DESARROLLO Y EVALUACIÓN DE UNA PASTA A BASE DE TRIGO, MAÍZ, YUCA Y FRIJOL

Marisela Granito, Alexia Torres y Marisa Guerra

Marisela Granito, Licenciada en Biología, Universidad Simón Bolívar (USB). Doctor

en Ciencia de los Alimentos USB. Profesor Asociado, Departamento de Tecnología de Servicios, USB. Dirección: Apartado Postal 89000, Caracas 1080A, Venezuela. e-mail: mgranito@usb.ve

Alexia Torres, Licenciada en Biología, USB. M.Sc. en Ciencia de los Alimentos, USB. Profesor Agregado, Departamento de Procesos Biológicos y Bioquímicos, USB.

Marisa Guerra, Licenciada en Biología, Universidad Central de Venezuela (UCV). Doctor en Ciencia de los Alimentos, Universidad de Campinas, Brasil. Profesor Titular, Departamento de Procesos Biológicos y Bioquímicos, USB.

Resumen

Aunque las pastas representan el 4% del aporte diario de proteína, ésta es de bajo valor biológico por deficiencia de lisina, la cual puede complementarse mezclando la sémola de trigo con harinas de leguminosas. El objetivo del trabajo fue usar excedentes de la industria del maíz como germen desgrasado, y productos agrícolas como frijol (Vigna sinensis) y almidón de yuca, para sustituir la sémola de trigo en una pasta nutricionalmente enriquecida y organolépticamente aceptable. Se utilizó una metodología factible y se adicionó estearoil-lactil-lactato de sodio al 0,5%. Se efectuó un presecado a 55ºC y 70% de humedad relativa por 3h y un secado a 90ºC y 75% de humedad relativa por 2h. La sémola fue sustituida en 55%, 70%, 80% y 90%. Se evaluaron proteína, humedad, grasa, cenizas, fibra dietética, minerales y color de las pastas elaboradas. En base a pruebas de cocción y sensoriales se descartaron las pastas con 80 y 90% de sustitución. Las restantes se reformularon utilizando harina de frijol cocida y cruda. Al comparar con un control de sémola se obtuvo un incremento en el contenido de fibra dietética. Los análisis biológicos indicaron un incremento de los valores de eficiencia protéica (PER) y disminución en la digestibilidad verdadera in vivo. La pasta de mayor digestibilidad in vivo y aceptabilidad sensorial fue la sustituida al 55% con harina de frijol cruda. Al añadirle 1% de gluten se obtuvo una disminución en la pérdida de sólidos por cocción y se incrementó PER.

Summary

Although pasta represents 4% of the daily protein ingestion, it is of a low biological value due to its deficiency of lysine, which can be complemented by mixing the wheat semolina with leguminous flour. The objective of this work was to use surplus of the maize industry like degreased germ, and agricultural products like frijol (Vigna sinensis) and cassava starch to replace the wheat semolina in a nutritionally enriched and sensorially acceptable pasta. A feasible methodology was used and 0,5% sodium estearoil-lactil-lactate was added. After pre-drying at 55ºC and 70% relative humidity for 3h, drying took place at 90ºC and 75% relative humidity for 2h. Semolina was replaced in 55%, 70%, 80% and 90%. Protein, humidity, fat, ashes, dietetic fiber, minerals and color of elaborated pastes were evaluated. On the basis of cooking and sensorial tests, pasta with 80 and 90% substitution was discarded. The others were reformulated using cooked and crude V. sinensis flour. When compared with a control made with semolina there was an increase in the dietetic fiber content. Biological analyses indicated an increase in protein efficiency (PER) and reduction in the in vivo true digestibility. The pasta of greater in vivo digestibility and sensorial acceptability was that with 55% substitution using crude V. sinensis flour. When adding to it 1% gluten, a reduction of solids loss by cooking was achieved and PER increased.

