maíz.


Este tipo de frijol supera en un 100 y en un 90 por ciento la producción por

hectárea en superficies de riego y temporal, respectivamente.17

Producción de Frijol.

Para México, el frijol es un producto estratégico en el desarrollo rural del país,

debido a que conjuntamente con el maíz, representa toda una tradición productiva

y de consumo, cumpliendo diversas funciones de carácter alimentario y

socioeconómico que le han permitido trascender hasta la actualidad.18

El frijol a lo largo de la historia de México, se ha convertido no sólo en un alimento

tradicional, sino también en un elemento de identificación cultural, comparable con

otros productos como el maíz y el chile, que son básicos para explicar la dieta

alimentaria de los Mexicanos.18

El frijol es un cultivo estratégico ya que ocupa el segundo lugar en superficie a

nivel nacional, con un promedio de 1.85 millones de hectáreas y una producción

es de 1.31 millones de toneladas, con un valor de 7.5 mil millones de pesos al

2004 según SAGARPA.19

La actividad productiva del frijol constituye una de las más relevantes del estado

de Durango debido a que es fuente importante de empleo e ingreso de un amplio

sector de la población rural.12

Como producto agrícola de importancia, el frijol es el segundo cultivo con mayor

superficie sembrada, además de ser la principal fuente de proteínas en la

alimentación de los estratos sociales de bajos ingresos de la ciudad y el campo. 12

Los principales estados productores de frijol desde 1994 son Zacatecas, Sinaloa y

Durango, los cuales aportan el 54.2% de la producción. (Ver tablas 2 y 3).

Zacatecas y Durango producen en promedio el 55.9% del volumen total del ciclo

Primavera-Verano, mientras que Sinaloa concentra el 49.1% de la producción en

el ciclo otoño-invierno, en la ilustración 6 se muestran en color rojo el ciclo Otoño-

invierno y rojo para el ciclo primavera-verano.


La superficie agrícola cosechada en México para el frijol hacia el 2007 era de

1’489,241 hectáreas posicionando a Durango en el segundo lugar nacional con

202,175 hectáreas, superado tan solo por Zacatecas21 (ver tabla 2). Sin embargo

esto representa casi 90.000 hectáreas menos que las que se producían en la

década de los 90 y que hasta el 2001 se mantuvieron en un promedio de 300,000

ha.12

Ilustración 6 Distribución por temporada de la producción de frijol. Fuente: Tratado de Libre Comercio, Sector Agroalimentario.


TABLA 2 Superficie cosechada por entidad federativa.

TABLA 3 Volumen de la producción agrícola

por entidad

Año agrícola 2006 Entidad

Federativa Frijol Maíz

Durango 243434 188816

Sinaloa 119686 492685

Zacatecas 593370 284341



Durango 202175 167948

Sinaloa 79122 585670

Zacatecas 460112 254957



Durango 199404 342149

Sinaloa 180201 4398420

Zacatecas 424180 403365



Durango 109433 290317

Sinaloa 139787 5132809

Zacatecas 237128 381899

Mientras que en cuanto a volumen de producción en nuestro país se produjeron

993,953 toneladas de frijol de las cuales Durango aporto 109,433 (tabla 3)

teniendo una disminución de poco mas de 900 toneladas desde los años 90 e

inicios de la presente década según el anuario de estadístico por entidad

federativa 2009.

La tendencia a la disminución en la producción de frijol en el Estado se encuentra

vinculada al mismo fenómeno alrededor del País donde ha bajado alrededor del

30% desde el 2005. El descenso se atribuye al dinamismo de las mujeres, ya

que las condiciones económicas del país han hecho que la mujer se tenga que

incorporar con mayor contundencia a la fuerza laboral abarcando horarios más

extensos, dejándoles poco tiempo de cocinar en su casa y que ahora recurren a

comidas rápidas.22

Se ha demostrado que existen diferencias significativas de consumo de frijol entre

la Comarca Lagunera y la ciudad de Durango, así como también entre el nivel de

percepción salarial y el nivel de estudios; siendo diferente el consumo per cápita

de 14.56 kg/año en la ciudad de Durango y de 18.58 kg/año en la Comarca

Lagunera. El análisis estadístico del consumo per-cápita en la Comarca Lagunera

permite conformar tres grupos, el de mayor ingreso y más bajo consumo de 14.11

kg año, un segundo grupo integrado por los que perciben entre 4-6 salarios y el


grupo entre 7-10 salarios, el primero de ellos con un consumo de 18.20 kg año y

el segundo con un consumo de 21.10 kg año.23

Otro factor importante es que al entrar en vigor el Tratado de Libre Comercio de

América del Norte, se redujo el consumo de frijol, debido al cambio en

preferencias de los consumidores por productos de mayor facilidad en el consumo

(alimentos preparados), la sustitución de la proteína de origen vegetal por

proteína animal y el incremento en las importaciones de frijol de Estados Unidos

que representan el 7.6% del consumo total en el país24, las cuales se espera que

aumenten, debido a la alta productividad de frijol en Estados Unidos que aunado a

los altos subsidios que reciben, les permite ofrecer mejores precios

internacionales; además hay que agregar que en el 2008 el frijol quedo sin el

arancel-cupo que había mantenido.19

En 1990, cada mexicano comía en promedio 18 kilos 900 gramos de frijoles al

año; ahora cada uno come sólo 11 kilos 900 gramos al año. Eso indica que ahora

cada persona come 7 kilos menos.24

Existe en la actualidad una preocupación por parte de diferentes organismos por

implementar estrategias que alienten al consumo del frijol por ejemplo la

Secretaría de Agricultura considera necesario detonar el programa de promoción

al consumo para poder luego retomar el camino del incremento en la producción,

fortaleciendo la producción sólo en las áreas con potencial productivo y

Ilustración 7 Consumo aparente de frijol (miles de toneladas).


