Post on 02-Jul-2022
Universidad Austral de Chile
Facultad de Ciencias Agrarias
Instituto de Ciencia y Tecnología de los Alimentos
Efecto del tipo de lípido (aceite de soya, aceite de maravilla alto oleico, y manteca de palma) sobre
la microestructura y textura de masas
Gabriela Olivares Bahamóndez Valdivia – Chile
2016
Memoria presentada como parte
de los requisitos para optar al
Título de Ingeniero en Alimentos
i
ÍNDICE DE MATERIAS
Capítulo
Página
RESUMEN 1
SUMMARY
2
1 INTRODUCCIÓN
3
1.1
Características del almidón 3
1.2
Complejo ternario (almidón, lípido, gluten) 5
1.3 Aceites comerciales
5
1.3.1 Aceite de girasol alto oleico (AGAO)
6
1.3.2 Manteca de palma
7
1.3.3 Aceite de soya
7
1.4 Análisis de perfil de textura (TPA)
8
2 MATERIAL Y MÉTODO
12
2.1 Ubicación
12
2.2
Tratamientos 12
2.3 Formulación de la masa 13
ii
2.4 Protocolo para el análisis de textura por TPA
13
2.5 Protocolo para análisis en microscopía electrónica de barrido
14
2.6 Análisis estadístico de los datos
16
3 PRESENTACIÓN Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS
17
3.1 Resultados por TPA
17
3.2 Imágenes de SEM
19
3.3 Comparación entre imágenes SEM y digestión in vitro de
almidón en sistema ternario (almidón, lípido, gluten)
21
4 CONCLUSIONES
25
5 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
26
6 ANEXOS 30
iii
ÍNDICE DE CUADROS
Cuadro
Página
1 Formulación de los seis diferentes tratamientos para analizar
mediante texturómetro y microscopía electrónica de barrido
(SEM).
12
iv
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura
Página
1 Comparación de estructura química de un ácido graso saturado
(ácido palmítico) y uno monoinsaturado (ácido oleico).
6
2 Diagrama de las dos compresiones requeridas para el análisis
de perfil de textura. (a) Acción descendente durante la primera
y segunda compresión. (b) Acción ascendente durante la
primera y segunda compresión.
9
3 Curva característica en ensayo de TPA y sus respectivos
parámetros.
10
4
Microscopio electrónico de barrido (SEM).
15
5 Gráfico de medias, con variables dependientes; dureza,
consistencia, adhesividad, cohesividad, elasticidad y resiliencia
para los 6 tratamientos.
18
6 Todos los ingredientes (lípido, gluten, almidón y agua), se
agregan antes de formar la masa "amasado suave".
22
7 Comparación entre tratamientos 2 (masa con aceite de
maravilla, amasado suave) y 5 (masa con aceite de maravilla,
amasado fuerte).
23
8 Comparación entre tratamientos con aceite maravilla alto oleico
antes y después de formar la masa.
24
v
ÍNDICE DE IMÁGENES
Imagen
Página
1 Determinación de análisis de perfil de textura (TPA) con
texturómetro TA- XT2 i.
14
2 Muestras deshidratadas y fracturadas de masa.
16
3 Micrografías SEM de masas cocidas a base de almidón, lípido,
gluten. (T1) Masa sin lípido “amasado suave”, (T2) masa con
aceite de maravilla alto oleico “amasado suave”, (T3) Masa con
manteca de palma “amasado suave”, (T4) Masa con aceite de
soya “amasado suave”, (T5) Masa con aceite de maravilla alto
oleico “amasado excesivo”, (T6) Masa con aceite de maravilla
alto oleico agregado una vez formada la masa “amasado suave”.
20
vi
ÍNDICE DE ANEXOS
Anexo
Página
1 Imágenes SEM a 5500x. (T1) Masa sin lípido “amasado suave”,
(T2) masa con aceite de maravilla alto oleico “amasado suave”,
(T3) Masa con manteca de palma “amasado suave”, (T4) Masa
con aceite de soya “amasado suave”, (T5) Masa con aceite de
maravilla alto oleico “amasado excesivo”, (T6) Masa con aceite
de maravilla alto oleico agregado una vez formada la masa
“amasado suave”.
31
1
RESUMEN
Los alimentos contribuyen al crecimiento, mantención y reparación del organismo que
los ingiere, digiere y absorbe. Contienen tres grupos principales de componentes; los
carbohidratos, las proteínas y los lípidos. Presentan una compleja composición y están
expuestos a transformaciones por diferentes factores ya sean físicos, químicos o
microbiológicos. El objetivo de este estudio fue evaluar si diferentes tipos de lípidos
comerciales generan distintas microestructuras y por ende diferentes texturas en una
matriz amilácea. Para esto se elaboraron distintos tratamientos variando el tipo de lípido,
a los cuales se les realizó un análisis de perfil de textura (TPA, por sus siglas en inglés)
a cada matriz, y además cada masa fue analizada por microscopía electrónica de barrido
para la obtención de imágenes microscópicas de su estructura, también se estudiaron
variables como el nivel de mezclado en el amasado (suave o fuerte), y el agregar el lípido
en el tiempo cero, es decir, antes de formar la masa o añadirlo una vez formada la masa.