Resumo

Embora as massas representam 4% do aporte diário de proteína, esta é de baixo valor biológico por deficiência de lisina, a qual pode complementar-se misturando a sêmola de trigo com farinhas de leguminosas. O objetivo do trabalho foi usar excedentes da indústria do milho como gérmen desengordurado, e produtos agrícolas como feijão (Vigna sinensis) e amido de mandioca, para substituir a sêmola de trigo em uma massa nutricionalmente enriquecida e organolepticamente aceitável. Utilizou-se uma metodologia factível e adicionou-se estearoil-lactil-lactato de sódio em 0,5%. Efetuou-se um pré-secado a 55ºC e 70% de umidade relativa por 3 hr. e um secado a 90ºC e 75% de umidade relativa por 2 hr. A sêmola foi substituída em 55%, 70%, 80% e 90%. Avaliaram-se proteína, umidade, gordura, cinzas, fibras dietéticas, minerais e cor das massas elaboradas. Em base a provas de cozimento e sensoriais se descartaram as massas com 80 e 90% de substituição. As restantes se reformularam utilizando farinha de feijão cozida e crua. Ao comparar com um controle de sêmola se obteve incremento no conteúdo de fibra dietética. As análises biológicas indicaram incremento dos valores de eficiência protéica (PER) e diminuição na digestibilidade verdadeira in vivo. A massa de maior digestibilidade in vivo e aceitabilidade sensorial foi substituída em 55% com farinha de feijão crua. Ao incrementar-lhe 1% de glúten se obteve uma diminuição na perda de sólidos por cocção e se incrementou o PER.

PALABRAS CLAVES / Frijol / Harinas Compuestas / Maíz / Pasta / Trigo / Yuca /

Recibido: 08/04/2003. Modificado: 09/06/2003. Aceptado: 13/06/2003

La pasta alimenticia es un producto de consumo masivo, considerado además un alimento funcional por su bajo aporte de grasa y sodio y baja respuesta glicémica (Jenkins et al., 1987, Araya et al., 2003).

El trigo es el cereal más adecuado para la elaboración de la pasta. Sus proteínas tienen la capacidad de interactuar entre ellas y con otros componentes como los lípidos, para formar complejos de lipoproteínas viscoelásticas (gluten), que contribuyen al desarrollo de la masa y previenen la disgregación de la pasta durante la cocción en agua caliente (Feillet, 1984). La semolina durum, producto granular de color amarillo oscuro y estructura vítrea proveniente de la molienda del endospermo del grano de trigo durum, es la materia prima ideal para la fabricación de pasta (Hoseney, 1991). En Italia existe la obligación legal de utilizar únicamente sémola durum para la fabricación de pasta (Dalla Rosa et al., 1996). En Venezuela, casi toda la producción de pasta se hace a base de esta materia prima (Nobile, 1995). En países como Brasil se permite el uso de mezclas de sémola con otras harinas de cereales (Cassia et al., 1998).

De acuerdo a Antognelli (1980), la pasta de trigo es un alimento nutricionalmente no balanceado, debido a su escaso contenido de grasa y fibra dietética, y al bajo valor biológico de su proteína, originado por las deficiencias de lisina. Cuando se consume enriquecida con huevo o en combinación con carne, se incrementa su valor nutricional, pero también su costo. Sin embargo, se podría incrementar el valor nutricional de este alimento al mezclar la sémola de trigo con subproductos industriales como el germen desgrasado de maíz o con leguminosas como Vigna sinensis, comúnmente conocida como frijol; ambos ricos en lisina. El frijol, al igual que otras leguminosas, es una excelente fuente de proteínas (20-40%), carbohidratos (50-60%) y otros nutrientes como tiamina, niacina, Ca y Fe. Así mismo, sus proteínas son ricas en ácidos glutámico y aspártico, y lisina. La metionina es el principal aminoácido limitante en las proteínas del frijol. (Champ, 2001).

El consumo de cereales y leguminosas en un solo alimento aumenta la calidad de la proteína consumida gracias a la complementación aminoacídica que se produce. Los cereales representan una importante fuente de aminoácidos azufrados (metionina y cistina) y sus niveles son adecuados para compensar los bajos valores existentes en las leguminosas. Esta complementación no solo ocurre a nivel de proteína, sino también de vitaminas y minerales (FAO, 1997). En trabajos previos (Granito et al., 1998) se sustituyó la sémola de trigo hasta en un 30% por harina de germen desgrasado de maíz, auyama fresca y clara de huevo deshidratada, logrando incrementar en 4 veces el contenido de lisina, 3 veces el de fibra insoluble y 2 el de fibra soluble. Asimismo, el contenido de todos los minerales estudiados, (Ca, Fe, K, P, Zn, Mg, Cu) se incrementó de forma significativa. Adicionalmente, mezclas de cereales y leguminosas son empleadas en la formulación de alimentos infantiles (Bressani , 1983, Jirapa et al., 2003) y en la producción de "snacks" (Hurtado et al., 2001).

