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Alexander Guzmán Manzano
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  1. 1. UNIVERSIDAD PERUANA UNIÓN - JULIACAUNIVERSIDAD PERUANA UNIÓN - JULIACA 11
  2. 2. Copyright © 2007 / SQC - Ingeniería de Alimentos / Universidad Peruana Unión Elaboración de una bebida fermentadaElaboración de una bebida fermentada probiótica a partir de Lacto suero con Quinuaprobiótica a partir de Lacto suero con Quinua (Chenopodium Quinoa Willd)(Chenopodium Quinoa Willd) y estabilizadoy estabilizado con Gelatina usando el Diseño de Superficie decon Gelatina usando el Diseño de Superficie de RespuestaRespuesta Presentado por: TRABAJO DE INVESTIGACIÓNTRABAJO DE INVESTIGACIÓN Alexander Guzmán Manzano Daniel Apaza Carita Noviembre / 2010
  3. 3. 33 I.I. Identificación del ProblemaIdentificación del Problema La industria lechera ha tenido que recurrir a nuevas estrategias para aumentar el consumo de leche en niños y adolescentes, y para combatir las adversidades propiciadas por las bebidas (azucaradas, carbonatadas, frutas) que se encuentran en el mercado de alimentos. Esas estrategias incluyeron desarrollar una campaña publicitaria demostrando que el suero de leche tiene el 50 % de los nutrientes de la leche para el desarrollo de niños y adolescentes (Itara 2007, p. 6).   Se desconoce información sobre los porcentajes de gelatina y suero de leche empleados para elaborar una bebida probiótica a base de lactosuero y Quinua (Chenopodium Quinoa Willd).   El inconveniente empleo de los antibióticos, como tratamiento a las diversas enfermedades en las que usualmente la persona termina por auto medicarse o adquiere con la ayuda de un químico farmacéutico como (gripes, resfriados, gastritis, etc.), como usualmente suele ocurrir en nuestro país; destruye la flora nativa del tracto digestivo, privando al organismo tanto de bacterias necesarias en el proceso de digestión de los alimentos, como otras que lo protegen contra infecciones futuras.
  4. 4. 44 PLANTEAMIENTO DE LAPLANTEAMIENTO DE LA INVESTIGACIONINVESTIGACION El presente trabajo de investigación pretende obtener una bebida fermentada probiótica a partir de suero de leche y quinua (Chenopodium Quinoa Willd), Optimizar los niveles de ingredientes (% quinua% pulpa % suero % gelatina) de bebida fermentada probiótica usando la metodología de superficie respuesta, se utilizaran 3 cepas de Bacterias Acido Lácticas (BAL) de acuerdo a su potencial probiótico: Streptococcus thermophilus, lactobacillus acidophilus , bifidobacterium animal ssp. Lactis, ya que estos son benéficos para el hospedador, pues poseen cualidades probióticas excepcionales; y evaluar el efecto del contenido de las variables independientes sobre las características sensoriales (sabor, textura, color, olor) empleando la prueba de escala hedónica con jueces semientrenados.   Para la caracterización del producto final se utilizaran los siguientes métodos:   •Acidez: según método AOAC 947.05 / 90. •pH: método AOAC 981.12 / 90. •Sólidos solubles: método AOAC 932.12/90. •Evaluación sensorial atreves de una Escala Hedónica.
  5. 5. 55 OBJETIVOSOBJETIVOS Objetivo General Elaborar y evaluar una bebida probiótica, mediante el diseño de superficie de respuesta, empleando Lacto suero enriquecido con Quinua (Chenopodium Quinoa Willd), estabilizado con gelatina.   Objetivos Específicos • Determinar el contenido de Lacto suero a emplearse en una bebida fermentada probiótica. • Determinar el rango de porcentaje de gelatina para una aceptabilidad en textura. • Estandarización de la bebida fermentada probiótica.