reconvirtiendo las de bajo potencial; 24

investigadores del CIIDIR IPN DURANGO

considera que se deben implementar

estrategias tecnológicas que permitan elevar

la calidad y cantidad del grano, a través de

distintos programas de apoyo a las prácticas

agrícolas que requiere el cultivo, así como la

calidad del grano a través de la selección de

líneas mejor adaptadas a la región y con mayor

calidad nutrimental.12

Los retos que plantea SAGARPA para mejorar la producción y consumo del frijol23

son:

• Fortalecer la organización productiva y la integración del Sistema-Producto

Frijol.

• Promover la integración de las unidades productivas para mejorar los

costos en la compra de insumos y mayor poder para la venta de productos.

• Incrementar la productividad a través del uso de semilla mejorada,

paquetes tecnológicos, capacitación y asistencia técnica.

• Promover el ordenamiento de la producción de acuerdo a las demandas

regionales.

• Modernizar el campo mediante la inversión en maquinaria y equipo.

• Promover el acceso a insumos y servicios a precios competitivos

(energéticos agropecuarios, financiamiento, fertilizantes, etc.).

• Fortalecer la generación, difusión y transferencia de tecnología.

Ilustración 8 Consumo de frijol en México (Kg/persona/año). SIAP-SAGARPA. Fuente: Tratado de Libre Comercio, Sector Agroalimentario Enero 2008.

Facultad de Ciencias Químicas | UJED 17

Maíz

Es posible que la agricultura en Mesoamérica se haya originado con la

domesticación del maíz este es un cereal nativo de América, cuyo centro original

de domesticación fue Mesoamérica, desde donde se difundió hacia todo el

continente. No hay un acuerdo sobre cuándo se empezó a domesticar el maíz,

pero los indígenas mexicanos dicen que esta planta representa, para ellos, diez

mil años de cultura.25

El nombre maíz, con que se lo conoce en el mundo de habla española, proviene

de mahís, una palabra del idioma taíno, que hablaban pueblos indígenas de

Cuba, donde los europeos tuvieron su primer encuentro con este cultivo. En maya

el nombre de este cereal es x-im o xiim, y a las mazorcas se las denomina naal.

En quechua se llama sara.25

El Popol Vuh, menciona un lugar específico como la cuna del maíz, denominado

Paxil-Tlalocan que, literalmente significa “tierra fértil” o “paraíso terrenal”. Está

ubicado en la parte central del Estado de Veracruz, cerca de la población de

Misantla, en la región donde la elevada crestería de la sierra de Teziutlán se

desploma hacia el mar.25

Debido a su productividad y adaptabilidad, el cultivo del maíz se ha extendido

rápidamente a lo largo de todo el planeta después de que los españoles y otros

europeos exportaran la planta desde América durante los siglos XVI y XVII. El

maíz es actualmente cultivado en la mayoría de los países del mundo y es la

tercera cosecha en importancia (después del trigo y el arroz). Al momento, los

principales productores de maíz son Estados Unidos, la República Popular de

China y Brasil.25

Independientemente de su uso industrial, el maíz constituye un componente

importante de la vida de los pueblos de América.

Por ser el sustento de la dieta alimenticia de los pueblos indígenas y mestizos de

nuestro continente, este cultivo ha dado lugar a una serie de sistemas agrícolas

muy variados.25


Como se puede observar en la tabla 4 el maíz es abundante en carbohidratos,

tiene también proteínas y al mezclarlo con frijol suministra prácticamente todas

las vitaminas necesarias para el hombre, integrando una nutrición muy completa y

balanceada25 (ver tablas 1 y 4).

Los granos de maíz están constituidos principalmente de tres partes: la cascarilla,

el endospermo y el germen. La cascarilla o pericarpio es la piel externa o cubierta

del grano, que sirve como elemento protector.

El endospermo, es la reserva energética del grano y ocupa hasta el 80% del peso

del grano. Contiene aproximadamente el 90% de almidón y el 9% de proteína, y

pequeñas cantidades de aceites, minerales y elementos traza. El germen contiene

una pequeña planta en miniatura, además de grandes cantidades de energía en

forma de aceite, que tiene la función de nutrir a la planta cuando comienza el

Nutrimento Unidad Maíz

Blanco Maíz

Amarillo Maíz

Palomero

Energía Kcal 365 365 375

Humedad % 10.6 10.8 7

Fibra dietética g 3.2 3.2 3.2

Carbohidratos g 74.26 74.26 71

Proteínas g 9.42 9.42 12.2

Lípidos totales g 4.74 4.74 4.6

Calcio mg 159 159 17

Fosforo mg 228 235 -

Hierro mg 2.7 2.7 1.8

Magnesio mg 147 147 147

Sodio mg 1 1 1

Potasio mg 2.84 2.84 2.84

Cinc mg 2.21 2.21 1.9

Vitamina A - 11 4.5

Tiamina mg 0.36 0.34 0.6

Riboflavina mg 0.05 0.08 0.14

Niacina mg 1.9 1.6 2.6

Piridoxina mg 0.62 0.62 -

Acido Fólico - 19 -

TABLA 4 Valor nutrimental de algunas variedades de maíz

Fuente: Bromatología Composición y propiedades de los alimentos. Mc Graw Hill. 2010.


