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Universidad de La Salle Universidad de La Salle
Ciencia Unisalle Ciencia Unisalle
Ingeniería de Alimentos Facultad de Ingeniería
1-1-2017
Evaluación de la sustitución del extendedor de una hamburguesa Evaluación de la sustitución del extendedor de una hamburguesa
pre-cocida tipo económica por almidón de quinua (Chenopodium pre-cocida tipo económica por almidón de quinua (Chenopodium
quinoa Willd) quinoa Willd)
Pedro Luis Martínez Caminos Universidad de La Salle, Bogotá
Andrés Fernando Verdugo Silva Universidad de La Salle, Bogotá
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Citación recomendada Citación recomendada Martínez Caminos, P. L., & Verdugo Silva, A. F. (2017). Evaluación de la sustitución del extendedor de una hamburguesa pre-cocida tipo económica por almidón de quinua (Chenopodium quinoa Willd). Retrieved from https://ciencia.lasalle.edu.co/ing_alimentos/162
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1
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERÍA
Programa Ingeniería de Alimentos
EVALUACIÓN DE LA SUSTITUCIÓN DEL EXTENDEDOR DE UNA
HAMBURGUESA PRE-COCIDA TIPO ECONOMICA POR
ALMIDON DE QUINUA (Chenopodium quinoa Willd).
Autores: Pedro Luis Martínez Caminos
Andrés Fernando Verdugo Silva
Dirigido por: Ing. Milton Rodríguez
Bogotá D.C.
2017
2
Esta tesis la dedico A Dios que siempre me dio fortaleza cuando más la necesite, que me
guio siempre por un buen camino sin desfallecer y siempre luchar a pesar de las
adversidades.
A mi madre Luz Dary Caminos por infundirme valores, por su apoyo incondicional, por
brindarme su amor y por alentarme cuando más lo necesite.
A mi padre Alberto Martínez por sus consejos y ser un guía.
A mi hermano por su sincera amistad.
A mi tía Yolima Martínez quien ha sido una persona de gran ayuda.
A Camila Pérez por darme siempre una voz de aliento y compartir a mi lado alegrías y
tristezas.
“El futuro tiene muchos nombres. Para los débiles es lo inalcanzable. Para los temerosos, lo
desconocido. Para los valientes es la oportunidad.” Hugo, Victor.
Pedro Luis Martínez Caminos
A Dios por darme la fortaleza de seguir y no desfallecer en el cumplimiento de mis metas y
mis objetivos, a mi familia, mis padres que son precursores de lo que he logrado y las metas
que espero lograr y a mi prometida Ángela María que ha sido un apoyo incondicional todo
el tiempo.
A mi trabajo el cual me ha formado en el campo laboral y personal, a todas mis
experiencias que he aprendido de él y a las personas que esperan todos los días más de mí.
«Los ideales que iluminan mi camino y una y otra vez me han dado coraje para enfrentar la vida
con alegría han sido: la amabilidad, la belleza y la verdad» Albert Einstein
Andrés Fernando Verdugo Silva
3
AGRADECIMIENTOS
A Milton Rodríguez, Ingeniero Químico director de trabajo de grado por el
acompañamiento en este proceso y su inmejorable guía.
A los profesores de diferentes formas intervinieron en nuestra formación como ingenieros y
nos aportaron las bases para llevar a cabo este trabajo de grado.
4
RESUMEN
El objetivo de la investigación fue desarrollar una hamburguesa tipo económica con mayor
calidad nutricional, mediante el uso de almidón de quinua (Chenopodium quinoa Willd)
conocida como una planta precolombina de la familia de las quenopodiáceas y su alto valor
de proteína, convirtiéndola en excelente sustituto de la carne, lácteos y huevos e ideal para
la alimentación de la población con bajos niveles nutricionales; con el fin de evaluar su
potencial como ingrediente en la industria cárnica. En la formulación de la hamburguesa, el
almidón común se sustituyó por almidón de quinua (0, 15, 30 y 50%). La calidad del
producto fue analizada en términos fisicoquímicos (humedad, ceniza, grasa, proteína,
carbohidratos totales, humedad y fibra), reológicos y un panel sensorial. El proyecto se
desarrolló partiendo de la deshidratación del grano de quinua para la obtención del almidón
y posterior inclusión en la elaboración de la hamburguesa en las diferentes concentraciones
establecidas. Se caracterizó fisicoquímicamente el almidón. Las muestras de hamburguesa
obtenidas se evaluaron a través de pruebas reológicos como TPA para realizar una
comparación entre los tratamientos con diferentes porcentajes de sustitución utilizados
acompañados de una prueba de perdida de agua por goteo, Las características sensoriales de
las hamburguesas obtenidos fueron evaluados por un panel sensorial en una prueba
hedónica siendo la muestra con 50% de almidón de quinua la de mayor favorabilidad
respecto a los atributos evaluados. Se caracterizó fisicoquímicamente la mejor muestra de
hamburguesa. El almidón de quinua podría ser empleado como ingrediente en la
elaboración y formulación de hamburguesa, puesto que mejora el valor nutritivo del
producto.
Palabras clave: Almidón, hamburguesa, quinua, reología.
5
CONTENIDO
GLOSARIO ................................................................................................................................. 111
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA .................................................................................... 133
OBJETIVOS ................................................................................................................................ 155
1 MARCO DE REFERENCIA ............................................................................................... 166
1.1 GENERALIDADES DE LA QUINUA ........................................................................... 166
1.1.1 Historia ....................................................................................... 166
1.1.2 Descripción botánica ................................................................. 177
1.1.3 Valor nutricional ....................................................................... 177
1.1.4 Situación de la quinua en Colombia ........................................ 199
1.1.5 Almidón ...................................................................................... 211
1.1.6 Almidón de quinua .................................................................... 211
1.1.7 Extendedores o extensores ........................................................ 233
1.1.8 Tipos de Extendedores .............................................................. 233
1.1.9 Extendedores de origen lácteo: ................................................ 233
1.1.10 Extendedores de origen vegetal................................................ 244
1.1.11 Hamburguesa ............................................................................. 255
1.2 ESTADO DEL ARTE ...................................................................................................... 255
1.3 MARCO LEGAL ............................................................................................................. 277
METODOLOGÍA ................................................................................................................ 288
2.1 OBTENCIÓN ALMIDON DE QUINUA........................................................................ 288
2.1.1 Molienda ..................................................................................... 299
6
2.1.2 Acondicionamiento .................................................................... 299
2.1.3 Filtrado ....................................................................................... 299
2.1.4 Decantado ................................................................................... 299
2.1.5 Secado ......................................................................................... 299
2.2 ANALISIS FISICOQUIMICO DEL ALMIDON DE QUINUA ...................................... 29
2.2.1 Determinación de cenizas ......................................................... 290
2.2.2 Determinación de humedad ....................................................... 30
2.2.3 Determinación de proteina ......................................................... 31
2.2.4 Determianción de fibra cruda .................................................... 31
2.3 ELABORACIÓN DE LA HAMBURGUESA ................................................................ 383
2.3.1 Recepción de materia prima ...................................................... 34
2.3.2 Corte selección y clasificación .................................................... 34
2.3.3 Molienda ....................................................................................... 34
2.3.4 Mezclado....................................................................................... 34
2.3.5 Porcionado y congelado .............................................................. 34
2.3.6 Envasado ...................................................................................... 34
2.4 EVALUACIÓN FISICOQUIMICA Y SENSORIAL DEL PRODUCTO ...................... 385
2.4.1 Perfil de textura ........................................................................... 35
2.4.2 CRA .............................................................................................. 35
2.4.3 Diseño experimental .................................................................... 36
2.4.4 Evaluación sensorial .................................................................... 36
2.4.5 Analisis fisicoquimico de la mejor muestra .............................. 36
7
3 RESULTADOS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS ........................................................ 388
3.1 OBTECIÓN DE ALMIDON DE QUINUA .................................................................... 388
3.1.1 Molienda ..................................................................................... 388
3.1.2 Hidratación ................................................................................ 388
3.1.3 Filtrado y decantado ................................................................. 399
3.1.4 Tamizado y secado .................................................................... 399
3.2 CARACTERIZACIÓN DEL ALMIDON DE QUINUA ................................................ 399
3.3 ELABORACIÓN DE LA HAMBURGUESA ................................................................ 411
3.3.1 Recepción de materia prima ....................................................... 431
3.3.2 Pesado ............................................................................................ 431
3.3.3 Corte, selección y clasificación ...................................................... 43
3.3.4 Molienda .......................................................................................... 43
3.3.5 Mezclado........................................................................................ 433
3.3.6 Porcionado y moldeado ................................................................ 433
3.3.7 Tratamiento térmico .................................................................... 433
3.3.8 Enfriado y congelación ................................................................ 433
3.4 EVALUACIÓN FISICOQUIMICA Y SENSORIAL DEL PRODUCTO ...................... 418
3.4.1 Perfil de textura ............................................................................ 438
3.4.2 Evaluación de la capacidad de retención de agua ..................... 439
3.4.3 Análisis sensorial .......................................................................... 430
3.4.4 Analisis fisicoquimico ..................................................................... 43
8
CONCLUSIONES ....................................................................................................................... 544
RECOMENDACIONES .............................................................................................................. 566
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ........................................................................................ 577
9
LISTA DE TABLAS
Tabla 1. Composición del valor nutritivo de la quinua en comparación con otros alimentos
básicos (%). ........................................................................................................................... 18
Tabla 2. Comparación del valor nutritivo de la quinua con otros cereales (%). ................. 19
Tabla 3. Análisis fisicoquímicos del almidón de quinua. . ¡Error! Marcador no definido.0
Tabla 4. Condiciones de sustitución del extendedor por almidón de quinua.............. ¡Error!
Marcador no definido.5
Tabla 5. Metodos de análisis fisicoquímicos de las muestras de hamburguesa .......... ¡Error!
Marcador no definido.36
Tabla 6. Análisis fisicoquímicos del almidon de Quinua ¡Error! Marcador no definido.40
Tabla 7. Formulación de las hamburguesas .................... ¡Error! Marcador no definido.42
Tabla 8. Medición de la dureza.. ....................................... ¡Error! Marcador no definido.8
Tabla 9. Resultados prueba pérdida por goteo .................................................................... 49
Tabla 10. Apreciación general según las muestras del análisis sensorial.¡Error! Marcador
no definido.51
Tabla 11. Análisis fisicoquímico de la muestra de Hamburguesa Seleccionada. ....... ¡Error!
Marcador no definido.52
¡Error! Marcador no definido.
10
LISTA DE FIGURAS
Figura 1. Forma y tamaño del almidón de Quinua .......... ¡Error! Marcador no definido.2
Figura 2. Diagrama de obtención de almidon de Quinua . ................................................. 28
Figura 3. Diagrama de elaboración de la hamburguesa. ..................................................... 33
Figura 4. Balance de materia de la obtención de Almidón de quinua. ............................... 38
Figura 5. Muestras de hamburguesa según proporción ... ¡Error! Marcador no definido.4
Figura 6. Muestras de hamburguesa en prueba de textura. Dureza.¡Error! Marcador no
definido.9
Figura 7. Resultado Prueba sensorial hedónica para 30 panelista. ..................................... 50
Figura 8. Tendencia de la apreciación general prueba sensorial.... .................................... 52
11
GLOSARIO
Almidón: es la sustancia con la que las plantas almacenan su alimento en raíces
(yuca), tubérculos (patata), frutas y semillas (cereales). Pero, no sólo es una
importante reserva para las plantas, proporciona gran parte de la energía que
consumimos los humanos por vía de los alimentos.
Hamburguesa precocida: Trozo de carne picada y procesada con forma circular y
cocinada a la plancha o a la parrilla.
Sinerésis: Separación de las fases que componen una suspensión o mezcla. Se trata
de la expulsión o de la extracción de un líquido de un gel, por lo cual, a partir de ese
momento, el gel pasa de ser una sustancia homogénea a convertirse en una
segregación de componentes sólidos separados y contenidos en la fase líquida.
