Optimización de una mezcla para la elaboración de granóla a base de hojuelas de granos andinos cumpliendo con los aminoácidos para adulto.
Optimization of a mixture for the elaboration of granóla based on Andean grain flakes, complying with the amino ]]>
acids for adults.
Sandra Gissely Cabrera Pérez1, Thais Arleth Coanqui Zapana2 Carmen Rosa Apaza Humerez3 1 Universidad Peruana Unión, Juliaca-Perú Ingeniero de Alimentos. Especialista en Tecnología de los Alimentos. sandracabrera@upeu.edu.pe 2 Universidad Peruana Unión, Juliaca-Perú Ingeniero de Alimentos. Especialista en Calidad de los Alimentos. thais.coanqui@upeu.edu.pe 3 Universidad Peruana Unión, Juliaca-Perú Ingeniero de Alimentos. ]]>
Especialista en Tecnología de los Alimentos. carmen271@upeu.edu.pe Artículo Recibido: 17-10-22 Artículo Aceptado: 17-02-23
Resumen
Las necesidades nutricionales son una opción para diversos tipos de alimentos funcionales, como la granóla a base de cereales andinos, siendo así una alternativa de snack saludable. El presente artículo tiene como objetivo en calcular, elaborar y analizar mezclas de granos andinos (quinua, cañihua, kiwicha y avena) cumpliendo con el requerimiento proteico para un adulto. El método que se utilizó en esta investigación fue el PDCAAS, que depende de la composición proteica de las hojuelas. Los resultados obtenidos en la evaluación sensorial de acuerdo a la aceptabilidad de los consumidores fue la muestra 4 que contiene H. quinua 314 g., H. cañihua 154 g., H. kiwicha 338 g, y H. avena 193 g, las mezclas contienen la cantidad necesaria de aminoácidos esenciales según el patrón de referencia donde el límite mínimo y máximo de la lisina es 45-52 mg/g proteína, aminoácidos azufrados 22-39.36 mg/g proteína; treonina 23-30.4 mg/g proteína, triptófano 6-9.84 mg/g proteína. Los análisis proximales que se realizaron en las diferentes muestras dieron como resultado: Ceniza (1.7 a 2.1 %), Humedad (5-10 %), Aw (0.25 - 0.30 aw), Proteína (15.4 %), Grasa (32.2 %), fibra (5.2%) y el color influye en las distintas muestras. En conclusión, la granóla elaborada cumple con los requerimientos de la FAO, que se realizó mediante cálculos del PDCAAS obteniendo 30 formulaciones, en la cual se optimizo, quedando así 6 formulaciones para los análisis sensorial y fisicoquímicos.
Nutritional needs are an option for various types of functional foods, such as granóla based on Andean cereals, thus being a healthy snack alternative. The objective of this article is to calcúlate, elabórate and analyze mixtures of Andean grains (quinoa, cañihua, kiwicha and oats) fulfilling the protein requirement for an adult. The method used in this research was the PDCAAS, which depends on the protein composition of the flakes. The results obtained in the sensory evaluation according to the acceptability of consumers was sample 4 containing H. quinoa 314 g., H. cañihua 154 g., H. kiwicha 338 g, and H. oats 193 g, the mixtures they contain the necessary amount of essential amino acids according to the reference standard where the mínimum and máximum limit of lysine is 45-52 mg/g protein, sulfur amino acids 22-39.36 mg/g protein; threonine 23-30.4 mg/g protein, tryptophan 6-9.84 mg/g protein. The proximal analyzes that were carried out on the different samples gave as a result: Ash (1.7 to 2.1%), Moisture (5-10%), Aw (0.25 - 0.30 aw), Protein (15.4%), Fat (32.2%), fiber (5.2%) and the color influences the different samples. In conclusión, the elaborated granóla meets the requirements of the FAO, which was carried out through PDCAAS calculations, obtaining 30 formulations, in which it was optimized, thus leaving 6 formulations for the sensory and physicochemical analyses.
