UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA EQUINOCCIAL

FACULTAD DE CIENCIAS DE LA INGENIERÍA

CARRERA DE INGENIERÍA DE ALIMENTOS

ESTUDIO DE LA UTILIZACIÓN DE LA HARINA DE MASHUA

(Tropaeolum tuberosum) EN LA OBTENCIÓN DEL PAN DE

MOLDE

PROYECTO PREVIO LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE INGENIERA DE

ALIMENTOS

ANDREA ANALY GUERRA LUDEÑA

DIRECTORA: ING. GABRIELA VERNAZA PhD.

Quito, Marzo 2014

DERECHOS DE AUTOR

© Universidad Tecnológica Equinoccial, 2014

Reservados todos los derechos de reproducción

DECLARACIÓN

Yo Andrea Analy Guerra Ludeña, declaro que el trabajo aquí descrito es de

mi autoría; que no ha sido previamente presentado para ningún grado o

calificación profesional; y, que he consultado las referencias bibliográficas

que se incluyen en este documento.

La Universidad Tecnológica Equinoccial puede hacer uso de los derechos

correspondientes a este trabajo, según lo establecido por la ley de Propiedad

Intelectual, por su reglamento y por la normalidad institucional vigente.

ANDREA ANALY GUERRA LUDENA

C.I. 0704436633

CERTIFICACIÓN

Certifico que el presente trabajo que lleva por título “ESTUDIO DEL

PROCESO DE OBTENCIÓN Y CARACTERIZACIÓN FÍSICO-QUÍMICA DE

LA HARINA DE MASHUA (Tropaeolum tuberosum) Y SU UTILIZACIÓN EN

PRODUCTOS DE PANIFICACIÓN”, para obtener el título de Ingeniera de

Alimentos; cumple con las condiciones requeridas por el reglamento de

Trabajos de Titulación artículos 18 y 25.

ING. GABRIELA VERNAZA, PhD.

DIRECTORA DEL TRABAJO

C.I. 1711111243

AGRADECIMIENTOS

Como ciudadana libre y orgullosa de ser ecuatoriana y agradecimiento

primeramente a Dios por su guía y bendiciones, en segundo lugar a mis

queridos y abnegados Abuelos que cultivaron mi vida con ternura y amor,

expresada con su ejemplo y consejos sabios.

A mis admirados Padres apóstoles fieles de la familia, que con su sacrificio y

lucha diaria han brindado su apoyo para el alcanzar de mis metas. A mis

queridos Hermanos, que con su paciencia y tolerancia han impulsado mi

esfuerzo. A mis Familiares que siempre supieron con sus actos hacerme

orgullosa de mis raíces.

A mis queridos Profesores que supieron transmitirme sus conocimientos,

ensenándome que la motivación es el primer paso para alcanzarlos. A mis

amigos que con su diario y ejemplar vivir fueron el equipo que me permitió

enfrentar los diferentes obstáculos en mi camino.

Para finalizar mi agradecimiento sincero y de corazón al Señor Decano de la

Facultad de Ingeniería de mi querida Universidad por su ejemplar visión

sobre los sueños de los jóvenes. Y al sacrificado y humilde pueblo de mi

querido Ecuador, que han inspirado mi superación en busca del nuevo País.

GRACIAS

i

ÍNDICE DE CONTENIDOS

PÁGINA

RESUMEN __________________________________________________ vi

ABSTRACT _________________________________________________ vii

1. INTRODUCCIÓN __________________________________________ 1

2. MARCO TEÓRICO ________________________________________ 3

2.1. RAÍCES Y TUBÉRCULOS ANDINOS ______________________ 3

2.2. MASHUA (Tropaeolum tuberosum) ________________________ 3

2.2.1. ORÍGEN __________________________________________ 3

2.2.2. COMPOSICIÓN QUÍMICA Y VALOR NUTRITIVO __________ 6

2.2.5. RENDIMIENTO _____________________________________ 8

2.3. USO DE LA MASHUA ___________________________________ 9

2.4. OBTENCIÓN DE HARINA DE MASHUA ___________________ 10

2.5. HARINA DE TRIGO ___________________________________ 12

2.5.1. COMPOSICIÓN DE LA HARINA DE TRIGO _____________ 13

2.7. PAN ________________________________________________ 16

2.8. ANÁLISIS REOLÓGICO EN MASAS A PARTIR DE HARINA DE

TRIGO ______________________________________________ 16

2.8.1 ANÁLISIS DEL MIXOLAB ____________________________ 16

3. METODOLOGÍA _________________________________________ 20

3.1. MATERIA PRIMA ______________________________________ 20

3.2. OBTENCIÓN DE LA HARINA DE MASHUA _________________ 20

3.3. ANÁLISIS PROXIMAL __________________________________ 22

3.4. ÍNDICE DE ABSORCIÓN Y SOLUBILIDAD __________________ 22

3.5. ANÁLISIS REOLÓGICOS (MIXOLAB) ______________________ 24

3.6. ELABORACIÓN DE PAN DE HARINA DE MASHUA ___________ 25

ii

3.9. CARACTERIZACIÓN DE LOS PANES OBTENIDOS __________ 28

3.9.1. VOLUMEN ESPECÍFICO DEL PAN ____________________ 28

3.9.2. COLOR __________________________________________ 28

3.9.3 ANÁLISIS SENSORIAL ________________________________ 29

4. ANÁLISIS DE RESULTADOS ______________________________ 31

4.1. CARACTERIZACIÓN DE LAS HARINAS ____________________ 31

4.1.1 ANÁLISIS PROXIMAL DE LA HARINA DE MASHUA Y HARINA

DE TRIGO _______________________________________ 31

4.2. ÍNDICE DE SOLUBILIDAD DE AGUA (ISA) E ÍNDICE DE

ABSORCIÓN DE AGUA (IAA) ___________________________ 32

4.3. ANÁLISIS DE MASAS A TRAVÉS DEL MIXOLAB STANDARD __ 33

4.4. COLOR DEL PAN DE MASHUA __________________________ 37

4.5. VOLUMEN ESPECÍFICO DE LOS PANES __________________ 38

4.6. ANÁLISIS SENSORIAL _________________________________ 40

4.6.1. SABOR __________________________________________ 40

4.6.2. COLOR __________________________________________ 41

4.6.3. TEXTURA ________________________________________ 42

4.6.4. ACEPTACIÓN GLOBAL _____________________________ 43

5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES _____________________ 44

5.1. CONCLUSIONES ______________________________________ 44

5.2. RECOMENDACIONES _________________________________ 46

BIBLIOGRAFÍA ______________________________________________ 47

ANEXOS _________________________________________________ 52

iii

ÍNDICE DE TABLAS

PÁGINA

Tabla 1. Clasificación botánica de la mashua _______________________ 6

Tabla 2. Análisis bromatológico de 68 entradas de mashua ___________ 7

Tabla 3. Resultados Técnicos en la obtención de harinas de RTAS. ____ 12

Tabla 4. Metodología utilizada para el análisis físico químico de la harina

de mashua y harina de trigo ____________________________ 22

Tabla 5. Formulaciones para la harina de mashua __________________ 26

Tabla 6. Caracterización de la harina de mashua y harina de trigo ______ 31

Tabla 7. Índice de absorción y solubilidad de agua para la harina de

mashua y harina de trigo _______________________________ 32

Tabla 8. Caracterización del comportamiento reológico de las diferentes

mezclas de harinas en el Mixolab Standard ________________ 34

Tabla 9. Variación en la luminosidad, tono y saturación del color de los

diferentes panes _____________________________________ 37

Tabla 10. Volumen específico de los diferentes porcentajes de sustitución

de los panes elaborados _______________________________ 39

Tabla 11. Análisis sensorial de los diferentes porcentajes de sustitución

de los panes ________________________________________ 40

iv

ÍNDICE DE FIGURAS

PÁGINA

Figura 1. Formas de tubérculos de la mashua ______________________ 5

Figura 2. Esquema del proceso de elaboración de la harina de mashua _ 21

Figura 3. Curva tipo del Mixolab Estándar ________________________ 24

Figura 4. Esquema del proceso de elaboración del pan ______________ 27

Figura 5. Comportamiento reológico de harinas en el Mixiolab Standard _ 36

Figura 6. Relación de volumen en el pan de las cuatro sustituciones

realizadas: 100% de HT, 5% de HM, 10% de HM, 20% de HM _ 39

Figura 7. Sabor del pan _______________________________________ 41

Figura 8. Color del pan _______________________________________ 42

Figura 9. Textura del pan _____________________________________ 42

Figura 10. Aceptación global ____________________________________ 43

v

ÍNDICE DE ANEXOS

PÁGINA

ANEXO 1 __________________________________________________ 52

Análisis Sensorial

ANEXO 2 __________________________________________________ 53

Informe de resultados de los análisis físico-químicos de la harina de

mashua de 50ºC.

