Evaluacin del efecto de la enzima alfa-amilasa y el agente emulsionante estearoil

lactilato de sodio en la calidad del pan elaborado con incorporacin de harina de

quinua (chenopodium quinoa w.)

Pinedo Delgado, ngel 1; Huamn Limaylla, Roberto 2

Centro de Investigacin en Tecnologa de Alimentos1, EAP Ingeniera de Alimentos

2, Universidad Peruana

Unin3. Casilla 3564, Carretera Central Km. 19.5, aa, Lima - Per, aa.pinedodelgado@gmail.com

Resumen

El objetivo de esta investigacin fue evaluar el efecto de la enzima alfa-amilasa y el emulsionante estearoil lactilato de sodio en la calidad del pan de molde elaborado con incorporacin de harina de Quinua (chenopodium quinoa W.).Se utiliz el Diseo Factorial 2

2 con tres puntos centrales teniendo

como variables, la concentracin de la enzima (50, 150ppm) X1 y el porcentaje de emulsionante (0.25, 0.75%) X2, como variable respuesta el volumen especfico de los panes Y1, y la evaluacin sensorial: textura de la miga Y2, la estructura de la miga Y3 y la aceptabilidad del pan Y4. La formulacin y el proceso de elaboracin del pan molde fueron realizados segn metodologa directa. Se seleccion el 15% de inclusin de harina de quinua logrando un incremento en protena en el pan de 1.442%. La incorporacin de X1 y de X2 tiene un efecto directamente proporcional sobre Y1, Y2 e Y3 logrndose panes con buen volumen (4.722 cm

3 por gramo de pan), migas suaves y firmes (14.3) y con una

perfecta formacin de alveolos uniformes (13.8). Y4 en base al color, sabor, olor y simetra aumenta en funcin nicamente de la concentracin de X2, calificndose el pan como muy bueno (14.4).

Palabras clave: Enzima alfa-amilasa, Emulsificante estearoil lactilato de sodio, Harina de quinua, pan de molde.

Evaluation of the effect of alpha-amylase enzyme and emulsifier sodium stearoyl lactylate quality bread made with quinoa flour incorporation (chenopodium quinoa w.)

Abstract

The objective of this research was to evaluate the effect of alpha-amylase enzyme and emulsifier sodium stearoyl lactylate quality bread made with flour incorporation of Quinoa (Chenopodium quinoa W.). Factorial Design was used 22 with three central having as variables, the concentration of the enzyme (50, 150ppm) X1 and percent emulsifier (0.25, 0.75%) X2, as the response variable specific volume of loaves Y1, and sensory evaluation: texture Y2 crumb, the crumb structure Y3 and Y4 bread acceptability. The formulation and the process of making bread mold were performed by direct methods. 15% were selected for inclusion quinoa flour achieving an increase in protein in the pan of 1,442%. The incorporation of X1 and X2 has a directly proportional effect on Y1, Y2 and Y3 breads achieving good volume (4.722 cm3 per gram of bread), smooth and firm crumbs (14.3) and with perfect uniform alveoli formation (13.8) . Y4 based on color, taste, smell and symmetry increases based solely on the concentration of X2, qualifying bread as very good (14.4).

Keywords: alpha-amylase enzyme, emulsifier sodium stearoyl lactylate, quinoa flour, bread.

Introduccin

El pan es un producto que por su diversi-

dad se adapta a todas las exigencias del

quien lo consume. Para poder brindarle al

consumidor un producto de mayor valor

nutricional es importante observar nuevas

variedades de harinas para enriquecer

este producto, que contengan un poder

nutricional alto, mayor del que tiene un

pan convencional.

Mosquera (2009) seala que la quinua

contiene completamente el nmero de

aminocidos esenciales para la nutricin

del ser humano debido a que contiene

protenas de muy buena calidad.

No obstante se debe tener en cuenta el

inconveniente que presenta al usarla en la

panificacin al no poseer cistena, las

cuales son aminocidos necesarios para

la formacin de gluten en la elaboracin

del pan.

La calidad de un pan va a depender de la calidad panadera de la harina especial-mente de su contenido proteico, de las enzimas, emulsionantes y mejoradores que se le adicionen.

