Benemrita Universidad Autnoma de Puebla

Facultad de Ciencias Qumicas

Departamento de Bioqumica y Alimentos

Aprovechamiento del subproducto de leche de soya (okara) para la elaboracin de una pasta alimenticia como producto funcional

SEMINARIO DE RESULTADOS

Presenta: p.Q.F.B Cherry Ibarra Romero Director: Dra. Sandra Luz Cabrera Hilerio Asesor externo: Dra. Mara Teresa Jimnez Mungua

Puebla, Pue.

Agosto 2012

I

NDICE LISTA DE FIGURAS LISTA DE CUADROS LISTA DE ABREVIATURAS RESUMEN 1. 2. 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.6.1 2.6.2 2.6.3 2.6.4 2.7 2.8 2.9 2.10 2.11 2.11.1 2.11.2 3 INTRODUCCIN ANTECEDENTES Nutricin en Mxico Alimentos funcionales Soya Importancia econmica en Mxico Composicin nutricional Nutrientes de la soya Protenas Hidratos de Carbono Lpidos Vitaminas y minerales Derivados del grano de soya Obtencin de la Okara Alternativas de industrializacin, trabajos en la actualidad Trigo Pasta Definicin y tipos Elaboracin JUSTIFICACIN

Pgina I II III IV 1 2 2 3 4 5 5 6 6 7 8 8 9 9 11 12 13 13 14 15

4 4.1 4.2 5 6 6.1 6.2 6.3 7 7.1 7.1.1 7.1.2 7.1.3 7.2 7.2.1 7.2.2 7.3 7.3.1 7.3.2 7.3.3 7.3.3.1 7.3.3.2 7.4 7.4.1 7.4.2

OBJETIVOS General Particulares DIAGRAMA DE TRABAJO MATERIALES Y MTODOS Materiales Aparatos Mtodos METODOLOGA Obtencin de la harina de Okara Preparacin de la leche de soya y obtencin de la Okara Secado Molienda Pruebas reolgicas Absorcin de agua y Tiempo de Coccin Contenido de slidos Anlisis sensorial Prueba de nivel de agrado (Prueba hednica) Prueba de ordenacin (Ranking Test) Anlisis de datos Prueba de nivel de agrado (Prueba hednica) Prueba de ordenacin (Ranking Test) Anlisis Qumico Proximal Cuantificacin de Protena Determinacin de grasas (Soxhlet)

16 16 16 17 18 18 18 19 19 19 19 20 20 21 21 21 22 22 23 23 23 24 26 26 27

7.4.3 7.4.4 7.4.5 7.5 8. 8.1 8.2 8.2.1 8.2.2 8.3 8.4 8.4.1 8.4.2 8.5 8.5.1 8.5.2 9 10 11

Fibra diettica total Cenizas Humedad (Mtodo gravimtrico) Anlisis estadstico RESULTADOS Y DISCUSIN Obtencin de la harina. Pruebas de secado Rendimiento y caracterizacin de la harina de okara obtenida Rendimiento Caracterizacin de la harina de okara obtenida Eleccin de la mejor formulacin Evaluacin y comparacin de la formulacin obtenida Anlisis qumico proximal Fibra diettica Anlisis sensorial Prueba de nivel de agrado (Prueba hdonica) Prueba de ordenacin (Ranking Test) CONCLUSIONES PERSPECTIVAS BIBLIOGRAFA

27 28 28 29 30 30 32 32 33 35 37 37 38 39 39 41 43 44 45

LISTA DE FIGURAS

Figura 1 2 Aumento de la prevalencia de la obesidad en Mxico A) Secador de bandejas, ventilador y placas resistivas, B) Secador de tnel. 3 4 5 6 7 8 Fotografas de equipos ubicados en planta piloto del

Pgina 3 20

departamento de Ing. Qumica, Alimentos y Ambiental de la UDLAP Picadora Curva de secado, secador de bandejas Curva de secado, secador de tnel Distribucin granulomtrica de la harina de okara. Fotografa de la okara antes y despus del secado Porcin de harina utilizada para la elaboracin de las distintas formulaciones: 80/20, 75/25 y 70/30 9 Histograma correspondiente a la escala hednica de preferencia por la formulacin 70/30 10 Histograma correspondiente a la escala hednica de preferencia por la consistencia de la formulacin 70/30 11 Histograma correspondiente a la escala hednica de preferencia por el color de la formulacin 70/30 41 40 40 21 31 32 34 34 36

I

LISTA DE CUADROS

Cuadro 1 2 3 Produccin Nacional de Soya, 2008 Composicin qumica del grano de soya Comparacin con la protena de referencia IOM/FNB (mg/g de Protena) 4 5 6 7 8 9 Alimentos elaborados a base de okara Valor nutricional de smola de trigo (Triticum durum) Equipo utilizado Mtodos empleados Caractersticas principales de la harina de okara obtenida Resultados correspondientes a las pruebas reolgicas: Absorcin de agua, Tiempo de coccin, % de slidos para las distintas formulaciones 10 Resultados obtenidos para el anlisis qumico proximal de la formulacin 70/30 y las pastas comerciales: Santiveri y Pasti Bambino 11 Cantidad de fibra diettica para la formulacin 70/30 y las pastas comerciales 12 Relacin de la sumatoria de los rangos para cada muestra

Pgina 5 6 7

12 13 18 19 34 36

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39

42

II

LISTA DE ABREVIATURAS

Anotacin aGOS aGAL A.O.A.C. Codex Stan EUFIC FAO FNB gH2O g/mL g/L g S.S. IMC IOM kg ml min OMS % T.Durum m WHO

Significado -Galactooligosacridos -Galactosidasa Association of Official Agricultural Chemists Codex General Standard The European Food Information Council Food and Agriculture Organization Food and Nutrition Board Gramos de agua Gramos/mililitro Gramos/Litro Gramos slidos solubles ndice de masa corporal Institute of Medicine Kilogramos Mililitros Minutos Organizacin Mundial de la Salud Porcentaje Triticum Durum Micrmetros World Health Organization

III

RESUMEN

En la actualidad, en Mxico se reportan altos ndices de obesidad aumentando con ello los padecimientos de enfermedades crnicas degenerativas. Los alimentos funcionales surgen en atencin a esta problemtica ayudando a compensar los desequilibrios alimentarios y mejorando la ingesta de nutrientes como fibra y protenas. La industria alimenticia produce enormes cantidades de subproductos con alto contenido nutricional que no son aprovechados para la alimentacin humana, uno de ellos es la okara, subproducto obtenido de la elaboracin de leche de soya el cual contiene un considerable contenido en protena (10-20%) y fibra (920%). En aos recientes se ha trabajado con la formulacin de la pasta, uno de los alimentos mayormente consumidos entre la poblacin, modificndose con la adicin de nuevos ingredientes para mejorar sus propiedades nutricionales. El trabajo presente propone el aprovechamiento de la okara para elaborar una pasta a partir de smola de trigo y okara. Para la obtencin de harina de okara se probaron dos secadores: secador de tnel y secador de charolas. Se evaluaron las propiedades fisicoqumicas: densidad absoluta, humedad y tamao de partcula. Una vez obtenida la harina, se probaron tres formulaciones de smola de trigo/harina de okara: 70/30, 75/25 y 80/20; a las cuales se les realizaron las pruebas de: tiempo de coccin, absorcin de agua y porcentaje de slidos, adems del anlisis qumico proximal a la formulacin elegida y a dos pastas integrales comerciales: Santiveri y Pasti Bambino. Los resultados obtenidos de las curvas de secado muestran que con el secador de tnel (0.23 g H2O/ g s.s. en 60 min) comparado con el secador de charolas (0.23 g H2O/ g s.s en 230 min) mostr una disminucin en el tiempo de secado. Se evaluaron las propiedades fisicoqumicas de la harina obtenida: densidad absoluta (0.47 g/ML), humedad (10.44%) y tamao de partcula (427.3 m). La formulacin 70/30, de smola de trigo/harina de okara mostr el mayor aumento en las propiedades de: tiempo de coccin (14.3 min 0.4) absorcin de agua (142.39% 0.45) y porcentaje de slidos (0.10% 0.09). El contenido de fibra diettica fue aceptable (23.79% 0.59) aunque se observ un menor contenido de protena (3.67% 0.61) comparada con las dos pastas comerciales