ANEXO 3 __________________________________________________ 54

Curvas del Mixolab

vi

RESUMEN

Debido a la poca utilización de alimentos andinos en el desarrollo de nuevos

productos, tanto el sector alimentario como industrial han buscado generar

nuevas alternativas en el consumo de alimentos. El objetivo de esta

investigación fue difundir una alternativa de sustituir en niveles óptimos la

harina de trigo por la harina de mashua (Tropaeolum tuberosum), para la

elaboración de pan. En esta investigación se analizó la caracterización

físico-química de la harina, su reología y análisis sensorial de pan. Dentro de

su caracterización la harina de mashua a una temperatura de secado a 50°C

fue la más idónea para hacer el pan ya que su nivel de humedad (13,80%)

inhibe la actividad microbiana y favorece la estabilidad de las propiedades

fisicoquímicas y funcionales en la harina. La reológia se realizó a través del

mixolab donde las masas fueron analizadas para determinar: absorción de

agua, tiempo de desarrollo, estabilidad e índice de absorción, con el objeto

de seleccionar la mezcla más conveniente de sustitución. Se elaboró el pan

cuya formulación se fundamentó en la sustitución de harina de trigo por la

harina de mashua en diferentes porcentajes: 5%, 10% y 20%. Las mejores

mezclas fueron: harina de trigo sustituida al 5% con harina de mashua. Se

encontró diferencias significativas mediante un análisis de varianza tanto en

volumen como en color en los panes, mostrando así que el pan al 5% de

sustitución fue el más óptimo. La utilización de las harinas seleccionadas en

la elaboración de pan se evaluó a través de un análisis sensorial, donde se

midió aceptabilidad global, color, sabor y textura. Los panes más aceptados

por los consumidores fueron aquellos que contenían 0% y 5% de sustitución,

seguido de los panes de 10% y 20% de harina de mashua, al aplicar la

prueba organoléptica con escala hedónica de 10 puntos para los atributos de

color, sabor, textura, aceptabilidad global donde el pan con 5% de

sustitución de harina de mashua presentó un 72% de aceptación.

vii

ABSTRACT

Due to the small utilization of Andean food in the development of new

products, both food and industrial sectors have sought to create new

alternatives in food consumption. The objective of this research was to

spread an alternative to replace at optimal levels of wheat flour for mashua

(Tropaeolum tuberosum), for making bread. In this research, the physical-

chemical characterization of flour at different temperatures, rheology and

sensory analysis of bread was analyzed. Within characterization flour

mashua 50 °C was the most suitable for bread making since their levels of

moisture (13.80%) inhibits microbial activity and contributes to stability of the

physicochemical and functional properties in flour. The rheology was

performed using Mixolab where doughs were tested for water absorption,

time of development, stability and absorption rate, in order to select the most

suitable replacement mixture. Bread formulation was developed which was

based on the substitution of wheat flour by flour mashua in different

percentages: 5%, 10 % and 20%. The best mix was the bread with 5%

mashua flour. It was significant differences in both volume and color in

breads and bread showing the substitution of 5 % as the most optimal. The

different formulations were assessed through sensory analysis, where overall

acceptability, color, flavor and texture was measured. The more accepted by

consumers were those containing 0 % and 5% substitution, followed by the

bread of 10% and 20 % flour mashua , applying the organoleptic test with 10

point hedonic scale for color, taste, texture and overall acceptability where

bread with 5% replacement of flour mashua presented a 72 % acceptance.

1. INTRODUCCIÓN

1

1. INTRODUCCIÓN

La mashua, así como otros tubérculos andinos como la oca y el olluco son

especies de alto valor nutritivo, que en un momento dado fueron la base de

la alimentación de las poblaciones andinas, y; pueden ser un sustituto de la

papa.

La mashua específicamente es un tubérculo que contiene almidón, vitaminas

C y B, proteínas, carbohidratos, fibras, por lo cual se lo utiliza tanto como

alimento así como medicina en algunos pueblos del Ecuador.

Los cultivos andinos de tubérculos tienen un gran potencial de

transformación en productos procesados, sin embargo, en la actualidad, los

países productores están subutilizando este potencial, pudiéndose obtener

productos con características excepcionales (Espinosa, Vaca, Abad, &

Crissman, 1996)

La importancia que tiene la mashua radica principalmente en el potencial

rendimiento, asociado al alto contenido de glucosinolatos, de esta manera

sus proteínas tienen una composición balanceada de suplementos de gran

importancia nutritiva, poseen una versatilidad muy grande para la

transformación ya sea primaria como agroindustrial, ofreciendo amplias

posibilidades de producción, consumo y nutrición humana. Es por ello la

importancia de realizar la caracterización físico – química de este tubérculo,

con el fin de determinar sus rendimientos, composición química,

procesamiento, sus propiedades y el análisis mismo en obtención de la

harina de mashua, determinando las maneras más adecuadas de

transformación, permitiendo así no solo rescatar un alimento autóctono del

país, sino obtener un producto nutritivo del cual se pueda obtener sus

principales propiedades nutritivas y características de sabor, color, textura y

analizarlo comparativamente con otros productos (Brack & Suquilanda,

2004).

2

Se puede presentar a la harina de mashua como una alternativa en la

industria de la panificación. Tiene características muy favorables en la

sustitución parcial del trigo.

Hoy en día los esfuerzos por encontrar sustitutos de la harina de trigo son

crecientes, y muchas posibilidades están en auge, como: la harina de maíz,

cebada, quinua, papa, yuca y camote. Sin embargo, no se ha encontrado en

artículos científicos estudios que sustituyan harina de mashua por harina de

trigo.

De esta manera el presente proyecto representa la oportunidad de poner en

práctica los conocimientos y experiencia adquirida durante la formación

personal en la carrera de Ingeniería de Alimentos, planteando una solución

viable a una realidad existente de la soberanía alimentaria del país,

mediante el aprovechamiento y extracción de sus recursos alimenticios

como es la mashua, permitiendo ser un sustituto de otras harinas en cuanto

a contenidos nutricionales. Así el objetivo del presente estudio fueron los

siguientes:

Objetivo general:

Estudiar la utilización de la harina de mashua (tropaeolum tuberosum) en la

obtención del pan de molde.

Objetivos específicos:

Caracterizar física y químicamente la harina de mashua.

Caracterizar el comportamiento reológico de las mezclas de harina de

trigo con la harina de mashua.

Elaborar pan con la sustitución parcial de harina de trigo por harina de

mashua.

Evaluar la aceptabilidad sensorial de los productos obtenidos.

2. MARCO TEÓRICO

3

2. MARCO TEÓRICO

2.1. RAÍCES Y TUBÉRCULOS ANDINOS

La región andina del Ecuador es considerada como la zona más apta para la

producción de Raíces y Tubérculos Andinos (RTAS), debido a las facilidades

de producción y al gran conocimiento y experiencia de agricultores en otros

cultivos como el de la papa (Tapia & Morillo, 2009).

Los tubérculos andinos (RTAS) se siembran, casi siempre después de la

papa, cuando el terreno está más suelto, resultando beneficiosa la siembra,

ya que se utiliza el efecto residual del fertilizante aplicado a la papa (Barrera,

Espinoza, Tapia, & Monteros, 2004).

Desde el punto de vista de seguridad alimentaria, las RTAS presentan

diferentes contenidos nutritivos que sirven para la alimentación humana.

Generalmente el consumo de RTAS está asociado con la pobreza (Barrera

et al., 2004).

2.2. MASHUA (Tropaeolum tuberosum)

2.2.1. ORÍGEN

La mashua es originaria de los Andes centrales, es un cultivo de alta sierra

por tal razón se encuentra en el Ecuador, Perú, Colombia y Bolivia (10-20°

Lat. Sur) (Espin, Villacres, & Brito, 2004).

La mashua es una planta herbácea que tiene un alto contenido de almidón,

vitaminas C y B, proteínas, carbohidratos, fibras y calorías. Por lo cual, es un

alimento nutricional y medicinal que sirve para la seguridad alimentaria de

muchos pueblos ecuatorianos (CIP ,2009).

4

Otras zonas de la sierra ecuatoriana que también cultivan mashua son: San

Gabriel y Cristóbal Colón en la provincia del Carchi; Saquisilí, Yacupamba,

Yanohurco, Zumbahua, Palma, Chanchalo y Rumipungo en la provincia del

Cotopaxi; Pilahuín en la provincia del Tungurahua, Salarón, Cebadas y

Nauteg en la provincia de Chimborazo, Bolívar, Cañar y Azuay, actividad que

lo realizan gracias al aporte técnico de siembra y agro industrialización del

Instituto Nacional Autónomo de Investigaciones Agropecuarias (INIAP), y

otras organizaciones como la Organización de las Naciones Unidas para la

Agricultura y Alimentación (FAO).

2.2.2. GENERALIDADES

La mashua con su nombre científico Tropaeolum tuberosum, es una planta

anual, herbácea, de crecimiento inicialmente erecto que luego varía a

semipostrado y trepadora, ocasionalmente mediante los pecíolos táctiles.