período de crecimiento, así como otras muchas sustancias necesarias durante el

proceso de germinación y desarrollo de la planta.25

Si realizamos un corte longitudinal (ver ilustración 9) de un grano podremos

distinguir las zonas de la semilla bien diferenciadas: la fécula, que es el

constituyente más abundante, rico en hidratos de carbono y a partir de la cual se

obtienen las harinas y los endulzantes, el gluten, que contiene la mayor parte de

la proteína, la cáscara, que es la piel fina que recubre al grano y el germen, fuente

del aceite de maíz, importante para usos alimenticios, medicinales o industriales.26

Ilustración 9 Corte longitudinal de una semilla de Maíz. Fuente: “Semillas” Gran Enciclopedia SALVAT.


La clasificación del Maíz puede ser botánica o taxonómica, comercial, estructural,

especial y en función de su calidad.27

Reino: Vegetal

División: Tracheophyta

Subdivisión: Pteropsidae

Clase: Angiospermae

Subclase: Monocotiledoneae

Orden: Graminales

Familia: Gramineae

Tribu: Maydeae

Género: Zea

Especie: Mayz

Desde el punto de vista compra-venta, este cereal se clasifica de la siguiente

manera27:

Maíz Blanco: Corresponde a Maíz de este color con un valor igual o menor de 5%

de maíces amarillos.

Maíz amarillo: Se define como aquel de granos amarillos o amarillos con tonos

rojizo y con un valor igual o menor a 6% de maíces de otro color.

Maíz mezclado: puede ser de dos tipos, maíz blanco que contenga entre 5.1 y

10% de maíces amarillos o maíz blanco que presenta más del 10% de maíces

amarillos.

Maíz pinto: Este es maíz blanco, amarillo y mezclado que contenga más del 5%

de maíces oscuros.


Estructural: Se puede dividir en varios tipos, en función de calidad cantidad y

patrón de composición del endospermo en: Maíz dentado, cristalino, amiláceo,

dulce y palomero.

La información que se dispone sobre el contenido nutrimental del maíz es

abundante y permite conocer que la variabilidad de cada uno de sus principales

nutrimentos es muy amplia27.

EXTRUSION

La palabra extrusión proviene del latín "extrudere"28 y consiste en dar forma a un

producto, forzándolo a través de una abertura con diseño específico. Así pues, la

extrusión puede o no implicar simultáneamente un proceso de cocción.29

La extrusión de alimentos es un proceso en el que un material (grano, harina o

subproducto) es forzado a fluir, bajo una o más de una variedad de condiciones

de mezclado, calentamiento y cizallamiento, a través de una placa/boquilla

diseñada para dar formar o expandir los ingredientes.28

Centrándonos en el proceso de extrusión aplicado al tratamiento de cereales y

oleaginosas, esta consiste en hacer pasar a través de los agujeros de una matriz,

la harina de estos productos a presión por medio de un tornillo sinfín que gira a

cierta velocidad.29

El proceso fundamental de extrusión consiste en un aparato generador de presión

(extrusor), el cual causa que el producto se mueva como un líquido en un flujo

laminar, presentándose a su vez una resistencia al mismo, estos dos

componentes, flujo y resistencia, determinan el proceso de extrusión y el tipo de

producto30.

Los alimentos extrudidos se producen a partir de una amplia y diversa gamma de

alimentos crudos. Estos ingredientes son similares en su naturaleza general a los

ingredientes utilizados en todos los otros tipos de alimentos. Contienen materiales

con propiedades funcionales diferentes en la formación y estabilización de los

productos extrudidos, y proporcionan color, aromas y cualidades nutricionales.

Para la cocción por extrusión implica calentamiento a temperaturas elevadas, la


aplicación de mezclado y cizallado mecánico, antes que finalmente la extrusión

forme una estructura. Si las condiciones están en el intervalo de procesado ideal

se formara un producto estable con las características normales requeridas.31

Ventajas del proceso de extrusión28:

• Flexibilidad de operación, permitiendo la obtención de una gran diversidad

de productos

• Posibilidad de procesamiento en diversas formulaciones, permitiendo

adecuar el nivel nutricional según las necesidades.

• Bajo costo de procesamiento

• Tecnología simple

• Mínimo deterioro de nutrientes de los alimentos en el proceso

• Eficiente utilización de la energía

• Ausencia de efluentes

• Inactivación de enzimas y factores anti nutricionales

Aplicaciones de la extrusión28:

1. Alimentación Humana

Cereales de desayuno listos para comer, botanas, alimentos para bebes, sopas

instantáneas, proteínas vegetales texturizadas, sustitutos de carne, harinas

compuestas y enriquecidas, sustitutos lácteos, aditivos de panificación, almidones

modificados, pastas (fideos), bebidas en polvo, ingredientes de sopas, productos

dietéticos, granolas, cucuruchos, etc.

2. ALIMENTACION ANIMAL

Cereales, oleaginosas y legumbres precocidas o ingredientes para alimentos

Balanceados, alimentos para rumiantes, cerdos, aves, animales de piel, peces,

etc.


Ilustración 10 Esquema de un extrusor típico.