Las enzimas son catalizadores biolgicos ayudan a acelerar diversas reacciones bioqumicas que tienen lugar durante el desarrollo de la masa panaria (Tamayo 1997).

La produccin de azucares fermentables para la levadura se realiza mediante la rotura de estas cadenas de molculas de glucosa por accin de las enzimas alfa-amilasas lo que se denomina hidrolisis enzimtica (Toaquiza 2011).

La eficacia de este proceso depende de la temperatura del grado de hidratacin del almidn, su mximo se alcanza cuando se gelifica el almidn en los inicios de la coccin provocando un aumento en el volumen del pan, influencia positivamente en la textura y su conservacin, producindose un efecto de ralentizacin de la retrogradacin del almidn (Ronquillo 2012).

Respecto al emulsionante, el estearoil lactilato de sodio (SSL) es muy utilizado en la industria de la panificacin y facilita la interaccin de los lpidos con las protenas y el almidn al ser molculas que constan de una parte afn del agua (Hidrfila) y de una parte afn de la grasa (Lipfila). Las ventajas ms reconocidas de su uso son el incremento del volumen de pan y el mejoramiento de la textura de la miga. Tambin se les asigna la formacin de complejos insolubles con la amilosa retardando as la capacidad de envejecimiento del pan (Beltrn-Orozco y otros 2007, Sluimer 2005 Campbell y otros 2001, Ravi y otros 2000).

Con la finalidad de obtener un pan de alto

valor nutricional y a su vez que no pierda

calidad panificable, se evalu el efecto de

la enzima alfa-amilasa y el agente emul-

sionante estearoil lactilato de sodio sobre

calidad sensorial y panificable del pan de

molde elaborado con incorporacin de ha-

rina de Quinua (chenopodium quinoa w.).

Materiales y mtodos

El trabajo de investigacin se desarroll en

el centro de investigacin en ciencia de

alimentos (CICAL), pertenecientes a la

facultad de ingeniera y arquitectura de la

universidad Peruana Unin (UPeU). Las

materias primas usadas fueron harina de

trigo especial (triticum vulgare) con las

siguientes caractersticas: 14 % de

humedad, gluten seco 11.9 %, ndice de

gluten 99.5 %, ceniza 0.6 %, absorcin de

agua 63.7 %, desarrollo 5 min, P/L 1.10

mm, W: 388 Julios x 10-4 y harina de

quinua (Chenopodium quinoa W.) con las

siguientes caractersticas: 13.1 de

humedad, 0.06% de cenizas y 15.44% de

protenas, procedente de la ciudad de

Ayacucho.

Elaboracin del pan de molde con

harina de quinua

El sistema empleando en la elaboracin

de pan fue el mtodo directo, se basa en

un proceso de amasado/aeracin y se

utiliza aditivos para repotenciar la masa.

Los ingredientes a usar se mezclan por 10

minutos, la masa resultante es fermentada

por 2 horas. La fermentacin es seguida

inmediatamente por el moldeado y final-

mente el horneo (Quaglia 1991).

Evaluacin al pan de molde

La evaluacin sensorial se llev a cabo

por diez individuos semientrenados.

El volumen especfico de los panes por el

mtodo de desplazamiento de semillas.

Se determin el porcentaje de protena

total del pan: metodologa kjeldahl.

Seleccin del porcentaje de sustitucin

parcial

Segn Cepeda (2006) los porcentajes de

sustitucin que se deben manejar con este

pseudo cereal deben estar en un mximo

de 30 %, debido a que la quinua no posee

gluten es muy difcil su estabilidad al

momento de su panificacin, y si este

porcentaje se maneja por debajo del 15 %,

no presenta un incremento significativo.

Se utiliz el volumen especfico del pan

como indicador de deterioro tecnolgico y

mejora nutricional el porcentaje de

protena.

Determinacin el efecto de la enzima y

el agente emulsionante en la calidad del

pan

Esta etapa del trabajo de investigacin

consiste en establecer el efecto

combinado de la enzima alfa-amilasa y el

emulsionante estearoil lactilato de sodio

en funcin del volumen especifico del pan,

textura de la miga, estructura de la miga y

aceptabilidad del pan.