Sus flores son solitarias, que nacen de las axilas de sus hojas (Tapia, 1979),

(Arbizu & Tapia, 1992).

Sus tubérculos son comestibles, perfumados y de sabor ligeramente picante,

que miden entre 5 y 15 cm de largo. Como se observa en la Figura 1, tienen

forma cónica alargada, yemas profundas (Brack & Suquilanda, 2004).

5

Figura 1. Formas de tubérculos de la mashua

(Grau, Ortega, & Nieto, 2003)

La mashua es tolerante a bajas temperaturas que varían de 12 a 14 °C.

Soporta heladas y el rango de temperatura puede variar de 4°C hasta los

20°C (Monteros, 1996).

El tubérculo posee una estructura arenosa y contiene15% de proteínas, un

5% de carbohidratos y 80% de agua. La mashua es muy rústica por ello

puede cultivarse en suelos poco fertilizados, sin uso de fertilizantes y

pesticidas, aún en estas condiciones, su rendimiento puede duplicar al de la

papa.

La clasificación taxonómica de la mashua se describe en la Tabla 1.

6

Tabla 1. Clasificación botánica de la mashua

(FAO, Organización de las Naciones Unidas para la agricultura y alimentación, 2008)

En Ecuador se le conoce también a la mashua con el nombre común de:

Añumajua, masua, mashua, mashwa y maxua.

2.2.2. COMPOSICIÓN QUÍMICA Y VALOR NUTRITIVO

La mashua tiene un alto contenido de almidón, un balance apropiado de

vitaminas, fibras, proteínas, grasas, carbohidratos y calorías. Su valor

nutritivo supera el de algunos cereales y de la papa. La mashua presenta

también altos valores de humedad, fósforo y ácido ascórbico como se lo

puede ver en la Tabla 2.

Reino: Vegetal

División: Espermatofita

Subdivisión: Angiospermas

Clase: Dicotiledóneas

Súper Orden: Dicifloras

Orden: Geraniínea

Familia: Tropaeolaceae

Género: Tropaeolum

Especie: Tuberosum

Nombre científico Tropaeolumtuberosum

7

Tabla 2. Análisis bromatológico de 68 entradas de mashua

Banco de Germoplasma del INIAP

FUENTE VALOR MÍNIMO VALOR MÁXIMO

Datos de muestra seca

V. Energético 4.31 4.59

Humedad 80.3 92.8

Proteína 7.22 13.99

Extracto Etéreo 3.03 7.75

Materia Seca 7.20 19.7

Fibra 4.94 6.52

Cenizas 4.19 5.45

Almidón 20.01 79.46

Azucares Totales 6.67 55.23

Datos de muestra fresca

Ac. Ascórbico 59.52 96.62

(INIAP, 1996)

El consumo de mashua se debe principalmente a la provisión de

carbohidratos, como fuente de energía. Algunos investigadores sostienen

que la presencia de glucosinatos en la mashua tiene efectos beneficiosos

sobre el sistema inmunológico y que podrían proteger al organismo humano

contra el cáncer, pero que al mismo tiempo podrían tener efectos

perjudiciales sobre el sistema nervioso cuando se consumen en grandes

cantidades (Brack & Suquilanda, 2004).

Según Brack & Suquilanda (2004) entre los principales beneficios

medicinales que presenta la mashua al consumirla, se mencionan:

8

Actúa contra los cálculos renales.

Es un efectivo antibiótico contra bacterias como la Escherichia coli y

el Staphylococcus, y hongos como la Candida albicans.

Se le emplea para combatir las dolencias génito urinarias, y contra la

anemia.

Reduce el deseo sexual al disminuir la cantidad de testosterona y

dihidrotestosterona en la sangre (Brack & Suquilanda, 2004).

Depurativo para curar enfermedades venéreas, cortar hemorragias,

cicatrizar heridas, gripes y dolores.

El agua de la mashua sirve para limpiar el organismo y para curar

heridas.

La mashua consumida con frecuencia en ayunas evita el bocio y quita

la acidez estomacal.

Además la mashua tiene propiedades bactericidas, nematicidas, fungicidas,

insecticidas, y repelente de insectos. Por estos atributos la mashua se

siembra intercalada con otros tubérculos más susceptibles como la papa,

oca, y melloco. La planta de mashua posee gran resistencia a las plagas.

2.2.5. RENDIMIENTO

Según con el Informe Técnico Anual del INIAP (1989), señala que entre el

melloco, oca y mashua, éste último es el cultivo con mayor rendimiento, y

puede ser considerado como el más promisorio desde el punto de vista

agronómico, a pesar de que es el menos apetecido por los consumidores en

comparación con los otros tubérculos, debido a su sabor astringente. El más

alto rendimiento obtenido fue de 74.666 kg/hectárea superando así a otros

tubérculos andinos inclusive a la papa.

Alvarez & Merino (2009), muestran como resultados de un ensayo

experimental para registrar la relación directa entre número de tubérculos

sembrados y el rendimiento obtenido por planta, un promedio general de

9

1.88 kg/planta y un porcentaje de daño por plaga, de apenas el 2.31%

confirmando en cierta manera las propiedades organolépticas, en cuanto a

incidencia de plagas, enfermedades y rusticidad del cultivo.

2.3. USO DE LA MASHUA

El consumo de mashua se debe principalmente a la provisión de

carbohidratos, como fuente de energía. La combinación de aminoácidos

esenciales parece ser la adecuada en relación con las proteínas presentes.

Posee niveles altos de minerales, calcio, fósforo, hierro y carotenos, en

relación con la papa y los otros tubérculos andinos. En Ecuador la mashua

es cultivada con fines de autoconsumo o para alimentación animal, por lo

que el área de cultivo es variable, generalmente muy reducida (Navas,

Vega, & Soria, 2000).

A pesar de su sabor amargo, su utilización es muy variada para la

alimentación, como medicina y como planta ornamental (Instituto Nacional

de Innovación Agraria, 2006).

En la alimentación se la utiliza para sopas, mermeladas, coladas dulces.

Ancestralmente se la consumía cocida o en locros, también se la hacía

chicha, que eran utilizadas como alimento y medicina (Estrella, 1986). Según

(Acosta-Solis, 1980), las comunidades indígenas creen que los tubérculos

cocinados son buenos para enfermedades relacionadas del hígado y

riñones.

Las RTAS tienen un enorme potencial para contribuir al desarrollo

socioeconómico de las áreas rurales. Sus características agronómicas y

bioquímicas son apropiadas para su transformación, proceso necesario para

expandir su utilización (Espin et al., 2004).

El uso de harinas de tubérculos se presenta como una gran ventaja en la

industria alimentaria, debido a que puede ser utilizado para la formulación de

10

productos de panificación, sopas deshidratadas, formulaciones para comida

de lactantes snacks, entre otros (Ammar, Hegazy & Bedeir , 2009).

2.4. OBTENCIÓN DE HARINA DE MASHUA

La producción y almacenamiento de las raíces y tubérculos es una

necesidad, debido a que en las zonas andinas, los cultivos son estacionales.

De acuerdo a Fairle & Morales (1999), a continuación se resumen las

operaciones básicas en la producción de harina de raíces y tubérculos.

Para la selección se debe considerar materia prima fresca, es decir

tubérculos sanos, libres de cualquier daño o cualquier tipo de

descomposición microbiana. Una vez seleccionado el tubérculo se procede

con el proceso lavado por medio del cual se elimina cualquier sustancia

adherida a la superficie así como otros residuos contaminantes.

En tubérculos como la oca, melloco, mashua y zanahoria blanca sólo se

realiza el proceso de rectificado mas no pelado. El cual tiene como objetivo

eliminar los ojos profundos y las partes dañadas (Fairle & Morales, 1999).

Para el escaldado o blanqueado, según Fairle & Morales (1999) esta

operación consiste en someter la materia prima a un baño de agua a 92°C

por 4 a 8 minutos, con la finalidad de:

Terminar la limpieza del producto.

Inhibir la acción de las enzimas que provocan el pardeamiento.

Fijar y conservar el color.

Mejorar las condiciones del material para la deshidratación puesto

que con esta operación se rompen las paredes celulares del material

vegetal, lo que facilita el proceso de evaporación.

Elimina olores y sabores desagradables.

Disminuye la carga microbiana.

11

Con el objetivo de mejorar la conservación de los alimentos manteniendo

sus propiedades nutricionales y reduciendo el espacio que estos ocupan, la

deshidratación es un proceso basado en la eliminación de la humedad sin

afectar su color, aroma, sabor original y principalmente calidad alimentaria.

Su proceso se fundamenta en el retiro de agua contenida en las fibras

orgánicas del alimento, dependiendo de varios factores de los cuales los

más importantes son:

Aspectos del alimento:

Cantidad de agua contenida

Tamaño del alimento

Entrecruzamiento de la trama material

Espesor

Permeabilidad o capilaridad

Aspectos del proceso:

Velocidad

Sequedad

Constante temperatura

Renovación del aire de la solera del horno utilizado

De esta manera, el proceso controla las corrientes de aire caliente

manteniendo una dirección y sostenimiento a diversas temperaturas y

velocidad para extraer la humedad del alimento.