Procesamiento de subproductos o desechos de la industria alimentaria:

- Residuos de la industria de la pesca

- Residuos de la industrialización de aves, cerdos y vacunos

- Residuos de la industrialización de lácteos, panificación y frutas.

3. USOS INDUSTRIALES

Industria del papel y textil, fundiciones metalúrgicas, perforación de pozos de

petróleo, adhesivos y agentes ligantes, coadyuvantes de insecticidas y fungicidas.


CEREALES PARA DESAYUNO

Los cereales para desayuno tradicionalmente son productos extrudidos que se

consumen con leche cuyo principal componente es el almidón. La característica

principal de estos productos es que se asocian con frescura y su pérdida es una

de las causas de rechazo de este producto32.

La elaboración de los cereales de desayuno, surge a finales del siglo XIX cuando

en 1894 William K. Kellogg y su hermano, el doctor John H. Kellogg, buscaban

crear un alimento sano y nutritivo para complementar la dieta de los internos del

hospital “Battle Creek Sanitarium”32, descubrieron el proceso de temperado en el

trigo y posteriormente inventaron un método de procesamiento de los cereales

que incluye cocido, temperado, laminado y tostado del grano para obtener

hojuelas tostadas33.

William K. Kellogg estableció en 1906 una compañía para fabricar y distribuir su

producto “The Battle Creek”, que hoy es conocida como Kellogg Company. Los

cereales para desayuno llegaron a México como un producto de importación y

comenzaron a ser comercializados por Eduardo J. Harlan32.

El consumo de cereales ha aumentado considerablemente en los últimos años

debido a la necesidad de consumir productos rápidos a causa de la falta de

tiempo en la vida moderna. Los cereales son productos extrudidos con un alto

contenido de proteínas, carbohidratos y fibra y pueden ser enriquecidos con

vitaminas y minerales, aumentando su valor nutricional. El proceso de extrusión

de cereales implica ingredientes, que bajo la influencia del calor, humedad,

presión y cizalladura se transforman en una masa viscoelástica que surge de

extrusor. La súbita caída en la presión permite la vaporización de agua y por lo

tanto, expansión de cereales en masa.32

El producto expandido tiene una estructura, compuesta principalmente de bolsas

de aire, rodeado por muros de almidón gelatinizado, lo que contribuye a su textura

crujiente.32

Algunos cambios indeseables en la textura pueden ocurrir cuando los cereales

están expuestos a determinadas condiciones ambientales o cuando son

sumergidos en un medio líquido. La estructura física del copo tiene una gran


influencia en la difusión del líquido, debido a su alta porosidad e Higroscopia

implica mayor absorción de humedad y el consiguiente aumento de la actividad de

agua, ganando y perdiendo rápidamente su deseable pero frágil textura.32

Los cereales industrializados generalmente tienen un contenido nutricional menor

al de los cereales enteros (en grano), debido a los procesos de manufactura como

las elevadas temperaturas a las que son sometidos cuando son secados o

inflados y a la molienda y el triturado debido a que gran parte de los nutrientes del

grano se encuentran en la cascarilla, la cual generalmente es eliminada en la

fabricación de los cereales industrializados.33

Los cereales suelen estar enriquecidos, restaurándoles principalmente los

nutrientes eliminados. Entre las vitaminas y minerales que se adicionan al cereal

se encuentran el hierro, la tiamina, la niacina y la riboflavina, entre otros.33

Los cereales y sus derivados son ricos en carbohidratos tanto de absorción rápida

(tras la ingestión pasan a la sangre en poco tiempo) como de absorción lenta

(fibra). El contenido de la fibra varía según el proceso industrial de preparación. El

contenido es muy variable, entre un 6 y un 16% del peso, dependiendo del tipo de

cereal y del procesamiento industrial. La composición en aminoácidos de las

proteínas de los cereales depende de la especie y variedad; en general son

pobres en aminoácidos esenciales, por lo que se las cataloga de proteínas de

moderada calidad biológica (proteínas de mala calidad). 33

El contenido en grasas de los cereales naturales es muy bajo; algo más en el

caso del maíz cuyo contenido en grasa es del 4% aproximadamente y por ello se

utiliza para obtener aceite.33

Los cereales para desayuno en México deben sujetarse a la NORMA OFICIAL

MEXICANA NOM-086-SSA1-1994 como un alimento con modificaciones en su

composición por disminución, eliminación o adición de nutrimentos dicha norma

establece las especificaciones nutrimentales a que deben sujetarse dichos

productos.34

También se deben de sujetar a lo establecido en la NORMA OFICIAL MEXICANA

NOM-247-SSA1-2008 que establece las especificaciones relacionadas con el

proceso de las harinas de cereales, sémolas o semolinas, alimentos preparados a


base de cereales, de semillas comestibles, de harinas, de sémolas o semolinas o

sus mezclas.35

A continuación se presenta una tabla con la comparación entre diferentes marcas

de cereal para desayuno (ver página 37), es importante observar la cantidad de

azucares, la mayor parte de los productos endulzados con sacarosa (no

dietéticos ni mueslis) tienen una concentración de alrededor de 35%, se destaca

este dato por que será comentado en el apartado de resultados y discusión.


Tabla 5 Comparativa de tablas nutrimentales de diferentes marcas de cereal actualizadas a marzo de 2010, los precios son los

publicados por centros comerciales en Durango. Dgo.