El análisis estadístico demostró que existen diferencias significativas (p<0,05) en las
variables (consistencia y adhesividad) entre los diferentes tratamientos, por ende en los
resultados se obtuvo que la presencia de lípidos comerciales afecta la microestructura
de las matrices amiláceas. En las imágenes obtenidas por microscopía electrónica de
barrido se concluyó que la estructura que presenta poros más pequeños y una superficie
más rugosa, es la que contiene aceite de maravilla alto oleico, por lo tanto podría existir
una menor superficie de contacto para la acción enzimática. Por último, con respecto a
las variables de proceso los resultados nos sugieren que si se espera obtener una mayor
digestión final en una matriz amilácea el lípido debe agregarse a la masa en el tiempo
cero, y la masa debe producirse con un mezclado fuerte para que exista un mayor
rompimiento de las moléculas de almidón, y de esta forma se logre aumentar la
accesibilidad de las enzimas digestivas para producir una mayor digestión final.
El presente estudio fue financiado por el proyecto FONDECYT de Iniciación
Nº11121602.
2
SUMMARY
Foods contribute to the growth, maintenance and repair of organisms that ingest, digest
and absorb them. There are three main groups of food components: carbohydrates,
proteins and lipids, which are complex in composition and subject to transformations by
different physical, chemical and microbiological factors. The objective of this study was
to determine whether different types of commercially available lipids generate distinct
microstructures and consequently distinct textures in starch matrices. For this purpose,
different treatments were applied to various types of lipids. All the matrices were
subjected to texture profile analysis TPA (for its acronym in English) as well as scanning
electron analysis to obtain microscopic images of their structures. As well, variables were
studied at the level of dough mixture (strong or mild) and for the timing to add the lipid,
whether at the zero point (before forming the dough) or after it has formed. Statistical
analysis showed significant differences (p<0,05) in the variables of consistency and
adhesiveness among the treatments, indicating that the presence of commercial lipids
affects the microstructure of starch matrices. The scanning electron microscope images
indicated that structures containing high oleic oil (Maravilla brand) had a less porous and
rougher surface, and therefore with less contact surface for enzymatic action. Finally, in
relation to process variables, the results indicate that for better digestion of starch
matrices, lipids should be added to the dough at the zero point and the dough should be
produced with a strong mixture to better breakdown starch molecules, and thus increase
accessibility of digestive
This study was funded by the FONDECYT project initiation Nº11121602.
3
1. INTRODUCCIÓN
Tolstoguzov (2003) citado por SHAH et al. (2011) quien describe que la composición de
los alimentos incluye polisacáridos, proteínas y lípidos en diversas proporciones entre
otros componentes. Formulaciones de alimentos contribuyen significativamente a las
propiedades funcionales y nutricionales de estos, incluyendo su textura, sabor,
palatabilidad y su digestión. Las condiciones de proceso y el tipo de ingrediente afectan
la microestructura y propiedades del alimento. (Mikus et al., 1946; Eliasson y
Gudmundsson, 2006 citados por SHAH et al., 2011)
Según RODRIGUEZ et al. (2005), la elaboración de una masa a partir de un material
amiláceo presenta propiedades viscoelásticas, y el comportamiento que tenga dicha
masa va a depender de las condiciones de proceso realizadas en su formación, si existen
más componentes y la interacción que exista entre ellos.
Las interacciones entre ingredientes tienen un papel importante en cuanto a la
texturización y propiedades mecánicas de productos alimenticios. Estudios de
interacciones que presentan los componentes que tiene un alimento puede proporcionar
información significativa para la industria alimentaria. Almidón, proteínas y lípidos son
componentes principales en productos alimenticios a base de cereales, y las
interacciones entre ellos son importantes para la funcionalidad y calidad de un producto.
(ZHANG y HAMAKER, 2003).
1.1 Características del almidón
Uno de los polisacáridos que contienen los alimentos es el almidón, el cual según
FENNEMA (2000), es la sustancia de reserva alimenticia predominante en las plantas y
proporciona el 70 a 80% de las calorías consumidas por los humanos en todo el mundo,
los gránulos de almidón están compuestos por dos polímeros; un polisacárido
esencialmente lineal llamado amilosa, y otro muy ramificado denominado amilopectina.
Tanto los almidones como los almidones modificados tienen numerosas aplicaciones en
los alimentos como; adhesivo, ligante, enturbiante, formador de películas, estabilizante
de espumas, agente antienvejecimiento del pan, gelificante, glaseante, humectante,
4
estabilizante, texturizante y espesante (FENNEMA, 2000). El almidón de papa gelatiniza
entre 55-66°C (CANÓNICO, 2003). Los gránulos absorben agua, se hinchan, pierden su
estructura, y la amilosa se solubiliza, fenómeno conocido como gelatinización del
almidón y da como resultado gránulos hinchados y porosos (esqueletos de
amilopectina), suspendidos en una solución caliente de amilosa, luego cuando la
temperatura del almidón gelatinizado disminuye se forma un gel más rígido retraído ya
que se elimina agua, y las cadenas de amilosa y amilopectina se reorganizan, lo que se
conoce como retrogradación según Morris (1999) citado por FERNÁNDEZ y
BÁRCENAS-POZOS (2011).
Los carbohidratos por lo general se digieren rápidamente para convertirse en glucosa,
gran cantidad de alimentos con almidón presentan un efecto inmediato sobre la glucosa
en la sangre, como el pan, papas, arroz entre otros, debido a que el almidón forma la
mayor parte del contenido de carbohidratos de estos alimentos (MANN y CHISHOLM,
2004).
Berti et al. (2004) citado por PARADA Y AGUILERA (2011a) describe que el almidón en
comparación con los hidratos de carbono simples, tales como azúcares (glucosa,
fructosa, etc.) se digiere más lento en el intestino produciendo una respuesta glicémica
más moderada, que implica una lenta liberación de la glucosa, por ende un lento
transporte de este azúcar desde el intestino delgado al torrente sanguíneo.