IV

1. INTRODUCCIN De acuerdo a la informacin difundida por la ltima Encuesta Nacional de Nutricin en el 2006, el sobrepeso y la obesidad son problemas que afectan cerca del 70% de la poblacin mexicana (mujeres, 71.9%: hombres, 66.7%). La obesidad es el resultado de un desequilibrio entre la ingestin y el gasto energtico. Este desequilibrio es frecuentemente consecuencia de la ingestin de dietas con alta densidad energtica y bajas en fibra, en combinacin con una escasa actividad fsica (ENSANUT, 2006). La principal funcin de la dieta es aportar los nutrientes necesarios para satisfacer las necesidades nutricionales de las personas. Sin embargo, con el actual estilo de vida resulta cada vez ms difcil consumir una dieta adecuada. Los alimentos funcionales, considerados como aquellos alimentos que se consumen como parte de una dieta normal y que contienen componentes biolgicamente activos, ofrecen beneficios para la salud, reduciendo el riesgo de sufrir enfermedades (EUFIC, 2003). La pasta, hoy en da, tiene un alto grado de aceptabilidad entre la poblacin debido a su fcil preparacin y econmico acceso adems de su larga vida de anaquel (International Pasta Organisation, 2007). Desafortunadamente, en cuanto a su valor nutricional, la pasta alimenticia no constituye una fuente especialmente rica en minerales, tiene un bajo contenido de grasa y fibra alimentaria, adems de que es un alimento rico en carbohidratos digeribles y no digeribles (Kill y Turnbull, 2004). De acuerdo al Codex Stan 192-1995, la pasta alimenticia es un producto que no est tratado (no ha sido calentado, hervido, cocido, pre-gelatinizado o congelado), solamente deshidratado, el cual es elaborado a base de smola de trigo y agua (FAO y WHO, 2007). En aos recientes se ha trabajado con la formulacin de la pasta para mejorar sus propiedades nutricionales (Goi y col., 2003; Hernndez, 2006; Torres y col., 2007a, b). Entre los diversos ingredientes utilizados en la sustitucin de la harina o smola de trigo (Triticum durum) se encuentran: concentrado de protena de pescado, harina de soya, de chcharo, de lenteja, de garbanzo, aislados de soya, albmina de huevo, polisacridos no amilceos, almid|n de yuca y pltano, entre otros.

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La okara, subproducto de la elaboracin de la leche de soya, con alto contenido nutricional, es poco utilizado en la industria alimenticia por su alto contenido de humedad haciendo de este un producto altamente perecedero (Rinaldi y col., 2000). La adicin de harina de okara en la elaboracin de pasta alimenticia, ofrece una alternativa de aprovechamiento de este subproducto para el mejoramiento del contenido nutricional de la pasta tradicional.

2. ANTECEDENTES

2.1 Nutricin en Mxico El exceso de peso corporal (sobrepeso y obesidad) es reconocido actualmente como uno de los retos ms importantes de Salud Pblica en el mundo, dada su magnitud, la rapidez de su incremento y el efecto negativo que ejerce sobre la salud de la poblacin que la padece, debido a que aumenta significativamente el riesgo de padecer enfermedades crnicas no trasmisibles. Se estima que el 90% de los casos de diabetes mellitus tipo 2 son atribuibles al sobrepeso y la obesidad. Otras enfermedades crnicas no trasmisibles relacionadas son la hipertensin arterial, dislipidemias, enfermedad coronaria, enfermedad vascular cerebral, osteoartritis, y los cnceres de mama, esfago, colon, endometrio, rin, entre otras (Secretaria de Salud, 2010). En respuesta al crecimiento de esta epidemia, la Organizacin Mundial de la Salud (OMS) predijo que En todo el mundo hay mil millones de personas con sobrepeso u obesas, y la OMS prev que la cifra superar los 1500 millones para 2015 si no se adoptan medidas inmediatas (Organizacin Mundial de la Salud, 3 de octubre de 2005). En nuestro pas las cifras son alarmantes pues de 1980 a la fecha, la prevalencia de obesidad y sobrepeso se ha triplicado, en particular en la poblacin adulta: 39.5% de los hombres y mujeres tienen sobrepeso y 31.7% obesidad. Es decir, aproximadamente 70% de la poblacin adulta tiene una masa corporal inadecuada. Adicionalmente, esta epidemia registra una elevada tasa de crecimiento entre la poblacin infantil (Figura 1), lo que se ha traducido tambin en una alta prevalencia de sobrepeso y obesidad entre la poblacin escolar de preescolar y primaria de todo el pas (entre 5 y 11 aos) y entre adolescentes (Secretaria de Salud, 2010).

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Figura 1. Aumento en la prevalencia de obesidad en Mxico Fuente: Secretaria de Salud, 2010. 2.2 Alimentos funcionales En los ltimos aos, debido a la problemtica de malnutricin en el mundo, ha aumentado considerablemente el inters de los responsables de Salud pblica y de los consumidores por conocer la relacin entre dieta y salud. Se ha demostrado que muchos alimentos tradicionales como las frutas, las verduras, el pescado y la leche contienen componentes que resultan benficos para nuestro organismo. Los expertos recomiendan seguir una dieta sana, variada y equilibrada como la mejor manera de prevenir ciertas enfermedades, sin embargo, los nuevos estilos de vida han provocado que se abandonen determinados hbitos de alimentacin saludables que durante aos han formado parte de nuestra historia y tradicin. La falta de tiempo para cocinar, el ritmo de vida actual y la enorme oferta de alimentos que hace difcil la toma de decisiones adecuadas, conduce a que muchas personas no sigan una alimentacin equilibrada, y por tanto, no ingieran todos los nutrientes que necesitan o las cantidades adecuadas. Como consecuencia de esta situacin, surgen los alimentos funcionales que pueden compensar los desequilibrios alimentarios y garantizan las ingestas de nutrientes recomendadas por los especialistas en nutricin (Alvdrez y col, 2002). Se consideran alimentos funcionales aquellos que, con independencia de aportar nutrientes, han demostrado cientficamente que afectan beneficiosamente a una o varias funciones del organismo, de manera que proporcionan un mejor estado de salud y bienestar. Estos alimentos, adems, ejercen un papel preventivo ya que reducen los factores de riesgo -3-

que provocan la aparicin de enfermedades. Entre los alimentos funcionales ms importantes se encuentran los alimentos enriquecidos. Los alimentos funcionales deben consumirse dentro de una dieta sana y equilibrada y en las mismas cantidades en las que habitualmente se consumen el resto de los alimentos. Los alimentos funcionales pueden formar parte de la dieta de cualquier persona. Pero adems, estn especialmente indicados en aquellos grupos de poblacin con necesidades nutricionales especiales (embarazadas y nios), estados carenciales, intolerancias a determinados alimentos, colectivos con riesgos de determinadas enfermedades

(cardiovasculares, gastrointestinales, osteoporosis, diabetes, etc.) y personas mayores (Aranceta y Serra, 2003).