En los últimos años se han generado problemas de nutrición es por ellos que la industria alimentaria ha desarrollado productos modificando el contenido del alimento, en la actualidad hay una gran aceptación a los productos saludables y nutritivos, ya que favorece al cuidado de las personas que padecen sobrepeso, problemas cardiovasculares, diabetes, etc. (Cásale y Longhi, 2017). Los alimentos funcionales aportan uno o más compuestos bioactivos que mejoran las funciones fisiológicas en el organismo, estos ayudan a la reducción de enfermedades crónicos, un alimento funcional no cura, sino que previene, dependiendo si la alimentación es equilibrada y saludable (Cáez y Casas, 2007)- Los productos elaborados a base de cereales (granólas, barras energéticas, etc.) son considerados alimentos funcionales, ya que aportan nutrientes al organismo, así mismo son una saludable alternativa como snack, desayunos y también a aquellos que no cuentan con tiempo ya sea por el trabajo u otra actividad que permite que no puedan alimentarse de la manera adecuada (Gaspar y Quintana, 2017). La población a menudo busca consumir alimentos que contengan proteína, sin embargo la mayoría consumen proteína de origen animal y una baja cantidad de cereales, leguminosas y granos, estas tienen un alto valor proteico debido a la cantidad de aminoácidos esenciales que están presentes (Ayala, Ortega , y Morón , 2000). La necesidad para un adulto es mantener la sustitución y el cambio constante de la proteína corporal. (Guerra, Hernández, López, y Alfaro, 2013). La mala nutrición afecta el aporte energético y proteico en el adulto por ello necesitan mantener la cantidad de macro y micronutrientes para la vejez (Serrano, 2010). El PDCAAS muestra el perfil de aminoácidos (AA), evalúa la calidad proteica y es corregido por la digestibilidad cubriendo las necesidades para adultos, escolares y lactantes, se puede predecir el comportamiento debido a ciertas limitaciones en función de la calidad proteica (Suárez, Kizlansky, y López, 2006). La mezcla perfecta debe cumplir con los patrones de requerimiento según la (FAO/ OMS, 2007)- La formulación de las mezclas puede influir en la calidad proteica, características organolépticas (aceptabilidad) y fisicoquímicas. Por lo tanto, el presente estudio se enfoca en calcular, elaborar y analizar mezclas de granos andinos (quinua, cañihua, kiwicha y avena) cumpliendo con el requerimiento proteico para un adulto.
Materiales y metodología
Materiales
Para la búsqueda de información se tomó varias referencias bibliográficas como artículos científicos artículos de revisión, tabla de composición de alimentos (2017), libros, tesis de universidades y entidades como la FAO para ver los indicadores de patrón de requerimiento en adultos. Para lo cual se utilizó los programas de Excel y Design Expert ver.7-0.1.0.
La materia prima utilizada en esta investigación se obtuvo del mercado Manco Cápac de la ciudad de Juliaca, las hojuelas de quinua, son de diámetro 0.4 mm y cañihua 0.2 mm siendo de la provincia de Taraco, departamento de Puno, las hojuelas de kiwicha son de diámetro 0.2 mm obtenidos de la provincia de Andahuaylas y las hojuelas de avena cuyo diámetro es de 0.8 mm adquiridos del distrito de Pusi, provincia de Huancané. Los insumos complementarios como el coco rallado, semillas de calabaza, arándanos deshidratados, y uvas pasas, son obtenidos del mercado local de la ciudad de Juliaca. El jarabe consta de miel 20% y jarabe de agave 20 % siendo una proporción del 40 % y los insumos secos 60%.
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Metodología
Diseño experimental y estadístico
Para obtener las mezclas solidas correctas se basará en los siguientes pasos descritas en la tabla 2, sin embargo, para las mezclas liquidas se describe en la tabla 6.
Como primer paso se realizó la recopilación de datos sobre la composición proteica, aminoacídico y factor de digestibilidad de cada alimento. Con el fin de ver si las mezclas alimenticias cumplen con el requerimiento para adultos
Para la evaluación proteica se necesita sacar la cantidad de proteína de acuerdo al peso del alimento formula (1) y Para el cálculo del cómputo aminoacídico se necesita saber el aporte aminoacídico para lo cual se utilizó la siguiente formula (2) para hacer referencia de requerimiento de acuerdo a la edad se debe tener el factor de digestibilidad formula (3) para el PDCAAS se debe alcanzar el valor de la proteína 1 tomar en cuenta los valores que estén por encima de uno ya que esta es un indicador para que cumplan con el patrón de requerimiento para adultos formula (4).
Para obtener las formulaciones de la granóla se utilizará el diseño de mezclas en el tipo simplex lattice con orden lineal donde las variables independientes fueron el % de hojuelas siendo los indicadores (mg/g proteína) lisina, AAS (cisteína +Metionina), Treonina y Triptófano cumpliendo el patrón de referencia para adultos.
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Según los datos procesados en el Excel y el programa Design Expert se puede dar 30 combinaciones con proporciones diferentes que cumplen con el patrón de referencia de los indicadores.