Investigaciones revelan que el impacto del almidón en la respuesta glicémica se debe
principalmente a tres factores; la fuente del almidón, el grado de gelatinización del
almidón y la presencia simultánea de otros componentes de los alimentos en la comida
como lípidos, fibra, proteínas y azúcares.
Respecto a su estado físico el almidón puede encontrarse en diferentes formas en un
alimento, luego de ser sometido a un tratamiento de cocción el almidón se encuentra
gelatinizado, el estado de sus cadenas de amilosa y amilopectina se encuentran en
forma amorfa, la capacidad de absorber agua es de 25 a 30 veces su volumen original y
presenta una alta digestibilidad en comparación a cuando se encuentra en estado nativo
o retrogrado (Fardet et al., 1998 y Sajilata et al., 2006 citados por PARADA y
ROZOWSKY, 2008).
5
1.2 Complejo ternario (almidón, lípido, gluten)
Atkin et al. (1999) citado por GÓMEZ-ALDAPA et al. (2009), quien plantea que de
acuerdo a estudios sobre la interacción que existe entre almidón y lípidos, la transición
térmica de los complejos amilosa-lípido depende de la longitud de la cadena del ácido
graso, la cabeza polar del lípido, la humedad, y el tipo de almidón. En la estructura del
almidón se encuentran tres regiones, una región cristalina (doble hélice), una amorfa
(puntos de ramificación y regiones de amilosa), y una región constituida por el complejo
de inclusión almidón-lípido.
Zhang et al. (2003) citado por SHAH et al. (2011) Explica que existe una relación entre
almidón, proteína y lípidos en harina de sorgo, donde por medio de un analizador rápido
de viscosidad (RVA) se produce una interacción produciendo un pico de alta viscosidad
mientras ocurre la etapa de enfriamiento de RVA, el cual solo aparece cuando los tres
componentes están presentes, el cambio es evidente con sistemas binarios de proteínas,
almidón y ácidos grasos donde el pico de viscosidad es bajo o no se forma.
1.3 Aceites comerciales
Otro de los componentes principales en los alimentos son los lípidos, los cuales son muy
importantes en la industria alimentaria, influyen en propiedades como temperatura de
gelatinización, absorción de agua, viscosidad y lixiviación de carbohidratos solubles,
propiedades trascendentales en procesos de elaboración de productos en base a
almidón como tortillas o pan entre otros (Kaukovirta-Norja et al., 1997; Kitahara et al.,
1997; Lin y Czuchajowska, 1998 citado por GÓMEZ-ALDAPA et al., 2009).
Los ácidos grasos presentes en los aceites y grasas comestibles se clasifican por su
grado de saturación en ácidos grasos saturados los cuales contienen solamente enlaces
carbono-carbono simples, donde el punto de fusión de estos ácidos grasos saturados
aumenta con la longitud de la cadena. E insaturados cuando un ácido graso contiene
uno o más enlaces dobles carbono-carbono. Cuando un ácido graso presenta un único
doble enlace se le denomina “monoinsaturado” o “monoénico”, si contiene más de uno
“poliinsaturado” o “poliénico” (ZILLER, 1996).
6
Los ácidos grasos saturados son relativamente rígidos, lineales y empaquetados en
forma estrecha. Tienen un alto punto de fusión por lo que suelen ser solidos a
temperatura ambiente. El doble enlace de los ácidos grasos insaturados ocasiona que
la molécula se pliegue, evitando su compactación, como se muestra en la Figura 1. A
raíz de sus pliegues estos ácidos grasos rara vez se encuentran estrechamente
empaquetados y tienen un bajo punto de fusión, por lo que suelen ser líquidos a
temperatura ambiente (SADAVA y PURVES, 2009).
Figura 1. Comparación de estructura química de un ácido graso saturado (ácido palmítico) y uno monoinsaturado (ácido oleico).
Fuente: Elaboración propia a partir de SADAVA y PURVES (2009)
1.3.1 Aceite de girasol alto oleico (AGAO). Según GIL (2010) el AGAO destaca por su
alto contenido en ácido oleico (C18:1), entre 80-82%, y entre un 8-10% de ácido linoleico
(C 18:2 n-6). También BLANCO et al. (2006), dice que en el AGAO predomina el ácido
graso oleico (monoinsaturado), mientras que en el aceite de girasol convencional (AGC)
predomina el ácido graso linoleico (poliinsaturado).
7
INGARANO y MAZZEI (2008) aseguran que el aceite de girasol es una excelente fuente
de vitamina E, vitamina de gran importancia debido a su elevado poder antioxidante.
Además de la vitamina E, también contiene otras vitaminas liposolubles como vitamina
K y en menor medida vitamina A.
BLANCO et al. (2006), analizó el comportamiento de maní como snack fritos en AGC y
AGAO a 5 horas de fritura, dando como resultado que este último es más estable a la
oxidación. La oxidación se favorece a medida que se incrementa la concentración de
ácido grasos insaturados ya que este proceso es iniciado por el ataque del oxígeno
molecular a los dobles enlaces de estos ácidos grasos. Lo que explicaría que el AGAO,
rico en ácidos grasos monoinsaturados, sea más resistente a la oxidación que el AGC,
rico en ácidos grasos poliinsaturados.
1.3.2 Manteca de palma. De los aceites utilizados en la industria alimentaria, se
encuentra el aceite o manteca de palma, la cual es sólida a temperatura ambiente, y
dentro de los ácidos grasos que contiene, destacan por su alta concentración, el ácido
palmítico (C16:0) con un 44% aproximadamente en el aceite, al igual que el ácido oleico
(C18:1) quien también ocupa un 40% en la composición de la manteca de palma
(MORENO, 2013).