Es necesario aclarar que la humedad inicial de cada tipo de RTAS es

altamente variable. En la Tabla 3, se muestran los resultados técnicos de la

producción de harinas de RTAS utilizando deshidratador.

12

Tabla 3. Resultados Técnicos en la obtención de harinas de RTAS.

CONCEPTO PAPA OCA PAPA- LISA

ISA-ÑO

ARRA- CACHA

AJI-PA

YA-CON

ACHI-RA

GUA- LUSA

MAU-KA

Humedad m. Prima (%)

78 83 89 84,5 80 78 93,9 75 58 56,5

Desperdicios (%)

19,5 5,5 2,5 5,5 3,7 7,7 14,4 32,3 26,7 26,3

Rendimiento (%)

17,6 16,5 10,2 11,3 19,5 20,6 6,6 21,5 27,3 33,3

Tiempo escaldad(min)

4 3 3 2,5 3 2,5 0 0 3 3

Tiempo secado (%)

8 8 9 8 8 8 10 8 8 8

Materia prima (kg)

10 10 10 10 10 10 10 10 10 10

Energía Eléctrica (kwh)

1,52 1,52 1,65 1,52 1,52 1,83 1,83 1,52 1,52 1,52

Gas licuado Petróleo (kg)

1,25 1,3 1,42 1,26 1,26 1,79 1,79 1,25 1,25 1,22

(Raices y tuberculos andinos, 1999).

Se puede visualizar que la humedad de yacón es la más alta y corresponde

a 93,9% y la humedad de la mashua (mauka en el cuadro) es la más baja y

corresponde a 56,5%.

2.5. HARINA DE TRIGO

El trigo es el segundo cereal más producido en el mundo, debido a sus

importantes características nutricionales y también por su materia prima

principal para la elaboración de productos de panificación (FAO 2013).

Según Othón (2009), el trigo es un producto vegetal que pertenece a la

familia de las gramíneas, donde el grano maduro está formado por:

carbohidratos, proteínas, ácidos grasos, minerales, enzimas y vitaminas.

13

La harina de trigo es un producto que se obtiene de la molienda y tamizado

del endospermo del grano de trigo (triticum vulgare, Triticum durum) hasta

un grado de extracción determinado, considerando al restante como un

subproducto (residuos de endospermo, germen y salvado) (INEN 616, 2006).

Según la INEN 616, (2006).Las características de la harina deben ser: color

blanco con ligero tinte amarillento, ausencia de mohos y olores

desagradables, suave al tacto, sin acidez.

El trigo se usa en menor proporción para fabricar cereales de desayuno,

cerveza, whisky y alcohol industrial. En el caso de los trigos de menor

calidad, los subproductos de la molienda y elaboración de cervezas y

estilados se aprovechan como piensos para el ganado. El grano duro se

destina a las panificadoras y a la producción de pastas, y las procedentes de

trigos blandos a la elaboración de masas pasteleras (Vanegas, 2005).

Según Brandt & Suquilanda (2004) la harina de trigo para la elaboración de

pan debe provenir de trigos fuertes, debido a que esta harina se caracteriza

por su gran cantidad y calidad de proteína, fuerza y estabilidad de masa,

adecuada producción de gas, actividad amilásica y contenido de humedad

menor a 14% para almacenarla con seguridad.

2.5.1. COMPOSICIÓN DE LA HARINA DE TRIGO

Según los requisitos en la INEN 528 (2006), la harina de trigo debe presentar

un color uniforme blanco-amarillento, de olor y sabor característico del grano

molido, sin indicios de rancidez, con total ausencia de otro tipo de harina,

además, debe presentar una apariencia uniforme sin puntos negros, no estar

sucia, libre de insectos, cuerpos extraños etc. Se observa la composición de

la harina de trigo en la Tabla 3.

14

Tabla 3. Caracterización físico química de la harina de trigo

Harina

panificable

extra

Harina

integral

Harinas

para

todo uso

Método de

ensayo

REQUISITOS Min - Máx.

Min -

Máx.

Min -

Máx.

Humedad (%) 14,5 15 14,5 NTE INEN 518

Proteína base

seca (%)

10

11

9

NTE INEN 519

Cenizas base seca

(%) 0,75 2 0,85 NTE INEN 520

Acidez (Exp. En

ácido sulfúrico) 0,1 0,1 0,1 NTE INEN 521

Gluten húmedo 25 25 NTE INEN 529

Norma técnica ecuatoriana, INEN 616

2.5.1.1. Almidón

El almidón es un polisacárido de glucosa, de reserva alimenticia

predominante en las plantas, es el componente principal de la harina, ya que

constituye el 75% de su composición. La absorción del almidón en el

organismo se realiza de forma lenta y gradual por lo que es una fuente de

energía durante un largo periodo (Orthón, 2009).

2.5.1.2. Gluten

Según la norma INEN 0616 (2006), el gluten es una sustancia de proteínas

insolubles en agua, que tiene la característica de ligar los demás

componentes de la harina, dándole la cualidad de ser panificable; debido a la

capacidad de fermentar la masa en presencia de agua y levaduras.

15

El gluten no interviene en el proceso de fermentación solo aglutina la masa.

Está formado por la glutenina y gliadina que son las proteínas responsables

de la fuerza y elasticidad de las masas (Herrera & Sisalema, 2013).

2.5.1.3. Lípidos

Los lípidos presentes en el grano constituye aproximadamente el 2%, el tipo

de grasa presente está formada por ácidos grasos poli y monoinsaturados

que presentan beneficios para el buen estado del sistema cardiovascular

(Ronquillo, 2012).

2.5.1.4. Fibra

La cantidad de fibra presente en harinas es casi nula, debido a que se

elimina la cubierta y el germen, ya que la celulosa se encuentra en la capa

externa del grano de trigo. Esto no ocurre en las harinas integrales porque

se conserva esta parte del grano, por lo que la cantidad de fibra es superior

con respecto a las convencionales (Orthón, 2009).

2.5.1.5. Minerales y Cenizas

Los componentes mayoritarios de la fracción mineral del trigo son los

fosfatos y sulfatos de K, Mg y Ca, los minoritarios incluyen Fe, Mn, Zn y Cu.

Las cenizas están formadas principalmente por calcio, magnesio, sodio,

potasio, etc., provenientes de la parte externa del grano, que se añaden a la

harina según su tasa de extracción (Bravo & Ortiz, 1999).

16

2.6. PAN

El pan es el alimento más antiguo y consumido por el hombre, su origen

remonta a épocas prehistóricas. Las religiones cristianas, judías, griegas y

egipcias lo han utilizado como un símbolo sagrado (Orthón, 2009).

Según la norma INEN 95 (2006), el pan es una miga blanca u oscura que

consta de: harina de trigo (blanca, semi-integral o integral), agua potable,

levadura, sal, azúcar, grasa comestible (vegetal o animal) y aditivos

autorizados.

Para la manufactura el pan se siguen los siguientes pasos básicos:

premezcla de ingredientes, amasado, fermentación, prensado o formado y el

horneado. La calidad de la harina se habla en relación al porcentaje de

proteínas, fibra, carbohidratos y aminoácidos presentes en los diferentes

tipos de harina, ya que la calidad afecta principalmente la absorción de agua

y tiempo óptimo de amasado (Orthón, 2009).

2.7. ANÁLISIS REOLÓGICO EN MASAS A PARTIR DE

HARINA DE TRIGO

2.7.1 ANÁLISIS DEL MIXOLAB

El Mixolab es una herramienta imprescindible que permite obtener un

análisis completo de las características de harinas y trigos en un solo ensayo

automático, al anticipar su comportamiento durante el amasado y la cocción,

permitiendo determinar las características reológicas de una masa que fue

sometida a una fuerza de amasado, y temperatura, obteniendo como

resultado la capacidad de hidratación de la mezcla, tiempos de desarrollo,

debilitamiento de proteínas, actividad enzimática, retrogradación del almidón,

17

por esto se considera una herramienta útil para la industria molinera, ya que

permite observar el comportamiento de la harina y controlar de manera

eficiente los procesos de calidad de la molienda (CHOPIN TECHNOLOGIES,

2008).

El Mixolab permite diferenciar las principales categorías de trigos (repostería,

panificables, de fuerza), en función de su comportamiento durante el

amasado y gelatinización de su almidón. También se puede a través del

mixolab diferenciar las clases de trigo dentro de una misma variedad. El

análisis se basa en someter a una cantidad de masa en condiciones

establecidas de amasado y temperatura, que emulan el proceso de

panificación y evaluar el comportamiento y daños que sufre la masa. Y así

ayudará para el desarrollo de formulaciones gracias a la evaluación del

efecto de ingredientes y aditivos (CHOPIN TECHNOLOGIES, 2008).