Desde un punto de vista tecnológico, la sustitución de la sémola por otros ingredientes, representa una disminución en el contenido de gluten y por ende una pasta de calidad inferior. Sin embargo, si se realizan modificaciones en el esquema tradicional de elaboración de la pasta, tales como el secado a altas temperaturas (Abecassis et al., 1989; Mestres et al., 1990, Bergman, et al., 1994; Fang y Khalil, 1996; Vansteelandt y Delcour, 1998) y se usan aditivos como el estearoil-lactil-lactato de sodio a concentraciones de 0,3% del peso de la harina (Pape y Campos, 1971), se puede mejorar la calidad de cocción y las características organolépticas de las pastas.

En países tropicales como Venezuela, donde el trigo es importado y la pasta constituye un alimento de alta demanda (Nobile, 1995), ocupando el tercer lugar entre los productos mas consumidos por la población venezolana (Mercado y Lorenzana, 2000), resulta de interés investigar la posible sustitución parcial de este cereal por otras fuentes de nutrientes de producción nacional, como el germen desgrasado de maíz, subproducto rico en proteína y fibra dietética (Guerra et al., 1998) y el frijol (V. sinensis), leguminosa que ocupa el segundo lugar tanto a nivel de producción (MAC, 2000), como de consumo (Quintana, 1999) y cuyo uso en la alimentación humana debe diversificarse.

El objetivo de esta investigación fue usar excedentes de la industria del maíz como el germen desgrasado y productos agrícolas como el frijol y el almidón de yuca, para sustituir la sémola de trigo durum en el desarrollo de una pasta nutricionalmente enriquecida y organolépticamente aceptable.

Métodos y Materiales

Materiales

La sémola de trigo fue adquirida en el comercio local. El frijol (Vigna sinensis) variedad Orituco fue suministrado por el Centro Nacional de Investigaciones Agropecuarias (CENIAP). La harina de germen desgrasado de maíz fue donada por la empresa Promasa, el almidón de yuca por la empresa Mandioca y el gluten por la empresa Callier International.

Preparación de las harinas

Para preparar la harina de frijol crudo se remojaron los frijoles en agua destilada en una proporción 1:3 por 14h a 25ºC (Abdel-Gawad, 1993). Se escurrieron los granos, se descartó el agua de remojo, se secaron en estufa a 40ºC hasta una humedad de 8,7% y se molieron.

La harina de frijol cocida se obtuvo previo remojo (Abdel-Gawad, 1993) y posterior cocción en un autoclave Auotester-E a 121ºC por 15min y a 15lb/plg² de presión. A continuación se preparó una pulpa con 39% de sólidos totales en un homogenizador Sinclair-Scott, la cual se secó a presión atmosférica en un secador de doble tambor Venflovalk bajo presión de vapor (50lb/plg²), con espacio de separación entre tambores de 8,8plg. Finalmente se molió en un molino Wiley Thomas, modelo N° 4, usando un tamiz de 0,5mm.

Caracterización de las harinas y preparación de las pastas

Se determinó humedad, proteína, cenizas, grasa cruda y fibra dietética total de acuerdo a los métodos oficiales de AOAC (1990).

Para la preparación de las pastas se hizo una premezcla seca con las harinas de trigo, de maíz desgrasado, de frijol Orituco y de almidón de yuca (Tabla I). El aditivo estearoil lactilato sódico (SSL) fue preparado el día anterior al de la fabricación de la pasta, disolviendo 150g de aditivo en 4l de agua a 90ºC y agregado a la mezcla seca como parte del agua de amasado. La relación agua:harina fue 3:1 (peso:volumen). A continuación se aplicó el esquema tecnológico propuesto por Bergman et al. (1994) el cual incluye una etapa de presecado seguida por un reposo y un secado a altas temperaturas. En la Figura 1 se presenta el esquema metodológico utilizado en la elaboración de las pastas.

Se prepararon dos tipos de pasta con harina de frijol cocida (P2 y P3) y se formularon dos lotes de pastas, con la misma proporción de ingredientes de P2 y P3, pero usando harina de frijol remojado, crudo y molido (P6 y P7). De esta forma se elimina el proceso de cocción utilizado para obtener la harina de frijol, con lo que no solo se pretende disminuir el costo, sino las pérdidas de nutrientes originadas por el proceso térmico. Para contrarrestar la dilución del gluten producida por la presencia de otras harinas diferentes a la sémola, se formularon las pastas P8 y P9 con igual composición de P6 y P7 pero con 1% de gluten añadido. Adicionalmente, se prepararon las pastas P4 y P5, con niveles de sémola inferiores al 30% y una pasta control (Tabla I).

Evaluación de las pastas

La selección de las mejores formulaciones se hizo en base a evaluaciones organolépticas y pruebas de cocción. La evaluación sensorial se realizó en el laboratorio con un panel de 15 personas semi-entrenadas, aplicando una prueba de calidad estructurada (Wittig, 1982). Para medir la calidad de cocción de las pastas se evaluaron el tiempo mínimo o punto de cocción (Abecassis et al., 1989), la pérdida de sólidos por cocción y los aumentos de peso y volumen (Matsuo et al., 1992).