El fruto de palma contiene un 60% de pulpa, 30% de cuesco, y 10% de almendra, la
manteca de palma está contenida en la pulpa en un 45 a 50%, la cual es considerada
una buena fuente de energía según VEGA (2004), por su aporte en ácidos grasos
esenciales y β-carotenos, además contribuye al crecimiento y formación de tejidos,
reduce el nivel de colesterol en la sangre, protege contra algunos tipos de cáncer y
problemas cardiovasculares.
1.3.3 Aceite de soya. Otro de los aceites utilizados en los alimentos en forma masiva
es el aceite de soya. El grano de soya contiene 21% de aceite, es rico en ácidos grasos
poliinsaturados como linolénico (8%), oleico (24%), linoleico (54%), y solo un 13% de
ácidos grasos saturados (VALENCIA y GARZÓN, 2004). Los aceites de origen vegetal
son las principales fuentes de ácidos linoleico y linolénico (ZILLER, 1996). El aceite de
soya es de alta digestibilidad, considerado por muchos científicos como un aceite de alta
calidad en comparación a otras grasas y aceites comestibles por su elevado contenido
de ácido linoleico, un ácido esencial que no produce el organismo, precursor de los
8
ácidos Omega 3, cuya función es reducir el colesterol LDL (VALENCIA y GARZÓN,
2004).
RIDNER (2006) explica que aproximadamente el 1,5 al 2,5% de los lípidos que contiene
la soja, están presentes en forma de lecitina, la cual funciona como emulsionante al
incorporarse a formulaciones de alimentos. Otro compuesto de interés en la fracción
lipídica de la soja son los tocoferoles, los que actúan como antioxidantes naturales y
tienen funciones de vitamina E, los que a nivel industrial son utilizados para retrasar la
aparición de rancidez en alimentos altos en grasas.
1.4 Análisis de perfil de textura (TPA)
Se define la textura como una manifestación sensorial y funcional de las propiedades
estructurales, mecánicas y de la superficie de los alimentos detectados a través de los
sentidos de la vista, oído, tacto y cinestesia (SZCZESNIAK, 2002).
SANCHO et al. (1999) describe a la textura como la característica sensorial del estado
sólido o reológico de un producto, cuyo conjunto es capaz de estimular los receptores
mecánicos de la boca durante la degustación.
Tronsmo et al. (2003) citado por RODRÍGUEZ et al. (2005) describe que
estructuralmente la masa de trigo es un sistema complejo donde la relación entre las
proteínas hidratadas, la matriz de almidón y las interacciones almidón-proteína
intervienen en sus propiedades visco elásticas, donde las fuerzas de Van der Waals y
los puentes de hidrogeno son la base molecular para las interacciones almidón-almidón.
Las proteínas del gluten interactúan por puentes de hidrógeno, enlaces disulfuro,
entrecruzamientos e interacciones hidrofóbicas formando una red continua, que es la
plataforma para el desarrollo y retención de gas en la masa.
Rodríguez-Sandoval et al. (2005) citado por GÓMEZ (2011), describe que el
comportamiento de la masa depende de las condiciones de proceso durante su
formación, los componentes y la interacción que exista entre ellos. Por ende el análisis
de perfil de textura en masas es importante, ya que aporta información sobre la influencia
que realizan los diferentes componentes en la masa, y permiten estimar objetivamente
la textura midiendo parámetros muy diferentes como son la deformación, la compresión,
la resistencia a la tracción y la fuerza de corte o de cizalla. Szcesniak (1975) citado por
9
HLEAP y VELASCO (2010) ha establecido el método TPA, el cual imita el proceso de
masticación, por ende se utiliza para medir objetivamente la textura de los alimentos. El
principio de la prueba de análisis de perfil de textura se ilustra en la Figura 2 donde una
muestra del tamaño de un bocado se coloca en la placa base y es comprimida y
descomprimida dos veces por una platina fijada al sistema de empuje (BOURNE, 2002).
Figura 2. Diagrama de las dos compresiones requeridas para el análisis de perfil de textura. (a) Acción descendente durante la primera y segunda compresión. (b) Acción ascendente durante la primera y segunda compresión.
Fuente: BOURNE (2002)
En la Figura 3 se aprecia la gráfica general del TPA según GÓMEZ (2011) la cual se
basa en la imitación de la masticación por medio de un texturómetro. A partir de la curva
generada fuerza vs tiempo se pueden obtener diferentes parámetros tales como dureza,
la cual corresponde a la altura máxima registrada durante el primer ciclo de compresión,
y representa la resistencia que posee el alimento a la primera mordida. La consistencia
que corresponde a la resistencia total que ejerce el alimento durante la masticación, la
adhesividad que representa el trabajo necesario para despegar la platina de compresión
de la muestra o el trabajo necesario para despegar el alimento de una superficie
(paladar), la cohesividad que significa la fuerza con la que están unidas las partículas
que forman el alimento, la elasticidad que se asocia al grado de recuperación de las
10
dimensiones iniciales del alimento luego de eliminar la fuerza deformante, y por último
ligada a la elasticidad se encuentra la resiliencia que corresponde a la energía de
deformación que puede ser recuperada de un cuerpo deformado.
Figura 3. Curva característica en ensayo de TPA y sus respectivos parámetros.