De acuerdo a CHOPIN TECHNOLOGIES (2008), el comportamiento de la

masa se explica en cinco parámetros, que se obtienen de la curva del

mixiolab, estos se explican de la siguiente manera:

Amasado o Desarrollo: En la primera etapa de la prueba se determina el

poder de absorción del agua de las harinas a una temperatura constante y

se miden las características de la masa durante el proceso de amasado

verificando su estabilidad y elasticidad. Durante esta etapa la mezcla de

harina, agua, que es una pasta espesa y viscosa; se convierte en una masa

suave y visco elástica de fácil extensión como una membrana delgada y

continua. Cuanto más alto es el índice de amasado, más estable es la masa,

lo cual se vuelve más resistente. A esto se le conoce como el desarrollo

completo de la masa (Lascano, 2010).

18

Fuerza de las proteínas: Se determina que cuando la temperatura de las

masas aumenta, su consistencia disminuye, de tal forma que la intensidad

de este debilitamiento depende de la calidad más no de la cantidad de las

proteínas. Estas proteínas son las gluteninas que dan estabilidad y fuerza, y

las gladinas, que dan extensibilidad y viscosidad a las masas (Lascano,

2010).

Gelatinización del almidón: Se observa que a partir de la temperatura

inicial de gelatinización, existe un incremento de la consistencia de la masa,

este incremento depende del tipo de almidón y de los aditivos añadidos.

Mientas más alto es el índice de viscosidad, la masa va enfrentando el

calentamiento y la actividad amilástica es menos fuerte (Sandoval, Álvarez,

Paredes & Lascano 2012).

Actividad amilástica: La amilasa es una enzima que degrada el almidón.

Existen dos principales tipos de amilasas en el trigo: las amilasas α y las

amilasas β. El índice amilasámico alto corresponde a una actividad

amilasámica baja, mientras que un índice amilasámico bajo demuestra una

actividad amilasámica importante. Es decir, un índice de 5 demuestra una

gran actividad amilasámica, alrededor de 3 – 4 se debe tener cuidado,

mientras que por debajo de 2 la muestra tiene un número alto de amilasas

(Dubat, 2013).

Retrogradación del almidón: El almidón es un factor fundamental en el

endurecimiento del pan, cuando este disminuye su temperatura después de

la cocción, la miga toma mayor firmeza. En este proceso se produce una

transformación en donde las moléculas gelatinizadas de almidón empiezan a

ser más inestables y a ceder parte del agua, sus celdas se encogen, se

hacen menos elásticas y más secas. Por lo que se produce el

envejecimiento del pan, donde se pierde la calidad de la miga.

19

Cuanto más alto sea la retrogradación más alto será el índice de

retrogradación, un índice bajo determina una larga vida útil para el pan

(Toaquiza, 2011).

3. METODOLOGÍA

20

3. METODOLOGÍA

3.1. MATERIA PRIMA

La materia prima fue obtenida de Quisapincha, de la provincia del

Tungurahua, se seleccionó el ecotipo mashua “amarilla” en buenas

condiciones, de modo que no presente daños físicos ni algún tipo de

descomposición.

Este tubérculo fue llevado a la planta piloto de la Universidad Tecnológica

Equinoccial, y se almacenó en sus bodegas.

Para la elaboración del pan, se utilizó la harina de trigo de la panificadora “La

Moderna” en todas las formulaciones.

3.2. OBTENCIÓN DE LA HARINA DE MASHUA

Se realizó la limpieza de la mashua a través del lavado, eliminando la tierra

adherida y otros residuos contaminantes. Luego se continuó con la

operación de pelado, la cual se realizó manualmente al igual que el

rectificado, la misma que consistió en eliminar los ojos profundos y partes

superficiales dañadas.

Una vez limpia y rectificada la materia prima se la colocó en bandejas para

hacerlas rodajas de forma transversal con un espesor aproximado de 3 mm.

La deshidratación de la mashua fue a 50°C durante 8 horas, empleando un

deshidratador de aire caliente marca CUSIN PRO, modelo OL 026 10 de

600w, equipado con 10 bandejas, en donde se colocó la mashua en rodajas

de un grosor aproximado de 2 - 3mm. Se debe tomar en cuenta, que para

una óptima deshidratación de forma uniforme y rápida es esencial que la

materia prima se reparta bien en las bandejas. La densidad de carga óptima

es de 4,5 – 5kg/ m² (Fairle & Morales, 1999).

21

Finalmente después de la deshidratación, se realizó la molienda que

comprende la introducción de la mashua en un molino BLACK&DECKER,

modelo HC3000, con velocidad de 1.

En la Figura 2 se muestra la secuencia de los procesos para la obtención de

la harina de mashua.

Figura 2. Esquema del proceso de elaboración de la harina de mashua

22

3.3. ANÁLISIS PROXIMAL

Una vez obtenida la harina se realizó el análisis físico químico de la harina

de mashua, de acuerdo a la norma INEN 616. En la Tabla 4 se muestran las

características del análisis proximal de la mashua, que se realizó en

LABOLAB, laboratorio químico de la ciudad de Quito, dedicado al análisis de

alimentos, aguas y afines.

Tabla 4. Metodología utilizada para el análisis físico químico de la harina de

mashua y harina de trigo

PARÁMETRO MÉTODO

Humedad PEE/LA/02 INEM 540

Proteína PEE/LA/01 INEM 543

Grasa PEE/LA/05 INEM 541

Ceniza PEE/LA/03 INEM 544

Fibra INEM 522

Carbohidratos totales Cálculo

Energía (Kcal/100g) Cálculo

(LABOLAB, análisis de alimentos, aguas y afines, 2013)

3.4. ÍNDICE DE ABSORCIÓN Y SOLUBILIDAD

Se realizó el análisis de absorción de agua y de solubilidad siguiendo el

método de Giacometti & León (2010). Se tomó tres muestras para la harina

de trigo control y tres muestras para la harina de mashua.

23

En esta metodología se tomó una muestra de 2,5 gramos en base seca de

harina. A esto se adicionó 25 ml de agua destilada y se obtuvo una

suspensión, la cual se agitó por un periodo de 30 minutos, luego de esto se

llevó a centrifugar por 10 minutos a 3000 rpm a una temperatura de 21°C. El

sobrenadante líquido se colocó muy cuidadosamente en una cápsula

previamente tarada, luego se llevó a una estufa a 105°C durante 4 horas.

Se hizo tres réplicas por cada muestra, donde el sedimento se pesó y el

índice de absorción de agua se calculó a partir de este peso y se utilizó la

ecuación 2. El índice de solubilidad en agua expresa la cantidad de los

sólidos secos recuperados de la evaporación del sobrenadante obtenido en

la prueba de absorción de agua, esto se entiende como el porcentaje de

sólidos secos en la muestra inicial de 2,5 gramos más el porcentaje de

humedad resultando así el peso de la muestra en bases seca y para obtener

el resultado se hizo uso la ecuación 1.

Donde:

ISA= Índice de solubilidad de agua (%)

IAA= Índice de absorción de agua

Mre= Masa de residuo de la evaporación (g)

Ma= Masa de la muestra (g); en base seca

Mrc= Masa del residuo de la centrifugación (g)

24

3.5. ANÁLISIS REOLÓGICOS (MIXOLAB)

Los análisis concernientes al comportamiento reológico, se realizó a través

del mixolab, aparato que permite caracterizar el comportamiento reológico

de una masa sometida a amasado y calentamiento. Los análisis fueron

realizados por la empresa GRANOTEC, siguiendo la metodología descrita

por AACC 54-60-01, para ser analizadas por medio de la curva del mixiolab

estándar.

Aquí se tomó cuatro diferentes formulaciones: harina de trigo al 100% y

sustituyendo en 5%,10% y 20% con harina de mashua mezcladas

respectivamente.

Los análisis realizados a través de la curva del mixolab estándar fueron:

absorción de agua para el desarrollo de la masa (%), estabilidad (min), C1-

amasado o desarrollo de la mezcla, C2-calidad de la proteína, C3-

gelantinizaciòn del almidón, C4-actividad de la amilasa y C5-retrogradación

del almidón, como se observa en la Figura 3 y en el Anexo 3.

Figura 3. Curva tipo del Mixolab Estándar

(CHOPIN TECHNOLOGIES, 2008)

25

3.6. ELABORACIÓN DE PAN DE HARINA DE MASHUA

Tomando como referencia la norma AACC para la elaboración de pan, el

proceso comprendió la realización de varios ensayos experimentales con los

cuales se pudo establecer en base a un análisis comparativo las

características óptimas de la masa evaluada en función de su pegajosidad,

elasticidad, consistencia, estructura y capacidad de fermentación.