2.3 Soya La soya es la oleaginosa que ms se produce en el mundo. De un total de 310-320 millones de toneladas de oleaginosas producidas anualmente, la soya representa 170-180 millones de toneladas, lo que significa el 55% de la produccin mundial de oleaginosas (Bravo, 2005). La introduccin de la soya en algunos pases de Amrica Latina se debe en gran parte a una lucha en contra de la desnutricin de nios de familias que no pueden adquirir fuentes de protena, como la leche y el huevo. En este sentido, la soya contiene la protena ms completa de los vegetales porque posee todos los aminocidos esenciales que el organismo no puede sintetizar (Valencia y col, 2004). Los frijoles de soya tambin proveen de una variedad de fitoqumicos que pueden tener una funcin importante en la reduccin de desarrollar enfermedades crnicas. Las dos principales son las isoflavonas y la lecitina. Tambin la soya contiene grasas cuyo aceite es rico en cidos grasos polnsaturados, adems posee altas cantidades de cido linoleico y linolnico que son esenciales para el crecimiento y desarrollo humano (Torres y col, 2004). Existen tres especies principales: Glycine ussuriensis, Glycine max, y Glycne gracilis. Siendo Glycine max la ms cultivada en todo el mundo (Liu, 1997).

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2.4 Importancia Econmica de la soya en Mxico Mxico es considerado el cuarto importador de soya a nivel mundial, despus de China, la Unin Europea y Japn. Las importaciones de Mxico equivalen a 4.5% de la soya que se comercializan a nivel mundial y en el 2009, se estima que Mxico import 3.5 millones de toneladas, destinando 98% al sector pecuario, debido a que la produccin es menor a su consumo. En el ao 2008, en Mxico se produjeron 153, 000 toneladas de soya, equivalentes a 4.7% del consumo total nacional para ese ao. El 87% de la produccin de concentr en los estados de Tamaulipas, Chiapas y San Luis Potos (Cuadro 1). El cultivo de soya en Mxico tiene posibilidades de crecimiento en regiones con limitantes de agua para riego, a travs de variedades tolerantes a la sequa y mediante la integracin de productores con industriales (SAGARPA, 2010). Cuadro 1. Produccin Nacional de Soya, 2008

Fuente: SAGARPA, 2008 2.5 Composicin nutricional El valor nutricional de los alimentos y sus productos derivados est dado por la calidad de sus nutrientes, que son sustancias digeribles y asimilables por el organismo. Dentro de ellos, los nutrientes esenciales son aquellos que el organismo no sintetiza y, por lo tanto, tienen que ser aportados por los alimentos. Los nutrientes contribuyen a cubrir las necesidades energticas para cubrir la sntesis de tejidos y para la regulacin en el metabolismo del organismo. La soya es una importante fuente de protenas y aceite y por lo tanto un alimento con alto valor nutricional. La composicin del grano es, en promedio, 36,5% de protenas; 20% de lpidos; 30% de hidratos de carbono; 9%

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de fibra alimentaria; 8,5% de agua; y 5% de cenizas. Posee protenas de alta calidad, en comparacin con otros alimentos de origen vegetal (Cuadro 2) (Liu, 1997). Cuadro 2. Composicin qumica del grano de soya Componente Protena Carbohidratos Lpidos Calcio Hierro Humedad Tiamina Riboflavina % 36,5 9 20 8.6 0.7 13 0.1 1.6

Fuente: Universidad Politcnica Nacional de Ecuador Departamento de ciencia los alimentos y Biotecnologa

2.6 Nutrientes de la soya

2.6.1

Protenas

La calidad del grano de soya destinado a la elaboracin de alimentos est relacionada con su contenido de aceite y protena. La concentracin relativa de nitrgeno y azufre en el grano, determina el valor nutricional de la protena. La concentracin proteica de la soya es la mayor de todas las legumbres. Pero no slo es importante por la cantidad, sino que tambin lo es por su calidad. Por lo general, las protenas provenientes de los alimentos de origen vegetal tienen un bajo contenido de aminocidos sulfurados (metionina y cistena). La soya, en cambio, contiene estos aminocidos en cantidad suficiente para satisfacer los requerimientos del adulto normal.

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Cuadro 3. Comparacin con la protena de referencia IOM/FNB (mg/g de Protena). Aminocidos esenciales Protena patrn (1 a 3 aos) Soya Aislado de protena de soya Histidina Isoleucina Leucina Lisina Meteonina cistena Fenilalanina y tirosina Treonina Triptofano Valina Total protenas Fuente: Soja, propiedades nutricionales y su impacto en la salud, Ridner E., 2006. En todos los casos evaluados (Cuadro 3), la concentracin de aminocidos de los alimentos en estudio supera las concentraciones de los aminocidos requeridos y establecidos en la Protena Patrn por IOM/FNB (Institute of Medicine, Food and Nutrition Board). Estos datos confirman la buena digestibilidad de la protena de soya, siempre que est correctamente procesada (Ridner y col., 2006). 27 7 32 43 15 50 36.5 39 14 51 80.7 39 13 48 63.6 41 16 50 8.1 41 16 51 2.75 47 65 97 88 82 96 y 18 25 55 51 25 27 48 67 81 30 29 53 66 84 27 25 46 62 77 27 29 50 66 76 27 26 52 88 65 32 Concentrado de protena de soya Tofu Leche de soya

2.6.2

Hidratos de carbono

Los hidratos de carbono de la soya se clasifican en solubles e insolubles. Los solubles son mayoritariamente oligosacridos: rafinosa, estaquiosa y verbascosa; y polisacridos solubles, que comprende la fibra soluble (principalmente pectinas). Los carbohidratos insolubles son -7-

hemicelulosa, celulosa, lignina, pectinas insolubles y otros polisacridos no digeribles, por lo que constituyen la fibra dietaria insoluble de la soya. La soya aporta 9% de fibra alimentaria, que principalmente consiste en lignina, celulosa y hemicelulosa (arabinogalactanos). La cscara de la soya contiene la mayora de la fibra del grano (87%)(Valencia y col, 2004). Entre los hidratos de carbono presentes en la soya, cabe destacar a los

galactooligosacaridos (aGOS), con una concentracin por grano superior a la de cualquier otra legumbre. Estos carbohidratos solubles, la rafinosa y la estaquiosa (aGOS) son los ms importantes, principalmente porque su presencia va unida a la flatulencia y distencin abdominal. La hidrlisis enzimtica de los GOS es dbil, ya que en el aparato digestivo de muchos mamferos, falta la enzima galactosidasa (aGAL), que es necesaria para las uniones 1-6. Por ello, al no poder hidrolizarse en el duodeno y pasar intactos al intestino grueso son metabolizados por microorganismos que s tienen esa enzima, el resultado es la produccin de gases como dixido de carbono, hidrgeno, nitrgeno y metano, que tienen directa relacin con la alimentacin y la microflora propia de cada individuo. A su vez, los aGOS que no fueron hidrolizados en el intestino delgado, podrn ser degradados por la flora microbiana (Valencia y col, 2004).