Límites de mínimos y máximos de la granola según al patrón de referencia
Los valores obtenidos en mínimos y máximos muestran que las mezclas cumplen un perfil óptimo de aminoácidos siendo así, que el producto es un alimento funcional ya que mientras existan límites máximos aumenta la ingesta de aminoácidos por la calidad proteica.
Gráficos de trazos de los aminoácidos
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(*) Los granos andinos en su mayoría contienen lisina ya que se le considera como el aminoácido limitante, la quinua y kiwicha son las que aportan mayor lisina (52 mg/g proteína), así como se muestra en el gráfico. Sin embargo, a mayor cantidad de avena que contenga la granóla, el resultado de lisina será menor.
(**) Respecto a los aminoácidos azufrados muestra que al contener quinua y kiwicha en la granóla cumple con estos aminoácidos, pero a mayor cantidad de cañihua en la mezcla, el porcentaje de AAS será baja.
(***) La treonina es un aminoácido necesario para sintetizar la proteina ,ayuda en el metabolismo del intestino y en en el sistema inmunologico (Lozano, 2018).Como podemos observar en el gráfico la quinua contienen un alto valor de treonina en comparación de la cañihua que esto puede disminuir en función a un tratamiento térmico. Según el patrón de referencia para un adulto es de 23 (mg/g proteína) que se debe cumplir mínimamente entonces en nuestra formulación la granóla alcanzo un máximo de 30.4 (mg/g de proteína).
(****) El triptófano en la figura 4 se comporta muy diferente ya que en la avena y la kiwicha es elevado en contenido de este aminoácido esto ayuda a regular mediante la serotonina en el estado afectivo de las personas (Sabbah, 2015) para un adulto el valor mínimo de consumo debe ser de 6 (mg/g proteína) cuando existe una mezcla de cereales como la granóla o barras esta puede aumentar, en el trabajo realizado el limites máximo que alcanzo el triptófano es de 9-89 (mg/g proteína).
Procedimiento de la granóla
En la elaboración de la granóla para todas las formulaciones se realizó el mismo proceso, como primer paso fue el pesado de los insumos secos, después se utilizó la mezcladora en donde se colocó los insumos secos por 3 minutos, seguidamente se añadió el jarabe por 5 min más, luego se llevó a un horno NOVA a 14O°C durante 20 minutos, finalmente se colocó en bolsas herméticamente cerradas de densidad media y se almacenó a temperatura ambiente a 15°C.
Imágenes de color
El color es una cualidad organoléptica medible por el sentido de la vista de manera físico y psicológico, el color que se percibe de un objeto es a través del rayo de luz que se rechaza y se capta en longitudes de onda al ojo humano que puede distinguir 200 tonalidades. El color es estimulado por la radiación electromagnética sobre el alimento para realizar el análisis de color es el sistema CIELAB, formado por 3 coordenadas; L* (luminosidad), a* y b*(cromaticidad). (Dos Santos & Hurtado, 2015).
Análisis fisicoquímicos
El análisis fisicoquímico en los alimentos es muy importante ya que asegura la calidad, determina el valor nutricional y verifica el cumplimiento de parámetros en el producto (Millan & Ciro, 2012). Incluye reglamentos técnicos sanitarios, normas legales bajos varios marcos legales para la ingesta de alimentos sanos y seguros para los consumidores. En este trabajo se realizaron los siguientes análisis fisicoquímicos:
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- Determinación de Humedad. (Horwitz y Latimer, 2005)
- Determinación de Aw. (Medidor digital de actividad de agua)
- Determinación de Cenizas (Horwitz y Latimer, 2005).
- Determinación de Proteína (Método Kjeldahl) (García, Fernández, y Fuentes, 2013)
- Determinación de Grasa (Método soxhlet) (Márquez , 2014)
- Determinación de Fibra (Método de digestión acido — base) (FAO, 1984)
Resultados
Evaluación Sensorial por método Check all that apply (CATA)
El análisis sensorial se realizó a 100 consumidores donde describieron las características de la granóla para ver el grado de aceptabilidad general (Me disgusta muchísimo/me gusta muchísimo) con fichas de prueba hedónica del producto. Las muestras fueron debidamente codificadas para evitar confusión durante la prueba de catación y se pidió que bebieran agua para enjuagar la boca antes de pasar a la siguiente muestra, también se le recomendó completar los datos personales como la edad para cumplir el requerimiento de adultos que comprenden de 19 años a menores de 60 años de edad Instituto Nacional de Salud (2013). Para obtener los resultados de la evaluación sensorial los datos se introdujeron en el programa STATGRAPHICS Vers. Prueba.