  6. 6. Justificación de la InvestigaciónJustificación de la Investigación Un aspecto importante de este proyecto es innovar los productos a base de lactosuero y quinua en el departamento de Puno - Perú. El lactosuero es dietético por su bajo contenido en grasa y altamente energético ya que contiene 270 Kcal/Litro. Se desea usar por lo menos el 50 % en peso de los nutrientes de la leche que se quedan en el lactosuero. También reducirá la contaminación producida por el suero como efluente. Al elaborar una a bebida probiótica en base a Lactosuero generaría nueva fuente de ingresos (monetarios) y una buena opción tecnológica. Se conoce que los cultivos probióticos son de textura líquida propia de una bebida bebible, por lo cual se hace el uso de la gelatina para obtener una bebida de textura mas espesa y aflanada. Se desea que las bifidobacterias colonicen el epitelio intestinal de un adulto y prevenga la proliferación de bacterias dañinas putrefacientes como la clostridia, bacteroides y coliformes. 66
  7. 7. 77 MARCO TEÓRICOMARCO TEÓRICO 5.1 Antecedentes de lácteos en Puno – Perú La producción de leche fresca en Puno en el mes de Marzo del 2009 fue de 10594 TM y en el mes de Marzo del 2010 fue de 11157 TM, mayor en 3 % respecto a al mes del año 2009. (Dirección Regional Agraria - Puno, 2010). La producción de leche fresca en la cuenca de la región Puno, tiene dimensiones variadas y niveles de desarrollo diferenciados, por las características de sus pastos y recursos naturales, entre ellos la disponibilidad de agua. Los principales productores en la región de Puno, están representados por las provincias de Azángaro, Melgar, Puno, Huancané y San Román. (Dirección Regional Agraria - Puno, 2010). Tabla 1- Producción actual de leche 2009 Fuente: caja rural los andes (2009). Zona Total litros/ día Venta de leche Quesos Puno 110949.30 100(%) 22189.86 (20 %) 88749.44 (80 %)
  8. 8. 88 Lacto sueroLacto suero Definición, composición y tipos de Lactosuero El lactosuero es definido como “la sustancia líquida obtenida por separación del coágulo de leche en la elaboración de queso” (Foegeding y Luck, 2002). Es un líquido translúcido verde obtenido de la leche después de la precipitación de la caseína (Jelen, 2003).Existen varios tipos de lactosuero dependiendo principalmente de la eliminación de la caseína, el primero denominado dulce, está basado en la coagulación por la renina a pH 6,5. El segundo llamado ácido resulta del proceso de fermentación o adición de ácidos orgánicos o ácidos minerales para coagular la caseína como en la elaboración de quesos frescos (Jelen, 2003, citado por Parra 2009). En la Tabla 3 se puede detallar la composición nutricional del lactosuero dulce y acido, observándose que el dulce tiene mayor lactosa y mayor proteína respecto al ácido Componente Lactosuero dulce (g/L) Lactosuero ácido (g/L) Sólidos totales 63,0- 70,0 63,0- 70,0 Lactosa 46,0- 52,0 44,0- 46,0 Proteína 6,0- 10,0 6,0- 8,0 Calcio 0,4- 0,6 1,2- 1,6 Fosfatos 1,0- 3,0 2,0- 4,5 Lactato 2 6,4 Cloruros 1,1 1,1 Tabla 3. Composición de lactosuero dulce y ácido (Panesar et al., 2007). Entre los más abundantes de estos nutrientes están la lactosa (4,5-5% p/v), proteínas solubles (0,6-0,8% p/v), lípidos (0,4-0,5% p/v) y sales minerales (8-10% de extracto seco) (Muñi et al., 2005; Londoño, 2006; Panesar et al., 2007).
  9. 9. 99 QuinuaQuinua (Chenopodium quinoa Willd(Chenopodium quinoa Willd)) La quinua (Chenopodium quinoa Willd), se cultiva en todos los Andes, principalmente del Perú y Bolivia, desde hace más de 7.000 años por culturas pre-incas e incas. Históricamente la quinua se ha cultivado desde el norte de Colombia hasta el sur de Chile desde el nivel del mar hasta los 4.000 m, pero su mejor producción se consigue en el rango de 2.500-3.800 m con una precipitación pluvial anual entre 250 y 500 mm y una temperatura media de 5-14ºC. En América Latina, Bolivia es el país con mayor exportación como quinua orgánica a USA y países europeos. Para el uso de estos nutrientes que tiene la quinua se elabora diversos productos entre ellos tenemos; la harina, expandidos, barras energéticas y otros (Mujica y Jacopsen, 2006).