El análisis se fundamentó con tres formulaciones diferentes de harina de

trigo (HT) y harina de mashua (HM) en función de las siguientes

combinaciones:

HT: 95%; HM: 5%

HT: 90%; HM: 10%

HT: 80%: HM: 20%

Con el objetivo de determinar si la incidencia de la harina de mashua en el

pan es favorable en base de los factores evaluados, se procedió a su

eliminación de manera absoluta, dando lugar a una muestra compuesta

totalmente de harina de trigo (HT:100%), la misma que se la utilizó como

elemento de formulación de control.

HT: 100%; HM:0%

La composición de las mezclas resultantes y la formulación de control se

citan en la siguiente Tabla 5:

26

Tabla 5. Formulaciones para la harina de mashua

INGREDIENTES % MASA TOTAL

% MASA

TOTAL

% MASA

TOTAL

% MASA

TOTAL

HARINA DE

TRIGO

100,00% 95,00% 90,00% 80,00%

HARINA DE

MASHUA

0,00% 5,00% 10,00% 20,00%

AGUA 63,00% 63,00% 63,00% 63,00%

LEVADURA 1,50% 1,50% 1,50% 1,50%

AZUCAR 7,00% 7,00% 7,00% 7,00%

MANTECA 3,00% 3,00% 3,00% 3,00%

MEJORADOR 0,70% 0,70% 0,70% 0,70%

SAL 2,00% 2,00% 2,00% 2,00%

Partiendo de la formulación control descrita anteriormente se procedió a

pesar en base 1.500 gramos de harina de trigo junto con todos los

ingredientes que luego se colocó en una mezcladora eléctrica a una

velocidad baja por el lapso de un 1 minuto y luego a velocidad alta por 7

minutos. El orden en que se colocó los ingredientes fue: agua, harina,

azúcar, manteca, sal y levadura. La masa uniforme se dejó en reposo

durante un lapso de 10 minutos tapada con un plástico con la finalidad que

la masa descanse.

Transcurrido el tiempo de reposo se procedió a pesar 120 gramos de masa,

el moldeado se realizó manualmente, se lo enrolló y se lo colocó en los

moldes previamente enmantequillados, para luego ser llevados al proceso

de fermentación a la cámara de leudado bajo parámetros establecidos

(38°C) por el lapso de una hora donde se produjo la mayor fermentación

alcohólica y fermentaciones complementarias cuyo objeto de conseguir el

crecimiento final de tal forma que el pan alcance un buen volumen.

Se retiró del fermentador para luego colocarlos en el horno a una

temperatura de 220ºC por el lapso de 20 minutos, hasta alcanzar la

temperatura final del pan de 90ºC para destruir todas las formas de vida.

27

Terminado el horneado, se procedió al enfriamiento colando el producto a

temperatura ambiente, permitiendo que este apto para el consumo humano.

Tomando como referencia la composición de las mezclas de HT y HM,

anteriormente descritas, se procedió a clasificarlo, proceso en el cual se

tomó en consideración además, la contextura física, uniformidad y color para

someterlo al análisis sensorial.

Figura 4. Esquema del proceso de elaboración del pan

28

3.9. CARACTERIZACIÓN DE LOS PANES OBTENIDOS

3.9.1. VOLUMEN ESPECÍFICO DEL PAN

Este parámetro se midió empleando una modificación del método 10-05 de

la AACC (2000), descrita por Lainez (2008), la cual consiste en determinar el

volumen del pan, con la finalidad de conocer el incremento de volumen entre

los diferentes tratamientos del pan, para lo cual se utilizó el método de

“desplazamiento de semillas” que consistió en colocar en un molde de pastel

4 kilos de quinua y se marcan la altura alcanzada, el exceso se retiró con

una regla hasta obtener una superficie plana de la quinua en el molde.

Luego se vacía el recipiente colocando las semillas en otro recipiente.

Posteriormente se introdujo la unidad de pan de mashua al recipiente, donde

se colocó nuevamente todas las semillas hasta volver a llenar por completo

el recipiente y finalmente se midió la distancia de desplazamiento o no

utilizada de las mismas con una probeta, siendo este el volumen del pan.

El volumen específico se determinó mediante la división del volumen (cm3)

obtenido entre el peso (g) del pan de molde. Este procedimiento se repitió 4

veces para cada formulación de 0% 5% 10% y 20% de harina de mashua.

3.9.2. COLOR

Una vez elaborado el pan, se colocó la muestra patrón conformada por las

siguientes formulaciones:

HT: 95%; HM:5%

HT: 90%; HM:10%

HT: 80%; HM:20%

El procedimiento para medir el color, consistió en colocar el colorímetro

Minolta modelo (Chroma Meter CR-410), en contacto directo sobre la

muestra de interés, el equipo emite una luz de xenón pulsante y las

29

longitudes de onda emitidas por la muestra, son transcritas por el colorímetro

a valores del espacio de color en coordenadas L*, a * y b*, las mismas que

sirvieron para definir la ubicación de cualquier color en el espacio de color

uniforme que muestra este sistema. Los resultados se expresaron a partir de

los cambios en la luminosidad (L*), en ángulo hue y croma.

(

)

⁄

Dónde: a*= coordenada de cromaticidad en la gama de rojo-verde

b*= coordenada de cromaticidad en la gama de amarillo-azul

Con las formulaciones descritas anteriormente, se cumplieron tres

mediciones a cada una, evaluando las diferencias de color con respecto al

patrón. El resultado obtenido fue de 9 réplicas, 3 por cada formulación.

Los datos correspondientes al color y al volumen específico se analizaron

estadísticamente utilizando ANOVA y Tukey HSD para verificar si existen

diferencias significativas entre las muestras de harinas utilizando el

programa Starghaphics Centurion XV, versión 15.2.05.

3.9.3 ANÁLISIS SENSORIAL

Para el análisis sensorial, el producto fue evaluado sensorialmente donde se

analizó atributos de color, olor, sabor, textura y aceptabilidad global a 69

posibles consumidores.

Se entregó cuatro muestras codificadas con números aleatorios, la

evaluación por cada juez de las cuatro muestras de 0%, 5%, 10% y 20% de

30

harina de trigo-mashua, se pidió a cada uno evaluar el sabor, textura, color y

aceptabilidad global mediante una escala hedónica de 10 puntos (puntuación

individual) siendo el 1 “me disgusta mucho” y el 10 “me gusta mucho” como

se observa en el Anexo 1. Adicional a esto se hizo una pregunta en la

misma encuesta sobre la intención de compra para cada formulación.

Para los resultados de las respuestas de las encuestas se aplicó la prueba

de análisis de varianza ANOVA y Tukey HSD del programa Starghaphics

Centurion XV, versión 15.2.05, para determinar la existencia de

homogeneidad de criterio entre los consumidores, verificando si existieron

diferencias significativas entre las formulaciones realizadas.

4. ANÁLISIS DE RESULTADOS

31

4. ANÁLISIS DE RESULTADOS

4.1. CARACTERIZACIÓN DE LAS HARINAS

4.1.1 ANÁLISIS PROXIMAL DE LA HARINA DE MASHUA Y HARINA DE

TRIGO

En la Tabla 6, y Anexo 2 se presentan los resultados obtenidos del análisis

de la composición físico química de la harina de mashua y harina de trigo.

Tabla 6. Caracterización de la harina de mashua y harina de trigo

PARÁMETRO HM HT

Humedad (%) 13,80 13,34

Proteína (%) 10,40 13,90

Grasa (%) 1,70 1,32

Ceniza (%) 5,68 0,64

Fibra (%) 6,24 2,07

Carbohidratos totales (%) 62,18 68,66

Energía (Kcal/100g) 305,62 342,03

HT= harina de trigo HM = harina de mashua

*Dato de la harina de trigo (HT), sacado en Labolab por Sara Pineda en la utilización de

harina de malanga en productos de panificación.

En la Tabla 6, se observa que en el contenido de proteína, la harina de

mashua y harina de trigo son diferentes, en el caso de la harina de mashua

tuvo un porcentaje de 10,40%, en comparación a la harina de trigo con

13,90%, el porcentaje es superior en la harina de trigo, pero la mashua

también tiene valores nutricionales altos para ser considerada una opción al

momento de sustituir harinas por encima de la de yuca con proteína de 1,4%

y la harina de malanga 5,17% (Pazmiño & Salvarria 1982).

32

Cabe señalar que el valor de la proteína de la harina de mashua, está dentro

de un rango que depende de la variedad de la mashua (7,22-13,99%),

descrita por Espin, Villacres & Brito (2004).

Según la Norma INEN 616 (2006), los requisitos de humedad en la harina de

trigo para masas panificables no debe de exeder de 14,5%, y de cenizas de

0,75%. Con lo cual, los resultados obtenidos en el laboratorio LABOLAB

están dentro de los parametros establecidos y en comparación con la harina

de mashua presenta diferencias en la cantidad de cenizas, ya que el

porcentaje presente, es cinco veces mayor al encontrado en la harina de

trigo con 0,64%.