Diseo experimental

Se us un diseo 22 con tres puntos

centrales. Las variables independientes

fueron: Concentracin de alfa-amilasa

(ppm) y porcentaje de estearoil lactilato de

sodio (SSL) (%).Los anlisis estadsticos

fueron realizados con el software

STATISTICA 7 (Stat soft Inc. USA). En

Tabla 1 se muestra la codificacin de los

niveles de los variables.

Tabla 1 Niveles codificados para cada

factor

Factores Niveles

-1 0 1

Concentracin de a-amilasa (ppm)

50 100 150

Porcentaje de SSL (%) 0.25 0.5 0.75

Resultados y discusin

Seleccin del porcentaje de sustitucin

parcial con harina de quinua

En la Tabla 2 se muestran los resultados

obtenidos con los distintos niveles de

agregado de harina de quinua

(chenopodium quinoa W.) a la masa para

panificacin.

Tabla 2 - Resultados de la panificacin

con harina de quinua sin aditivos

Pruebas Harina de quinua (%)

Testigo 15 20 25 30

Vol. Esp. (cm

3/g)

4.297 3.533 3.093 2.821 2.558

Protena (%)

10.51 12.01 12.8 - -

Estos ensayos previos nos permitieron

seleccionar el nivel de 15 % de suplemen-

tacin de harina de trigo con harina de

quinua encontrndose una perdida en el

volumen de 0.664 ml por gramo de pan,

sin embargo el contenido de protena del

pan tipo molde se vio incrementado en

1.492% con esta inclusin, logrando as la

finalidad de esta etapa que es incrementar

el contenido proteico en un producto de

consumo masivo.

Este hecho es coincidente con las

recomendaciones de Repetsky y Klein

(1981) quienes consideran que el 15% de

reemplazo es el mximo admisible en un

producto panificado.

La biodisponibilidad de los aminocidos de

la quinua vara segn la variedad y el

tratamiento a que son sometidas, siendo el

tratamiento trmico un proceso favorable a

la biodisponibilidad de la misma. Diciendo

con esto que el producto es beneficiado

proteicamente asegurando un equilibrio de

aminocidos aportados naturalmente a la

dieta por este tipo de pseudocereal

(Arroyave y Esguerra 2006).

Determinacin del efecto de la enzima y

agente emulsionante en la calidad del

pan

Volumen Especfico del pan. En el

anlisis de variancia (Tabla 3) se observa

que la concentracin de enzima -amilasa

(ppm), el emulsificante estearoil lactilato

de sodio (SSL) (%) y el efecto combinado

de ambas influyen significativamente en el

volumen especfico del pan. La prueba de

falta de ajuste no es significativa,

demostrando la idoneidad del diseo para

esta variable dependiente.

En el diagrama de Pareto (Figura 1Error!

No se encuentra el origen de la

referencia.) se puede observar que el uso

combinado de la enzima amilasa y el

emulsionante estearoil lactilato de sodio

en altas cantidad producen un efecto

antagnico, esto se puede explicar

teniendo en cuenta la capacidad de captar

humedad que poseen ambos factores,

incremento el peso del pan.

Sin embargo en presente diagrama

tambin se deduce que el volumen

especfico del pan puede aumentar si se

adiciona mayor cantidad de -amilasa, ya

que este ltimo es el factor que tiene

mayor significancia en el incremento del

volumen especifico. Coincidiendo con lo

mencionado por Sarmentero (2005), que

dice que las enzimas relajan la masa y

facilitan el trabajo de la levadura de leudar,

permitiendo lograr panes de mayor

volumen especfico. Asimismo, modifican

el color de la corteza y la textura de la

miga. Se utilizan para todo tipo de

panificados

Figura 1 - Diagrama de Pareto para los

factores que intervienen en el volumen

especifico del pan

Textura de la miga. La textura del pan es

el resultado de la gelatinizacin del

almidn y desnaturalizacin de las

protenas durante el horneo de la masa

fermentada (Eliasson A y Eliasson H

1980).

Con relacin a la textura de la miga se

aprecia en la Tabla 4 que la

concentracin de -amilasa (ppm) y el

porcentaje de emulsionante estearoil

lactilato de sodio (SSL) (%) si influyen

significativamente de igual manera la

interaccin de ambos factores.