Extendedor: sustancias ligantes y emulsificantes, aumentando la estabilidad de las
emulsiones y reduciendo los costos de producción y mejorando rendimientos.
Dureza: Fuerza necesaria para deformar un producto a una distancia dada; por
ejemplo, la necesaria para comprimirlo entre los molares, para cortarlo con los
incisivos, o para comprimirlo entre la lengua y el paladar.
Cohesión: Grado en el que la muestra se deforma antes de romperse cuando se
muerde con los molares.
Adhesividad: Es el trabajo necesario para superar las fuerzas atractivas entre la
superficie del alimento y la superficie del material con la que está en contacto.
Gomosidad: Energía necesaria para desintegrar un alimento semisólido a un estado
apto para la deglución.
Elasticidad: es una medida de cuánto recupera su altura o forma original el
alimento luego de ser sometido a una deformación. Estrictamente se define como la
altura que el alimento recupera durante el lapso transcurrido entre el final de la
primera mordida y el comienzo de la segunda.
Masticabilidad: sensorialmente se define como la fuerza requerida para desintegrar
un alimento sólido hasta que esté listo para ser deglutido.
12
Gelatinización: En una primera fase el agua se difunde por las zonas amorfas del
gránulo de almidón, produciéndose un primer hinchamiento que es reversible.
13
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
Se ha evidenciado que las investigaciones acerca de productos y subproductos generados a
partir del grano de quinua son muy escasas, y las investigaciones asociadas a este alimento
están encaminadas al uso doméstico. Pero este alimento tiene cualidades que podrían ser
utilizadas en matrices más amplias, donde se pueden alterar satisfactoriamente alimentos de
consumo masivo, como es el caso de productos cárnicos con gran aceptación y
comercialización dentro de la población.
Restrepo, Martínez y Ballesteros (2005) cometan que, en Colombia, “la tecnología
empleada en la producción es inadecuada, pues no cuenta con los equipos necesarios, lo
cual impide el aprovechamiento integral de la quinua”. Las emulsiones cárnicas y
productos preformados buscan algunas características que ayudan a controlar el
rendimiento, mejorar sus propiedades reológicas, y características sensoriales. Esta premisa
se desarrolla a partir de componentes o alimentos que ayudan a mejorar dichas
particularidades.
Andújar, guerra y Santos (2009) también afirman que el almidón se destaca por su
capacidad de retención de agua, capacidad gelificante emulsionante y estabilizante, lo que
favorece la digestibilidad de las grasas en el organismo humano. (p.21). Teniendo en cuenta
estas consideraciones se puede lograr partir de la investigación sobre subproductos
obtenidos del grano de quinua, procedente de las regiones andinas colombianas obtener
algunas ventajas y características correspondientes a las necesidades de los productos, para
este caso, productos cárnicos preformados.
Como se ha mencionado en este documento el almidón de quinua tiene propiedades
mecánicas que pueden ser utilizadas en diferentes productos con el fin de favorecer
ampliamente las características de los productos. Por otro lado, las investigaciones en torno
al almidón de quinua y su utilización son escasas y esto disminuye el rango de uso de este
subproducto.
Para este trabajo de grado se formula como problema: ¿Cómo sustituir el extendedor en la
matriz cárnica de la hamburguesa pre-cocida tipo económica por almidón de quinua
Chenopodium quinua Willd?
Un extendedor o extensor es un aditivo que actúa como sustancia ligante y emulsificante,
aumentando la estabilidad de las emulsiones, reduciendo los costos de producción y
mejorando rendimientos. Rodriguez H (2008) Estas sustancias en algunos casos no
aportan cualidades nutritivas a la formulacion del producto ni mejoran las caracteristicas
mecanicas de los productos.
14
Según estudios realizados por Pérez . (2014) se evidencio que el consumo de hamburguesa
en el año 2006 tuvo un aumento del 7.19%. En 2012, el gasto per cápita del consumidor
local en establecimiento de comida rápida fue de US$13 (más de $25.000), de los cuales
US$9.2 (Más de $17.000) fueron en locales especializados en Hamburguesas.
Con respecto a los datos encontrados se puede afirmar que la hamburguesa es un alimento
de gran consumo, por esta razón pretendemos darle a este alimento mejores características
reológicas y nutritivas brindando un valor agregado que en este caso sería la inclusión de
almidón de quinua como agente estabilizante ya que este tiene una excelente estabilidad
frente al congelamiento y la retrogradación y además de esto es altamente digerible.
Por esta razón pretendemos hacer la extracción del almidón de este pseudocereal, para
aprovechar estas características que se acoplan a las necesidades de los productos cárnicos
como son las emulsiones para productos preformados.
Por otro lado, según la Federación Nacional de Biocombustibles (2007) en Colombia se
utilizan alimentos como fuente de generación de biocombustibles y es un uso que está en
crecimiento. Es importante tener alternativas de consumo de fuentes primarias de
nutrientes, para poder remplazar los alimentos más utilizados como es el caso de la papa, la
yuca y el aceite de palma.
El aprovechamiento de alimentos provenientes de nuestras regiones es otro de los factores
por el cual elaboramos este proyecto, ya que la quinua como lo hemos mencionado es un
alimento proveniente de las regiones andinas, y tiene características que pueden ser
utilizadas en pro del desarrollo y progreso de actividades investigativas y de innovación.
Se trabajó con quinua (Chenopodium quinua Willd) que se recolectó de una plantación del
pseudocereal, encontrada en el Municipio de Cerinza localizado en el Departamento de
Boyacá. Se utilizó el almidón de quinua obtenida de la deshidratación del Pseudocereal
para realizar una sustitución parcial en diferentes concentraciones; 15%, 30% y 50% en un
producto cárnico hamburguesa pre cocida tipo económica. Al almidón se le hizo una
caracterización fisicoquímica, y a la hamburguesa se le realizaron pruebas reológicas,
fisicoquímicas y un panel sensorial, teniendo en cuenta todos los factores del proceso.
15
OBJETIVOS
Objetivo General
Evaluación de la sustitución del extendedor de una hamburguesa pre-cocida tipo económica
por almidón de quinua (Chenopodium quinoa Willd).
Objetivos Específicos
Extraer el almidón de quinua para caracterizarlo fisicoquímicamente.
Sustituir el extendedor común (papa) por almidón de quinua con los parámetros
establecidos experimentalmente.
Evaluar fisicoquímica y sensorialmente el producto (carne de hamburguesa) con las
características obtenidas. Muestra seleccionada
16
1 MARCO DE REFERENCIA
1.1 GENERALIDADES DE LA QUINUA
Tapia (1979) semana que la quinua es una planta precolombina de la familia de las
quenopodiáceas, cuyo nombre científico es Chenopodium quinoa Willd. Tiene tallos
nudosos y velludos de 1,2 a 6,0 metros de alto, hojas semejantes a las de caña común, flores
pequeñas hermafroditas, en racimos o panículas largas con estambres de 2 a 3 estigmas, las
semillas están cubiertas por el cáliz que es algo anguloso (p.8)
Romo, Rosero, Forero y Céron (2006) destacaron que la quinua no es un cereal por
pertenecer al grupo de las quenopodiáceas, mientras que todos los cereales pertenecen a la
Familia de la Gramíneas; sin embrago pueden consumirse de la misma forma que los
cereales. El grano de quinua, de color blanco, gris o rosado, por su tamaño menor que el de
los cereales (1,8 – 2,6 mm) se clasifica en grande (2.2-2.6 mm), medio (1.8- 2.1 mm) y
pequeño (menor de 1.8 mm). Su pericarpio almacena un esteroide (saponina) que fluctúa
entre el 0.06% y 5.1%, que le da sabor amargo, el cual presenta cierta toxicidad. (p. 113)
1.1.1 Historia
Hule (1919, citado en Tapia et al. 1979) historiador peruano indica que la quinua tiene una
antigüedad de 5000 años a.C., en forma general, podemos indicar que en los diferentes
lugares donde se han encontrado estos granos de quinua al ser analizados mediante el C.14
ratifican esta antigüedad, como también se puede indicar la importancia que tenía este
alimento para los pueblos que se abastecían de ella.
Con respecto a la quinua en Colombia, Vidal (1954, citado en Tapia et al. 1979), considera
que tanto los Chibchas como otras familias de la meseta Cundiboyacense, cultivaban
vehementemente la quinua, también se ha sugerido que los antigua habitantes de Cuyumbé
(actuales ruinas de San Agustín, Huila) quienes tenían relaciones con los pobladores de la
sabana de Bogotá, ayudaron a la dispersión de la quinua hacia el sur del continente. A la
llegada de los españoles a estas regiones, en los depósitos de alimentos se encontraban
grandes cantidades de grano de quinua.
León, (1560, citado en Tapia, 2012) informa que en el sur de Colombia también se cultiva
la quinua en las tierras altas entre las ciudades de Pasto y Quito, en estos pueblos se da
poco maíz o casi ninguno, a causa de ser la tierra muy fría y la semilla muy delicada;
producción de papa, quinua y otras raíces que siembran los nativos.
Sin embargo, no se puede desconocer que el centro de dispersión de una especia vegetal,
según el Centro Vavilov (2007, citado en Bojanic, 2011) es donde se encuentra la mayor
17
diversidad genética, de tal manera que el origen de la quinua puede ser más exactamente en
el área de influencia del lago Titicaca entre Perú y Bolivia, en donde se encuentra el mayor
número de especies de quinua y sus parientes silvestres.
1.1.2 Descripción botánica
Gandarillas (1979, citado en Tapia et al 1979) comenta que en la prehistoria la quinua fue
uno de los cultivos más antiguos de los pueblos americanos, su desarrollo se equipara con
el del maíz y el de la papa, pero por tendencias culturales fue relegado a un segundo plano,
siendo desplazado por la cebada y el trigo.
Esta planta presenta una gran variabilidad y diversidad de formas. Se pueden clasificar sus
variedades o eco tipos en 5 categorías básicas, según su adaptación a las características
geográficas: quinua del valle, quinua del altiplano, quinua de terrenos salinos, quinua del
nivel del mar y quinua subtropicales (Reyes, 2006, p.86).
1.1.3 Valor nutricional
Tapia (1976), Cometa que el verdeado valor de la quinua está en la calidad de su proteína,
es decir, en la combinación de una mayor proporción de aminoácidos esenciales para la
alimentación humana, que le otorgan un alto valor biológico (p. 149). El grano de quinua
no es un alimento excepcionalmente alto en proteínas, aunque supera en este nutriente a los
cereales más importantes.
Según la revista Política Nacional de la Quinua (2009): La quinua posee un alto valor
nutricional según la Organización de las Naciones Unidas para la alimentación y la
Agricultura (FAO), su contenido de proteínas la convierte en excelente sustituto de la
carne, lácteos y huevos e ideal para la alimentación de la población con bajos niveles
nutricionales, población resistente al gluten, mujeres en gestación, madres lactantes, niños,
y población de la tercera edad y expertos han considerado a la quinua como un nutriente
fundamental en el ámbito del deporte Internacional y como alimento para los astronautas en
sus viajes espaciales.
Existen alimentos con un alto contenido de proteínas, por ejemplo, la soya, el chocho, etc.,
pero la quinua supera a aquellos de consumo masivo como son: trigo, arroz, maíz, cebada y
es comparable con algunos de origen animal: carne, leche, huevo, pescado. Pero el
verdadero valor de la quinua se encuentra en la calidad de la proteína, es decir, en la
presencia de un buen balance de aminoácidos esenciales, como son: lisina, metionina y
triptófano especialmente. La cantidad de proteína puede variar entre 14 y 20%. Además
posee excelentes cantidades de minerales como: calcio, hierro y fósforo y algunas
vitaminas. (Peralta, 1985)
18
Bojanic (2011) comenta que una característica fundamental de la quinua es que el grano,
las hojas y las inflorescencias son fuentes de proteínas de muy buena calidad. La calidad
nutricional del grano es importante por su contenido y calidad proteínica, siendo rico en los
aminoácidos lisina y azufrados, mientras que por ejemplo las proteínas de los cereales son
deficientes en estos aminoácidos.