  10. 10. 1010 La leche de QuinuaLa leche de Quinua Mujica et al (2006, p. 21) mencionan que la quinua, grano andino de alto valor nutritivo, de amplia adaptación en el mundo, tiene gran potencialidad de transformación y obtención de productos para uso en la alimentación humana, especialmente para niños y personas que deseen tener una alimentación más sana, nutritiva y natural, que les permita disponer de proteína de buena calidad dado por el balance adecuado de aminoácidos esenciales, además por la presencia de vitaminas y minerales. El trabajo que Mujica realizo se efectuó en los laboratorios de nutrición humana de la Universidad Nacional del Altiplano, UNA, PERÚ, a 3850 msnm, con la participación de especialistas del área y con material genético procedente de los Bancos de Germoplasma de la UNA, PUNO e INIA, los cuales fueron seleccionados previamente por los especialistas y por sus características agronómicas así como por la gran posibilidad y potencialidad que podrían tener estos genotipos para este propósito (p, 22)
  11. 11. 1111 Obtencion de Leche de QuinuaObtencion de Leche de Quinua Para la obtención de la leche de quinua se coloca un kilo de quinua cocida en una licuadora, luego se agregan dos litros de agua en la que se produjo la cocción del grano, el cual tiene diferentes coloraciones, se debe usar el agua en la que hirvió el grano de quinua para ser triturado y obtener la leche, en la proporción de 2 de líquido por 1 de grano de quinua cocida, con la cual se obtiene una coloración y consistencia más adecuada debiendo utilizar aquel genotipo que presente coloración blanca, esto ocurre con el genotipo denominado Chullpi. Luego se procede a licuar a alta velocidad, durante 5 minutos, teniendo la precaución de que el grano no salte demasiado y quede en la parte superior del vaso de la licuadora, procurando limpiar las paredes para que los granos regresen a la mezcla para que sean debidamente triturados. Después del triturado de la quinua se procede a separar la parte sólida de la líquida; pasando por un primer filtro, con la ayuda de un tamiz, con la finalidad de obtener el líquido que viene a constituir la leche de quinua, pudiendo iniciar otro proceso con la parte sólida restante. Para mejorar la calidad de la leche de quinua en cuanto se refiere a su sabor palatabilidad es recomendable efectuar un segundo filtrado con un cedazo y fuese necesario un tercer filtrado, con la finalidad de obtener leche de quinua de alta calidad. (p, 24) La homogenización de la leche de Quinua consiste en la formación de una emulsión homogénea de dos líquidos inmiscibles lo cual hará más cremosa la leche de quinua y más uniforme su consistencia por medio del rompimiento de glóbulos de grasa. La leche de quinua se puede descomponer con facilidad, debido a la presencia
  12. 12. 1212 Beneficios de la QuinuaBeneficios de la Quinua Entre un 14 y 18% de su composición está formada por proteínas, predominando tres aminoácidos importantes para la asimilación de otras pequeñas sustancias fundamentales en el crecimiento. (p, 25) Todo parece indicar que la ausencia de osteoporosis tiene relación con la dieta del altiplano que es rica en granos que contienen fitoestrógenos que son sustancias que permiten la absorción de calcio y esto hace que las mujeres de esta región no sufran osteoporosis ni problemas propios de la menopausia. (p, 25)
  13. 13. 1313 ProbióticosProbióticos Los probióticos son microbios vivos que pueden incluirse en la preparación de una amplia gama de productos, incluyendo alimentos, medicamentos, y suplementos dietéticos. Las especies de Lactobacillus y Bifidobacterium son las usadas más comunmente como probióticos, pero la levadura Saccharomyces cerevisiae y algunas especies de E. coli y Bacillus también son utilizados como probióticos. Las bacterias de ácido láctico (LAB), entre las que se encuentra la especie Lactobacillus, han sido utilizadas para la conservación de alimentos mediante fermentación durante miles de años; pueden ejercer una función doble, actuando como agentes fermentadores de alimentos, pudiendo además generar efectos beneficiosos a la salud. En términos estrictos, el término “probiótico” debe reservarse para los microbios vivos que han demostrado en estudios humanos controlados producir un beneficio a la salud. La fermentación de alimentos brinda perfiles de sabor característicos y reduce el pH, lo que impide la contaminación provocada por posibles patógenos. La fermentación se utiliza a nivel mundial para el mantenimiento de una gama de materiales agrícolas sin procesar (cereales, raíces, tubérculos, frutas y hortalizas, leche, carne, pescado etc.).
  14. 14. 1414 MATERIALES Y METODOSMATERIALES Y METODOS Materia Prima Descripción Quinua (Chenopodium Quinoa Willd) Se trabajará con Quinua (Chenopodium Quinoa Willd) variedad Salcedo INIA, adquirida de la E.A.P de Ingeniería de Alimento. Suero de Leche El suero de leche a procesar se obtendrá a partir de la elaboración del queso tipo paria el cual se elaborara en el laboratorio de Química. No se utilizará una combinación de agua y leche. Cultivo Prebiótico Las Bacterias Acido Lácticas, Se obtendran de Productos para la industria alimentaria “JACMIL” distribuciones S.C.R.L., las cepas y sus códigos proporcionados por Lyofast Sab 440 A, son: Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus, thermophilus,Bifidobacterium animalis ssp. Lactis. El tratamiento correcto para el cultivo probiótico se siguirá según la ficha técnica Lyofast SAB 440 A. Estabilizantes Se utilizará Gelatina de 240 bloom (poder gelificante), se obtuvieron de Productos para la industria alimentaria “JACMIL” distribuciones S.C.R.L. Pulpa de Maracuyá Fruta de maracuyá. Se obtendrá del mercado Santa Bárbara, sección frutas, Juliaca. Insumos El Azúcar rubia y la Leche descremada en polvo. Se obtendrán de Productos para la industria alimentaria “JACMIL” distribuciones S.C.R.L.