Actualizada a marzo de 2010, los precios son los publicados por centros comerciales en Durango. Dgo. Continúa en la página siguiente.


Tabla 5 Comparativa de tablas nutrimentales de diferentes marcas de cereal actualizadas a marzo de 2010. (Continuación)


OBJETIVO

Encontrar la formulación más aceptable para el consumidor para elaborar

mediante extrusión un cereal para el desayuno a partir de mezclas de maíz y frijol

para complementar la cantidad de proteínas además de aprovechar el alto

contenido de fibra de ambos granos.

HIPOTESIS

H0= Las propiedades organolépticas del producto tienen buena aceptación

independientemente del contenido de azúcar.

H1=La aceptación de al menos una formulación es difiere del resto.


MATERIALES Y METODOS

Se utilizó para este trabajo frijol común (Phaseolus vulgaris) en su variedad pinto

Saltillo, el cual fue adquirido en Instituto Nacional de Investigaciones Forestales

Agrícolas y Pecuarias (INIFAP) del Estado de Durango. También se utilizó Maíz

(Zea mayz) de la variedad palomero.

Molienda

Se procedió a moler los granos enteros tanto del frijol como del maíz (ilustración

11), cada uno por separado en un molino de martillos de tolva y rotor horizontal

unido a martillos pivotantes con un tamiz de tipo intercambiable con microceldas

de cribado de .5mm, el motor utilizado para este molino es de 5hp de alta

velocidad unido a una doble polea el producto final obtenido se muestra en la

ilustración 12.

Se ajustó la compuerta a una capacidad de molienda de 5kg

Se ajustó la rotación de los martillos a 3600 rpm

Se procedió con el encendido y alimentación del molino para obtener las

harinas deseadas.

Ilustración 11 alimentación del molino de martillos Ilustración 12 producto final de los granos después de la molienda


Preparación de la Mezcla

Se prepararon 2 kg de mezcla de harinas

maíz frijol en una relación 70% y 30%

respectivamente, esta fue acondicionada

con aditivos, sal, azúcar y malta para

enmascarar el sabor a frijol.

Se determinó la humedad de la mezcla

colocando 10g en una balanza para

determinación de humedad OHAUS mod.

5641 ajustada a 25 watts durante 10

minutos, el experimento se realizó por triplicado. Una vez realizada la

determinación se procedió con el ajuste mediante la adición por aspersión de

agua corriente para obtener la humedad deseada de 15%.

Extrusión

El proceso fue realizado en un extrusor Brabender con una temperatura de tornillo

en el dado de salida de 160 °C con una velocidad de alimentación de 30 rpm y

una velocidad en el tornillo de 150 rpm.

Ilustración 13 Secado de la mezcla

Ilustración 14 Producto expandido pasando por el dado de salida.


Adición de sacarosa y saborizante

Se utilizó el software “STATGRAPHICS” para realizar un diseño superficie de

respuesta central compuesto: 2^2 + estrella, con tres repeticiones en el punto

central, obteniendo las siguientes formulaciones.

TABLA 6 Formulaciones obtenidas mediante diseño central compuesto

Se graficaron los modelos ajustados para lo cual se utilizó el paquete estadístico

Statistica 7, para cada una de las respuestas utilizadas. Para la elaboración de

cada una de las formulaciones se prepararon soluciones a 65 °Brix utilizando

sacarosa comercial (Azúcar de mesa) común y saborizante artificial comercial

DEIMAN de vainilla el cual contiene también color y aroma , la solución se añadió

por aspersión a una muestra de cereal previamente extrudido.

Pruebas de aceptación

Se utilizó una escala hedónica con la participación de 20 jueces semi-entrenados

mismos que consumen cereal para desayuno 3 veces o más por semana; el

tamaño del panel y número de jueces se eligió basándose en los criterios que

menciona J. Sancho (2002); el cual describe como un juez “semi-entrenado”

aquel que sin formar parte de un panel estable, consume el producto con cierta

frecuencia y establece que el número ideal de jueces para este tipo de panel es

Formula %Azúcar %Saborizante

1 30.0 9.0

2 25.0 8.0

3 35.0 8.0

4 30.0 9.0

5 35.0 10.0

6 30.0 9.0

7 22.9289 9.0

8 25.0 10.0

9 37.0711 9.0

10 30.0 7.58579

11 30.0 10.4142


de 10 a 20 (máximo hasta 25).36 Los sujetos llevaron a cabo una degustación

cada una de las once muestras y posteriormente se les aplicó un cuestionario

para determinar cuál de las once formulaciones tendría mejor aceptación los

criterios a evaluar para dicha prueba fueron: Sabor, color, contenido de azúcar,

contenido de sal y textura. Los resultados se analizaron con ayuda del

STATGRAPHICS para obtener los valores óptimos de sacarosa y saborizante

para cada uno de los criterios de las encuestas.

En la pagina 44 se muestra la encuesta aplicada a los jueces en las pruebas de

aceptación.


Ilustración 15 Encuestas Aplicadas durante las pruebas de aceptación.


RESULTADOS Y DISCUSIÓN

A continuación se muestran los valores óptimos obtenidos en las pruebas de

aceptación para “sabor, color, contenido de azúcar, contenido de sal y textura” así

como los histogramas correspondientes a cada criterio en base a la aceptación de

los jueces en cada formulación. En el eje “X” se expresa los criterios evaluados

para cada formulación; los rangos en la escala se explican de la siguiente

manera:

En el eje “Y” (frecuencia) corresponde al número de jueces que seleccionaron

alguno de los criterios mencionados; el límite superior que aparece en cada

histograma corresponde al número más alto de personas que probaron el

producto tal como fue generado por el software; cabe recordar que participaron 20

jueces en esta evaluación cada uno de los cuales tiene un valor de 5%.