Fuente: GÓMEZ (2011)
Una propiedad textural muy importante durante el procesamiento y la transformación de
las masas es la pegajosidad, la cual se define como la fuerza de adhesión que se obtiene
cuando dos superficies interactúan. En la mayoría de los sistemas alimenticios, las
fuerzas de adhesión son la mezcla de una fuerza adhesiva y cohesiva. Cuando la fuerza
adhesiva es mayor que la cohesiva, estamos frente a un estado pegajoso. Debido a que
las propiedades de adhesividad y cohesividad de la masa se confunden, es
esencialmente difícil determinar qué factor o factores afectan su pegajosidad, por lo cual
se aprueba que cualquier factor que afecte la reología de la masa podría potencialmente
afectar dicha propiedad textural, según Hoseney (1999) citado por RODRIGUEZ et al.
(2005).
Hipótesis:
Si se genera una masa de una mezcla compleja de almidón-aceite-gluten, entonces sus
características dependerán del tipo de ácido graso y de las variables de proceso.
11
Objetivo general:
- Evaluar tres diferentes tipos de lípidos comerciales y su efecto sobre distintas
microestructuras y texturas en una matriz amilácea.
Objetivos específicos:
Determinar el efecto de los lípidos utilizados (aceite de maravilla alto oleico,
aceite de soya y manteca de palma) y las variables de proceso (nivel de
amasado, y tiempo de adición del lípido) que pueden afectar las características
reológicas del sistema ternario (almidón, lípido, gluten).
Analizar mediante imágenes de microscopía electrónica de barrido (SEM), las
microestructuras de las diferentes matrices amiláceas que contienen diferentes
lípidos y diferentes variables de proceso.
Comparar el efecto de agregar el aceite comercial al tiempo cero o agregarlo una
vez que la masa se encuentra formada, y analizar cómo afecta la variable de
proceso amasado suave y amasado fuerte en la matriz amilácea.
12
2. MATERIAL Y MÉTODO
2.1 Ubicación
Los análisis realizados con texturómetro se llevaron a cabo en el Instituto de Ciencia y
Tecnología de los Alimentos (ICYTAL), de la Facultad de Ciencias Agrarias, Universidad
Austral de Chile, Valdivia. Las imágenes obtenidas por microscopía electrónica de
barrido (SEM, por sus siglas en inglés) se obtuvieron en dependencias de la Facultad de
Medicina de la Universidad Austral de Chile, por el académico Ricardo Silva.
2.2 Tratamientos
Para la elaboración de los diferentes tratamientos se siguió con la formulación que se
muestra en el Cuadro 1.
Cuadro 1 Formulación de los seis diferentes tratamientos para analizar mediante texturómetro y microscopía electrónica de barrido (SEM).
Tratamientos
Almidón de papa (g)
Gluten (g)
Aceite maravilla alto oleico (mL)
Aceite de soya (mL)
Manteca de palma (mL)
Agua (mL)
1 300 60 - - - 200
2 300 60 70 200
3 300 60 70 200
4 300 60 70 200
5 * 300 60 70 200
6 ** 300 60 70 200
Los tratamientos 1, 2, 3 y 4 se elaboraron con un amasado suave correspondiente a nivel
1 de la mezcladora.
13
*Tratamiento 5 se elaboró con un amasado fuerte correspondiente a nivel 4 de la
mezcladora.
**Tratamiento 6 se le agregó el lípido una vez formada la masa, con amasado suave
correspondiente a nivel 1 de la mezcladora.
2.3 Formulación de la masa
La metodología de la formulación consistió en pesar en una balanza electrónica 300g de
almidón de papa y 60 g de gluten respectivamente, se llevaron a una mezcladora de
laboratorio, y se procedió a mezclarlos. En seguida se agregaron 200 mL de agua
destilada a temperatura ambiente, y se mezcló por 15 minutos. Para los diferentes
tratamientos se agregaron distintos aceites, estos dependiendo de la muestra a preparar
se agregaron al comienzo del mezclado una vez combinados los polvos o 5 minutos
antes de finalizar el mezclado. Con un tiempo total de 15 minutos de mezclado. Se dejó
reposar la masa posteriormente por un tiempo de 30 minutos envuelta en papel aluminio
para evitar pérdida de agua. A continuación se cortó la masa en pequeñas muestras con
un sacabocado y se cocinaron en agua destilada a 100°C durante 20 minutos.
Posteriormente se dejó reposar un par de horas para ser analizada mediante
texturómetro y por el microscopio electrónico de barrido.
2.4 Protocolo para el análisis de textura por TPA
Las propiedades texturales de masas preparadas a partir de almidón, lípido, gluten
fueron estudiadas con el fin de determinar el efecto de las condiciones de proceso en
sus características físicas. Para el análisis de perfil de textura se utilizó un texturómetro
TA-XT2i como se muestra en la Imagen 1, y se procedió con la metodología realizada
por RODRIGUEZ et al. (2007), quien analizó las características físicas de una masa de
yuca y agua. Se cortaron círculos de la masa elaborada de un mismo tamaño con un
saca bocado de dimensiones 3,7 cm de diámetro y 2 cm de alto, los cuales una vez
cocidos en agua a 100°C por 20 minutos, se dejaron reposar por una hora
aproximadamente a temperatura ambiente dentro de una bolsa de polietileno para evitar
la pérdida de humedad. Los parámetros texturales fueron medidos utilizando una sonda
de compresión P/75 de aluminio, y una celda de carga de 25 kg. La masa cilíndrica se
colocó en la base plana de aluminio y se realizó una doble compresión a 33% de
14
deformación a una velocidad de celda de 1mm/s, con un tiempo entre compresión de 10
segundos. En cada curva TPA se determinaron seis parámetros texturales; dureza,
consistencia, adhesividad, cohesividad, elasticidad y resiliencia.