2.6.3

Lpidos

El aceite de soya es rico en cidos grasos poli-insaturados. Se destaca por su elevado contenido linoleico (51%), un cido esencial que no produce el cuerpo humano. Aproximadamente el 1,5 al 2,5% de los lpidos presentes en la soya, se encuentra en forma de lecitina. Otro compuesto de inters en la fraccin lipdica de la soya son los tocoferoles, los cuales actan como antioxidantes y tienen funciones de vitamina E.

2.6.4

Vitaminas y minerales

La soya contiene una amplia gama de minerales (Calcio, hierro, Cobre, Fsforo y Zinc) que se refleja, a su vez, en un alto valor de cenizas (5 al 6%). Sin embargo, la biodisponibilidad de estos micronutrientes se ve disminuida por la presencia de fitatos (que en este proceso actan

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como antinutrientes). Esta desventaja se ve notablemente eliminada en alimentos de soja fermentados o fortifocados con minerales. Las vitaminas que componen la soya son, fundamentalmente: Tiamina (B1), Riboflavina (B2), Piridoxina (B6), Niacina, cido pantotnico, Biotina, cido Flico, -Caroteno (provit-A), Inositol, Colina y cido ascrbico (vit-C) (Ridner y col., 2006).

2.7 Derivados del grano de soya Se puede obtener algunos derivados del grano de soya de los cuales podemos citar entre los ms importantes (Valencia y col, 2004): Aceite Protena Okara Harina Leche

2.8 Obtencin de la Okara La semilla de soja se cultiva principalmente para produccin de semillas y la transformacin de stas en harina proteica para la elaboracin de piensos animales. Aunque el mercado de productos derivados de soya para el consumo humano es mucho menor que el mercado de harinas para piensos y aceite, hay un cierto optimismo respecto a estos productos ya que diferentes investigaciones muestran como determinados alimentos que contienen soja pueden ayudar a prevenir y tratar enfermedades crnicas como enfermedades

cardiovasculares o el cncer. La produccin mundial de semillas de soya est en torno a las 231,03 millones de toneladas (USDA, 2004), de las cuales la mayora se procesa para obtener piensos de animales y tambin, aunque en menor medida, alimentos destinados al consumo humano (Liu, 1997; Guerrero, 1998). Estos alimentos son tpicamente agrupados en dos categoras: los alimentos no fermentados (harina de soya, tofu y leche de soja), y los fermentados (tempeh, miso y salsa de soya). Las dos lneas ms importantes del procesado de la semilla de soya para consumo humano son la obtencin de la leche de soya y el tofu. La obtencin de la leche de soja -9-

consiste, bsicamente, en una extraccin acuosa de las semillas de soja. Antes de iniciar la inmersin en agua, la semilla se debe limpiar perfectamente para retirar cuerpos extraos, polvo y suciedad. La semilla se deja en remojo alrededor de 12 horas, aunque el tiempo requerido para la hidratacin adecuada depende del tamao y la variedad de la semilla de soya utilizada, as como de la temperatura del agua. Posteriormente, se lleva a cabo la molienda en hmedo (mtodo chino). El mtodo japons somete la lechada a coccin durante aproximadamente 10 minutos a 100-110 OC. Una vez realizada la extraccin con o sin calor, se retira la pulpa u okara, obteniendo la leche de soya. Esto se puede realizar mediante prensa hidrulica, la cual hace que quede una cantidad de pulpa seca despus que se ha extrado el agua. Los procesadores que emplean los mtodos de coccin continuos pueden utilizar cribas vibratorias, decantadores centrfugos o cribas de rodamiento. Sin embargo, la mayora de estos extractores no puede sacar todo el lquido de la pulpa, por lo que la okara presenta mucha humedad. Muchos fabricantes la someten a un segundo proceso de lavado, para as extraer toda la leche de soja residual y usar esta leche ligera en los procesos de molido de cargas posteriores. La leche de soya es un lquido de consistencia cremosa y con un sabor que recuerda a las nueces. Puede sustituir a la leche de vaca en pacientes intolerantes a la lactosa. La okara presenta, aproximadamente, un 80% de humedad. Este alto contenido hace que sea difcil de manejar y su secado por medios convencionales resulte demasiado caro. Por otro lado, la okara es un producto muy nutritivo, con una gran cantidad de protenas, y obviamente con un alto contenido de fibra alimentaria. Se puede utilizar para elaborar diversos productos secundarios. O bien, se puede aadir al pan o a otros productos de panificacin. Sin embargo, la mayora de las veces, debido a la gran cantidad de okara que se obtiene y lo altamente susceptible que es a la putrefaccin, siendo potencialmente un problema medioambiental, acaba siendo usado como alimento para animales (Rinaldi y col., 2000). Este subproducto contiene mayoritariamente fibra compuesta por celulosa,

hemicelulosas y lignina, pero adems presenta ms de un 20% de protenas, 10-15% de grasa, alrededor del 10% de isoflavonas y muy poco almidn y carbohidratos simples. Esta composicin hace que el okara se pueda utilizar por su fibra alimentaria para el enriquecimiento de distintos alimentos. As, podra ser un candidato adecuado para enriquecer nutricionalmente a los productos hechos a base de cereales, bizcochos y snacks, ya que reducira el contenido calrico de estos y aumentara su contenido en fibra alimentaria (OToole, 1999).

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El descubrimiento de formas conveniente para incorporar la okara en los alimentos podra eliminar una posible fuente de contaminacin y aadira valor econmico a productos menos valorados por su perfil nutricional. De manera que su incorporacin a diferentes alimentos proporcionara un aumento de la fraccin proteica y del contenido de fibra alimentaria, adems de aportar isoflavonas (Rinaldi y col., 2000).

2.9 Alternativas de industrializacin, trabajos en la actualidad.

En la actualidad se ha impulsado el uso de okara para la alimentacin humana, ya que tiene un alto valor nutritivo emplendose as para elaborar diversos productos tales como (Soy 20/20, 2010): Productos de panificacin Embutidos Carnes vegetales Hamburguesas Cereales Lcteos Bebidas y otros

Como se observa en el Cuadro 4, en los ltimos aos se han realizado diversas investigaciones sobre el potencial del okara como ingrediente funcional, se han elaborado productos como queso fundido, galletas, pan, entre otros, demostrando con ello el potencial que tiene el okara en la industria alimenticia.

- 11 -

Cuadro 4. Alimentos elaborados a base de okara

ALIMENTOS A BASE DE OKARA Uso de okara en queso fundido cortable Utilizacin de okara de soya como enriquecedor en galletas integrales edulcoradas con panela y azcar morena Bizcocho con sabor a chocolate de residuos de soya Okara: Test afectivo con los nios de preescolar Caracterizacin fsico-qumica y la aplicacin de Okara en el pan tipo francs Efectos de la extrusin de fibra diettica y el contenido de isoflavonas de trigo enriquecidas con extruidos hmedos de Okara

REFERENCIAS Real y col., 2002 Vacas y col., 2011 Ferreira y col., 2001 Bowles y col., 2006 Rinaldi y col., 2000

2.10

Trigo

El

trigo

tetraploide

(Triticum

durum)

conocido

comercialmente

como

durum,

macarronero, cristalino o candeal posee un endospermo muy duro (vtreo) de apariencia cristalina, muy adecuado para producir pastas alimenticias. Sus protenas tienen la capacidad de interactuar entre ellas con otros componentes como los lpidos, para formar complejos de lipoprotenas viscoelsticas (gluten), que contribuyen al desarrollo de la masa y previenen la disgregacin de la pasta durante la coccin en agua caliente. Por lo tanto, la smola de trigo, es la materia prima ideal para la fabricacin de pasta. Sin embargo, la pasta de trigo es un alimento nutricionalmente no balanceado, debido a su escaso contenido de grasa y fibra diettica, y al bajo valor biolgico de su protena, originado por las deficiencias de lisina (Cuadro 4) (Kohli y Martino, 1997).