Sabor

En la ilustración 16 de la siguiente pagina se demuestra como los niveles de

aceptación que se expresan en el eje “Y”, aumentan a medida que se aumenta la

concentración de azúcar del eje “X”, mientras que el análisis del modelo

matemático arroja como resultado que la concentración optima de azúcar es de

37.0711, como se observa en la tabla de valores óptimos, donde si además se

comparan de manera independiente las tablas de cada criterio evaluado

observamos que se repite como valor optimo esta misma concentración, que tal

como se muestra en la tabla 6 es la concentración de azúcar que presenta la

formulación numero 9, siendo esta la que contiene más azúcar.

Rango Significado

0 Me desagrada en extremo 2 Me desagrada 4 Ni me agrada, ni desagrada 6 Me agrada 8 Me agrada en extremo


Estos resultados dejan de manifiesto la preferencia del consumidor por productos

con mayor cantidad de carbohidratos siendo esta una de las principales causas

por las que en México el 39.5% de la población tiene sobrepeso y el 31.7%

obesidad, ubicándolo como el 2° lugar mundial con este problema después de

estados unidos.36

Factor Bajo Alto Óptimo

Azúcar 22,9289 37,0711 37,0711

Sabor 7,58579 10,4142 8,63941

Sin embargo al comparar los histogramas de las páginas 37 a 40 podemos

observar como la aceptación para la formulación con la concentración de

sacarosa optima que arrojo el modelo matemático (Formulación 9) es de un 45%,

mientras que las mejor aceptadas son 1, 2, 4, 7 y 10 que obtuvieron un 60% de

aceptación, estas formulaciones tienen desde un 22.9% hasta un 30% de

sacarosa (para conocer la concentración correspondiente de cada una se debe



consultar la tabla 6), siendo superadas únicamente por la número 3 que alcanzo

una aceptación del 65%, teniendo esta un 35% de sacarosa; al comparar estos

resultados con la cantidad de sacarosa de los cereales existentes en el mercado

que se presentan en la tabla 5, queda de manifiesto que la respuesta de los

jueces se debe a que estas formulaciones se acercan a la cantidad de azúcar que

acostumbran a consumir en los cereales comerciales a excepción de la

formulación 7 que tiene un 22.9% de azúcar difiriendo de este grupo, pero al mirar

nuevamente la tabla 6, podemos observar que esta formulación tiene 9% de

saborizante, que se acerca a la concentración optima arrojada por el modelo

matemático, pero además demuestra que se puede disminuir la cantidad de

azúcar si se aumenta la concentración de saborizante.

Azúcar 25%

Saborizante 8%

Formulación 1

Formulación 2

Formulación 3

Azúcar 30%

Saborizante 9%

Formulación 1

Formulación 2


Formulación 4

Formulación 5

Azúcar 35%

Saborizante 8%

Azúcar 30%

Saborizante 9%

Azúcar 35%

Saborizante 10%

Formulación 3


Formulación 6

Formulación 7

Formulación 8

Azúcar 30%

Saborizante 9%

Azúcar 22.9289%

Saborizante 9%

Azúcar 25%

Saborizante 10%


Formulación 9

Formulación 10

Formulación 11

Azúcar 37.0711%

Saborizante 9%

Azúcar 30%

Saborizante 7.5857%

Azúcar 30%

Saborizante 10.4142%


Color

El color es una variable dependiente del sabor, debido a que se encuentra

integrado en el saborizante utilizado; por lo que al observar las tablas de valores

óptimos podemos ver que el resultado arrojado es muy similar, entre la de color y

sabor, razón por la cual suponemos que los jueces tienen el mismo agrado por las

diferentes formulaciones que en el caso de sabor, pero al observar la ilustración

17, existe diferencia en cuanto la superficie de respuesta para el sabor al centro

de la grafica.


Azúcar 22,9289 37,0711 37,0711

Sabor 7,58579 10,4142 8,74241

Al comparar este resultado con los histogramas de las pag. 42-46, se observa que

la aceptación no es tan buena como en los histogramas de sabor, ya que en el

cuanto al agrado en la respuesta “me agrada” la aceptación es inferior al 55%



salvo en la formulación 9 donde fue de un 65%, se aprecia como este criterio se

encuentra enmascarado por el contenido de azúcar confirmando nuevamente el

gusto por los productos con alto contenido de carbohidratos, sin embargo al

realizar la sumatoria e los porcentajes de las respuestas “me agrada” y “me

agrada en extremo” podemos darnos cuenta de que las formulaciones mas

aceptadas son aquellas con 9% de saborizante, estando nuevamente muy cerca

del valor optimo para esta variable, además podemos ver como la formulación 6

que tiene solamente 30% de sacarosa aumenta su aceptación a 70%,

confirmando nuevamente que la concentración de saborizante cercana al optimo

mejora el gusto por el producto, además de permitir disminuir su concentración de

azúcar.