Las pastas crudas fueron analizadas en cuanto a humedad, proteína, cenizas, grasa cruda y fibra dietética total, de acuerdo a AOAC (1990). Adicionalmente se midió color triestímulos en un Colorímetro Hunter Lab y la calidad biológica a través de la relación de eficiencia proteica (PER) y la digestibilidad in vivo. Para ello se usaron 6 ratas, 3 machos y 3 hembras Sprague Dawley de 21 días de nacidas con pesos entre 35 y 42g. El período de experimentación fue de 15 días, con registros interdiarios del peso de los animales y alimento consumido por cada animal. Para la digestibilidad in vivo se usó el método de recolección de heces de Allison (1965) y se determinó el contenido de N por el método colorimétrico de Cilli y Hevia (1989). Las pastas utilizadas para la preparación de las dietas fueron cocidas al dente, secadas a temperatura ambiente y molidas en un molino Wiley Thomas modelo N°4, utilizando un tamiz de 0,5mm.

Para cuantificar los minerales las muestras de pastas cocidas fueron procesadas y se prepararon las soluciones de cenizas según AOAC (1990) para su posterior lectura en un espectrofotómetro de absorción atómica Perkin Elmer, usando soluciones de referencia para determinar Na, K, Ca, Fe, Mg y Zn. La determinación de P se hizo por el método colorimétrico del ácido fosfomolibdico (AOAC, 1990). El valor energético fue calculado, considerando un aporte de 4Kcal/g para carbohidratos y proteínas, 2Kcal/g para la fibra dietética y 9Kcal/g para los lípidos, y la composición porcentual de cada uno de ellos.

Todos los análisis se realizaron por triplicado. Los resultados de las pruebas de cocción, sensoriales, color instrumental y biológicos se sometieron a análisis de varianza de una vía. Para determinar entre que muestras existían diferencias significativas, se realizó una comparación de medias por el método de Duncan (Oestle, 1982).

Resultados y Discusión

Composición química de los ingredientes

Los ingredientes utilizados como extensores de la sémola de trigo (ST) en la elaboración de las pastas son importantes fuentes no solo de proteína, sino de fibra dietética y cenizas (Tabla II).

La harina de germen desgrasado (HGDM), subproducto de la obtención de harina de maíz precocida, es un ingrediente de producción nacional, suministro seguro y bajo costo. Si bien la cantidad de proteína de HGDM es muy similar a la de ST, su contenido en aminoácidos esenciales como la lisina son diferentes. De acuerdo a Granito et al. (2000) la HGDM contiene 3,83g de lisina por 100g de proteína, mientras que la ST contiene 0,49g por 100g de proteína, por lo que se podría considerar a la primera como un mejorador de la calidad de la proteína de la mezcla. Asimismo, este ingrediente es una fuente importante de fibra dietética, de la cual el 20% es insoluble y un 4% es soluble, según Guerra et al. (1998).

El contenido de proteínas de la harina de frijol Orituco (FO) cocido fue más alto (23,67%) que el del resto de los ingredientes. Este resultado es similar al reportado por Wang et al. (1997), cuando estudiaron el efecto de varios métodos de procesamiento, sobre el contenido nutricional de V. sinensis.

Oyeleke et al. (1985) encontraron contenidos de 5g de lisina por kg de frijol. Al ser el frijol una buena fuente de lisina, debería contribuir junto con el germen de maíz, a incrementar el bajo contenido de este aminoácido en la sémola. Por otra parte, la sémola contribuiría a complementar los bajos niveles de metionina en las leguminosas como el frijol (Bressani, 1991).

El contenido de fibra dietética en FO también resultó alto. Del 15,77% de fibra total (Tabla II), aproximadamente el 11,5% es fibra insoluble y el 4,25% es fibra soluble (Rodríguez, 1997). Al igual que la HGDM, la harina de frijol representa un ingrediente que aporta cantidades importantes de fibra dietética y, por lo tanto, puede ser incorporado cuando se quieran formular productos altos en fibra.