  15. 15. Materiales y Equipos 1515 Materiales Equipos Ollas industriales y Cocina a gas Laptop COMPAQ 510 Intel Core2 Duo, software: MS Word 2007, MS- Excel, MS-Power Point, Internet Explorer y Paquete estadístico STATISTICA 7.0.Vasos precipitado de 250 ml Utensilios (cucharas, jarras, etc.) Colador y Lienzo Fino Estufa marca Muszeripari Pipetas 5 ml Equipo de Titulación Accesorios de oficina Cronómetro Cabinas de Evaluación Sensorial Licuadora Oster Termómetro a mercurio rango 150º Balanza Digital. EPSO 5 High Precision Pocket Scale
  16. 16. Descripción de la MetodologíaDescripción de la Metodología La metodología aplicada para la elaboración de la bebida fermentada a base de lactosuero y quinua (chenopodium quinoa willd), se procedió según muestra el diagrama de flujo en la Figura 1, realizada por elaboración propia, lo cual muestra cómo obtener el producto de esta investigación. 1616
  17. 17. 1717 Métodologia para la elaboraciónMétodologia para la elaboración Figura 1 – Flujo de elaboración de una bebida fermentada a base de lactosuero y quinua.
  18. 18. Análisis químicos Determinación de pH Se determinará mediante potenciometría, utilizando un potenciómetro eléctrico calibrado a pH neutro (pH = 7.0) utilizando buffer fosfato previa a la ejecución de las lecturas. Determinación del porcentaje de acidez Se realizará por medio del método 33.2.06 de la AOAC (Oficial Method 947.05), determinando el porcentaje de acidez expresado en porcentaje de ácido láctico, evaluándose el gasto de una solución de NaOH 0.1 N para virar el cambio de color a rosa pálido del indicador fenolftaleína. Mediante la siguiente ecuación: % acidez = (gasto de NaOH x 0,1 N x Meq-gr)/volumen 1818
  19. 19. Análisis sensorialAnálisis sensorial   3.4.1 Colaboradores para la Evaluación Sensorial   Se trabajara con un grupo de personas, cuyas características serán: el ser jóvenes, de buenos hábitos de vida, con buena salud, con voluntad de colaborar y disponibilidad de tiempo. Se contactaran individualmente a personas conocidas del entorno de la E.A.P de Ingeniería de Alimentos, previamente entrenados por tesistas de la Escuela, en su mayoría Jóvenes y mujeres, cuyas edades fluctúan entre 19 – 25 años.   3.4.2 Evaluación de los atributos sensoriales Tras una breve explicación de la evaluación, en cada caso, se les proporcionara el formato que se muestra en la siguiente diapositiva y se les solicitara que lo llenen libremente y con la mayor sinceridad, pues los datos obtenidos serían usados confidencialmente. 3.4.3 Evaluación para la concentración de gelatina La selección de la concentración de gelatina estará determinada por su efecto sobre las características de textura deseadas para el producto: gelificación, ligera a moderada (4 a 6 puntos); sinéresis, ninguna a muy ligera (máximo 2 puntos) y consistencia del coágulo, fuerte pero excesiva (8 a 9 puntos). La escala a utilizar se muestra en la siguiente figura. 1919
  20. 20. Formato de evaluacion en escala hedónica 2020
  21. 21. 2121
  22. 22. Diseño experimentalDiseño experimental NºC Variable Niveles (parámetros) -α -1 0 1 +α 1 Lacto suero: :leche de quinua: leche en polvo 55,9:34.1:10 60:30:10 70:20:10 80:10:10 84,1:5,9:10 2 Gelatina 0,018 0,5 0,3 0,5 0,582 2222 Tabla 3- Niveles Utilizados para las Variables Independientes Fuente: Propia (2010). Se empleo un diseño de Superficie de Respuesta generado por el software Statistica 7.0 com um error de 0.05. El Anova se evaluó empleando un modelo cuadratico lineal
  23. 23. Tabla 4 - Diseño experimental para optimización de experimentos en el desarrollo de una bebida en base a suero de leche y Quinua usando el Diseño de Central Compuesto para dos Variables. 2323 Ensayo X1 X2 Suero Gelatina 1 -1,41421 0,00000 60 0,5 2 -1,00000 1,00000 60 1,5 3 0,00000 0,00000 80 0,5 4 1,41421 0,00000 80 1,5 5 1,00000 1,00000 70 1 6 1,00000 -1,00000 55,9 1 7 -1,00000 -1,00000 84,1 1 8 0,00000 1,41421 70 0,3 9 0,00000 0,00000 70 1,71 10 0,00000 -1,41421 70 1
  24. 24. 2424
  25. 25. Alexander Guzmán Manzano 942104743 alex_17m@hotmail.com Daniel Apaza Carita 951987211 raise_777@hotmail.com Muchas Gracias!!!
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