Gmbaro y otros (2002) en su artculo La

calidad de la textura de pan blanco por

mediciones sensoriales e instrumentales,

Tabla 3 - Anlisis de variancia para el volumen especifico de los panes

SS Df MS F p

(1) -amilasa (ppm) 0.709806 1 0.709806 1010.640 0.000988

(2)SSL (%) 0.050850 1 0.050850 72.402 0.013532

1 by 2 0.022952 1 0.022952 32.680 0.029263

Lack of Fit 0.002171 1 0.002171 3.091 0.220825

Pure Error 0.001405 2 0.000702

-5.71664

8.508929

31.79057

p=.05

1by2

(2) SSL (%)

(1) a-Amilasa (ppm)

Total SS 0.787184 6

Tabla 4 - Anlisis de variancia para la textura de la miga

SS df MS F p

(1)a-Amilasa

13.32250 1 13.32250 128.9274 0.007667

(2)SSL 17.22250 1 17.22250 166.6694 0.005946

1 by 2 8.12250 1 8.12250 78.6048 0.012484

Lack of Fit 1.86012 1 1.86012 18.0012 0.051314

Pure Error 0.20667 2 0.10333

Total SS 40.73429 6

encontraron que la textura sensorial podra ser predicha por lo instrumental y que si no se dispone de instrumentos, los parmetros texturales manuales seran buenos indicadores.

En la Figura 2 muestra la grfica de

contorno de las variables concentracin de

enzima -amilasa y porcentaje de estearoil

lactilato de sodio (SSL) (%), se observa

ambos factores tiene un efecto

directamente proporcional sobre la calidad

de la textura de la miga, obteniendo panes

con migas suaves y firmes.

Eliasson (1983) menciona que las ventajas

apreciadas sobre la textura de la miga por

parte del emulsionante estearoil lactilato

de sodio (SSL) se debe a que este retarda

la gelatinizacin del almidn, lo que el

autor verifica utilizando la calorimetra

diferencial de barrido (DSC) donde en la

transicin obtiene un descenso del valor

entlpico pero a mayor temperatura.

Pequeas Cantidades de SSL adems de

retardar la gelatinizacin del almidn,

retardan su cristalizacin, con lo que

tambin se retarda su envejecimiento.

Se ha observado que el alfa-amilasa de

origen fngica, tiene un efecto anti

endurecimiento excelente, al modificar el

almidn de la harina de trigo y as

prolongando la frescura de la miga (Sica

citado por Tinoco 2008), sin embargo, si

nos excedemos un poco en la utilizacin

de alfa-amilasa, la textura de la miga de

pan se vuelve gomosa despus de uno o

dos das en almacn (Stauffer 1994).

Figura 2 - Grafica de contorno de la

textura de la miga en funcin del

porcentaje de SSL (%) y la

concentracin de a-amilasa (ppm)

Estructura de la miga. El potencial

panadero est relacionado en gran

manera con la calidad y cantidad de

protena en el trigo; pero muchos agentes

mejoradores como las enzimas

incrementan el volumen en el pan y

desarrollan el grano de la miga, este

ltimo estudiado en esta etapa y consiste

en que la miga presente celdas regulares,

redondas y paredes finas si las cuales se

14

12

10

8

6 50 100 150

Concentracin de a-amilasa (ppm)

0.25

0.5

0.75

Po

rcen

taje

de S

SL

(%

)

logran si se formula adecuadamente (Birch

y Finney 1980).

El anlisis de variancia aplicado a la

estructura de la miga (Error! No se

encuentra el origen de la referencia.)

nos indica que la concentracin de la

enzima -amilasa (ppm) y el porcentaje de

emulsificante estearoil lactilato de sodio

tiene efecto significativo, mientras que el

efecto combinado de ambos no es

estadsticamente significativo (Figura 3).

Figura 3 - Diagrama de Pareto para los

factores que intervienen en la

estructura de la miga

Agostini y otros (2003) sealan que el

formulado con el emulsionante estearoil

lactilato de sodio pan presenta buena

predisposicin al corte y esponjosidad, no

son duros ni apelmazados. Es muy

apropiada la formacin de la miga y la

distribucin interna de los alvolos.