Imagen 1. Determinación de análisis de perfil de textura (TPA) con texturómetro TA- XT2 i
2.5 Protocolo para análisis en microscopía electrónica de barrido
Con el propósito de evaluar si se producen cambios estructurales provocados por los
diferentes lípidos agregados sobre la matriz del complejo almidón-gluten, se realizaron
ensayos de SEM sobre las masas. El microscopio electrónico de barrido proporciona
imágenes y datos físico-químicos de la superficie de cuerpos generalmente opacos a los
electrones, mediante un delgado haz de electrones que recorre dicha superficie y de
detectores que traducen las señales que de ella provienen, transformándolas en
corrientes eléctricas que forman la imagen en un monitor, como se muestra en la Figura
4. Para realizar estas funciones los microscopios electrónicos de barrido cuentan con
partes como: óptica electrónica, cámara, circuitos de alimentación de la óptica
15
electrónica, de generación de alto voltaje y de producción de barrido, detectores de
electrones secundarios emitidos por la muestra, de electrones retrodispersos, y
dispositivos para observación y registro de las imágenes (VÁZQUEZ y ECHEVERRÍA,
2000).
Figura 4. Microscopio electrónico de barrido (SEM)
Para ser sometidas a SEM las muestras de masa, una vez que se encontraban
previamente cocidas a temperatura ambiente se siguió con el protocolo descrito por
GARCÍA et al. (2015). Pequeñas piezas de muestra se fijaron en glutaraldehído al 2,5%
y seguidamente se sumergieron en una serie de disoluciones de acetona hasta llegar a
una concentración de acetona al 100%, para asegurar una deshidratación completa.
Luego las muestras fueron desecadas por punto crítico, para posteriormente fracturarlas
y montarlas en un porta objeto como se observa en la Imagen 2.
Una vez montadas las muestras son cubiertas con partículas de oro formando una
película delgada y evaluadas en el microscopio, obteniendo imágenes de resolución de
500x, 1500x y 5500x.
16
Imagen 2. Muestras deshidratadas y fracturadas de masa
Adicionalmente a todos los análisis realizados se consideraron los resultados de una
memoria previa enmarcada en el mismo proyecto que financia este trabajo, donde se
utilizó un método de digestión in-vitro rápido, en una masa compuesta de almidón de
papa, gluten de trigo y aceite descrito por SOPADE Y GIDLEY (2009), para determinar
si el efecto de distintos procesos y condiciones pueden deformar la matriz ternaria del
alimento. Las condiciones y factores usados en la digestión del almidón fueron: momento
de adición del aceite en el mezclado, velocidad de mezclado, aceites con ácidos grasos
de diferente estructura (saturados, monoinsaturados, poliinsaturados) y estado
estructural del almidón (gelatinizado y retrogradado). Los resultados de dicho estudio
mostraron la digestión in-vitro de las muestras, e incluyo una fase de digestión bucal,
gástrica e intestinal, controlando la cinética de liberación de glucosa en la fase intestinal
(CASTILLO, 2016).
2.6 Análisis estadístico de los datos
Los datos se analizaron estadísticamente, por Statgraphics Plus 5.1, con análisis de
varianza (ANOVA), donde se empleó el test de menor diferencia significativa de Fisher
(LSD) por sus siglas en inglés, con un 95% de confianza (p<0,05), para determinar las
diferencias significativas entre los seis tratamientos.
17
3. PRESENTACIÓN Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS
3.1 Resultados por TPA
Los parámetros dureza, cohesividad, elasticidad, y resiliencia se superponen en los
gráficos de medias (Figura 5), lo que indica que no existen diferencias significativas entre
las medias de las variables dependientes mencionadas con un 95% de confianza. Por lo
tanto, se comprueba que los diferentes tipos de lípidos junto a las variables de proceso
que tienen los diferentes tratamientos no afectan a dichas variables. A diferencia de las
variables consistencia y adhesividad donde sí se observó diferencia significativa.
Con respecto a la adhesividad según Civille et al. (1976) y Rosenthal, (1999) citados por
HLEAP y VELASCO et al. (2010), si el material es pegajoso o adhesivo la fuerza se
convierte en negativa, la adhesividad es el trabajo necesario para retirar la sonda de la
muestra. Por lo tanto, se puede deducir mediante la Figura 5C, en el gráfico de medias,
que al no añadir ningún tipo de lípido a la masa y solo formar una matriz con almidón,
gluten y agua la masa tiende a ser más adhesiva (T1), lo cual indica que en estas
condiciones la masa es propensa a adherirse al paladar del consumidor, que se explica
por poseer solo una interacción almidón-gluten. Además se observa que en el caso de
T2 Y T5 los cuales contienen los mismos componentes pero distinto nivel de amasado,
donde este último se elaboró con un amasado fuerte, si bien no existen diferencias
significativas, su adhesividad aumentó ~50% con respecto a T2 que se elaboró con un
amasado suave. Y por último con respecto a esta variable no se observan diferencias
significativas al agregar el lípido al tiempo cero (T2) o añadirlo una vez formada la masa
(T6).
Interesantemente se logra observar según el gráfico de medias (Figura 5B) que la masa
menos consistente, es decir aquella que presenta una baja resistencia a la deformación
corresponde a T1. Además al exponer la preparación de la masa a un mezclado mayor
(T5) se distingue una disminución de aproximadamente un 11% en promedio en su
consistencia, aunque las diferencias no fueron estadísticamente significativas en
comparación con el tratamiento 2 (presenta el mismo tipo de lípido pero la matriz fue
18
sometida a un nivel de amasado suave), lo cual posiblemente según plantea PARADA
Y SANTOS (2015), se debe a que al ser sometida a un mezclado mayor se rompen las
moléculas que la componen, la matriz pierde firmeza cuando las partículas de glutenina
son disociadas en fragmentos más pequeños, lo que contribuye a una mayor
accesibilidad de las enzimas digestivas y podrían mejorar la digestibilidad del almidón.