El almidón de yuca (AY) se utilizó básicamente como fuente calórica y elemento gelificante, contribuyendo a la textura final de las pastas. La capacidad de formar geles del AY ha sido señalada por Gunaratne y Hoover (2002), quienes estudiaron el efecto de los tratamientos térmicos húmedos sobre las propiedades del almidón de varios tubérculos, entre ellos la yuca. La relación amilosa/amilopectina presente en el almidón nativo determina la capacidad de retrogradación y por ende de gelificación de los almidones. En el caso particular del almidón de yuca, se ha reportado una tendencia a la gelificación/retrogradación media (Fennema, 1996), por lo que se esperaba que dicho ingrediente contribuyera a generar la matriz necesaria para lograr una buena textura en las pastas extendidas. Sin embargo, en las pastas donde se disminuyó ST en un 5% y se aumentó AY hasta 39,5% (pastas P3 y P7) se observó una disminución en la consistencia (Tabla III).

Caracterización de las pastas desarrolladas

El objetivo central de esta investigación consistió en elaborar una pasta nutricionalmente balanceada, de buena calidad organoléptica, tratando de reproducir el diagrama de flujo que se usa en la industria y al menor costo posible. En virtud de lo anterior, se formularon las pastas P6 y P7, pastas con los mismos niveles de sustitución de P2 y P3, pero usando harina de frijol cruda.

En la Tabla III se presentan los resultados del análisis sensorial de las pastas formuladas excepto P5, la cual por el alto nivel de sustitución (90%) de sémola se desintegró con la cocción. P4, con 80% de sustitución se descartó por los bajos puntajes obtenidos en sabor y consistencia. La sustitución de sémola por las harinas de frijol crudas o cocidas afectó de manera significativa la valoración de las pastas formuladas. Entre las pastas sustituidas al 55% (P2 y P6) se encontraron diferencias significativas en sabor. El parámetro sensorial "aspecto" no varió de manera significativa; sin embargo, se observó una disminución en la consistencia. Igual comportamiento se observó para las pastas P3 y P7. Esto era de esperar dado que al disminuir la sémola, se reduce el contenido de gluten y por lo tanto la consistencia, la cual determina en gran medida la calidad de la pasta.

En general, al sustituir la sémola por las otras harinas se alteraron las características de calidad sensorial de las pastas, particularmente la textura. Esto coincide con lo reportado por autores como Rayas-Duarte et al. (1996) quién detectó cambios negativos en la textura sensorial de pastas sustituidas al 30% con harinas de amaranto y lupino, o Wu (2001), quien al sustituir la sémola durum por proteína de germen de maíz en proporciones de 5 y 10% reportó pérdidas por cocción similares a las del control, pero menos firmeza en las pastas sustituidas. En panificación también se ha puesto de manifiesto el efecto adverso de sustituir la harina de trigo por harina de lenteja fermentada o de guisante germinado. Sadowska et al. (1999) encontraron una relación inversamente proporcional entre el incremento en la suplementación con harina de guisante germinada y la calidad de la masa y de los panes formulados.

En la fabricación de pastas al igual que en panificación, la calidad de la proteína usada es más importante que la cantidad. Aunque se incrementó el contenido de proteína, ésto se hizo con proteína entre cuyas características físicas no predomina la capacidad para formar matrices viscoelásticas, característica propia del gluten, a pesar que según Bugusu (2001) la zeína, proteína predominante en el germen de maíz, es capaz de mejorar la viscoelasticidad en sistemas de harinas compuestas.

Dado que las pastas elaboradas con harinas de frijol cruda (P6 y P7) presentaron menor consistencia que las pastas elaboradas con las mismas proporciones de harinas de frijol cocidas (P2 y P3) se añadió 1% de gluten a P6 y P7, formulándose P8 y P9.

Los resultados obtenidos para las pruebas de cocción de las pastas se presentan en la Tabla IV. Los correspondientes a P4 y P5 no se señalan debido a que éstas se desintegraban durante el proceso de cocción, siendo descartadas por su difícil manipulación.

El tiempo de cocción para lograr una pasta "al dente" fue de 11 minutos. No hubo variación en los tiempos de cocción para las diferentes pastas, pero sí varió el incremento de peso. Al comparar dichos incrementos para un mismo nivel de sustitución de sémola (55%) utilizando harina de frijol cocida (P2) y cruda (P6), se obtuvo un mayor incremento para las pastas elaboradas con la harina cocida (P2). Esto podría explicarse, si se considera que en las harinas de frijol crudas, el grado de hidratación y gelatinización del almidón debió ser menor que en las harinas cocidas, ya que la exposición del almidón al agua y al calor en las harinas crudas fue menor. Es conocido que una importante porción del almidón nativo de las leguminosas está encapsulado por paredes celulares que impiden su hidratación y posterior gelatinización (Jenkins et al., 1987; Tovar et al., 1991). Por otra parte, si se entiende la gelatinización como un proceso donde el gránulo de almidón absorbe agua, se hincha y desarrolla viscosidad, se solubiliza la amilosa y se rompe el gránulo cuando el tratamiento es excesivo (Colonna et al., 1992), es lógico suponer que el tratamiento térmico que sufrió la harina de frijol cocida aumentó el almidón disponible para hidratación. Igual comportamiento se observó para P3, donde el nivel de sustitución fue mayor.