La revista Publitec S.A (1993) comenta que para algunas poblaciones incluir proteínas de
alta calidad en sus dietas constituye un problema, especialmente en aquellas que
escasamente consumen proteína de origen animal y deben obtener proteínas de cereales,
leguminosas y otros granos. Aun cuando el aporte energético de estos alimentos es
adecuado, la concentración insuficiente de aminoácidos esenciales (AAE) puede contribuir
a aumentar la prevalencia de la desnutrición. Una característica fundamental de la quinua es
que el grano, las hojas y las inflorescencias son fuentes de proteínas de muy buena calidad.
Tabla 1.Composición del valor nutritivo de la quinua en comparación con alimentos básicos (%)
Componentes
(%) Quinua Carne Huevo Queso
Leche
vacuna
Leche
humana
Proteínas 13 30 14 18 3,5 1,8
Grasa 6,1 50 3,2 - 3,5 3,5
Hidratos de
carbono 71 - - - - -
Azúcar - - - - 4,7 7,5
Hierro 5,2 2,2 3,2 - 2,5
Calorías 100g 350 431 200 24 60 80
Fuente: adaptado de Arroyave y Esguerra (2006)
Wood et al. (1993, citado en Carrasco, Espinosa y Jacbosen, 1992) encontraron que el 11%
de los ácidos grasos totales de la quinua eran saturados, con el ácido palmítico como ácido
predominante. Los ácidos linoleico, oleico y alfa-linolénico eran los ácidos insaturados
predominantes con concentraciones de 52.3, 23.0 y 8.1 % de ácidos grasos totales,
respectivamente.
Otro factor de corrección de la calidad biológica de las proteínas es la digestibilidad. La
digestibilidad de las proteínas de huevo, la leche y la carne son cercanas al 100%. Los
19
cereales y las leguminosas debido a su contenido de fibra presentan una digestibilidad
menor. Se estima que la digestibilidad de la quinua es del 80% (Arroyave y Esguerra, 2006,
p.26).
Tapia et al (1979), comentan que algunas investigaciones recientes permiten determinar la
existencia de un sistema enzimático de fijación de CO2, la quinua ha sido clasificada como
una planta de tipo C3 o ineficiente considerándose entre aquellas que fija el CO2, esta
determinación se efectuó en base al tipo anatómico de las hojas.
Las proteínas de quinua son principalmente del tipo albúmina y globulina. Estas, tienen una
composición balanceada de aminoácidos esenciales parecida a la composición
aminoacídica de la caseína, la proteína de la leche. Se ha encontrado también que las hojas
de quinua tienen alto contenido de proteínas de buena calidad. Además, las hojas son
también ricas en vitaminas y minerales, especialmente en calcio, fósforo y hierro (Bojanic,
2011).
Tabla 2. Comparación del valor nutritivo de la quinua con otros cereales (%)
Componentes
(%) Quinua Arroz Cebada Maíz Trigo
Proteínas 16,3 7,6 10,8 10,2 14,2
Grasa 4,7 2,2 1,9 4,7 2,3
Hidratos de
carbono 76,2 80,4 80,7 81,1 78,4
Fibra cruda 4,5 6,4 4,4 2,3 2,8
Cenizas 2,8 3,4 2,2 1,7 2,2
Energía
(Kcal/100g) 399 372 383 408 392
Fuente: Tapia, Gandarillas, Alandia, Cardozo, Mujica. (1979).
1.1.4 Situación de la quinua en Colombia
Según Acosta (1948, citado en Tapia, 2012), “el cultivo de la quinua en Colombia fue
abundante en el pasado; sin embargo, está casi abandonado en las sabanas colombianas. En
la actualidad se cultiva principalmente en los departamentos de Cundinamarca, Boyacá,
Cauca y Nariño”. (p. 4)
20
Cerón. (1976, citado en Restrepo, Martínez y Ballesteros 2005) comenta que a mediados de
los ochenta, las proyecciones para la siembra de quinua en Colombia eran de cerca de 6.000
hectáreas, distribuidas así: 500 en zonas de cabildos indígenas, 1.200 en minifundios y más
de 4.000 entre medianos agricultores.
Cárdenas (1994, citado en Bojanic 2011) cree que en Colombia la quinua fue introducida
muy tardíamente para suplir la falta de maíz en algunas zonas frías, y que es indudable que
durante el Imperio Incaico estaba difundida en Ecuador, Perú, Bolivia, Chile y en el
noroeste de Argentina (p. 5).
En los últimos cinco años, diversas entidades públicas y privadas han empezado a
promocionar el cultivo y han propiciado acciones encaminadas a reimplantar la quinua y a
conformar su cadena productiva, pues a pesar de sus beneficios y bondades, sus productos
y subproductos están siendo aprovechados y aún no hay un trabajo conjunto ni coordinado
entre productores, transformadores y comercializadores. (Restrepo, Martínez y Ballesteros,
2005) Con lo cual se puede explicar el escaso interés por la investigación e inversión en
políticas de mejoramiento para este producto.
Según datos del Ministerio de Agricultura, en 2007 había 104 hectáreas cosechadas en todo
el país y la producción de quinua era de 140 t anuales. Hoy en día, los datos que reporta la
Gobernación del Cauca sólo en ese departamento reflejan 760 hectáreas sembradas y 1.400
toneladas producidas al año (FAO, 2013).
En Colombia, actualmente el grano de quinua se comercializa como quinua perlada, harina
de quinua, productos de panadería, pastelería, bebidas fermentadas, productos
nutraceúticos, etc. Sin embargo, aún queda por conformar la cadena productiva de la quinua
y también realizar estudios de factibilidad de sus usos potenciales, desarrollados
exitosamente en otros países o que vienen produciéndose en Colombia de manera
experimental o artesanal, con el fin de empezar a diversificar los productos y de mejorar la
calidad y presentación de los existentes en el país (Restrepo, Martínez y Ballesteros, 2005).
En el trabajo realizado por Restrepo, Martínez y Ballesteros (2005) determinaron que: “En
Colombia, la tecnología empleada en la producción es inadecuada, pues no cuenta con los
equipos necesarios, lo cual impide el aprovechamiento integral de la quinua”.
21
1.1.5 Almidón
Es el carbohidrato de reserva más abundante en los tejidos vegetales, se encuentra en
grandes cantidades en los tubérculos y semillas de cereales y leguminosas de donde puede
obtenerse fácilmente en forma de gránulos característicos por su forma y tamaño (Lutz,
2003).
Lutz y Bolaños (2003) afirman que el almidón es un polisacárido que contiene alrededor de
un 20% de una fracción insoluble en agua llamada amilasa y un 80% de una fracción
soluble denominada amilo pectina. Ambas fracciones están constituidas por unidades de D-
glucosa como producto final.
Según Ball (1998, Citado en Bernal, Leal y Garzón, 2007). El almidón se compone
únicamente de residuos de glucosa, que están unidos entre sí a través de enlaces α-1,4 y
enlaces ramificados α-1, 6, para formar amilosa y amilopectina. La amilosa es
principalmente lineal con muy pocas ramas, mientras que la amilopectina es muy
ramificada. En general, las ramas en la amilopectina no se dan al azar, sino que están
organizadas en grupos, lo que permite la formación de hélices dobles. Estas hélices se
pueden embalar organizándose en laminillas cristalinas, que son separadas por amorfo
regiones que son principalmente compuestos de amilosa. Esta organización de amilosa y
amilopectina es la base para las semifinales de la estructura cristalina del almidón gránulo
Los almidones son empleados principalmente para modificar o generar viscosidad a través
de liga, como agentes texturizantes, en el aspecto sensorial, sabor, textura, jugosidad, color,
además de mejorar el rendimiento (Martínez, 2004)
1.1.6 Almidón de quinua
(Según Chauhan 1992, citado en Lindeboom, Chang, Tyler, Chibbar, 2005) el almidón es el
componente principal de la quinua, constituye ≈ 55 % de la semilla y que está presente en
la forma de pequeños gránulos de 1,5 µm de diámetro (Figura 1).
Una de las consecuencias del tamaño pequeño del gránulo es la separación del almidón y de
la proteína, teniendo que recurrir a otras tecnologías de separación fuera de las
convencionales. Sin embargo, la morfología y estructura del grano permite la separación
del perisperma; que contiene el almidón y algunas enzimas y del embrión; que contiene la
mayor cualidad de la quinua (proteínas, lípidos, minerales, vitaminas y fibra (Bernal, Leal y
Garzón, 2007, p.2).
El almidón de quinua contiene entre 7 a 12% de amilosa y 88 a 93% de amilopectina
8Ateng 1991, citado en Pumacahua y Lopes 2013)
22
Figura1. Forma y tamaño del almidón de Quinua.
Fuente: Universidad Estadual Paulista (2009)
El almidón de la quinua tiene una masa molar promedio de 11,3 × 106 g / mol, que es
comparable a la del almidón de amaranto que es (11,8 × 10 6
g / mol), más alta que la del
almidón de trigo que es (5,5 × 106 g / mol), pero inferior a la de almidón de maíz ceroso
(17,4 × 10 6
g / mol). El almidón es muy ramificado, con un mínimo grado de
polimerización (Praznik. 1999 citado en Bernal 2007, p.3).
Matos y Sánchez (2010) sostienen que “el almidón de quinua se presenta en gránulos
pequeños, localizados en el perisperma, estos gránulos, son parcialmente cristalinos e
insolubles en agua a temperatura ambiente, tienen diferentes tamaños y formas
dependiendo de la fuente biológica”.
Montoya (2005, citado en Matos y Sánchez 2010) asegura que el almidón de quinua es de
color blanco mate y después de molido y tamizado, adquiere la consistencia de un polvo
finísimo, incoloro y a veces, ligeramente amargo. El almidón de quinua es altamente
digerible, razón por la cual es muy recomendado en las dietas de enfermos y niños.
Montoya (2005, citado en Matos y Sánchez 2010) Menciona que debido a sus propiedades
fisicoquímicas y funcionales los almidones se emplean como: agentes espesantes para
incrementar la viscosidad de salsas y potajes, como agentes estabilizantes de geles o
emulsificantes y como elementos ligantes y agentes de relleno.
Según Amani et al., 2005; Bello-Pérez et al., 2002; Kaur et al., 2004 (citado en Pacheco y
Techeyra, 2009) los almidones nativos se utilizan porque regulan y estabilizan la textura de
los alimentos y por sus propiedades espesantes y gelificantes. Sin embargo, la estructura
nativa del almidón a veces resulta poco eficiente, ya que ciertas condiciones de los procesos
tecnológicos, como temperatura, pH y presión, reducen su uso en aplicaciones industriales
al provocar una baja resistencia a esfuerzos de corte, descomposición térmica, alto nivel de
retrogradación y sinéresis (p.3)
23
Según la FAO (2013), El almidón de quinua tiene una excelente estabilidad frente al
congelamiento y la retrogradación, también tiene posibilidades especiales de uso en la
industria debido al pequeño tamaño del gránulo de almidón, por ejemplo, en la producción
de aerosoles, pastas, producción de papel autocopiante, postres alimenticios, excipientes en
la industria plástica, talcos y polvos anti-offset.
1.1.7 Extendedores o extensores
Según Andújar, Guerra y Santos (2000) los extensores son materias primas no cárnicas, que
se emplean en la elaboración de productos cárnicos, los cuales pueden ser materiales
proteínicos que tienen como objetivo sustituir una parte de la carne que se emplea en el
producto o visto de otra forma para ampliar o extender la cantidad de carne efectivamente
empleada, con un aporte proteico y funcional adecuados (p. 265).