4.2. ÍNDICE DE SOLUBILIDAD DE AGUA (ISA) E ÍNDICE DE

ABSORCIÓN DE AGUA (IAA)

Como indica la Tabla 7, se presentaron diferencias significativas en los

índices de solubilidad de agua (ISA) entre las dos muestras evaluadas. Ya

que el índice de solubilidad además de indicar la cantidad de sólidos

disueltos por el agua, indica también el grado de cocción que ha tenido la

mashua con que se preparó la harina.

Tabla 7. Índice de absorción y solubilidad de agua para la harina de mashua

y harina de trigo

HT HM

ISA 5,89±0,13 a 1,27±0,05 b

IAA 2,23±0,08a 2,06±0,05 b

media ± desviación estándar (n=3) HT= harina de trigo HM = harina de mashua

*Letras minúsculas en la misma fila indican diferencias significativas

33

Los resultados obtenidos en ambos tipos de harina muestran amplias

variaciones en los rangos resultantes determinando que la harina de trigo

tiene mayor capacidad de absorción y solubilidad. La Tabla 7 permite

concluir lo siguiente:

Absorción: El recorrido de los rangos máximo y mínimo de HT es de

5,76 a diferencia del HM que es de 1,27, esta situación determina que

la absorción del HT es mayor y más variable, comportamiento que

puede deberse a la concentración de los carbohidratos.

Solubilidad: El recorrido de los rangos máximo y mínimo de HT es

2,15 y de HM es de 2,01, mostrando distancias más cercanas que

determinan que la capacidad de disolverse en el agua en las

temperaturas analizadas muestran comportamientos similares. En

este caso, este comportamiento puede deberse al grado de

modificación de los almidones.

4.3. ANÁLISIS DE MASAS A TRAVÉS DEL MIXOLAB

STANDARD

En la Tabla 8, se presenta el comportamiento reológico realizado en el

mixiolab de las diferentes mezclas.

34

Tabla 8. Caracterización del comportamiento reológico de las diferentes

mezclas de harinas en el Mixolab Standard

Características HT 100% HM5% HM10% HM20%

ABSORCION DE AGUA %

64,9 63,8 63,6 62,6

ESTABILIDAD (min)

8,73 7,07 6,87 7,23

Par Tiempo Par Tiempo Par Tiempo Par Tiempo

C1 (Nm) 1,07 4,33 1,13 3,43 1,10 3,67 1,10 3,75

C2 (Nm) 0,44 16,70 0,45 16,70 0,41 16,80 0,33 17,08

C3 (Nm) 1,42 29,93 1,51 27,15 1,48 26,47 1,42 27,97

C4 (Nm) 1,36 31,42 1,44 31,47 1,38 31,35 1,36 30,40

C5 (Nm) 1,89 45,05 2,10 45,03 1,94 45,05 1,89 45,03

C1: desarrollo de la masa; C2: debilitamiento de las proteínas basado en el trabajo

mecánico y la temperatura; C3: gelatinización del almidón; C4: estabilidad del gel

del almidón formado; C5: retrogradación del almidón durante la etapa de

enfriamiento.

Como indica la Tabla 8, y en la Figura 5 en esta primera curva se ve el

desarrollo de la masa; si una masa tiene mayor tiempo de amasado, significa

que es una harina fuerte. Según Sandoval et al, (2012) el tiempo de

amasado óptimo sería de 4 - 5 minutos y harinas que tiene una valor inferior

a eso son harinas débiles que generaran un producto de baja calidad. En

este caso la harina de trigo posee el tiempo óptimo de amasado y la harina

de mashua entran en un valor cercanos a los tiempos de amasado óptimo, lo

que quiere decir que la harina de mashua es una harina fuerte que ofrece

cualidades panificables con una buena cantidad de gluten, lo que generó

productos de consistencia al momento de mezclar con la harina de trigo.

En la Tabla 8, el parámetro C2 indica el debilitamiento de las proteínas,

donde la muestra 80% trigo + 20% mashua registra un par de 0,33 Nm,

debido al aumento de temperatura, presenta una disminución más rápida en

su consistencia que las otras muestras. Según CHOPIN TECHNOLOGIES

35

(2012) los resultados que se presentan en C2 en un rango inferior a 0,5 Nm

proporcionan una masa de tenacidad adecuada y panes voluminosos,

mientras que un rango C2 superior a 0,6 Nm proporcionan una masa de

tenacidad elevada, lo que provoca un pan con muy poco volumen. La masa

que registra un menor Par, es la harina de mashua con 20% de sustitución

con un Par de 0,33 Nm, lo cual indica que no hay una gran cantidad de

gluten, por lo que no permite atrapar el gas y que así genere volumen el pan.

El incremento de la temperatura es el indicativo que el parámetro C3 ha

iniciado, se refiere a la gelatinización del almidón, siendo un evidente

crecimiento en las mezclas de (5% y 10% de sustitución), es decir la

viscosidad es más rápida en estas mezclas y esto se debe a la calidad del

almidón.

Si se tiene una acelerada hidrólisis del almidón esto generará una capacidad

de retención de agua menor, la masa se hará más pegajosa, las reacciones

de fermentación vendrán más rápido y la elasticidad se verá perjudicada

(Clair, 2010).

El parámetro C4 indica la actividad amilástica en las muestras de harinas,

siendo menor en la muestra patrón y en la sustituida con el 20% de harina

de mashua, y con un leve incremento en las de 5% y 10% respectivamente.

Estos resultados nos indican que existe influencia de las harinas agregadas

en reemplazo con la de la muestra patrón.

El último parámetro C5 presentado en la Tabla 8, es la gelificación del

almidón, durante la etapa de enfriamiento la muestra patrón presenta un

valor de 1,89 Nm similar a la harina con el 20% de sustitución. En cambio

existe una diferencia con la de 5% de harina de mashua, la retrogradación

es más rápida seguida de la mezcla de 10%, pero no se presentan

diferencias significativas, por lo que el tiempo de conservación del producto

elaborado con cualquiera de estas mezclas sería muy similar

36

HT 100% HT 95%-HM 5%

HT 90%-HM 10% HT 80%-HM 20%

Figura 5. Comportamiento reológico de harinas en el Mixiolab Standard

C1

C2

C3

C4

C5

C1

C2

C3

C4

C5

C1

C2

C3

C4

C5

C1

C2

C3

C4

C5

37

4.4. COLOR DEL PAN DE MASHUA

En el análisis de color de la corteza del pan, a altas temperaturas se

producen las reacciones de Maillard responsables del color, donde el pan

necesita de los hidratos de carbono y de proteínas al aumentar la

concentración de estos sustratos en el alimento dan mayor intensidad de

reacción (Sceni, Balian & Rembado, 2010). Es por esto que la cantidad de

azúcares reductores debe ser mayor en la harina de mashua ya que a

medida que aumenta el nivel de sustitución de harina aumenta la intensidad

de la corteza del pan.

En la Tabla 9 se muestran los resultados de las pruebas realizadas al pan

donde en la luminosidad si hubo diferencias significativas entre todas las

formulaciones debido a las altas temperaturas que generan reacciones en la

corteza y a los diferentes porcentajes de sustitución de la harina de mashua,

mientras más harina de mashua se adicione a la mezcla el nivel de

luminosidad disminuye, debido a que va aumentando el contenido de

amilasas, que es lo que hace que el pan sea más oscuro que la muestra

patrón. Esto significa que la harina de mashua al 20% posee una

luminosidad menor que la harina de trigo.

Tabla 9. Variación en la luminosidad, tono y saturación del color de los

diferentes panes

HT 0% HM5% HM10% HM20%

L* (Luminosidad) 68,41±1,73b 69,21±1,62a 59,91±3,92c 54,93±1,13d

a* (alfa) -2,32±0,06d -0,33±0,11

c 1,62±0,19

b 4,43±0,18

a

b* (beta) 13,76±1,13c 19,09±0,30b 22,18±0,81b 25,90±0,55a

HUE Arctn(b*/a*)

-1,40±0,01d 1,55±0,01a 1,49±0,01b 1,40±0,01c

CROMA [(a*)2+(b*)2]1/2

13,96±1,12d 19,09±0,30c 22,24±0,80b 26,27±0,55a

media ± desviación estándar (n=2) *Letras minúsculas en la misma columna indican diferencias significativas

38

En los resultados obtenidos para hue, hubo diferencias significativas en

todas las formulaciones, con valores de -1,40 en la muestra patrón -1,55 en

la harina de mashua de 5% 1,49 en la harina de mashua de 10% y 1,40 en

la harina de mashua al 20%.

En cuanto a los resultados obtenidos para croma hubo diferencias

significativas entre las cuatro formulaciones en la muestra patrón con 13,96

lleva una saturación de color amarillo claro, la harina de mashua al 5% con

19,09 la de 10% con 22,24 y finalizó con una saturación de azul y grises,

siendo como referencia máxima la harina de mashua al 20%. Ya que cada

muestra presentó diferentes niveles de saturación.