Formulación 1

Formulación 2

Azúcar 30%

Saborizante 9%

Azúcar 25%

Saborizante 8%


Formulación 3

Formulación 4

Formulación 5

Azúcar 35%

Saborizante 8%

Azúcar 30%

Saborizante 9%

Azúcar 35%

Saborizante 10%


Formulación 6

Formulación 7

Formulación 8

Azúcar 30%

Saborizante 9%

Azúcar 22.9289%

Saborizante 9%

Azúcar 25%

Saborizante 10%


Formulación 9

Formulación 10

Azúcar 37.0711%

Saborizante 9%

Azúcar 30%

Saborizante 7.5857%


Formulación 11

Azúcar 30%



Contenido de azúcar

El valor óptimo de contenido de azúcar arrojado por el análisis estadístico de las

pruebas de aceptación repite el valor correspondiente a la formulación con mayor

contenido de azúcar tal como se observa en la tabla de valores óptimos, además

al observar la ilustración 18 se pone de manifiesto la tendencia por parte de los

jueces por preferir sabores con mayores concentración de azúcar ya que como se

aprecia en esta ilustración, nuevamente la aceptación mejora al aumentar dicha

concentración.


Azúcar 22,9289 37,0711 37,0711

Sabor 7,58579 10,4142 9,25108

Ilustración 18 grafica tridimensional de la superficie de respuesta de contenido de azúcar en función de la concentración de azúcar


Al comparar los histogramas que se encuentran a partir de las páginas 48 a 51, la

formulación 9, fue la única en obtener como resultado superior “me agrada en

extremo”, sin embargo, no es el valor más alto con respecto al resto, ya que el

observar los histogramas los correspondientes a las formulaciones 1 y 6 han

obtenido una preferencia del 65% de aceptación, dichas formulaciones son

además puntos centrales en el modelo utilizado (ver tabla 6); con lo que, los

jueces dejan de manifiesto que gustan de grandes concentraciones de azúcar

pero favorecen en todos los casos los sabores más parecidos a lo que

encontramos en el mercado.

Formulación 1

Formulación 2

Azúcar 30%

Saborizante 9%

Azúcar 25%

Saborizante 8%


Formulación 3

Formulación 4

Formulación 5

Azúcar 35%

Saborizante 8%

Azúcar 30%

Saborizante 9%

Azúcar 35%

Saborizante 10%


Formulación 6

Formulación 7

Formulación 8

Azúcar 30%

Saborizante 9%

Azúcar 22.9289%

Saborizante 9%

Azúcar 25%

Saborizante 10%


Formulación 9

Formulación 10

Formulación 11

Azúcar 37.0711%

Saborizante 9%

Azúcar 30%

Saborizante 7.5857%

Azúcar 30%



Contenido de sal

La cantidad de sal en todas las formulaciones es la misma y corresponde al

cloruro de sodio presente en las harinas de maíz y frijol mas 1% que se adicionó

durante la preparación de la mezcla, al observar los cuestionarios aplicados

durante las pruebas de aceptación encontramos en el apartado de observaciones

que algunos jueces respondieron que le hacía falta sal al producto, ya que este

sabor no era detectable, mientras que otros comentaron que les gustaba el

producto al no ser “salado”, en la ilustración 19 nos damos cuenta en la

superficie de respuesta como la aceptación mejora a bajas concentraciones de

azúcar donde es más notoria la acción potencializadora de sabor de la sal,

mientras que en conforme aumenta la concentración de azúcar esta acción es

menos perceptible.


Azúcar 22,9289 37,0711 37,0711

Sabor 7,58579 10,4142 9,49811

Ilustración 19 grafica tridimensional de la superficie de respuesta de contenido de sal en función de la concentración de azúcar


Como se puede observar en los histogramas de las páginas 53 a 56, a los jueces

les gusto el contenido de sal en el cereal para desayuno hasta en un 70%. Sin

embargo, también se esperaría que los resultados fueran iguales en todos los

casos, pero al observar los porcentajes en los histogramas esto no es así, esto

puede deberse al igual que con el color a que el contenido de azúcar enmascare

esta propiedad, lo cual se confirma nuevamente en el histograma de la

formulación 9 siendo este el valor más elevado en cuanto a aceptación.

Formulación 1

Formulación 2

Azúcar 30%

Saborizante 9%

Azúcar 25%

Saborizante 8%


Formulación 3

Formulación 4

Formulación 5

Azúcar 35%

Saborizante 8%

Azúcar 30%

Saborizante 9%

Azúcar 35%

Saborizante 10%


Formulación 6

Formulación 7

Formulación 8

Azúcar 30%

Saborizante 9%

Azúcar 22.9289%

Saborizante 9%

Azúcar 25%

Saborizante 10%


Formulación 9

Formulación 10

Formulación 11

Azúcar 37.0711%

Saborizante 9%

Azúcar 30%

Saborizante 7.5857%

Azúcar 30%



Textura

Si observamos la ilustración 20 en la superficie de respuesta podemos apreciar

como el contenido de azúcar enmascara la evaluación de los jueces aumentando

nuevamente el gusto por el producto conforme aumenta la concentración de

azúcar, además en el eje “Y” de esta ilustración observamos el valor más bajo de

aceptación para la menor concentración de azúcar con respecto al resto de las

graficas, y al compararlo con los histogramas de las páginas 58 a 61 se confirma

que si se aumenta o disminuye la cantidad de azúcar se enmascara esta

propiedad, ya que como podemos ver en el histograma de la formulación 7 con

22.92% de sacarosa es el único en todo el experimento que obtuvo como

respuesta con mayor valor “me desagrada” mientras que en contraste la

formulación 9 obtuvo como superior “me agrada”, solo confirmando el desagrado

de los jueces para esta propiedad.