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En la tabla 6, Anova descompone la varianza de Aceptabilidad donde la razón-F es igual a 2.34 y el Valor-P delaprueba-F es 0.04, donde se muestra que es menor a 0.05 por ende existe una diferencia estadísticamente significativa entre la media de aceptabilidad, entre un nivel de muestra y otro, con un nivel de confianza del 95.0%.
Los resultados obtenidos fueron sometidos al análisis estadístico STATGRAPHICS, generando la prueba de medias, como podemos observar en el cuadro que la cuarta muestra tiene mayor aceptabilidad ya que están compuestas por H. quinua 314 g., H. cañihua 154 g., H kiwicha 338 g, y H. avena 193 g- que está dentro del rango (me gusta moderadamente / me gusta muchísimo) y con esto se puede demostrar que existe una prueba significativa entre las muestras.
Uno de los procesos de la elaboración de la granóla que sufre cambios es la del horneado, ya que son sometidos a calor en el cual desencadenan reacciones de caramelización conocida como la reacción de Maillard, en esta etapa se desarrolla pardeamiento no enzimático, esto es debido a la presencia de azucares que contiene la granóla, también hay presencia de compuestos aromáticos en el cual puede influir en la aceptación del producto (Gil, 2010).
Color
En la tabla elaborada se puede observar cómo se cambia el color atreves del colorímetro digital modelo WR10CQ con el sistema de CIELAB, los colores acentuados son distintos tonos de café como podemos ver la muestra 4 es más caramelizada ya que esta formulación contiene H.Q_.= 314 g., H.C.= 154 g., H.K.=338 g. y H.A.= 193 g.; según (Bello, 2000) las reacciones químicas, enzimáticas y el tratamiento térmico son claros ejemplos de color por que durante la cocción existe la reacción de maillard y la caramelización, por ende se desarrollan distintas tonalidades que van desde un ligero amarillo hasta un café intenso.
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Análisis fisicoquímicos
Los resultados para los análisis fisicoquímicos realizados en nuestra granóla se muestran en la tabla 8 y comparando con diferentes autores.
Discusiones
Montesinos (2003), indica que a partir de las coordenadas como L*(luminosidad) que van desde 0 negro -100 blanco en cambio a*(variación verde a rojo) y b*(variación azul a amarillo) la numeración es de 10 en 10, también otra manera de observar es el gráfico plano donde nos muestra una cromaticidad de colores donde podemos identificar las muestras por ejemplo identificar solo con a* y b* ya podemos ver que se va al borde de la zona roja y amarillo con un tanto café. (Rettig y Hen, 2014) mencionan que el ojo humano puede distinguir aprox. 200 tonalidades 20-25 grados de saturación y 500 grados de luminosidad, es en el cerebro donde se lleva a cabo esta interpretación pero existen tonos que no pueden ser distinguidos por el individuo, por eso es recomendable usar este tipo de sistemas que permite ver con precisión el color y su tonalidad.
La cinética química de la reacción de Maillard es compleja, ya que los azúcares reductores actúan con los aminoácidos libres presentes en las proteínas, esto sucede cuando la granóla es sometida al proceso del horneado, en el cual las características finales que presenta la granóla es el color, sabor, aroma y textura (Fayle y Gerrard, 2002).
En el trabajo elaborado por (Coral y Rashta, 2015) nos indica que la humedad de su granóla es de 7-65 %, sin embargo (Báez & Borja , 2013) obtienen datos de humedad elevados de 14.29 % (Luna, 2014) menciona que frecuentemente la estabilidad del producto depende del contenido de agua y también la capacidad de deterioro y este valor da una predicción de vida en anaquel y elegir el empaque correcto, por lo tanto, la humedad impide el crecimiento del microorganismo en la estabilidad química y física del alimento.
Según Scott en el año 1953, manifiesta que la vida útil de los alimentos depende de la actividad de agua (aw) en el producto. La ventaja de que un producto tenga baja cantidad de actividad de agua es que disminuye el crecimiento de microorganismos, las reacciones catalizadas por enzimas y también el pardeamiento no enzimático. (Ferrer, 2014)
La actividad de agua de (Medina, 2006) es de 0.45 aw por ende, este producto no tendrá crecimiento de microorganismos ya que está dentro del rango establecido y la conservación de dicho producto no afectará en su calidad. El análisis de actividad de agua que realizamos a nuestra granóla dio como resultado 0.30 aw, el cual está dentro del rango permitido
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Las cenizas son residuos inorgánicos de un producto que al momento de incinerar permanecen en forma de óxidos y depende de la composición de alimentos, la determinación de cenizas también permite averiguar si existe contaminación metálica durante el proceso de producción (Márquez ,2014).