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Cuadro 5. Valor nutricional de smola de Triticum durum Valor nutritivo de 100 g de smola de trigo duro 74 g de Hidratos de Carbono 12 g de Protenas 0,75 g de Lpidos 0,80 g de Minerales 0,45 g de Celulosa 12 g de agua Total de caloras 350 Minerales: Fsforo, Magnesio, Calcio, Hierro, Potasio, Sodio Vitaminas: Pro-Vitamina A, Vitamina B1, B2, B6, PP, y E Fuente: http://www.sabormediterraneo.com/salud/pasta_diet.htm

2.11

Pasta

2.11.1

Definicin y tipos

Las pastas son los productos obtenidos por desecacin de una masa no fermentada, elaborada por smolas, semolinas o harinas procedentes de trigo duro, semiduro o trigo blando y sus mezclas con agua. A diferencia del pan, la harina para elaborar pasta de calidad superior, proviene del trigo duro, variedad tpica del rea mediterrnea. Para esta harina slo se emplea una parte del grano, el endospermo, que es rico, adems de en almidn, en protena (gluten), lo que le confiere una mayor capacidad de moldeado. Por el contrario estas harinas son pobres en vitaminas del grupo B que se localizan en otras partes del grano que no se utilizan (las cubiertas) (Mataix, 1995). Existen distintos tipos de pastas alimenticias en funcin de la materia prima utilizada en su elaboracin, o bien por la adicin a esta de otros componentes. As podemos citar, adems de las pastas alimenticias simples normales, las semi-integrales e integrales y las pastas compuestas, a las que en su elaboracin se les aade gluten, soja, huevo, leche, verduras, legumbres. Las pastas rellenas son aquellas tanto simples como compuestas, que llevan en su interior carne, grasas animales, pescados, verduras, etc. - 13 -

Actualmente se fabrican a mquina, y tambin se clasifican en 4 tipos segn la calidad del trigo de origen: Extra, superfina, fina, ordinaria. Las mejores proceden del trigo duro, producen gran cantidad de smola. En pases carentes de este trigo se emplea harina ms monoglicridos; los monoglicridos mejoran la calidad de cualquier trigo (El ergonomista, 2009).

2.11.2 Elaboracin Seleccin de materia: La smola debe estar perfectamente limpia y el agua de la mejor calidad ya que influir en la calidad de la pasta y en la conservacin del utillaje. En el agua se admite un sedimento menor a 0,5 g/L. Es conveniente que tenga la mnima cantidad de mercurio; tambin poco contenido en Ca y silicatos. Mezclado: Deben mezclarse en un tiempo preciso y concreto de 15-30 min. Hoy se hace de forma automtica. Se forma una masa plstica, fcilmente moldeable y se procede al siguiente paso tecnolgico con objeto de evitar posibles alteraciones. Amasado: Se consigue que la mezcla sea lo ms lquida posible y que desaparezca cualquier estructura granular. Prensado y moldeado: En el prensado tiene importancia la temperatura de la masa. En esta operacin la masa pierde mucha agua. Si se utilizan moldes de plstico aparecen pastas de color ambarino. Desecacin: Es la etapa ms delicada puesto que en ella se fundamenta la estructura de la pasta. Se lleva a cabo en dos fases: desecacin rpida, se opera con humedad relativa baja, se forma un gradiente de humedad que tiene gran importancia en pastas grandes; desecacin lenta, con humedad superior al 55%. Una masa recin formada tiene una humedad del 3-11%. Normalmente la pasta toma agua del medio pero en el mercado no debe ser superior al 13%. Envasado: La calidad de la pasta depende de la calidad de la materia prima (harina, smola, agua), fases tecnolgicas (amasado, desecacin, conservacin). Un producto bueno de calidad debe ser: duro frgil, color uniforme y semitransparente, olor a pasta no fermentada (El ergonomista, 2009).

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3

JUSTIFICACIN

En la sociedad actual, la aparicin de un gran nmero de enfermedades est relacionada con los desequilibrios y desajustes alimentarios. La falta de tiempo para cocinar, el ritmo de vida actual y la enorme oferta de alimentos que hace difcil la toma de decisiones adecuadas, conduce a que muchas personas no sigan una alimentacin equilibrada, y por tanto, no ingieran todos los nutrientes que necesitan o las cantidades adecuadas. En Mxico la epidemia del sobrepeso y la obesidad es un problema de gran magnitud en todos los grupos de edad y experimenta una gran velocidad de aparicin. En atencin a esta problemtica, es necesario el desarrollo de alimentos de consumo masivo y de fcil preparacin que aporten mayor calidad nutricional y que adems contribuyan a mejorar la salud y el bienestar del consumidor. Los alimentos funcionales cubren estas necesidades ya que pueden compensar los desequilibrios alimentarios y garantizan las ingestas de nutrientes recomendadas por los especialistas en nutricin. La presente tesis propone la utilizacin de la okara, subproducto de la leche de soja para la elaboracin de una pasta alimenticia como alimento funcional, mejorando la calidad proteica de la pasta y su aporte de fibra, ofreciendo as una alternativa para controlar los problemas de malnutricin en el pas.

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4

OBJETIVOS

4.1 General Aprovechar el subproducto de la leche de soya, la okara, para la elaboracin de una pasta alimenticia como producto funcional.

4.2 Particulares

1. Determinar las condiciones del proceso para el secado de la okara y la obtencin de harina a partir de la leche de soya. 2. Elaborar pastas con diferentes concentraciones de okara y trigo (Triticum durum). 3. Determinar la mejor formulacin mediante la evaluacin de cada pasta por medio de diferentes parmetros: tiempo de coccin, volumen de muestra seca e incremento en volumen. 4. Evaluar el contenido nutricional de la pasta seleccionada por medio de un anlisis qumico proximal y fibra diettica. 5. Comparar el aporte nutricional de la pasta seleccionada contra dos marcas de pasta integral que existan en el mercado. 6. Evaluar el grado de aceptacin del producto obtenido por medio de un anlisis sensorial.

- 16 -

5

DIAGRAMA DE TRABAJO

- 17 -

6

MATERIALES Y MTODOS El ensayo se realiz en el laboratorio de Alimentos de la Facultad de Ciencias Qumicas de

la Benemrita Universidad Autnoma de Puebla (B.U.A.P.) y en el laboratorio de Ingeniera de Alimentos de la Universidad de las Amricas Puebla (U.D.L.A.P.) 6.1 Materiales Material de vidrio y reactivos de grado analtico necesarios para cada determinacin. Se requiri de la semilla de soya (Glycine max), la cual fue obtenida en centros de

abastecimiento Super Soya, mercados de la Ciudad de Puebla, Mercado Independencia y Mercado Hidalgo. A partir de la semilla se obtuvo leche de soya y a partir de ello la okara, la cual se sec para posteriormente obtener harina por medio de una molienda. De igual manera se requiri de smola de trigo la cual fue proporcionada por la industria Ital Pasta. Una vez obtenidas ambas materias primas se procedi a la elaboracin de la pasta utilizando nicamente smola de trigo, harina de okara y agua. 6.2 Aparatos