4.5. VOLUMEN ESPECÍFICO DE LOS PANES

En la Tabla 10, se visualiza de mejor manera el volumen de los panes

obtenidos. La muestra control (harina de trigo) presenta un valor promedio

de 60,5 g/cm3, la harina de mashua al 5% de sustitución un promedio de

58,75 g/cm3 es la que presentó un volumen más alto que las otras

sustituciones. Esto se debe a que tiene mayor mezcla de harina de trigo, lo

cual es rica en gluten, lo que le permite el incremento de volumen. Esto se

debe a que el gluten aumenta la fuerza y la tolerancia de la masa por el alto

contenido proteínico que posee. El gluten permite la absorción de agua y

mejora la retención de gas durante la fermentación.

Le sigue la mezcla con harina de mashua al 10% de sustitución con un

volumen específico de 53,5 g/cm3 y por último la mezcla con harina de

mashua al 20% de sustitución con un volumen específico de 47 g/cm3 que

tuvo el menor volumen debido a su índice de gluten, calidad de la proteína

que no le permitió una retención adecuada de CO2 para aumentar el

volumen del pan.

39

Tabla 10. Volumen específico de los diferentes porcentajes de sustitución

de los panes elaborados

100% HT 5% HM 10% HM 20% HM

Volumen 60,5±4,20a 58,75±2,98 ab 53,5±3 bc 47,0±2,58 c

media ± desviación estándar (n=3) HT= harina de trigo HM = harina de mashua

*Los valores están expresado en (g/cm3)

En los valores obtenidos como se observa en la Figura 6, el pan de 5% de

sustitución aparte de la muestra control, es el de mayor peso específico,

frente al de 10% y 20% de sustitución, pero esto se puede atribuir al índice

de absorción de agua y la retención de la misma, que tuvo el pan en esta

formulación, ya que si se compara con los análisis en el mixolab, se presenta

una disminución en la red de gluten muy pronunciada con respecto a la de

control, y se observa que a medida que aumenta la cantidad de harina de

mashua en la formulación, el volumen específico va disminuyendo.

Figura 6. Relación de volumen en el pan de las cuatro sustituciones realizadas:

100% de HT, 5% de HM, 10% de HM, 20% de HM

40

4.6. ANÁLISIS SENSORIAL

En la Tabla 11 se muestra el análisis sensorial en cuanto a: sabor, color

textura y aceptabilidad aparte de los valores obtenidos por la muestra control

que fue la harina de trigo. El pan elaborado con el 5% de harina de mashua

y 95% de harina de trigo fue el que tuvo la calificación más alta que el resto

de las otras formulaciones.

Tabla 11. Análisis sensorial de los diferentes porcentajes de sustitución de

los panes

SABOR COLOR TEXTURA

ACEPTABILIDAD

GLOBAL

HT 100% 7,68±1,02 a 7,73±0,90 a 7,78±0,83 a 8,05±0,80 a

HM 5% 7,65±0,78 a 7,72±0,92 a 7,78±0,83 a 8,00±0,74 a

HM 10% 7,56±0,84 a 7,63±0,90 ab 7,65±0,83 ab 7,86±0,82 a

HM 20% 6,89±0,82 b 7,29±0,80 b 7,34±0,82 b 7,43±0,77 b

1 media ± desviación estándar (n=2) HT= harina de trigo HM = harina de mashua

*Letras minúsculas en la misma columna indican diferencias significativas

4.6.1. SABOR

Como se muestra en la Figura 7, los resultados de sabor determinaron que

no existían diferencias significativas entre el pan de 100% con el de 5% y

10% de harina de mashua. En cuanto al 20% de harina de mashua si

existieron diferencias significativas con la muestra control, según la escala

de sabor, se pudo determinar que a medida que se aumenta el porcentaje de

sustitución de harina de trigo se reduce el nivel de satisfacción del

consumidor conforme al sabor. La mayor preferencia entre los consumidores

fue el producto de la muestra control (pan de harina de trigo).

41

Figura 7. Sabor del pan

4.6.2. COLOR

En la Figura 8 se muestra que las pruebas reflejaron que existen diferencias

significativas entre la muestra control y la muestra elaborada con harina de

mashua al 20%, debido a que el color se apreció más obscuro que en el de

la muestra patrón y en las otras muestras de pan de mashua que no

presentan diferencias significativas con la muestra patrón. En general el

color de las muestras aumenta de forma directamente proporcional al

porcentaje de sustitución de harinas.

42

Figura 8. Color del pan

4.6.3. TEXTURA

En la Figura 9 en cuanto a textura, si existieron diferencias significativas

entre la muestra control y la harina de mashua al 20%, debido a que la

cantidad de agua que quedó almacenada en la miga dio la diferencia en la

textura, debido a que mientras mayor era la cantidad de harina de mashua,

la miga era más dura y el volumen era menor.

Figura 9. Textura del pan

43

4.6.4. ACEPTACIÓN GLOBAL

La Figura 10 muestra la prueba de aceptación global del producto se

encontró que existen diferencias significativas entre la formulación de la

muestra control al 100% de harina de trigo con la harina de mashua al 20%.

Las medias entre los panes elaborados con 100% de harina de trigo 5% y

10% de harina de mashua, se mantienen en un mismo rango. Sin embargo

según la calificación de los consumidores, después de la harina de trigo al

100%, la muestra con el 5% de harina de mashua es la más aceptable por el

consumidor.

Figura 10. Aceptación global

En cuanto a la intensión de compra, la prueba reportó que el porcentaje

entre los 69 consumidores que si compraría el producto sería; 72,7% para el

pan con el 5% de harina de mashua, el 69,1% para el pan con 10% de

harina de mashua y 65,6% para el pan 20% de harina de mashua.

5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

44

5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

5.1. CONCLUSIONES

La harina de mashua debido a su composición físico química y alto

contenido de proteína, es apta para la elaboración de harina, ya que

presentó valores de proteínas 10,40%, grasa 1,70%, cenizas 5,68%,

carbohidratos totales 62,18% de los cuales corresponde a la fibra 6,24% y el

contenido de humedad de la harina fue de 13,80%.

El mixiolab permitió determinar las propiedades reológicas de las masas

provenientes de la harina de trigo y de las diferentes formulaciones de la

harina de mashua. Según los resultados, la masa que se elaboró con harina

de mashua al 5% y 95% de harina de trigo es la que conservó mejor sus

propiedades reológicas, al contrario de la masa con 20% de harina de

mashua y 80% de harina de trigo. Con respecto a la estabilidad de las

masas, la muestra control tiene un valor más alto que las otras harinas,

puesto que al aumentar el contenido de mashua disminuye el contenido de

gluten.

La elaboración de pan a base de harina de mashua, es adecuado para el

consumo humano. Las diferentes formulaciones propuestas permitieron

concluir que la concentración HT:95%; HM: 5% es la ideal comparada con la

de control. Esto se debe a que el aumento de la concentración de HM

produce una pérdida de volumen debido al menor contenido de gluten. Esta

situación provoca menor capacidad de atrapar el aire lo que afecta la

elasticidad y extensibilidad de la masa.

De igual manera, la mayor concentración de harina de mashua produce un

oscurecimiento en la corteza, producido principalmente por el color de la

harina, la retardación en la fermentación y la menor absorción del agua.

45

En cuanto al análisis sensorial, se permitió determinar que a aparte de la

muestra control, la harina de mashua al 5% de sustitución tuvo la mayor

aceptación global.

46

5.2. RECOMENDACIONES

Se recomienda hacer estudios que prioricen la sustitución de otros productos

autóctonos a más de la mashua en la elaboración de pan de calidad, como

alimento de consumo cotidiano y masivo de la población ecuatoriana.

En cuanto a la mashua, se recomienda hacer réplicas de la materia prima

para poder sacar diferencias significativas con otros parámetros de harinas,

como es el caso de la harina de trigo.

Es importante que se plantee nuevos métodos y procedimientos de

deshidratación para la obtención de la harina de mashua, cuyo fin disminuir

los tiempos por deshidratación, debido a que la mashua es un tubérculo con

alto porcentaje de humedad.

La harina de mashua al igual que otras harinas que se obtienen de

tubérculos andinos, son nutricionalmente importantes y con gran expectativa

de producción a nivel mundial, su tendencia es aumentar el consumo en

países desarrollados. Por tal razón, es necesario implementar

investigaciónes sobre sus propiedades nutricionales, para darle valor

agregado a sus productos obtenidos, en este caso el pan de mashua, y

hacer mayor inclusión en cuanto a soberanía alimentaria.

BIBLIOGRAFÍA

47

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ANEXOS

52

ANEXO 1

Análisis Sensorial

ANEXOS

53

ANEXO 2

Informe de resultados de los análisis físico-químicos

de la harina de mashua de 50ºC.

54

ANEXO 3

Curvas del Mixolab

Comportamiento de la masa HT100%

55

Comportamiento de la masa HT 5%

56

Comportamiento de la masa HT10%

57

Comportamiento de la masa HM 20%