Por otro lado Calaveras (1996) menciona

que la enzima alfa-amilasa disminuye

rpidamente la viscosidad de la masa del

almidn gelatinizando e hidrolizando el

almidn (55-65C), es decir en su inicio y

la inactivacin de las enzimas durante el

proceso de coccin (75C) es factor

determinante para la calidad de la

estructura de la miga del pan.

Otro factor responsable en la calidad de la

miga es el mezclado en donde la

incorporacin de aire en la masa es una

consecuencia secundaria, pero resulta un

proceso importante. La capacidad de

retencin de aire en esas burbujas, debido

a la produccin de CO2 durante el proceso

de fermentacin determinar luego el

volumen final del producto terminado

(Dobraszczyk y Morgenstern 2003;

Wagner y otros 2007) y el nmero y

tamao de alvolos de la miga que

contribuyen a la apariencia y textura del

pan (Crowley y otros 2000 y 2002).

Aceptabilidad del pan. Se mencionan

que la aceptabilidad del producto es el

conjunto de atributos como: color, olor,

sabor, simetra que es el aspecto exterior

del pan.

La concentracin de enzimas alfa-

amilasas tiene un efecto significativo

influyendo en la aceptabilidad del pan, no

siendo el caso para el factor porcentaje de

estearoil lactilato de sodio (SSL) (%) ni

para la interaccin de ambos como se

muestra en la Tabla 6.

Existe una mayor aceptabilidad del pan a

una concentracin de 150 ppm de la

enzima alfa amilasa (Figura 4).

Tabla 5 Anlisis de variancia para la estructura de la miga

SS df MS F p

(1)a-amilasa (ppm) 1.210000 1 1.210000 51.85714 0.018743

(2)SSL (%) 1.440000 1 1.440000 61.71429 0.015820

1 by 2 0.360000 1 0.360000 15.42857 0.059125

-1.77114

3.247086

3.542276

p=.05

1 by 2

(1) a-Amilasa (ppm)

(2)SSL (%)

Lack of Fit 0.297619 1 0.297619 12.75510 0.070240

Pure Error 0.046667 2 0.023333

Total SS 3.354286 6

Tabla 6 - Anlisis de variancia para la aceptabilidad del pan

SS df MS F P

(1) a-Amilasa (ppm) 27.56250 1 27.56250 11.17237 0.044305

(2)SSL (%) 4.20250 1 4.20250 1.70347 0.282917

1 by 2 0.90250 1 0.90250 0.36583 0.587973

Error 7.40107 3 2.46702

Total SS 40.06857 6

Las alfa-amilasa aadidas en una dosis

ptima, convierten los pentosanos

insolubles (con carcter desfavorable para

la calidad panadera) en pentosanas

solubles, beneficiosas para la calidad.

Esta solubilizacin se traduce en una

mejora de las caractersticas de la masa

(extensibilidad, elasticidad) y del pan

(volumen, aspecto, estructura de la miga).

Si la dosis es excesiva, los pentosanos

excesivamente hidrolizados dan masas

pegajosas y flojas (Rollin 1962). Asimismo,

modifican el color de la corteza y la textura

de la miga. Se utilizan para todo tipo de

panificados (Sarmentero 2005).

Figura 4 - Influencia de la concentracin

de Alfa-amilasa en la aceptabilidad del

pan

El desarrollo del sabor y aroma en los

productos fermentados procede de la

contribucin de los ingredientes y los

mtodos de panificacin que se utilicen

(Cauvain y Young 1998).

Conclusiones

Se seleccion el 15% de inclusin de

harina de quinua logrando un incremento

en protena en el pan 1.442%. La

incorporacin de X1 y X2 tiene un efecto

directamente proporcional sobre Y1, Y2 e

Y3 logrndose panes con buen volumen

(4.722 cm3 por gramo de pan), migas

suaves y firmes (14.3) y con una perfecta

formacin de alveolos uniformes (13.8). Y4

en base al color, sabor, olor y simetra

aumenta en funcin nicamente de la

concentracin de X2, calificndose el pan

como muy bueno (14.4).

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2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

Acep

tab

ilid

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del p

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