Los extensores cárnicos son generalmente materiales ricos en proteína, componente al cual
se asocian algunas de las propiedades funcionales más apreciadas en la tecnología de
alimentos, como las capacidades de retención de agua, emulsificación de grasas y
formación de geles. En determinados niveles de adición, los extensores pueden tener, no
sólo su esperado efecto económico, sino también un positivo efecto tecnológico (Andújar,
Guerra y Santos, 2000, p.7).
1.1.8 Tipos de Extendedores
Según Blanno (2006), actualmente la legislación permite el uso de extensores y materiales
de relleno de una manera controlada en los diversos productos cárnicos de tal forma que es
posible obtener productos cárnicos más económicos y de características sensoriales muy
aceptables.
Dentro del grupo de extendedores usados en la industria cárnica, se pueden definir los de
origen lácteo y de origen vegetal.
1.1.9 Extendedores de origen lácteo:
Dentro de los extensores de origen lácteo se destaca el empleo de caseinato, coprecipitados
y proteínas de suero.
Caseinatos:
Según Blanno (2006) Los caseinatos presentan una alta capacidad emulsionante de la grasa
y pueden ser utilizados de dos formas: como emulsión previa de grasa y agua con el
caseinato como agente emulgente, la otra forma en la cual se puede utilizar, es adicionarlo
24
en forma de gel. Se obtiene a partir de la leche y es rico en proteína, contiene todos los
aminoácidos esenciales, de ahí su alto valor biológico y excelentes cualidades nutricionales,
su composición en aminoácidos es similar al de la carne. Andújar, Guerra y Santos (2009,
p.21), también afirman que se destaca por su capacidad de retención de agua, capacidad
gelificante emulsionante y estabilizante, lo que favorece la digestibilidad de las grasas en el
organismo humano.
Coprecipitado lácteo:
Es el producto obtenido de la precipitación de las proteínas que se han sometido a un
proceso térmico para provocar la desnaturalización de las proteínas solubles y que estas
precipiten en gran proporción junto con la caseína; de esta forma se obtiene un producto
con más rendimiento en proteínas. Estos coprecipitados se obtienen a partir de una mezcla
1:1 en volumen de leche descremada y suero de queso. (Andújar, Guerra y Santos, 2009,
p.24). Gonzales (1988, citado en Andújar, Guerra y Santos, 2009) comenta que las
propiedades funcionales de los coprecipitados están en relación con el contenido de calcio.
Proteína del suero lácteo:
Es el residuo líquido de la separación de la cuajada durante el proceso de elaboración de
queso, contiene una cantidad significativa de proteínas que pueden separarse mediante un
proceso de evaporación y secado. (Andújar, guerra y Santos, 2009. p.26).
Las proteínas del suero son proteínas de alto valor biológico que cumplen con el patrón de
proteína ideal definido por la comisión FAO/OMS. Según Blanno (2006) la proteína de
suero láctico tiene como propiedades funcionales una alta capacidad de retención de agua,
alta viscosidad y alta capacidad de formación de geles y brinda la posibilidad de tener
mayores rendimientos.
Leche en polvo:
Se usa como mejorador de sabor y de textura, se usa leche descremada, deshidratada y baja
de calcio para no interferir en la solubilidad de las proteínas. (Sánchez, 2008).
1.1.10 Extendedores de origen vegetal
Hay gran variedad de productos de origen vegetal que también pueden ser utilizados como
extendedores como son la proteína de soja, Gluten de maíz, amaranto y otros alimentos
ricos en proteínas.
Proteínas de soja:
Por haber sido el primer extensor utilizado masivamente en la industria, el empleo de la
soya inauguró una etapa en la que los rendimientos, expresados en base a la carne utilizada,
por tonelada de producto obtenido pasaron a ser uno de los criterios de eficiencia más
claramente comprendidos y ampliamente aceptados (Andújar, guerra y Santos, 2009.p.48).
Blanno (2006) dice que la proteína de soya texturizada se considera un extensor cárnico de
alto nivel de empleo en productos cárnicos de granulometría gruesa como es el caso de las
25
hamburguesas; El modo de empleo de los derivados de la soya es de forma directa al
producto cárnico que se quiere fabricar.
Una parte de texturizado de soja, con 51% de proteína, absorbe tres veces su peso en agua,
quedando un texturizado con una concentración de proteína aproximada del 18%. (Sánchez,
2008).
Gluten de maíz:
Andújar, Guerra y Sánchez (2009) comenta que tradicionalmente no se han utilizado los
cereales como fuentes de proteína para la industria porque tienen generalmente un bajo
contenido de proteína comparado con las semillas oleaginosas, sin embargo, en ciertas
situaciones ellos ofrecen una significativa ventaja económica que compensa su bajo
rendimiento proteico (p. 27). El gluten de maíz se puede utilizar hasta un 3% en sustitución
de un 6% de carne, en productos emulsificados, de manera que no se afecte el valor
biológico y la aceptabilidad del producto.
1.1.11 Hamburguesa
El instituto colombiano de normas técnicas colombianas (Icontec, 2008) define la
hamburguesa como el producto cárnico procesado, homogenizado o picado o ambos,
formado sometido o no a tratamiento térmico, elaborado a base de carne y con la adición de
sustancias de uso permitido. Su contenido de grasa no puede exceder el 20%. Debe utilizar
carene picada y no está permitido el uso de menudencias ni la utilización o el agregado de
colorantes (p.6).
Según Valdivieso (2010) una hamburguesa es un alimento que brinda una apreciable
cantidad de proteínas de alto valor biológico y de una excelente digestibilidad, ya que la
carne al estar picada facilita su digestión, además cuenta con un aporte importante de hierro
y vitaminas del complejo B (p.21).
1.2 ESTADO DEL ARTE
Rodríguez y Galindo (2015) realizaron el estudio de la evaluación de la sustitución del
extendedor por salvado de arroz en la elaboración de una hamburguesa pre-cocida, se
evaluó el comportamiento fisicoquímico y la capacidad de retención de agua en la harina de
salvado de arroz como extendedor en la elaboración de hamburguesa pre cocida, como
resultado obtuvieron que la utilización de harina de salvado de arroz es apta para el
procesamiento de productos cárnicos mejorando el contenido de proteína (13.67%) grasa
(12%) cenizas (6.7%) y humedad (9.38%). También se determinó el aumente en el aporte
de fibra, en cuanto al análisis sensorial se presentó mayor aceptación en la que tenía menos
porcentaje de harina de salado de arroz.
26
Matos y Sánchez (2010) evaluaron el rendimiento del almidón en diferentes tipos de
quinua (Pasankalla, Salcedo INIA y Kancolla) obteniendo tres patrones diferentes de
almidón con características independientes, evaluando el rendimiento de cada uno de ellos.
Los autores comentan también que las condiciones de molienda inciden sobre el contenido
de almidón dañado, fundamentalmente el grado de humedad que tiene el grano al entrar al
molino.
Los factores, variedad de quinua y proporción sólido: líquido no influyen sobre el
rendimiento en la extracción del almidón.
Priscila Maldonado (2006) realizo un estudio sobre la elaboración de embutidos
fortificados con proteína vegetal a base de quinua, como objetivo principal sustituir la
proteína animal, por proteína vegetal a base de quinua sin que el producto pierda su valor
nutricional, y su aceptabilidad al consumo. En el estudio se reemplazó el 30% de la carne
por quinua deshidratada obteniendo buenas características organolépticas.
Wilckens y Hevia (2000) evaluaron el efecto de la fertilización nitrogenada sobre algunas
propiedades fisicoquímicas y térmicas del almidón, contenido de la proteína y rendimiento
de proteína de los genotipos de quinua Faro y UDEC10. Se aplicó salitre sódico en dosis de
0; 75; 150 y 225 kg N ha-1
. El contenido promedio de proteína varió entre un 13,5 a 15,0%.
Sólo fue superior con la aplicación de 225 kg N ha-1
. El rendimiento promedio de proteína
aumentó desde 134 a 408 kg ha-1
. El grado de gelatinización, el índice de absorción de agua
y el poder de hinchamiento no fueron afectados por la fertilización.
Albarracín y Delgado (2012) realizaron la caracterización morfológica de las harinas
mediante microscopía electrónica de barrido. Para estas harinas, la capacidad de retención
de agua se encontró entre 3,67 y 5,19; los índices de absorción de agua fueron desde 0,78
hasta 2,54 y los valores de pH fueron de 6,2 a 6,8. Las harinas de chachafruto presentaron
estructura laminar mientras que la harina de quinua presentó arreglos esféricos. Las
propiedades funcionales fueron determinadas para estas harinas, y comparadas con las de
las harinas de trigo y de soya.
Lindeboom (2005) Los almidones aislados de dieciséis líneas de quinua variaron en el
contenido de amilosa del 3 al 20%. Con la excepción de la temperatura de empastado,
grandes variaciones en el empastado se encontraron entre los almidones y se
correlacionaron con el contenido de amilosa. El inicio de gelatinización (44,7-53,7 ºC) y
alta (50,5 a 61,7 ºC) y temperaturas tendencias de retrogradación (19,6-40,8%) se
correlacionaron positivamente con la amilosa contenido. No se observó una variación
significativa en la entalpía de gelatinización. Un proceso integrado fue desarrollado para el
fraccionamiento de la quinua en almidón, proteína, aceite y saponinas. La semilla se muele
27
primer rodillo, produciendo una fracción de salvado grueso (48% del peso de la semilla)
que fue alta en proteína (22,9%, db), aceite (8,8% db,), y saponinas (7,4%, db), y una
fracción fina, rica en almidón [52% del peso de la semilla que contiene 77,2% (db)
almidón]. La proteína, aceite y saponinas se extrajeron del salvado en condiciones
optimizadas.
1.3 MARCO LEGAL
Instituto Colombiano de Normas Técnicas, Icontec (2014). Norma Técnica
Colombiana NTC 4566. Determinación de almidón. Requisitos. Se aplicará a lo
correspondiente a la determinación de almidón como método de referencia en
productos cárnicos.
Instituto Colombiano de Normas Técnicas, Icontec (2014). Norma Técnica
Colombiana NTC 1325. Productos cárnicos no enlatados. Requisitos. Establece los
estándares que deben cumplir los productos cárnicos procesados no enlatados.
Instituto Colombiano de Normas Técnicas, Icontec (2014). Norma Técnica
Colombiana NTC 4604. Evaluación sensorial. Requisitos. Se aplicará para el
desarrollo de la evaluación sensorial.
28
METODOLOGÍA
2.1 OBTENCIÓN ALMIDON DE QUINUA
Para el desarrollo del presente trabajo se realizaron las actividades que a continuación se
describen. La primera fase de experimentación se llevó a cabo en la Planta Piloto de la
Universidad De La Salle sede norte, como se muestra en la Figura 2.
Figura 2. Diagrama de obtención de almidón de Quinua.
Quinua
Análisis de Materia prima
1:2
Impurezas
Quinua
Malla 100 ST Mermas
Quinua
5: 20 min
Afrecho
Agua
A Almidón
Fuente: Marca (1998) diagrama de obtención de almidón de quinua
Recepción de materia
Prima
Lavado
Secado
Molienda
Acondicionamiento
Cloruro de Sodio
NaCl (1%)
Agitado
Filtrado
Decantado
Secado
29
2.1.1 Molienda
El grano de quinua (Chenopodium quinoa Willd) previamente acondicionado se sometió a
una molienda por medio de un molino marca IKA modelo A 11 en una malla 100 serie
Tayler, para disminuir el tamaño de partícula, y aumentar el rendimiento de la obtención de
almidón, obteniendo harina de quinua.
2.1.2 Acondicionamiento
Se realizó el acondicionamiento para la extracción del almidón el cual se hizo con la
solución solido liquido (agua) 1:2 al 1% de NaCl, para facilitar la liberación del almidón
del grano, apoyado por una agitación constante en periodos de 15 min.
2.1.3 Filtrado
Se realizó un proceso de filtrado para la separación de sólidos en dicha suspensión, es decir,
separar el almidón del grano para lo que se utilizó un lienzo fino donde se extrajo el
almidón soluble en agua del afrecho, se repitió la operación anteriormente mencionada tres
veces hasta observar que el agua saliera traslucida, siendo este el indicador del fin de la
etapa.