Si bien los incrementos de peso estuvieron dentro de lo esperado (Morales de León et al., 1997), los aumentos de volumen fueron muy bajos y difirieron de manera significativa del control. Ante este resultado y considerando las altas pérdidas por cocción de las pastas P2, P6, P3 y P7, se podría inferir que el almidón de estas pastas se hidrató, pero posteriormente se solubilizó y pasó al agua de cocción, al no haber una matriz proteica suficientemente fuerte para retener el almidón gelatinizado.

Al comparar las pérdidas por cocción de las pastas elaboradas con harina de frijol crudo con las de harina de frijol cocido, se puede observar que las pérdidas fueron mayores para las primeras. Esto podría sugerir que el tratamiento térmico previo a que fue sometida la harina de frijol cocida pudo aumentar la desnaturalización de la proteína y la disponibilidad del almidón, y por tanto la susceptibilidad de estos componentes para formar complejos altamente agregados entre ellos y con los lípidos, que contribuyeron a evitar las pérdidas de sólidos en el agua de cocción. Sin embargo, es importante señalar que en cualquiera de los dos casos, a pesar de haber utilizado altas temperaturas y el aditivo SSL, las pérdidas por cocción fueron superiores a 9%, nivel que según Hoseney (1991) resulta indeseable en la fabricación de pastas alimenticias.

Bahnasey y Kan (1986) reportaron altas pérdidas por cocción, similares a las de este estudio, en pastas suplementadas con leguminosas hasta un 15% y secadas de forma tradicional a bajas temperaturas. Sin embargo, Bergman et al. (1996) al secar las mismas pastas a altas temperaturas reportaron pérdidas por cocción de 8% para el máximo nivel de sustitución (15%).

Según Dexter et al. (1981) y Bergman et al. (1994), el uso de altas temperaturas de secado (70 y 90°C) son suficientes para desnaturalizar las proteínas e inducir la formación de una matriz proteína-carbohidratos-lípidos que impide la solubilización del almidón en el agua de cocción. Bergman et al. (1994), también señalaron que la suplementación de espaguetis con 15% de harina de frijol tuvo un efecto positivo sobre la textura de la pasta, que atribuyeron al incremento en la cantidad de proteína, la que compite con el almidón por el agua, disminuyendo la posibilidad de solubilización del almidón.

En este estudio no se observó tal efecto, probablemente debido a que el nivel de sustitución de la sémola fue mucho mayor a 15% y el contenido de proteína de las pastas P2, P6, P3 y P7 fue inferior al usado por Bergman et al., (1994). Si bien la suplementación de harina de frijol fue la misma (15%), la cantidad de sémola fue menor. Bergman et al. (1994) trabajaron con niveles de 75% de sémola; en esta investigación P6 contenía 45% y P7 30% de sémola, y la diferencia fue completada con almidón de yuca de alto poder de gelificación y viscosidad. Sin embargo, parece que la calidad de la proteína utilizada fue un factor determinante en la textura de las pastas. A pesar de haber utilizado altas temperaturas de secado, la matriz proteica que debió rodear al almidón no fue suficiente para evitar las pérdidas por cocción, de allí la necesidad de añadir 1% de gluten.

El uso del SSL como aditivo y en combinación con las altas temperaturas de secado, no resultó efectivo como mejorador de la textura. Pape y Campos (1971) reportaron buenos resultados al usar SSL en pastas de sémola. Sin embargo, al utilizarlo en pastas a base de mezclas de sémola y harina de maíz opaco, las pérdidas por cocción fueron altas. Atribuyeron este resultado a las diferencias en granulometría de las harinas.

La sustitución de la sémola por HFDM, FO y AY a niveles superiores a 50% afecta negativamente en parámetros de calidad de la pasta, tales como pérdidas de sólidos por cocción, incremento de peso e incremento de volumen. Esta disminución de la calidad de las pastas no pudo ser contrarrestada con el uso de las altas temperaturas de secado y el uso de SSL. Sin embargo, al añadir 1% de gluten a la formulación con más de 50% de sustitución, la pérdida de sólidos por cocción disminuyó en forma significativa a niveles inferiores a los del control. Wittig et al. (2002) al formular pastas largas con sémola de trigo y 12% de fibra de lupino, debió utilizar 1% de gluten vital para obtener una pasta con adecuados parámetros de calidad de cocción.