Cuadro 6. Equipo utilizado EQUIPO Licuadora Columbia 2 velocidades Balanza granataria triple beam Balanza analtica Explorer Parrilla de calentamiento Digestor Destilador Mufla Agitador magntico Secador de tnel Horno MARCA Taurus Ohaus Ohaus Brookfield Rv LABCONCO SEV LINDBERG FELISA S/M RIOSSA MODELO LC-2 700/800 AP2805 DV-I+ 800-5227358 DEK-01 51894 FE16 S/N 48

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6.3 Mtodos Cuadro 7. Mtodos empleados Determinacin Anlisis sensorial Tcnica Referencia

Prueba hednica de aceptabilidad Gua para la evaluacin y preferencia pareada sensorial de los alimentos, 2007

Nitrgeno (Protena) Lpidos Fibra total

Kjeldhal (A.O.A.C. No. 991.21) Soxhlet (A.O.A.C. No.963.15) Total dietary fiber assay kit (A.O.A.C. No.985.29)

A.O.A.C., 1997 A.O.A.C., 1997 A.O.A.C., 1997

Cenizas

Mtodo general (A.O.A.C. No. 942.05)

A.O.A.C., 1997

Humedad

Mtodo gravimtrico (A.O.A.C. No. 925.04)

A.O.A.C., 1997

7

METODOLOGA

7.1 Obtencin de la harina de okara

7.1.1

Preparacin de la leche de soya y obtencin de la okara

Remojar en agua hirviendo los granos de soya secos y seleccionados y dejar hervir durante 5 minutos. Una vez cumplido el tiempo de coccin, retirar de la estufa y dejar en remojo por 6 horas. Despus del remojo, y una vez fros, descascarar los frijoles de soya. Licuar los frijoles de soya sin cscara en 6 litros de agua, dejando que el grano se triture bien hasta que se obtengan partculas un poco ms grandes que las de la harina. La mezcla obtenida se lleva a hervir y despus de 5 minutos transcurridos, se disminuye la temperatura. Se deja que la leche y la okara se cocinen por 40 min. Enfriar a temperatura ambiente y filtrar para obtener la leche. Se conserva en refrigeracin el residuo del filtrado (Okara) por no ms de 24 horas (Asociacin de campesinos de Puerto Carreo, 2003). - 19 -

7.1.2

Secado

El propsito principal del secado de alimentos es prolongar la durabilidad del producto final reduciendo el contenido de humedad del producto a un nivel que limite el crecimiento microbiano y las reacciones qumicas. La configuracin bsica de un secador de aire atmosfrico es una cmara especial donde el alimento es colocado, y ste est equipado con sistema generador de aire caliente y una serie de conductos que permiten la circulacin de aire caliente alrededor y a travs del alimento (Cnovas, 1996). Para el secado de la okara se realizaron pruebas en dos secadores distintos ubicados en la planta piloto del departamento de Ingeniera de alimentos de la UDLAP, en los cules se evalu la cintica de secado para elegir cul de los dos era el ptimo (Figura 2).

A)

B)

Figura 2. A) Secador de bandejas, ventilador y placas resistivas, B) Secador de tnel. Fotografas de equipos ubicados en planta piloto del departamento de Ing. Qumica, Alimentos y Ambiental de la UDLAP.

7.1.3

Molienda

La molienda comprende una serie de procesos mecnicos cuya finalidad es reducir el ncleo del grano a harina. Se preparan los trozos ms gruesos y las cscaras, y comprende varios pasajes por molinos rayados y lisos, denominados respectivamente, roturas y reducciones (Aristazabal, 2003). Para la obtencin de la harina se utiliz una picadora Moulinex (Figura 3).

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Figura 3. Picadora (Moulinex, Mxico) 7.2 Pruebas reolgicas

7.2.1

Absorcin de agua y tiempo de coccin

Estas pruebas se hacen juntas, se pesan 5 g de pasta cruda y se adicionan a 100 ml de agua, se deja en el fuego el tiempo necesario para la coccin (10-15 min). El tiempo ptimo de coccin se obtiene tomando una muestra de la pasta a intervalos de un minuto y aprisionndola entre dos portaobjetos; el tiempo ptimo es cuando se observa la desaparicin del ncleo central en la muestra, lo cual indica que el almidn se ha gelatinizado. Absorcin de agua: Transcurrido el tiempo retirar del fuego y separar el agua de coccin, medir el volumen y pesar la pasta cocida. Absorcin de agua=

7.2.2

Contenido de slidos

Tomar una alcuota de 50 ml de agua de coccin, se coloca en un vaso de precipitados previamente tarado, meter en la estufa a 80-90 C hasta evaporar a sequedad. Pesar el vaso (Desrosier, 1998).

(

)

Donde X es l % slidos disueltos en el agua de coccin

- 21 -

7.3 Anlisis sensorial

7.3.1

Prueba de nivel de agrado (Prueba hednica)

El objetivo de esta prueba es el localizar el nivel de agrado o desagrado que provoca una muestra especfica. Se utiliza una escala no estructurada (tambin llamada escala hednica), sin mayores descriptores que los extremos de la escala, en los cuales se puntualiza la caracterstica de agrado. Esta escala debe contar con un indicador del punto medio, a fin de facilitar al juez consumidor la localizacin de un punto de inferencia a la muestra. En la elaboracin de esta tesis se utiliz una escala hednica no estructurada con una muestra evaluada por 50 personas:

Nombre:__________________________________________Fecha:_____________________ _________ INSTRUCCIONES: Pruebe la muestra e indique con una x su nivel de agrado, de acuerdo con la escala que se le presenta a continuacin:

Muestra:361 Me Gusta Me es indiferente Me disgusta

Consistencia361 Me Gusta Me es indiferente Me disgusta

Color361 Me Gusta Me es indiferente Me disgusta

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7.3.2

Prueba de ordenacin (Ranking Test)

El objetivo de esta prueba es colocar un par o una serie de muestras en orden de menor a mayor, de acuerdo con un criterio especfico. Este orden de las muestras representa una escala ordinal. Por ejemplo, ordenar de menor a mayor intensidad de color rojo una serie de soluciones coloreadas. Para esta tesis se evalu el orden de preferencia por cada una de las muestras y se aplic a 50 personas (Pedrero y col., 1989), correspondiendo el No. 361 a la pasta de okara/smola de trigo, No. 046 a la pasta Santiveri y el No. 294 a la pasta Pasti Bambino.

Nombre_________________________________________ Fecha:________________________ INSTRUCCIONES: Indique con el nmero correspondiente el orden de su menor (=1) a mayor (=3) preferencia por cada muestra de pasta. No se permiten empates. Gracias. Muestras: 046 _______ 294 _______ 361 ________

7.3.3

Anlisis de datos

Para el anlisis de los resultados se procedi de acuerdo a lo descrito por Pedrero y col., en 1989.

7.3.3.1 Prueba de nivel de agrado (Prueba hednica) La escala hednica se convierte en numrica transformando a centmetros la distancia entre los dos extremos del continuo, y midiendo el punto de respuesta indicado por el consumidor. Para el caso de la escala utilizada, la distancia total fue de 12 cm. Si se trata de analizar un slo producto, simplemente con obtener el valor medio y su desviacin estndar podremos relacionarlo con el valor total de la escala. As se ejemplifica la opinin que de este producto tiene dicha poblacin de consumidores; la desviacin estndar nos sealar la discrepancia de los consumidores de dicha opinin.