2.1.4 Decantado
Esta solución con el almidón del grano de quinua se sometió a un decantado para separar la
parte solida (almidón) de la parte acuosa (agua y partículas solubles), es decir, se retiró el
agua con afrecho, dejando solo almidón.
2.1.5 Secado
El almidón obtenido se sometió a un secado, para poder ser utilizado como el extendedor.
El almidón húmedo se dispuso en bandejas para realizar su secado empleando
deshidratador de bandejas por aire caliente con una temperatura de 40°C durante 24 h. Para
obtener almidón con humedad igual o menor al 15%.
2.2 ANÁLISIS FISICOQUÍMICOS DEL ALMIDÓN DE QUINUA
El almidón obtenido se sometió a un secado, para poder ser utilizado como el extendedor.
Se realizó la posterior caracterización del almidón, con la medición experimental de los
valores de cenizas, humedad, proteína, fibra cruda y carbohidratos, por los métodos
establecidos en la siguiente tabla.
30
Tabla 3. Análisis fisicoquímicos del almidón de quinua
Análisis
fisicoquímicos Principio Fuente
Cenizas Calcinación AOAC 920.153
Humedad Secado con estufa AOAC 950.46
Proteína Kjeldahl AOAC 981.10
Fibra cruda Hidrolisis ácida, alcalina y
calcinación AOAC 962.09
Fuente: Los autores.
2.2.1 Determinación de cenizas
Según el método de calcinación AOAC 923.03 se pesaron al 0.1 mg en una cápsula
previamente calcinada y tarada (m0) 2 gramos de muestra homogeneizada. Se precalentó
previamente la muestra en placa calefactora, evitando que se inflame, luego colocar en la
mufla e incinerar a 550 °C por 8 horas, hasta cenizas blancas o grisáceas. Pre enfriar en la
mufla apagada y si no se logran cenizas blancas o grisáceas, humedecerlas con agua
destilada, secar en el baño de agua y someter nuevamente a incineración. Dejar enfriar en
desecador y pesar (m2). Mezclar cuidadosamente y completamente la muestra con la arena,
mediante la varilla de vidrio.
% Cenizas totales = ( m2 –m0 ) x 100
(m1-m0)
Donde:
m2: masa en gramos de la cápsula con las cenizas
m1: masa en gramos de la cápsula con la muestra
m0: masa en gramos de la cápsula vacía
2.2.2 Determinación de Humedad
Se fundamenta en la eliminación del agua de la muestra por evaporación en una estufa a
100-105°C, durante 8 horas. Este análisis se realizó bajo los parámetros establecidos según
AOAC 925.09, se basa en la determinación de diferencia de peso entre la muestra humedad
y la muestra seca.
31
2.2.3 Determinación de Proteína
Según el método de Kjeldahl AOAC 981.10. Se introducen de 1 a 5 g de muestra un tubo
de mineralización y se ponen 3 g de catalizador que suele estar constituido por una mezcla
de sales de cobre, oxido de titanio o/y oxido de selenio. De forma habitual se utiliza como
catalizador una mezcla de K2SO4: CuSO4: Se (10:1:0,1 en peso). Después se adicionan 10
mL de H2SO4 concentrado y 5 mL de H2O2. Posteriormente se digiere a 420 °C durante
un tiempo que depende de la cantidad y tipo de muestra. Se sabe que la digestión ha
terminado porque la disolución adquiere un color verde esmeralda característico. Después
de enfriar se adicionan al tubo de digestión 50 mL de agua destilada, se pone en el soporte
del destilador y se adiciona una cantidad suficiente de hidróxido sódico 10 N, en cantidad
suficiente (50 mL aprox.) para alcalinizar fuertemente el medio y así desplazar el amoniaco
de las sales amónicas. El amoniaco liberado es arrastrado por el vapor de agua inyectado en
el contenido del tubo durante la destilación, y se recoge sobre una disolución de ácido
bórico (al 4 % p/v).
2.2.4 Determinación de fibra Cruda
Se pesó alrededor de 1g de almidón de quinua en un crisol de vidrio pre calcinado y que
contenga 0,3-0,5g de Zelite. Calentar el ácido sulfúrico. Colocar los crisoles en el
FiberTech y ponerlo en funcionamiento. Cuando la solución ácida comience a hervir,
añadir 150 ml a cada crisol junto con dos gotas de antiespumante. Ajustar la temperatura
del aparato y mantener la ebullición durante 30 minutos. Calentar la solución de hidróxido
sódico y agua destilada. Transcurrida la media hora de digestión ácida, parar la ebullición y
lavar tres veces el residuo con agua destilada (50 ml/ lavado) y con ayuda de vacío. Una
vez neutralizada la muestra, añadir 150 ml de hidróxido sódico y agua destilada.
Transcurrida la media hora de digestión ácida, parar la ebullición y lavar tres veces el
32
residuo con agua destilada (50 ml/ lavado) y con ayuda de vacío. Una vez neutralizada la
muestra, añadir 150 ml de hidróxido sódico caliente y dos gotas de antiespumante. Proceder
de igual forma que con el ataque ácido y dejar hervir durante 30 minutos. Tras media hora,
apagar la fuente de calor y lavar tres veces con agua destilada y una última con acetona.
Sacar los crisoles del FiberTech y ponerlos a secar en la estufa a 100 – 105ºC durante más
de 8 horas. Poner los crisoles en el desecador. Dejar enfriar. Pesarlos (Crisol + Residuo) y
colocarlos en la mufla para obtener las cenizas.
- Introducir los crisoles en la estufa para regular su temperatura, llevarlos al desecador para
enfriar y pesar de nuevo (Crisol + Czs.).
Cálculos
% FBMF = 100 x ((Crisol + Residuo) - (Crisol + Czs.))/ g MF muestra.
33
2.3 ELABORACIÓN DE HAMBURGUESA
El proceso de elaboración de hamburguesa se realizó por medio del siguiente diagrama de
flujo el cual se muestra a continuación en la figura 4.
Figura 3.Diagrama de la elaboración de Hamburguesa.
Carne
Analisis MP
Producto, de formulación
Tejido adiposo
Ɵ: 4cm
Carne Impurezas
Mermas
Carne
Emulsión
100 g
Hamburguesa
85°C por 10 min
0°C
Hamburguesa
Fuente: García (2013) diagrama de elaboración de la hamburguesa
Recepción de materia
Prima
Cortar
Selección y clasificación
Molienda
Mezcla
Recepción de materia
Prima
Porcionar y Moldear
Tratamiento térmico
Enfriar y Congelar
Pesado
Prima
34
2.3.1 Recepción de Materia prima
En este proceso se realizó el recibo de la materia prima como la carne, insumos, almidón e
quinua y envases, a los cuales se le evaluaron las condiciones básicas para poder ingresar
al proceso de elaboración como: estado general, fecha de vencimiento y condiciones físicas
aceptables. Una vez revisados estos permanecieron en almacenamiento según su necesidad
para posteriormente ser llevados a proceso.
2.3.2 Corte, selección y clasificación
Este proceso se realiza con el fin de eliminar los cortes que pueden afectar la calidad del
producto y las condiciones de elaboración del mismo. Se realiza un acondicionamiento
inicial de la carne para poder utilizar las porciones ideales del producto y seleccionar los
mejores cortes de grasa utilizada en el producto y desechar la parte del tejido que afecta el
proceso de elaboración. La porción seleccionada para entrar al proceso es cortada en partes
iguales de 4cm de diámetro para facilitar el proceso de molienda y llevar un proceso
homogéneo.
2.3.3 Molienda
Se realizó por medio de un molino marca P22 Inox Braher en un tamaño de corte de 5 mm.
Con el fin de obtener una pasta fina que fuera fácil de manipular, con un tamaño de
partícula óptimo y de esta manera utilizarla para realizar el proceso de mezclado.
2.3.4 Mezclado
Se realizó el proceso de mezcla teniendo en cuenta la formulación realizada en base al
formulador tecnas (tabla 9) con un ajuste de participación de ingredientes el cual fue
evaluado y teniendo en cuanta las diferentes formulaciones que se establecen en el análisis
experimental con respecto a las variaciones de porcentaje de almidón de quinua. Este
proceso se hizo de manera manual usando agua como medio de mezcla y con la adición de
cada uno de los ingredientes de formas homogéneas.
2.3.5 Porcionado y congelado
Se realizó el proceso de porcionado a partir de la emulsión de manera manual, separando
porciones de 100 g pesadas en balanza para asegurar uniformidad en las muestras. Una vez
terminado el proceso de porcionado se llevó el producto a congelación de 0°C por un
periodo de 4 días.
2.3.6 Envasado
Para poder continuar con el proceso de evaluación de las muestras y realizar el desarrollo
del siguiente objetivo las muestras se envasaron colocando pet redondo sobre cada muestra
para evitar el contacto entre cada una de ellas el cual afecta su aspecto y su estabilidad
35
La sustitución del extendedor en el producto carne de hamburguesa precocida tipo
económica se llevó a cabo por duplicado teniendo en cuenta los siguientes valores de
sustitución:
Tabla 4. Condiciones de sustitución del extendedor por almidón de quinua
Muestra de
hamburguesa
Porcentaje (%) de
Extendedor común.
Porcentaje(%) de
Almidón de quinua
Control 100 0
Muestra 1 85 15
Muestra 2 70 30
Muestra 3 50 50
Fuente: los autores
Los porcentajes de sustitución se realizaron con respecto a la cantidad de extendedor
común para una formulación estándar. Se utilizaron en estas proporciones para evaluar las
diferencias que pudiesen tener entre las muestras y determinar si había cambios entre ellas.
2.4 EVALUACIÓN FISICOQUÍMICA Y SENSORIAL DEL PRODUCTO
Evaluar fisicoquímica y sensorialmente el producto (carne de hamburguesa) con la
inclusión de almidón de quinua. Se evaluaron para todas las muestras los índices de
retención de agua y perfil de textura.
2.4.1 Perfil de textura
Para la medición dureza el método usado fue el de resitencia al corte basado en (Blatzer
1949). La evaluación se llevó a cabo gracias al texturometro ubicado en la planta piloto
Universidad De La Salle el cual expresa los de resultados de la resistencia al corte en
unidades de Kg/f este corte se realiza perpendicular a las fibras musculares con el juego de
cuchillas destinado para tal fin. Este realiza una fuerza máxima de corte ejercida durante la
ruptura de la muestra.
2.4.2 Capacidad de retención de agua (CRA)
Se determinó colocando 0,5g de cada muestra de hamburguesa en un tubo de centrifuga
donde se agregaron 3 ml de agua, luego se realizó un proceso de agitación y se
centrifugaron a 3200rpm. Se mantuvieron dichas muestras a 25°C por un periodo
36
determinado de 30 minutos para medir la cantidad de agua liberada. Y la cantidad de gua
liberada se expresó por 100 (Modercay y Bermúdez, 1994).
2.4.3 Diseño Experimental
En el desarrollo del proyecto se sustituyó un (0 %, 15%, 30%, 50%) de almidón de quinua
por almidón común en los que se realizó un análisis de varianza empleando un nivel de
significancia de p = 0,05 y con esto determinar el efecto de estos tratamientos, los cuales
fueron realizados por triplicado con el fin de seleccionar el mejor ensayo tanto en la
capacidad de retención de agua como en el perfil de textura.
2.4.4 Evaluación sensorial
Para la evaluación sensorial de la hamburguesa elaborada con el uso de quinua como
extendedor se llevó a cabo una prueba afectiva de medición del grado de satisfacción global
con escala hedónica, con la participación de 30 panelistas consumidores. Los parámetros
que se midieron son: color, olor, sabor. Para la evaluación sensorial se realizó una prueba
hedónica donde se evaluarán aspectos básicos como el color, olor y sabor con escala de
nueve puntos donde el panelista marcara el ítem que mejor describe la sensación que tiene
con el producto.