En la Tabla V se presentan los resultados de la medición instrumental del color de las pastas. El índice de amarillo de las pastas sustituidas fue significativamente menor que el del control, sin embargo a medida que se incrementaron los niveles de sustitución de HGDM, también se incrementó el color amarillo. Respecto al rojo, fue significativamente superior para las pastas sustituidas y se incrementó a medida que aumentó la sustitución. Estos incrementos en las tonalidades amarillo y rojo, probablemente se debieron a la presencia del HGDM, que contiene partículas de pericarpio. La suplementación con HGDM originó unas pastas más oscuras, menos amarillas y más rojas. Resultados similares fueron reportados por Lucisano et al. (1984) al utilizar germen desgrasado de maíz para producir pastas.

En general, la sustitución de la sémola por cualquier otro ingrediente tiene un efecto negativo sobre el color de las pastas (Rayas-Duarte et al., 1996; Quattrucci et al., 1997). Para las pastas P2, P6, P3 y P7 se observó oscurecimiento a medida que aumentó el nivel de sustitución, excepto para P9, cuyo índice de blancura no difirió del control.

Los resultados de blancura (L) encontrados fueron superiores a los de Bergman et al. (1994), quienes reportaron valores entre 53% y 49%. Esto podría deberse a la presencia del almidón de yuca, y a diferencias en el proceso y equipos utilizados para el secado a altas temperaturas, proceso que de acuerdo a Quattrucci et al. (1997) origina reacciones de Maillard que oscurecen el producto final.

Al comparar los resultados de color de las pastas fabricadas con harinas de frijol cocidas (P2 y P3) con las fabricadas con harinas de frijol crudas (P6 y P7), se observa que los índices de blancura fueron inferiores y los valores de a y b fueron superiores para P2 y P3. Esto podría atribuirse a las reacciones de Maillard desarrolladas durante el secado en tambor doble rotatorio, de las harinas cocidas de frijol.

Entre P6 y P8, la única diferencia fue el 1% de gluten añadido a la masa, puesto que el proceso aplicado fue exactamente igual. Sin embargo, para el índice de blancura (L), los valores obtenidos fueron superiores cuando el gluten estuvo presente. Se podría entonces suponer que al aumentar el contenido de gluten, la matriz proteica que se forma alrededor del almidón disminuye la disponibilidad de los extremos reductores de los azúcares y por tanto la posibilidad de que ocurra la reacción de Maillard.

Caracterización química y valor energético de las pastas

En la Tabla VI se presentan los resultados de la composición de las pastas crudas. Los valores obtenidos para proteínas fueron superiores, excepto para P3, al mínimo de 10,5% establecido por la norma 283-83 (COVENIN, 1983) para pastas alimenticias de sémola granular. Al añadir gluten no solo mejoró la textura, sino el contenido proteico (P6 y P7).

La fibra dietética total incrementó respecto al control por la presencia de la harina de frijol, la cual se usó de forma integral. El contenido de fibra (Tabla VI) fue superior para las pastas donde se usó harina de frijol cruda (P6, P7, P8 y P9), lo que podría explicarse si se considera que el método utilizado para cuantificar la fibra dietética también cuantifica el almidón resistente, que en el caso de las harinas crudas de leguminosa es básicamente del tipo RS1 (Englyst et al., 1992; Granito et al, 2001). Rave y Sievert (1992) al estudiar el efecto de la cocción sobre la formación de almidón resistente, detectaron la presencia de amilosa recristalizada (RS3) en la fracción de fibra dietética de la pasta después de cocida, por lo que era de esperarse un mayor contenido de fibra dietética para las pastas elaboradas con harinas crudas. En dichas pastas probablemente no solo estuvo presente la fracción de almidón resistente RS1, sino la fracción RS3, originada por la retrogradación que se produjo en las pastas después de que estas fueron cocidas y se enfriaron.

El aporte energético de las pastas, tal como se esperaba, fue inferior para las pastas elaboradas con harinas de frijol crudas, por el mayor contenido de fibra dietética presente

Ensayos biológicos

En la Tabla VII se presentan los resultados correspondientes a la evaluación de la calidad nutricional de las pastas. La relación de eficiencia proteica (PER) de 1,56 en P2, elaborada con 15% de harina de frijol cocida y 20% de HGDM, fue superior al de las pastas control (0,39). Al disminuir la proporción de HGDM a 15%, manteniendo la misma proporción de harina de frijol (P3), PER disminuyó a 1,53 evidenciando un posible efecto de la presencia de la HGDM. Para las pastas elaboradas con harina de frijol cruda (P6 y P7) los valores de PER no variaron de forma significativa (p£0,05) respecto a las formuladas con harina de frijol cocida. Al añadir 1% de gluten se incrementó PER en un 96,8% respecto a la misma pasta sin gluten. La complementación aminoacídica producida por la presencia de la harina de FO, HGDM y gluten probablemente ocasionaron dicho incremento.