- 23 -

7.3.3.2 Prueba de ordenacin (Ranking test) El anlisis de datos de pruebas que se basan en ordenamiento por rangos (o escala de rangos ordinales) puede ser de dos tipos: 1. Comparacin de todas las muestras (tratamientos) entre s. 2. Comparacin entre una referencia (o control) y varias muestras. El primer tipo de anlisis, utilizado en esta tesis, pretende discernir aquellas muestras que son superiores o inferiores a otras muestras. El segundo tipo de anlisis probar si una referencia es superior dentro de un grupo de muestras (diferencia direccional = una cola); puede probar si es inferior al grupo de muestras (diferencia direccional = una cola) o simplemente si es diferente (diferencia no direccional = dos colas). Se procedi de la siguiente manera para el anlisis de los resultados obtenidos:

Nmero de juez 046 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 2 1 1 3 3 1 1 2 2 1 1 1 3 3 2 - 24 -

Muestra 294 1 3 3 2 2 2 2 1 1 2 2 2 2 2 3 361 3 2 2 1 1 3 3 3 3 3 3 3 1 1 1

Nmero de juez 046 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 3 2 2 2 2 2 3 3 2 2 2 2 2 2 2 2 2 1 1 1 3 1 1 3 1 1 1 3 3 2 3

Muestra 294 2 3 3 3 3 3 2 2 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 1 3 3 1 3 3 3 1 1 3 1 361 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 1 2

- 25 -

Nmero de juez 046 47 48 49 50 Suma de rangos 3 2 2 2 99

Muestra 294 2 3 3 3 121 361 1 1 1 1 81

Diferencias absolutas entre suma de rangos: 046 - 294 = /99-121/ = 22 046 361 = /99 81/ = 18 294 361 = /121 81/ =40 De la tabla de diferencia de sumatoria ordinal absoluta crtica de todos los tratamientos, comparaciones al nivel de significancia del 5% (Newell G.J., McFarlane, 1987), para 50 jueces y 3 muestras, la diferencia crtica absoluta es 24, construyendo as de esta manera el cuadro 12. 7.4 Anlisis qumico proximal

7.4.1

Cuantificacin de protenas

La determinacin de protenas se realiz por triplicado en las muestras de pasta de acuerdo con lo descrito con el mtodo oficial 991.21 de la A.O.A.C. El porcentaje de protenas se determin indirectamente por la cuantificacin de nitrgeno total utilizando el mtodo de Kjeldahl. Se pes 0.1 g de muestra y se pas a un tubo Kjendahl, al cual se le agreg 0.5 g de la mezcla de catalizadores (sulfato de cobre y sulfato de potasio) y 15 ml de cido sulfrico concentrado. Este se coloc en el digestor y se calent gradualmente a 400 oC, hasta que el contenido del tubo present un color verde claro. El tubo se dej enfriar a temperatura ambiente. Se le adicionaron 15 ml de agua para lavar los residuos que quedaron en la pared del tubo, posteriormente se adicionaron 50 ml de hidrxido de sodio al 40%. Por otro lado, en un matraz Erlenmeyer se aadieron 50 ml de hidrxido de sodio al 40%. Por otro lado, en un matraz Erlenmeyer se aadieron 50 ml de cido brico al 4% y 10 gotas de indicador Wesslow. Se realiz la destilacin hasta obtener un volumen de 100 ml de la muestra en el matraz preparado - 26 -

anteriormente. La muestra obtenida se titul con cido clorhdrico 0.1N. Se calcul el porcentaje de protena con la siguiente encuacin: ( ) Donde F: Factor de conversin a protena, 6.25 N: Normalidad

7.4.2 Determinacin de grasas (Soxhlet) La determinacin de grasas se realiz por triplicado de acuerdo con lo descrito en el mtodo oficial No. 963.15 de la A.O.A.C. Se pesaron 3 g de muestra seca en cartuchos de celulosa. Se colocaron en el aparato de extraccin Soxhlet, se adicionaron 100 ml de ter de petrleo a los vasos del equipo y posteriormente se realiz la extraccin por 8 h. Finalmente, los cartuchos se secaron en la estufa a 601 oC 1h y se pesaron para determinar el porcentaje de lpidos con la siguiente ecuacin: ( ) ( )

7.4.3

Fibra diettica total

De acuerdo al mtodo No: 985.29 descrito por la A.O.A.C., se procedi de la siguiente manera: se pesaron 4 muestras desengrasadas de pasta de 1 g, se le aadieron 50 ml de tampn fosfato de pH 6,0 y 0.10 ml de -amilasa para cada vaso y se mezcl bien. Se cubri cada vaso con una lmina de aluminio y se coloc en un bao de agua hirviendo. Se agit suavemente a intervalos de 5 min y se incub durante 15 min. Posteriormente se dej enfriar a temperatura ambiente. Se ajust el pH de las soluciones a 7,5 0.2 mediante la adicin de 10 ml de NaOH 0,275 N a cada vaso. Se prepar una solucin de proteasa (50 mg/ml) en tampn fosfato y se pipetearon 0.1 ml de esta solucin en cada vaso. Se cubrieron los vasos con una lmina de aluminio y se colocaron

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en un bao de agua a 60 C. Con agitacin continua, se incub durante 30 min y nuevamente se enfri a temperatura ambiente. Se ajust el pH de las soluciones entre 4.0 y 4.6 mediante la adicin de 10 ml de 0.325 M de HCl a cada vaso. Posteriormente se aadieron 0.1 ml de amiloglucosidasa a cada vaso, se cubrieron con una lmina de aluminio y se colocaron en bao de agua a 60 C con agitacin continua, se incub durante 30 min. Se aadieron 4 volmenes de etanol de 95% a cada vaso, se filtr (filtrado 1) y se dejo reposar las soluciones toda la noche a temperatura ambiente para permitir la precipitacin total. Al da siguiente se filtraron (filtrado 2) nuevamente las soluciones y posteriormente se dejaron secar los filtrados en la estufa a 60 C 1 por 3 hrs. Cada ensayo se realiz por duplicado. ( )

FDT: Fibra diettica total F1: Filtrado 1 F2: Filtrado 2

7.4.4

Cenizas

Se analizaron con el mtodo No: 942.05 descrito por la A.O.A.C. Se pes 1 g de muestra en un crisol (puesto a peso constante), se carboniz la muestra sobre la flama de un mechero y se introdujo en la mufla a 5501 C por 5 h. Cuando las cenizas estuvieron blancas, se enfriaron en un desecador. Finalmente se pesaron y se calcul el porcentaje de cenizas como: ( ) ( )

7.4.5

Humedad (Mtodo gravimtrico)

Se analizaron las muestras de acuerdo al mtodo No: 925.10 descrito por la A.O.A.C. Se pesaron 0.5 g de muestra en charolas de aluminio (puesta previamente a peso constante), se colocaron en la estufa a 1001 C durante 3 h, posteriormente se enfriaron en un desecador

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por 20 min. Finalmente se pesaron y se determin la humedad por diferencia de peso con la siguiente ecuacin: ( ) ( ( ) ( ) ( ))

7.5 Anlisis estadstico Los datos obtenidos fueron analizados estadsticamente utilizando el software estadstico Minitab (Versin 15.1.30.0). Se utiliz un anlisis de varianza (ANOVA) de una va con un nivel de significancia =0.05, cuando se encontraron diferencias estadsticas significativas entre las muestras se utiliz una prueba de comparacin mltiple de Tukey al 5%.