Por lo tanto el proceso mecánico, y térmico podría afectar el nivel de interacción entre
las moléculas de proteína, que afecta la digestibilidad en todo el sistema. Al agregar
lípidos a una matriz amilácea estos retardan la retrogradación. Una de las teorías es que
los lípidos interactúan directamente con la amilopectina o forman el complejo con la
amilosa y este interfiere en la cristalización de la amilopectina retardando la
retrogradación (Eliasson, 1996 citado por BRITO, 2006), por ende se cree que algunos
tratamientos continúan con una matriz blanda, reduciendo la perdida de agua de la
proteína, y retrasando la formación de una estructura rígida. Por otro lado puede que en
algunos casos el lípido no haya interactuado con los componentes por lo tanto el proceso
de retrogradación formo una estructura rígida, por ende existe una mayor consistencia
en el tratamiento T6 (Figura 5B).
Figura 5. Gráfico de medias, con variables dependientes; dureza, consistencia, adhesividad, cohesividad, elasticidad y resiliencia para los 6 tratamientos.
19
3.2 Imágenes de SEM
Luego de deshidratar las muestras de masa, se procedió a analizarlas mediante SEM,
(Imagen 3), con una resolución de 1500x. Donde se observan diferencias en tamaños
de porosidad, superficies regulares y otras irregulares, además de algunos gránulos de
almidón que no gelatinizaron por completo (más imágenes en Anexo 1).
Según explica ATKINS (2007) al calentar almidón en agua, ésta penetra en los gránulos
rompiendo los enlaces de hidrógeno entre moléculas, lo que ocurre aproximadamente a
65°C. La masa en estudio fue sometida a temperatura de ebullición del agua (100°C),
por ende las moléculas de agua inundan los gránulos de almidón adhiriéndose a ellos,
produciendo el hinchamiento de los gránulos y luego de la estructura (Imagen 3).
Se puede apreciar que T1 correspondiente a la muestra de masa sin lípido (sólo almidón
y gluten) presenta poros de mayor dimensión en comparación a los otros tratamientos,
aparte de de poseer una superficie menos rugosa, más regular y homogénea, por lo
tanto podría existir una menor superficie de contacto para la acción enzimática, y por
ende sería más difícil de digerir. Mientras que la muestra que presenta poros más
pequeños aparentemente sería la correspondiente a aceite de maravilla alto oleico,
correspondiente a los tratamientos T2, T5 y T6. Si comparamos estas imágenes veremos
que no se encuentran mayores diferencias en su estructura.
Al aumentar el grado de mezclado en el proceso (T5), se destruyen las moléculas que
componen la matriz. Al compararlo con T6 no se aprecia mayores diferencias. En esta
última debieran predominar interacciones ya formadas entre moléculas del gluten.
Características similares presentan los tratamientos T3 y T4 correspondientes a una
masa con manteca de palma y masa con aceite de soya respectivamente. Aunque
aparentemente en el tratamiento T4 se observan gránulos de almidón que
probablemente no gelatinizaron por completo, por ende quizás los componentes de la
masa no se relacionan de forma homogénea.
20
Imagen 3. Micrografías SEM de masas cocidas a base de almidón, lípido, gluten. (T1) Masa sin lípido “amasado suave”, (T2) masa con aceite de maravilla alto oleico “amasado suave”, (T3) Masa con manteca de palma “amasado suave”, (T4) Masa con aceite de soya “amasado suave”, (T5) Masa con aceite de maravilla alto oleico “amasado excesivo”, (T6) Masa con aceite de maravilla alto oleico agregado una vez formada la masa “amasado suave”
21
3.3 Comparación entre imágenes SEM y digestión in vitro de almidón en sistema ternario (almidón, lípido, gluten)
PARADA et al. (2015) Y CASTILLO (2016) demuestran el efecto de distintos tipos de
aceites comerciales en la digestión de almidón presente en sistemas sólidos ternarios
de almidón, lípido, gluten como se muestra en la Figura 6 donde se quiso encontrar
alguna relación con respecto a la estructura de las imágenes que se obtuvieron por
microscopía electrónica de barrido para este estudio y la digestión de las matrices que
contenían dichos lípidos.
Se puede observar en la Figura 6 que la digestibilidad final fue mayor en presencia de
lípidos con un 75% vs un 40%, en ausencia de lípidos, lo que coincide con las imágenes
obtenidas por SEM, donde T1 correspondiente a la masa sin lípido fue la estructura que
mostró poros de mayor dimensión, y superficies menos rugosas por lo que se esperaba
que existiera una menor superficie de contacto para la acción enzimática, y por lo tanto
una digestión menor de la matriz amilácea.
Las muestras que contenían aceite de maravilla alto oleico presentaron poros más
pequeños en su estructura en las imágenes SEM, y se apreciaba una matriz mucho más
fracturada que el resto, por lo que se esperaría tuviera una alta digestión. Los resultados
que nos muestra la figura 6 demuestran que se digiere en un 75% aproximadamente la
matriz que contenía dicho aceite.