Esto puede deberse a dos factores:

1. Que el tiempo durante el proceso de secado en la elaboración del producto

no sea el óptimo.

2. La prueba se realizo en seco, cuando lo habitual es consumir este tipo de

producto sumergido en leche.


Azúcar 22,9289 37,0711 37,0711

Sabor 7,58579 10,4142 9,65682

Ilustración 20 grafica tridimensional de la superficie de respuesta de textura en función de la concentración de azúcar


Formulación 2

Formulación 3

Formulación 1

Azúcar 30%

Saborizante 9%

Azúcar 25%

Saborizante 8%

Azúcar 35%

Saborizante 8%


Formulación 4

Formulación 5

Formulación 6

Azúcar 30%

Saborizante 9%

Azúcar 35%

Saborizante 10%

Azúcar 30%

Saborizante 9%


Formulación 7

Formulación 8

Formulación 9

Azúcar 22.9289%

Saborizante 9%

Azúcar 25%

Saborizante 10%

Azúcar 37.0711%

Saborizante 9%


Formulación 10

Formulación 11

Azúcar 30%

Saborizante 7.5857%

Azúcar 30%



En la tabla 7 se presenta un resumen de los valores más representativos de los

histogramas en ella podemos apreciar los porcentajes más altos para cada criterio

evaluado en las pruebas de aceptación, como se puede observar, las

formulaciones preferidas por los jueces en sabor son 1, 2, 3, 4, 7 y 10 y en cuanto

al contenido de azúcar son 1 y 4, confirmando una vez más la preferencia por las

formulaciones más parecidas a las comerciales ya que la formulación 9 no

alcanza el 60% de aceptación en ninguno de estos dos criterios.

Tabla 7 Resumen de los valores superiores representados en los histogramas para cada criterio evaluado.

Formula

Valor (% de aceptación) Me desagrada en extremo

Me desagrada

Ni me agrada ni

desagrada

Me agrada

Me agrada en extremo

Sabor Color Azúcar Sal Textura

1 60 30 65 60 30

2 60 40 55 60 50

3 65 50 55 45 60

4 60 45 50 60 35

5 40 55 55 45 45

6 50 50 65 45 40

7 60 40 50 70 35

8 55 45 45 55 45

9 45 60 50 70 45

10 60 40 60 45 40

11 50 35 55 45 45

Tomando en cuenta únicamente las formulaciones con mejor aceptación en

cuanto a sabor y contenido de azúcar, descartamos aquellas formulaciones con

niveles de sacarosa superiores a 35% con el fin de disminuir el consumo de

carbohidratos y optimizar la cantidad de azúcar, posteriormente se promediaron

los valores tomando en cuenta únicamente aquellos que tienen una aceptación

del 60% en las pruebas, como lo son en cuanto al contenido de azúcar las

formulaciones 1 y 4 ambas puntos centrales del modelo experimental con 30% de

sacarosa y en cuanto a sabor las formulaciones 1, 2, 4, 7 y 10.


CONCLUSIONES

Podemos decir que nuestro producto además de presentar ventajas nutricionales

sobre los existentes en el mercado, tendrá una buena aceptación si se sigue la

formulación optima obtenida, también podemos decir al analizar los resultados

que nuestra hipótesis se ha cumplido ya que las formulaciones tienen niveles de

aceptación diferentes de acuerdo a la cantidad de sacarosa y saborizante, con lo

que podemos concluir lo siguiente:

1. El producto mejor aceptado corresponde a 30% de azúcar y 9% de

saborizante, con un nivel de aceptación del 73% resultante de promediar

los resultados de “me gusta” y “me gusta en extremo”.

2. El valor optimo concentración de sacarosa definitivo se obtiene

promediando aquellos criterios con un 60% de aceptación pero menos de

35% de azúcar, ya que además de que la ingesta excesiva de

carbohidratos es indeseable en una dieta balanceada pudiendo

desencadenar problemas como hiperglucemia u obesidad, al analizar los

resultados se observa una preferencia hacia las que tienen un contenido

similar al 30% obteniendo un valor optimo de azúcar de 27.6%, mientras

para la adición del saborizante el valor optimo de sabor es de 8.6%,

mismo que se obtuvo mediante el modelo matemático.

3. Si se desea disminuir el contenido calórico del producto se recomienda la

formulación 7 que obtuvo un nivel de aceptación del 65% entre “me

agrada” y “me agrada en extremo”, además de que ha quedado

demostrado en este trabajo que los consumidores pueden tolerar menos

azúcar ante una concentración del 9% de saborizante; en el CIIDIR-IPN

Unidad Durango se está trabajando en la actualidad con “inulina” como un

aditivo para tratar de disminuir la concentración de sacarosa en estos

productos.

4. La textura es un criterio que deberá cuidarse más en el futuro, se

recomienda poner más atención a los tiempos de secado y realizar la

degustación con el producto sumergido en leche, lo cual es característico al

consumir cereal para desayuno.


5. Se recomienda realizar las pruebas biológicas para determinar el índice de

eficacia proteica y el coeficiente de digestibilidad aparente.


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47274121 Desarrollo de Un Cereal Para Desayuno a Partir de Mezclas Maiz Frijol Por Extrusion