- 29 -

8

RESULTADOS Y DISCUSIN

8.1 Obtencin de la harina y pruebas de secado La operacin de secado es un proceso que implica la transferencia de masa entre un gas y un slido, donde la humedad contenida en el slido se transfiere por evaporacin a la fase gaseosa. En esta operacin intervienen distintas variables: temperatura, humedad relativa del aire, equilibrio en el contenido de humedad y velocidad del aire (Perry, 1984). Con las curvas de secado obtenidas podemos apreciar que la relacin g S.S./ g H2O inicial de 3.24 disminuye a 0.23 en un tiempo de 230 min en el secador de bandejas (figura 4), mientras que en el secador de tnel se parte de la misma humedad y se llega al mismo resultado de humedad final pero en un tiempo de 60 min (Figura 5). Estos resultados se atribuyen a que las variables: velocidad de aire, temperatura del aire de entrada (Te) y la temperatura del aire de salida (Ts) varan entre ambos secadores. Para el secador de bandejas, la velocidad del aire es de 1.7 m/s, la Ts es de 59 C y la Ts de 57 C mientras que para el secador de tnel, la velocidad del aire es de 1.9 m/s la temperatura de aire de entrada es de 69 C y la de salida es de 64 C. Debido a los resultados obtenidos se eligi al secador de tnel para llevar a cabo el secado general de la okara, ya que el tiempo de secado debe ser mnimo para evitar las reacciones de descomposicin en ste.

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SECADOR DE BANDEJAS Condiciones de secado Temperatura del aire de entrada Temperatura del aire de salida Velocidad del aire 59 C 57 C 1.7 m/s

t (min) g H2O/g S.S

Secador de bandejas4 3.5 3 g H2O/g S.S 2.5 2 1.5 1 0.5 0 0 50 100 150 200 250 t (min) g H2O/ g S.S

0 5 10 15 20 25 30 45 60 75 90 105 120 140 160 180 225 230

3.24 2.97 2.97 2.84 2.70 2.57 2.45 2.09 1.77 1.47 1.19 0.95 0.72 0.39 0.39 0.29 0.24 0.23

Figura 4. Curva de secado de la harina de okara en un secador de bandejas.

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SECADOR DE TUNEL Condiciones de secado Temperatura del aire de entrada Temperatura del aire de salida Velocidad del aire 69 C 64 C 1.9 m/s

Secador de Tunel3.5 3 g H2O/g S.S 2.5 2 1.5 1 0.5 0 0 20 40 t (min) 60 80 g H2O/ g S.S

t (min) g H2O/ g S.S 0 5 10 15 20 25 30 45 60 3.24 2.11 1.93 1.49 1.45 1.19 1.08 0.42 0.23

Figura 5. Curva de secado de la harina de okara utilizando un secador de tunel.

8.2 Rendimiento y caracterizacin de la harina de okara obtenida.

8.2.1

Rendimiento

Se prepararon 1.5 Kg de frijol de soya con lo cual se obtuvieron 0.8916 Kg de harina de okara, un rendimiento de 59.44%. Cabe destacar que al no contar con filtros con poro lo suficientemente pequeo para filtrar la leche, hubo prdida de la okara. El rendimiento depende del mtodo de filtrado. A pesar de que le leche obtenida fue filtrada tres veces hubo una prdida aproximada del 10%.

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8.2.2

Caractersticas de la harina obtenida

De acuerdo al glosario de agricultura (2007), se entiende que la harina es el polvo obtenido al moler los granos de trigo, de otros cereales, de semillas de diversas leguminosas y tambin de algunos tubrculos, as como de pescado. Los parmetros que se evalan para aceptar o rechazar a una harina dependen del uso que se le dar a sta. Para la elaboracin de esta tesis slo se evaluaron 3 parmetros: tamao de partcula, humedad y densidad de granel (Cuadro 8), estos valores nos ayudaron a describir el comportamiento de la mezcla final. De acuerdo al Codex Alimenticio (Codex Stan 152-1985) la harina no debe exceder 15.5% de contenido de humedad as como tambin, debe tener un tamao de partcula menor a las 212 micras. Sin embargo, Constanza y col., en el 2010 reportan que es posible la elaboracin de una pasta con harina de 355-500 micras en la elaboracin de una pasta con harina de sorgo y smola de trigo. La harina obtenida (Figura 7) tiene un tamao aproximado de 427 m, y un porcentaje de humedad del 10.41%, lo que nos permite concluir que es posible utilizarla como harina.

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Cuadro 8. Caractersticas principales de la harina de okara obtenida Humedad % (b.h.) Densidad de granel (g/mL) Dimetro de partcula (Media aritmtica) (m) 10. 41 0.5025 0.47 0.0050 427.30 428.03

Distribucin del tamao de partcula30 25 20 15 10 5 0 -200 0 200 400 600 800 Peso retenido

Tamiz 600 425 300 180 150 75 0

% 25.70 20.96 22.75 27.36 1.11 2.03 0.06

Figura 6. Distribucin granulomtrica de la harina de okara.

Secador

Okara Figura 7. Fotografa de la okara antes y despus del secado

Smola de trigo/Harina de okara

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8.3 Eleccin de la mejor formulacin de harina de okara y trigo El porcentaje de absorcin de agua est relacionado al contenido y tipo proteico de la harina, de acuerdo a lo reportado por Esquivel en 1981. Las protenas forman una red encargada de retener agua, como podemos apreciar la formulacin 80% smola y 20% de okara aument 186.34% su peso, mientras que la formulacin 70% smola, 30% okara aument 142.39%. Sin embargo, a pesar de ello, la diferencia entre las tres formulaciones no es estadsticamente significativa. El tiempo de coccin y el porcentaje de slidos se relacionan con el contenido de glutenina y gliadinas, protenas del trigo involucradas en la formacin del gluten el cual es esencial para la estructura de la pasta (Len y col., 2007), por ello para la formulacin 80/20, el tiempo de coccin de 10.3 min, es menor que en las otras dos formulaciones, 16 min para la formulacin 75/25 y 14.3 para la formulacin 70/30 , ya que al existir una mayor cantidad de smola de trigo, la formacin de la red almidn-protena-agua se ve favorecida en mayor proporcin que en las otras formulaciones que contienen menor cantidad de smola. Respecto al contenido de slidos, los resultados no mostraron diferencias significativas 0.10% para la formulacin 70/30, 0.08 para 75/25 y 0.11 para 80/20. A partir de los resultados obtenidos y al no mostrarse diferencias significativas entre las formulaciones se eligi la formulacin con mayor contenido de harina de okara: 70/30. La figura 9 muestra la pasta obtenida y la proporcin de harina y smola utilizada para cada una de las formulaciones. El cuadro 9 muestra los resultados obtenidos para cada una de las formulaciones. De acuerdo al anlisis estadstico podemos apreciar que no hay diferencias significativas para cada prueba entre las formulaciones realizadas a excepcin del tiempo de coccin donde la formulacin 80/20 demostr ser estadsticamente diferente de las dems.

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Cuadro 9. Resultados correspondientes a las pruebas reolgicas: Absorcin de agua, Tiempo de coccin, % de slidos para las distintas formulaciones.

Pasta Trigo/Okara 70/30 75/25 80/20

Absorcin de agua % 142.39 0.45 151.17 0.75 186.34 0.85

Tiempo de coccin (min) 14.3 0.5 16 .01.0 10.3 0.5b

% Slidos

0.10 0.09 0.08 0.02 0.11 0.02

Letras de superndices iguales en cada columna demuestra que los sistemas son estadsticamente iguales (prueba de Tukey,