El aceite de soya contenido en el sistema ternario produce una mayor digestibilidad al
tiempo cero a diferencia de los otros lípidos utilizados, y una alta digestibilidad final
donde prácticamente se digiere en un 80% la matriz que lo contiene (Figura 6). Si
comparamos con los resultados obtenidos en SEM (Imagen 3) la estructura presentó
gránulos de almidón que al parecer no alcanzaron a gelatinizar por completo, pero una
porosidad en su estructura bastante pequeña, por lo tanto una mayor superficie de
contacto para la acción enzimática, por lo que coincide con los resultados obtenidos por
PARADA et al., (2015).
La matriz que contenía manteca de palma presentó similares características en las
imágenes SEM con respecto a la matriz que contenía aceite de soya, los resultados que
22
se muestran en la figura 6 nos dice que existe una diferencia de un 10% con respecto a
la digestión final entre estos lípidos.
Figura 6. Todos los ingredientes (lípido, gluten, almidón y agua), se agregan antes de formar la masa "amasado suave"
Fuente: PARADA et al., (2015)
Al comparar las diferencias de las variables de proceso como es el nivel de amasado;
suave (T2) o fuerte (T5), pudimos ver en resultados SEM que no se apreciaba mayores
diferencias entre ambos tratamientos. En los resultados obtenidos por TPA no se
encontraron diferencias estadísticamente significativas entre dichos tratamientos. Según
los resultados obtenidos por PARADA, et al (2015) se observa que en primera instancia
es decir al iniciar la digestión no se aprecian mayores diferencias pero al finalizar ésta
existe un pequeño contraste en la digestión final (Figura 7). Para obtener resultados más
profundos faltaría evaluar el grado de gelatinización e interacción a nivel molecular, lo
que no se analiza en este estudio.
Con un mayor grado de amasado en cuanto al nivel de mezclado, mayor es la
digestibilidad final, con un 75% cuando la formación de la masa se realizó con un nivel
de mezclado suave vs un 90% de digestión final cuando la formación de la masa se
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
0 50 100 150 2 0 0 250
Dig
esti
ón
de
alm
idó
n (
g/1
00
g)
Tiempo (min)
Masa con manteca de palma Masa con A. de maravilla
Masa con A. de soya Masa sin lípido
23
realizó con un nivel de mezclado fuerte, esto se debe a que a mayor grado de amasado
se produce un mayor rompimiento en las moléculas de almidón y gluten, por lo tanto
aumenta su digestibilidad. Según PARADA y AGUILERA, (2011b) cuando el nivel de
mezclado aumenta la masa puede debilitarse debido a los cambios a nivel molecular por
lo tanto la matriz es más débil a fuerzas externas y la accesibilidad de las enzimas
digestivas sería mayor por ende se obtiene una mayor digestibilidad final. Además
observaciones similares fueron hechas por Peressini et al. (2008) citado por PARADA y
AGUILERA (2011b), quién concluyó que durante un mezclado fuerte, la masa puede ser
debilitada debido a los cambios a nivel molecular, que reduce su capacidad para formar
una estructura firme.
Figura 7. Comparación entre tratamientos 2 (masa con aceite de maravilla,
amasado suave) y 5 (masa con aceite de maravilla, amasado fuerte)
Si comparamos los tratamientos T2 (el lípido se agrega al tiempo cero) y T6 (el lípido se
agrega una vez formada la masa) no se observaron mayores diferencias en las imágenes
obtenidas por SEM, pero podemos discutir los resultados comparando la digestión de
las matrices amiláceas donde agregar el lípido en el tiempo cero, se produce una mayor
24
digestión en la fase inicial y se mantiene en forma pareja si se compara con la masa a la
cual se le agrega el lípido una vez formada esta (Figura 8). Según PARADA et al. (2015),
siempre que se promueve la formación de una estructura antes de agregar lípidos
predominan enlaces más estables (S-S) haciendo la masa menos digerible en una fase
inicial.
Figura 8. Comparación entre tratamientos con aceite maravilla alto oleico antes y
después de formar la masa
25
4. CONCLUSIONES
La presencia de lípidos comerciales afectan la estructura de las matrices
amiláceas, lo cual se ve reflejado en resultados obtenidos por TPA donde se
encontraron diferencias significativas en las variables dependientes adhesividad,
y consistencia para los diferentes tratamientos.
En las fotografías obtenidas por microscopía electrónica de barrido se observaron
diferentes superficies, regulares e irregulares en estructuras, mayor y menor
porosidad dependiendo del lípido utilizado y la variable de proceso. Además los
lípidos influyen en propiedades como temperatura de gelatinización lo que se
pudo observar en las imágenes de SEM donde en algunas estructuras se
encuentran gránulos de almidón que no alcanzaron a gelatinizar completamente.
Al comparar si existe alguna diferencia en las variables de proceso entre los
tratamientos, se pudo concluir que mediante TPA no se encontraron diferencias
significativas, y por último en las imágenes obtenidas por SEM se encontraron
pequeñas diferencias en las estructuras al cambiar las variables de proceso. Por
lo que no existe evidencia de que las variables de proceso afecten la estructura
o la microestructura, pero si la digestibilidad, por lo tanto se deberían realizar
otros análisis para profundizar en los resultados.
26
5. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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71p.
30
6. ANEXOS
31
ANEXO 1
Imágenes SEM a 5500x. (T1) Masa sin lípido “amasado suave”, (T2) masa con aceite de
maravilla alto oleico “amasado suave”, (T3) Masa con manteca de palma “amasado
suave”, (T4) Masa con aceite de soya “amasado suave”, (T5) Masa con aceite de
maravilla alto oleico “amasado excesivo”, (T6) Masa con aceite de maravilla alto oleico
agregado una vez formada la masa “amasado suave”.