2.4.5 Análisis fisicoquímico a la mejor muestra
Posteriormente el mejor resultado obtenido a partir de los análisis relacionados en las tablas
anteriores de las muestras fue sometido a la evaluación fisicoquímica que se presenta en la
siguiente tabla.
Tabla 5. Métodos de análisis fisicoquímicos de las muestras de hamburguesa
Análisis
fisicoquímicos Principio Fuente
Cenizas Calcinación AOAC 920.153
Humedad Secado con estufa AOAC 950.46
Proteína Kjeldahl AOAC 981.10
37
Fibra cruda Hidrolisis ácida, alcalina y
calcinación AOAC 962.09
Fuente. Los autores.
Se repite la metodología para el análisis fisicoquímico de la quinua ya que son las mismas
variables a evaluar descritos en el numeral 2.2.
38
3 RESULTADOS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS
3.1 OBTECIÓN DE ALMIDON DE QUINUA
Por medio del balance de materia se evaluaron las condiciones del proceso las cuales
contemplan las características de cada operación con respecto a las entradas, salidas y
rendimiento de las mismas.
3.1.1 Molienda
Se realizó inicialmente un acondicionamiento del grano de quinua, retirando impurezas
visibles y evaluando sus condiciones físicas para poder llevarlo al molino y de esta manera
disminuir el tamaño de partícula para facilitar el proceso de extracción del almidón.
Se llevaron 10 Kg de quinua al molino, donde se obtuvo una merma de 0.8 Kg, esto se
explica por el funcionamiento del molino, ya que este maneja una malla de disposición en
tela y parte del producto de la molienda no se pudo retirar de dicha tela.
Figura 4. Balance de materia extracción de almidón de quinua
Fuente: Los autores
3.1.2 Hidratación
Se realizó el proceso de acondicionamiento con agua y Cloruro de Sodio al 1% , según
Marca M (1998) este último se utiliza para acelerar el desprendimiento de los gránulos del
almidón y así poder separar de esta manera el almidón de la mezcla. Esta se dejó en reposo
por un periodo de 4 horas para lograr la separación.
39
3.1.3 Filtrado y Decantado
La mezcla obtenida de filtra para lograr recoger el sedimento. Una vez separadas las fases
de la solución donde se puede identificar la celulosa y otros componentes de la mezcla, el
almidón queda en el fondo de la mezcla por el peso molecular del almidón el que hace que
este precipite. De esta manera se realiza la separación con un proceso contante de filtración
para eliminar la solución la cual se utilizó en el proceso de Hidratación y
acondicionamiento. Es importante aclarar que en esta fase del proceso solo se esperaba
obtener el almidón del grano y gran cantidad de los demás componentes del producto
fueron liberados y se quedaron en la fase liquida de la solución de acondicionamiento. Esto
explica por qué la cantidad de almidón recuperada en esta fase fue de 6.15Kg de almidón.
3.1.4 Tamizado y secado
La finalidad del proceso del tamizado fue utilizar un tamaño de partícula homogénea para
el almidón y de esta manera evitar diferencias durante la sustitución en cada una de las
muestras de hamburguesa. Se realizó el proceso de secado para eliminar humedad del
almidón aumentando su estabilidad y su vida útil- El almidón de quinua contiene entre 7 a
12% de amilosa y 88 a 93% de amilopectina. Ateng (1991, citado en Pumacahua y lopes
2013). Según Chauhan et al (1992, citado en Lindeboom, N;Chang, P R;Tyler, R
T;Chibbar, R N, 2005) el almidón es el componente principal de la quinua, constituye el 55
% de la semilla y que está presente en la forma de pequeños gránulos de 1,5 µm de
diámetro. Esto demuestra el rendimiento obtenido del almidón, ya que se presenta al final
del proceso una cantidad de 6,06Kg de almidón a partir de 9.2Kg de harina de quinua
siendo un resultado coherente con el valor teórico. Una vez se obtuvo el almidón, este se
almaceno en un lugar fresco a temperatura ambiente por un tiempo aproximado de 30 Días.
3.2 CARACTERIZACIÓN DEL ALMIDON DE QUINUA
En la tabla 8 presentan los datos obtenidos en el análisis fisicoquímico del almidón de
Quinua realizado en el proyecto.
40
Tabla 6. Análisis fisicoquímico del Almidón de quinua.
Fuente: Laboratorio Asbioquim Ltda.
El valor de la humedad del producto puede variar según el procedimiento aplicado para la
extracción de almidón ya que en estos se pueden usar mecanismos que pueden reportar una
diferencia con respecto a la eliminación de la humedad. Según Zarate, Ramírez et al. (2014)
los almidones en la industria de alimentos deben estar en un rango de 11 y 13 %. Se puede
evidenciar que el almidón de quinua presenta una pérdida de humedad menor lo cual puede
ser favorable para evitar contaminación microbiológica.
Se puede observar que el valor de la proteína se conserva (13,1%) a pesar de la fase de
hidratación a la cual se somete la harina en el proceso de extracción del almidón, donde se
puede perder parte de este componente ya que se desprende esta proteína del grano en la
fase húmeda de remojo e hidratación. Esto se puede explicar por el tiempo de hidratación,
el cual no fue relevante para afectar esta composición. Es importante mencionar que el
valor de la proteína es elevado en comparación a otros almidones como el comparado en la
tabla anterior.
Según Arzapalo et al. (2015) La grasa obtenida de la caracterización está en un rango de
evaluación normal comparada con este estudio se puede observar que no tiene una
diferencia significativa (≥ 0.05). Con respecto a la fibra cruda se puede decir que es el
componente con menor participación de la muestra siendo (< 0,5%).
Siendo los carbohidratos el componente con mayor participación de la caracterización,
correspondiente al (74,1%) denotando la importancia de este componente en la estructura
química del almidón de quinua. Relacionado frente al rendimiento de la extracción de la
cual fue de 60.6%,
MUESTRA CANTIDAD FECHA DE PRODUCCIÓN LOTE CODIGO TIERNO
Almidon común (papa) Almidon de quina ----------------- 1827
PARAMETRO RESULTADO RESULTADO
Humedad (g/100g) 19 6,1
Proteina (g/100g) 7 13,1
Grasa Total (g/100g) 0.3 3,7
Fibra Cudra(g/100g) --- 0,4
Cenizas (g/100g) 0.40 3,1
Carbohidratos (g/100g) 83 74,1
Calorías (Kcal/100g) 357 377
Calculo por diferncia
Factor Atwater
Extracto etéreo
Hidrolisis acída, alcalina y calcinación
Calcinación
REPORTE DE ANALISIS FISICOQUIMICO DEL ALMIDON DE QUINUA.
TÉCNICA
Secado con estufa
kjeldahl
41
Se debe tener en cuenta que los procesos que intervinieron en la extracción del almidón
afectan el valor de algunos de los nutrientes ya que en el proceso de molienda y tamizado
se pierde materia seca que contiene grasa y proteína. (Bojanic, 2011).
3.3 ELABORACIÓN DE LA HAMBURGUESA
Se realizó a conformidad el proceso de elaboración de la hamburguesa teniendo en cuenta
los parámetros indicados en el cuadro de condiciones de sustitución del extendedor por
almidón de quinua y siguiendo las proporciones de sustitución las cuales son 100% de
extendedor común, 85% de extendedor común con 15% de almidón de Quinua, 70% de
extendedor común con 30% de almidón de quinua y la última muestra 50% de extendedor
común con 50% de almidón de quinua.
Para la realización y proceso de elaboración de la hamburguesa se determinaron unas
condiciones de formulación iniciales a las cuales se les variaron los porcentajes de
extendedor en consecuencia con las formulaciones.
Para la determinación de la formulación de la hamburguesa en sus diferentes sustituciones
se manejó un estándar inicial al cual se le realizaron las diferentes sustituciones de almidón
común por almidón de quinua, manteniendo dichas condiciones iniciales. Este proceso se
realizó con el formulador Técnas, el cual mide las relaciones de aporte de los ingredientes
del producto con determinación de índices de humedad, grasa, sal y cantidad de agua.
3.3.1 Recepción de Materia prima
Se recibieron todas las materias primas bajo todos los parámetros de calidad para la
realización de la hamburguesa los cuales fueron: carne de res, grasa de cerdo, almidón de
papa, almidón de quinua, sal currante, proteína, sal fosfatos, sabor a hamburguesa, agua,
conservante, pimienta y humo.
3.3.2 Pesado
En esta operación se pesan las materias primas en una báscula siguiendo la formulación
previa cabe resaltar que las materias primas son las mismas para las cuatro muestras y en
las mismas cantidades, su única variable es la sustitución del almidón de papa por almidón
de quinua como lo muestra la tabla No. 9
42
Tabla 7. Formulación de las Hamburguesas
Fuente: Modificado por los autores
3.3.3 Corte, selección y clasificación
Este proceso se realiza de forma manual utilizando cuchillos de acero inoxidable realizando
cortes de 4 cm esto aplica para la carne y el tocino con el objetivo de facilitar la etapa de
molienda y eliminar las partes malas que puedan alterar la calidad del producto esta
operación tarda 10 minutos aproximadamente.
3.3.4 Molienda
En esta fase de elaboración de las hamburguesas solo se realiza para la carne de res
entrando en total 3 kilogramos de carne y 1,2 kilogramos de grasa para cada una de las 4
muestras teniendo una merma de 0,8 kg ya que hubo partes de la carne y la grasa de cerdo
que quedaron el en molino los cortes de carne se realizaron de 4 centímetros para facilitar
su molienda. Las características para la carne de res se detallan de la siguiente manera
textura suave, color pigmentos rojo oscuro, olor característico de la carne y apariencia en
general aceptable y en condiciones para continuar el proceso. En el caso de la grasa dorsal
de cerdo la textura suave, color pigmentos rojo claro, olor característico de cerdo y
apariencia en general aceptable y en condiciones para continuar el proceso. De este
proceso salió 3, 4 kilogramos entre carne y cerdo para cada formulación y poder continuar
con la elaboración de las hamburguesas.
Hamburguesa de res Cantidad (Kg) Cantidad (Kg) Cantidad (Kg) Cantidad (Kg) Porcentaje
Productos Patrón 15% 30% 50%
Carne de res 3 3 3 3 47,90%
Grasa 1,2 1,2 1,2 1,2 19,10%
Almidón papa 0,4 0,34 0,28 0,2
Almidón quinua 0 0,06 0,12 0,2
Sal curante 0,024 0,024 0,024 0,024 0,40%
Proteína 0,3 0,3 0,3 0,3 4,80%
Sal 0,06 0,06 0,06 0,06 1,00%
Fosfatos 0,02 0,02 0,02 0,02 0,30%
Sabor a hamburguesa 0,04 0,04 0,04 0,04 0,60%
Agua 1,2 1,2 1,2 1,2 19,10%
Conservante 0,002 0,002 0,002 0,002 0,03%
Pimienta 0,002 0,002 0,002 0,002 0,03%
Humo 0,02 0,02 0,02 0,02 0,30%
Total 6,268 6,268 6,268 6,268 100%
6,40%
Formulación Hamburguesas.
43
3.3.5 Mezclado
El mezclado de las hamburguesas se realizó de manera manual con el fin de disminuir las
mermas ya que la cantidad era muy mínima para usar un mezclador industrial para dicho
efecto entraron 3,4 kilogramos entre carne y grasa, entre los demás ingredientes y aditivos
entraron al proceso 2,068 kilogramos para darnos como resultado que finalizado el
mezclado tenemos una mezcla uniforme de 5,468 kg. Cabe resaltar que esta operación es
clave ya que es donde se diferencian las 4 muestras y la adición del almidón es diferente en
cada una de ellas ya que se sustituyó parcialmente el almidón de papa por almidón de
quinua en cada formulación en los siguientes porcentajes 0%, 15%, 30% y 50%. Es
importante aclarar que la sustitución de las concentraciones de almidón se realizó en el
proceso de mezcla donde se sustituyeron las cantidades del almidón común por el almidón
de quinua como se establece en el parámetro de condiciones de sustitución del extendedor
variando las condiciones de elaboración determinadas. Donde se obtuvieron las siguientes
muestras con un mismo peso y un control constante de temperatura y tiempo para
minimizar las diferencias en efectos de color y consistencia física.