Respecto al análisis de cenizas, la granóla elaborada del trabajo (Del Carmen, 2018) es de 1.6 %. Según (Gracia, 2001) menciona que las granólas comerciales varían del rango 1.2 - 1.9 %, mientras nuestra granóla obtuvo 1.7% en cenizas, por lo tanto podemos decir que la granóla contiene la cantidad de minerales que cumple con lo indicado.
En el trabajo elaborado de granóla por (Olivera ,2012) obtuvieron 15-7 % de proteína en su producto cabe indicar que la granóla fue enriquecida con avena, germen de trigo, ovoalbúmina, ya que al contener estos insumos influye favorablemente en el contenido de proteico, sin embargo en el trabajo realizado por (Figueroa, 2018) el % de proteína es 8% esto puede variar de acuerdo a la cantidad de materia prima y su valor de proteína. La granóla contiene proteína que son provenientes de los frutos secos y hojuelas de los cereales. Las granólas, barras etc., comerciales por lo general contienen bajo de proteína, <10% USDA, 2018. En nuestro análisis de proteína por el método Kjeldahl obtuvimos como resultado 15-4 % comparando con los autores de la tabla 8 está en un rango que cumple con el requerimiento para adultos según la FAO.
Los productos a base de cereales como granóla, barras, etc., contienen cierta cantidad de grasas, las cuales aportan energías para el organismo. El análisis de grasa realizado en nuestra granóla dio como resultado 32.2 %, siendo un aporte muy elevado, ya que las granólas y barras comerciales están dentro un rango de 3% por (Medina, 2006) y 20% de grasas según (Del Carmen, 2018) de grasas, sin embargo, en el trabajo elaborado excede el porcentaje de grasa debido a que nuestra granóla incluye frutos secos y semillas de calabaza que principalmente están compuestas por omegas 3, 6 y 9 que son necesarios para nuestro cuerpo.
La ausencia de fibra puede causar distintas enfermedades las comunes son la colitis, la hemorroides y el cáncer del colon, los cereales son excelentes para evitar el estreñimiento junto a eso se han elaborado productos como barras energéticas, granólas, galletas, panes ricos en fibra que ayudan a evitar este tipo de enfermedades, para mejorar el beneficio de las fibras es importantes acompañarlo con una cantidad de agua adecuada que favorece a la digestión (Badui, 2006) ,en el trabajo elaborado el porcentaje de fibra es de 5-2 % esta puede ser debido a la cantidad de mezclas que se usó en la formulación, sin embargo según el trabajo de (Medina, 2006) que consta de una barra nutricional a base de granóla y frijol rojo el valor de fibra es un 12.56 %,siendo así que las leguminosas ayudan al aumento de fibra en este tipo de productos.
Conclusión
La elaboración de granóla con mezclas de hojuelas andinas se logró cumplir con el requerimiento aminoacídico para adultos según la FAO, que se realizó mediante cálculos del PDCAAS obteniendo 30 formulaciones, en la cual se optimizo, quedando así 6 formulaciones para los análisis sensorial y fisicoquímicos.
En la evaluación sensorial que se realizó por el grado de aceptabilidad, la cual obtuvimos como respuesta que la cuarta formulación (H.Q.= 314 g., H.C. = 154 g., H.K.=338 g. y H.A. = 193) fue la más aceptable por los consumidores evaluados, es decir que existe diferencia significativa entre las muestras.
El análisis de color dio como resultado que las 6 muestras presentan diferentes tonalidades en torno al color marrón como resultado del proceso de horneado y la reacción de Maillard
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Los análisis fisicoquímicos son un punto clave en la industria alimentaria, mediante estos análisis se puede ver la calidad del producto. La muestra 4 fue la que más resaltó, siendo así al que se le realizó todos los análisis respectivos dando como respuesta los siguientes datos: Ceniza (1.7 a 2.1 %), Humedad (5-10 %), Aw (0.25 - 0.30 aw), Proteína (15.4 %), Grasa (32.2 %), Fibra (5-2%), estos resultados están dentro del rango de investigaciones realizadas por diferentes autores, sin embargo, hay algunos parámetros como la proteína que superan los límites debido a que fueron analizadas según a la calidad proteica de las hojuelas y la grasa fue a consecuencia que contienen semillas de calabaza siendo altos de omegas que fortalecen el desarrollo en la etapa adultez.
La granóla es apta para el consumo adulto ya que es considerado como un alimento multifuncional.
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