3.3.6 Porcionado y Moldeado
Se porciono la mezcla resultante del mezclado que fueron 5,468 kilogramos por cada
muestra y se moldeo cada hamburguesa en forma circular con un peso aproximado de 100
gramos ayudado de una balanza para dar uniformidad.
3.3.7 Tratamiento térmico
Se realizó una pre-cocción a 85°C por 10 minutos, es decir, 5 min por cada lado de la
hamburguesa para que este proceso fuera homogéneo Este tratamiento térmico colaboró a
definir la forma y facilitar la manipulación del producto, además de reducir la carga
bacteriana y la acción enzimática responsable de la oxidación de los lípidos. Además de dar
una mejor apariencia y color al producto.
3.3.8 Enfriado y Congelación
Después del tratamiento se deben dejar en reposo las muestras para que se enfríen ya que si
se llevaban a congelación de manera inmediata el choque térmico podría dañar el producto.
Las hamburguesas se dejaron reposar a temperatura ambiente y cuando estas estuvieron
totalmente frías se llevaron a congelación a una temperatura de 0°C para su posterior
estudio.
Se realizó la comparación de cada una de las muestras por duplicado con respecto a sus
características físicas detectables las cuales se muestran a continuación.
44
Figura 5. Muestras de hamburguesa según proporción
Fuente: los autores
Siguiendo el procedimiento de elaboración de la hamburguesa se obtuvo el siguiente
balance de materia.
Para el acondicionamiento
A+B= C
3kg+1,2kg= 4,2kg
Para la molienda
Acondicionamiento A
B
C
Molienda
C
D
E
45
C=D+E
4,2Kg=0,8Kg+3,4Kg
%perdida=
Para el mezclado
En esta fase de mezclado el balance cambia para las cuatro muestras según el diseño
experimental se realiza una sustitución parcial de almidón de papa por almidón de quinua
en los siguientes porcentajes (0%,15%,30% y 50%).
Balance de materia del mezclado para muestra patrón
F= 2.45Kg de aditivos+ 0,4Kg de almidón de papa
E+F=G
3,4kg+2,85kg=6,25kg
Para mezclado de muestra con sustitución del 15%
Mezclado
E
F
G
Mezclado
E
F
G
46
F= 2.45kg de aditivos+ 0,34kg de almidón de papa+ 0,06 de almidón de quinua
E+F=G
3,4kg+2,85kg=6,25kg
Para mezclado de muestra con sustitución del 30%
F= 2.45kg de aditivos+ 0,28kg de almidón de papa+ 0,12 de almidón de quinua
E+F=G
3,4kg+2,85kg=6,25kg
Para mezclado de muestra con sustitución del 50%
Mezclado
E
F
G
Mezclado
E
F
G
47
F= 2.45kg de aditivos+ 0,2kg de almidón de papa+ 0,2 de almidón de quinua
E+F=G
3,4kg+2,85kg=6,25kg
Para el porcionado
G=H+I
6,25 kg=0,3kg+5,95Kg
% perdida=
Para efecto de la evaluación del rendimiento del producto se parte del proceso de
porcionado donde las características de las cuatro formulaciones tienen un peso igual, de
esta manera se identificó que el rendimiento de las muestras fue de un 95.2%
Todas las fases para las cuatro muestras son iguales, solo cambian en la fase del mezclado
donde se realiza la sustitución parcial de almidón ya explicada anteriormente en el diseño
experimental. En las fases que se evidencio mermas fue en la de molienda ya que se
quedaba materia prima dentro de el molino sobre todo la grasa que es de una textura más
difícil de manejar y en el porcionado ya que se quedaba la mezcla pegada a la balanza. .
Es importante aclarar que la sustitución de las concentraciones de almidón se realizarón en
el proceso de mezcla donde se sustituyeron las cantidades del almidón común por el
almidón de quinua como se establece en el parámetro de condiciones de sustitución del
extendedor variando las condiciones de elaboración determinadas. Donde se obtuvieron las
siguientes muestras con un mismo peso y un control constante de temperatura y tiempo
para minimizar las diferencias en efectos de color y consistencia física.
Porcionado
G
H
I
48
3.4 EVALUACIÓN FISICOQUÍMICA Y SENSORIAL DEL PRODUCTO
3.4.1 Perfil de textura
Se realizó el perfil de textura evaluando las propiedades mecánicas del producto ya que
estas juagan un papel importante en el comportamiento de los mismos durante su
procesamiento y transformación, almacenamiento, distribución y consumo. Por esta razón
el perfil de textura de las muestras obtenidas se realizó después de 8 días de
almacenamiento en refrigeración a 4°C. Cada muestra con unas dimensiones de 1cm por
3cm. Realizando cada toma para todas las muestras por triplicado con el fin de mirar si se
presentan diferencias entre dichas muestras.
El tipo de almacenamiento, la cantidad de agua y demás componentes del producto pueden
afectar la textura y las propiedades mecánicas y de resistencia del mismo por lo tanto se
debe especial cuidado con los factores relacionados con el procesamiento.
Tabla 8- Medición de dureza
Muestra Dureza (Kgf)
Patrón 1,257±0,07ᵃ
85-15% 1,329±0,16ᵃ
70-30% 1,375±0,18ᵃ
50-50% 1,408±0,07ᵃ
*Letras diferentes indican diferencias significativas (p‹0,05)
Fuente: los autores
Con referencia a los resultados del perfil de textura se puede concluir
Dureza
La dureza hace referencia a la resistencia a la ruptura de un producto, en este caso de la
hamburguesa. Como se puede evidenciar en la tabla, la muestra que mayor resistencia
demostró es la muestra de 50% de Almidón de quinua y 50% de almidón común pero sin
diferencias significativas. Jiménez et al., 2016
Comparado con la muestra patrón se puede evidenciar un incremento de la dureza mayor al
de las otras muestras evidenciando un incremento a la resistencia física del producto. Según
los datos obtenidos en la prueba de dureza se pudo observar que no se presentó diferencias
significativas entre las muestras lo cual quiere decir que la sustitución no altera la dureza
del producto y todos tienden a comportarse de la misma manera. Es decir la sustitución
49
parcial no representa ningún problema y se puede realizar sin perjudicar las propiedades y
condiciones que debe tener dicho producto.
Figura 6. Muestras de hamburguesa en prueba de textura Dureza
Fuente: los autores
De acuerdo a los resultados obtenidos se observó que a mayor porcentaje de almidón de
quinua la dureza aumenta esto se debe en parte a la humedad que presenta este almidón en
comparación con el almidón común. De esta manera se deduce que a menor humedad del
almidón la dureza aumenta (Tabla 8).
3.4.2 Evaluación de la capacidad de retención de agua
Se realizó la evaluación de la perdida por goteo de las muestras analizadas dando como
resultado.
Tabla 9. Resultados prueba pérdida por goteo.
Fuente: los autores
MUESTRAS PERDIDA POR GOTEO % DE PERDIDA
0,185 2,893
0,193 3,018
0,189 2,955
0,105 1,813
0,135 2,645
0,129 2,527
0,123 2,414
0,112 1,931
0,109 1,882
0,098 1,653
0,101 1,709
0,099 1,669
PATRON
85/15 %
70/30 %
50/50 %
50
Se puede evidenciar que la muestra que tiene mejor comportamiento en la prueba de
perdida por goteo es la muestra de 50% de almidón común y 50% de almidón de quinua ya
que este último tiene mayor capacidad de retención de agua. Se puede evidenciar que a
mayor porcentaje de almidón de quinua la perdida de agua en la muestra es menor debido a
la capacidad de retención que tiene el almidón de quinua en relación a su porcentaje de
humedad el cual es menor al del almidón común. Evidenciamos diferencias significativas
según el análisis estadístico Anova (anexo 1) lo cual nos arroja que la mejor muestra en
esta prueba es la que contiene 50% de almidón común y 50% de almidón de quinua.
Partiendo de las las pruebas anteriores; evaluación de textura y perdida por goteo,
evidenciamos que la muestra que dio mejores resultados para su posterior análisis
fisicoquímico fue la muestra de 50% de almidón común y 50% de almidón de quinua
3.4.3Analisis sensorial
Se realizó un análisis sensorial por medio de una prueba hedónica para 30 panelistas
obteniendo como resultado que la muestra que tuvo mayor aceptación y gusto fue la
hamburguesa que contenía 50% de almidón común y 50% de almidón de quinua con un
37% de favorabilidad seguido de las otras muestras que podemos evidenciar los resultados
en la gráfica de preferencia
Figura 7. Resultado Prueba sensorial hedónica para 30 panelistas
Fuente: los autores
13% 20%
27% 37%
3%
100% EXTENDEDOR COMÚN (700)
85% EXTENDEDOR COMÚN Y 15%ALMIDON DE QUINOA (200)
70% EXTENDEDOR COMÚN Y 30%ALMIDON DE QUINOA (800)
50% EXTENDEDOR COMÚN Y 50%ALMIDON DE QUINOA (900)
NINGUNO
51
Se realizó el análisis de la calificación global de la hamburguesa con respecto a los
atributos donde se presenta la apreciación general como resultado del promedio de los
valores de cada uno de los atributos evaluados por los panelistas dando como resultado.
Tabla 10. Apreciación general según las muestras del análisis sensorial.
Fuente: los autores
A partir de los resultados obtenidos y los atributos evaluados en la prueba sensorial los
cuales fueron color, sabor, aroma, nivel de sal y textura podemos evidenciar que la muestra
según los panelistas que tiene una mejor aceptación según la apreciación general de la
prueba es la muestra de 50% de almidón común y 50% de almidón de quinua ya que al
realizar el análisis estadístico Anova (Anexo 2) donde se evidencia que las muestras tienen
diferencia significativa y evidenciamos que la mejor es la anteriormente nombrada siendo
la mejor calificada en la mayoría de los atributos evaluados.
En atributos como el color se evidencio que a mayor cantidad de almidón de quinua la
muestra tomaba un color más oscuro, en cuanto al aroma era notorio ya que era un aroma
más fuerte característico del almidón de quinua pero que a los panelistas no les influyo ya
que el de mayor porcentaje de almidón de quinua fue el de mayor aceptación. En atributos
como el sabor la de mayor cantidad de almidón fue la que obtuvo más aceptación ya que
este no modifico notablemente el sabor de la hamburguesa y por el contrario le dio un
mejor sabor.
Se puede observar en la tabla 11 todos los valores estuvieron próximos lo cual nos
evidencio que entre las muestras no hay diferencias significativas y el panel sensorial no
sintió la sustitución parcial del almidon lo cual quiere decir que el almidón no altera las
características sensoriales del producto comparando las diferentes muestras con un patrón.
Validando esta información podemos observar el (Anexo 2) donde podemos evidenciar por
el análisis de varianza que no hay diferencia significativa. Al realizar una sustitución total
si se podrían alterar dichas características. El producto se podría comercializar
satisfactoriamente ya que el panelista no noto la diferencia entre las muestras y aparte de
ello mostro más agrado por la que tenía la mayor sustitución que fue la muestra del 50%.
APRECIACIÓN GENERAL PRUEBA SENSORIAL HEDONICA
PATRON 70-30 50-50 15-85
3,54 3,46 4,16 3,36
52
Figura 8. Tendencia de la apreciación general prueba sensorial
Fuente: los autores
3.4.4 Análisis fisicoquímico
Análisis fisicoquímico de la muestra 50% de almidón común y 50% de almidón de quinua
El análisis fisicoquímico se le realizo a la muestra de mayor porcentaje de sustitución 50%
de almidón común y 50% de almidón de quinua. Ya que esta muestra según los parámetros
ya análisis evaluados fue la que presento mejor comportamiento validado por los análisis
estadísticos ya referenciados.
Tabla 11. Análisis fisicoquímico de la muestra de Hamburguesa Seleccionada.
Fuente: Laboratorio Asbioquim Ltda.
0
1
2
3
4
5patron
70-30
50-50
15-85
APRECIACION GENERAL
T°C FECHA PROD. FECHA DE VENC. CODIGO INTERNO
18.4 03/04/2017 03/05/2017 1862
REPORTE DE ANALISIS FISICOQUIMICO DE LA HAMBURGUESA DE CARNE
Hamburguesa 150g
PARAMETRO RESULTADO MÉTODO Y TÉCNICA
ÁNALISIS FISICOQUIMICOS
MUESTRA CANTIDAD
HUMEDAD (g/100g)60.2
Secador por estufa (AOAC 950.46)
PROTEINA (g/100g)19.3
Kjeldahl (AOAC 981.10)
CENIZAS (g/100g)2.4
Calcinación (AOAC 920.153)
FIBRA CRUDA (g/100g)0.5
Hidrolisi ácida, alcalina y
calcinación (AOAC 962.09)
GRASA (g/100g)8.3
Extracción Soxleth (AOAC 969.30)
CARBOHIDRATOS TOTALES (g/100g)9.3
Cálculo por diferncia
CALORÍAS (Kilocalorías/100g)189
Factor de Atwater
53
Según la tabla 11 comparando la hamburguesa con las sustitución del 50% comparándola
con una hamburguesa sin dicha sustitución se pudo evidenciar que su contenido de proteína
es mayor mientras la primera tiene un valor de 19,3 la segunda tiene un valor a 17 esto se
debe al contenido mayor de proteína presente en el almidón de quinua que en el almidón de
papa lo cual repercute en el producto de manera positiva ya que al ser una hamburguesa
tipo económico presenta una mayor cantidad de proteína lo que genera mejoras
nutricionales para el consumidor. Para la humedad comparando las muestras podemos
evidenciar que el almidon de quinua también presenta mejoras ya que para una muestra
corriente la humedad seria de 60,3 para la muestra analizada nos arroja una humedad de
60,2 ya que el almidon de quinua tiene mayor capacidad de retención de agua. En cuanto a
las cenizas las dos muestras se muestran muy iguales no se ve una diferencia notable.
54
CONCLUSIONES
El almidón de quinua (chenopodium quinua Willd) es un producto que se obtiene a
partir de la separación de los gránulos de almidón que están presentes en la
composición biológica de este pseudocereal. Es un producto que tiene
características favorables que aporta alternativas en calidad a su composición y su
estabilidad física. La extracción del almidón tiene operaciones que determinan el
rendimiento, calidad composicional y física del producto obtenido. Una de ellas es
el acondicionamiento que se realiza para lograr la separación de los gránulos de
almidón como factor de rendimiento y estabilidad del producto. De esta manera el
valor de referencia para evaluar el rendimiento de la extracción fue del 60.6% y la
determinación de los carbohidratos fueron del 74.1% siendo estos valores más
elevados que los teóricos. Esto gracias a que no hay un procedimiento estándar de
extracción de almidón y pueden variar según las porciones utilizadas y la calidad
del tipo de quinua empleada. El porcentaje de participación de la proteína dentro del
análisis fisicoquímico fue del 13.1% lo cual permite concluir que este producto
presenta una ventaja frente a otros almidones ya que su participación de proteína es
mayor favoreciendo su característica composicional. Se debe trabajar más con
almidones modificados y sus condiciones de extracción las cuales determinan la
calidad del producto extraído y sus características funcionales. Estos presentan
ventajas tecnológicas para mejorar procesos y productos como en este caso el uso
del almidón de Quinua ya que presenta condiciones positivas para nuevas
alternativas y variación de materias primas. Se recomienda establecer protocolos
estándar que ayuden a mantener uniformidad y homogeneidad en los proceso de
extracción para lograr comparaciones equitativas frente a otros estudios.
De acuerdo a las sustituciones que se manejaron en la elaboración de las cuatro
muestras de hamburguesas se puede concluir que todas las muestras tienen el
mismo proceso y sus cantidades solo cambian en la sustitución parcial del almidón
de papa por el almidón de quinua en la fase de mezclado de resto todas las fases son
iguales y se repiten de la misma manera. Evidenciando que la sustitución en la
formulación por almidón de quinua fue favorable.
Se determinó que en cuanto sea mayor el porcentaje de sustitución de almidón de
quinua por almidón de papa en la formulación de la hamburguesa, la capacidad de
retención de agua es mucho mayor gracias a las propiedades de la quinua
especialmente a su porcentaje de humedad. Determinado que la muestra de mayor
55
aceptación para los panelistas fue la que tenía mayor porcentaje de almidón de
quinua presentado mejores características sensoriales como color, sabor, aroma y en
su apreciación general añuque no se evidenciaron diferencias significativas en las
otras muestras demostrando que la sustitución parcial de almidón que se realizó no
afectó para nada las características sensoriales de las hamburguesas. Acorde a los
resultados fisicoquímicos de muestra con mejores resultados en el panel sensorial
(50% de almidon común y 50% de almidon de quinua) y realizando la comparación
con una hamburguesa común evidenciamos que su valor de proteína es mayor con
un valor de 19.3 mientras que la muestra con almidon común es de 17. Esto debido
a la proteína presente en el almidón de quinua el la cual tuvo mayor participación,
ayudando a una mejora nutricional para el consumo.
En términos generales es posible realizar la sustitución parcial de almidón de papa
por almidón de quinua, ya que no modifica las características sensoriales del
producto y además de ello le da un valor agregado al producto mejorando su aporte
en proteína y mejorando su grado de aceptación sensorial. El almidón de quinua
actúa como agente extendedor aportando rendimiento y mejorando las
características físicas y composicionales siendo este almidón una alternativa de uso
en la industria de alimentos el cual puede ser utilizado en diferentes matrices de
producción y mejorando la perspectiva del uso de los subproductos de la quinua.
56
RECOMENDACIONES
Se debe trabajar más con almidones ya que presentan muchas ventajas tecnológicas
para mejorar procesos y productos como en este caso el uso del almidón de Quinua
ya que presenta condiciones positivas para nuevas alternativas y variación de
materias primas.
Se deben establecer protocolos estandarizados de la obtención del almidón de
quinua para poder realizar comparaciones específicas de los diferentes tipos de
almidón según las clases y genotipos de quinua con los que se puede trabajar.
57
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64
65
ANEXOS
Anexo 1
————— 13/09/2017 7:49:20 a. m. ———————————————————— Welcome to Minitab, press F1 for help.
————— 13/09/2017 9:53:42 a. m. ————————————————————
Welcome to Minitab, press F1 for help.
Retrieving project from file: 'E:\MINITAB GOTEO.MPJ'
One-way ANOVA: PERDIDA POR GOTEO (g) versus Muestra Source DF SS MS F P
Muestra 3 0,0140897 0,0046966 57,86 0,000
Error 8 0,0006493 0,0000812
Total 11 0,0147390
S = 0,009009 R-Sq = 95,59% R-Sq(adj) = 93,94%
Grouping Information Using Tukey Method
Muestra N Mean Grouping
PATRON 3 0,18900 A
85/15% 3 0,12300 B
70/30% 3 0,11467 B C
50/50% 3 0,09933 C
Means that do not share a letter are significantly different.
One-way ANOVA: % DE PERDIDA versus Muestra Source DF SS MS F P
Muestra 3 2,5931 0,8644 11,77 0,003
Error 8 0,5873 0,0734
Total 11 3,1804
S = 0,2710 R-Sq = 81,53% R-Sq(adj) = 74,61%
Grouping Information Using Tukey Method
Muestra N Mean Grouping
66
PATRON 3 2,9553 A
85/15% 3 2,3283 A B
70/30% 3 2,0757 B
50/50% 3 1,6750 B
Means that do not share a letter are significantly different.
Tukey 95% Simultaneous Confidence Intervals
All Pairwise Comparisons among Levels of Muestra
Individual confidence level = 98,74%
67
Anexo 2
Friedman Test: APARIENCIA versus composicion blocked by panelistas S = 12,34 DF = 3 P = 0,006
S = 16,38 DF = 3 P = 0,001 (adjusted for ties)
Sum of
composicion N Est Median Ranks
100 - 0 30 4,0313 86,5
15 - 85 30 3,0313 58,5
50 - 50 30 3,9063 87,5
70 - 30 30 3,1563 67,5
Grand median = 3,5313
Friedman Test: COLOR versus composicion blocked by panelistas S = 9,55 DF = 3 P = 0,023
S = 13,39 DF = 3 P = 0,004 (adjusted for ties)
Sum of
composicion N Est Median Ranks
100 - 0 30 3,6250 73,5
15 - 85 30 3,2500 58,0
50 - 50 30 3,8750 87,0
70 - 30 30 3,7500 81,5
Grand median = 3,6250
Friedman Test: AROMA versus composicion blocked by panelistas S = 15,39 DF = 3 P = 0,002
S = 20,99 DF = 3 P = 0,000 (adjusted for ties)
Sum of
composicion N Est Median Ranks
100 - 0 30 3,5000 69,0
15 - 85 30 3,5000 73,5
50 - 50 30 4,5000 97,5
70 - 30 30 3,5000 60,0
Grand median = 3,7500
Friedman Test: SABOR versus composicion blocked by panelistas S = 18,36 DF = 3 P = 0,000
S = 25,27 DF = 3 P = 0,000 (adjusted for ties)
Sum of
composicion N Est Median Ranks
100 - 0 30 3,5000 72,0
68
15 - 85 30 3,5000 72,0
50 - 50 30 4,5000 99,0
70 - 30 30 3,5000 57,0
Grand median = 3,7500
Friedman Test: TEXTURA versus composicion blocked by panelistas S = 32,08 DF = 3 P = 0,000
S = 40,95 DF = 3 P = 0,000 (adjusted for ties)
Sum of
composicion N Est Median Ranks
100 - 0 30 3,5000 58,0
15 - 85 30 3,5000 60,0
50 - 50 30 4,5000 108,0
70 - 30 30 3,5000 74,0
Grand median = 3,7500
Friedman Test: NIVEL DE SAL versus composicion blocked by panelistas S = 13,23 DF = 3 P = 0,004
S = 17,48 DF = 3 P = 0,001 (adjusted for ties)
Sum of
composicion N Est Median Ranks
100 - 0 30 3,5000 73,0
15 - 85 30 3,5000 60,0
50 - 50 30 4,5000 95,5
70 - 30 30 3,5000 71,5
Grand median = 3,7500
Friedman Test: APRECIACIÓN GENERAL versus composicion blocked by panelistas S = 12,39 DF = 3 P = 0,006
S = 16,59 DF = 3 P = 0,001 (adjusted for ties)
Sum of
composicion N Est Median Ranks
100 - 0 30 3,4688 68,0
15 - 85 30 3,4688 66,5
50 - 50 30 4,3438 96,5
70 - 30 30 3,5938 69,0
Grand median = 3,7188
69
Anexo 3
Balance de Materia
70
71
Balance De materia de proceso de extracción de almidón de Quinua.
Insumo Cantidad (g) % perdida
A Quinua en grano 10.000
B Merma 800
C Quinua en grano 9.200
D Solvente 18.400
E Mezcla 27.600
F Solvente 21.450
G Almidón 6.150
H Merma 200
I Almidón 6.130
J Merma 70
K Almidón de Quinua 6.060PRODUCTO
8%
33,3%
22,2
3,26
1,14
Proceso
Molineda
Hidratación
Decantado
Tamizado
Secado
72
73
Anexo 4
Resultado análisis fisicoquímico del almidón de Quinua.
74
Anexo 5
Resultado análisis fisicoquímico de Hamburguesa de carne precocidad.