La sustitución de sémola por HGDM y FO, ambos ricos en fibra dietética, produjo disminuciones significativas en la digestibilidad. Sin embargo, cabe destacar que para las pastas preparadas con harina de frijol cruda se observaron mayores valores de digestibilidad que para las pastas con harina de frijol cocida. Si se considera el proceso de cocción al que fue sometida la harina de frijol antes de su incorporación en P2 y P3, se podría pensar que estas pastas deberían ser más digeribles que las elaboradas con las harinas crudas, siendo estos resultados contradictorios.

Una posible explicación a este hecho podría estar en la utilización de las altas temperaturas de secado. Las harinas de frijol crudo tenían un mayor contenido de humedad inicial, que las harinas de frijol cocidas. El hinchamiento y posterior gelatinización de los gránulos de almidón al aplicar altas temperaturas de secado en presencia de humedad, podría facilitar la exposición de grupos proteicos al ataque de enzimas digestivas. En cambio, la precocción aplicada para obtener las harinas cocidas de frijol, no solo disminuyó el agua disponible al momento de la aplicación de las altas temperaturas de secado, sino que posiblemente originó enlaces y cambios en la matriz proteica que dificultaron el ataque enzimático. Quatrucci et al. (1997) reportaron resultados similares al estudiar el efecto de las altas temperaturas sobre la digestibilidad de la pasta de sémola. Sin embargo, el uso de las altas temperaturas de secado con un contenido de 12,5% de proteína tuvo un efecto positivo. Se recomienda su uso siempre y cuando exista suficiente proteína para formar la matriz, que impida la solubilización del almidón en el agua de cocción. Abdel-Aal y Huci (2002) reportaron disminuciones en la digestibilidad de pastas de sémola elaboradas a partir de harinas de sémola "durum" previamente procesadas térmicamente.

Al añadir 1% de gluten en P6 y P7, tanto PER como la digestibilidad in vivo se incrementaron de forma significativa, indicando una mejora en la cantidad y la calidad de la proteína.

La adición de harina de FO y de HGDM mejoró el valor nutricional de la pasta. Sin embargo, al añadir 1% de gluten se observaron incrementos superiores, resultando la pasta de mayor digestibilidad in vivo (93,78%) aquella sustituida al 55% con frijol crudo y con 1% de gluten añadido.

Contenido de minerales de las pastas

La cuantificación de los minerales se hizo en las pastas previamente cocidas en agua, escurridas y deshidratadas, en virtud de los resultados encontrados por Albrecht et al. (1986) y Bergman et al. (1996), según los cuales las pérdidas de minerales ocasionada por la cocción suelen ser altas, de 56% para el Ca y 18,6% para el K (Albrecht et al., 1986), y de 40% para el Fe y 14% para el Zn (Bergman et al., 1996).

El Ca (5,51mg/100g) en la pasta de sémola (control) fue inferior al reportado por Albrecht et al. (1986) para macarrones de sémola (10,8mg/100g) y al encontrado por Bergman et al. (1996) de 22,92mg/100g. Las diferencias pudieron deberse a diferencias en la calidad de la materia prima y del producto final.

El contenido de minerales de las pastas sustituidas fue mayor que el del control (Tabla VII). A medida que se incrementaron los niveles de sustitución, aumentó el contenido de todos los minerales. Además de la HGDM, la harina de FO contribuyó de forma importante al contenido de minerales. Bergman et al. (1996) reportaron altos contenidos de Ca y Fe para estas harinas. Para las pastas sustituidas con harina de FO y AY los incrementos, particularmente en Ca, K y Mg, fueron significativos.

No se pudo establecer un patrón específico que explique la diferencia en el contenido de minerales entre las pastas elaboradas con harinas crudas y las elaboradas con harinas cocidas. Se esperaba un menor contenido de minerales en las harinas que fueron sometidas a mayor procesamiento; sin embargo, esto no ocurrió con Ca y P, cuyos contenidos fueron mayores para las pastas preparadas con harinas cocidas. El consumo de una ración de pasta P6 cocida seca representa el 66% del Ca requerido por un adulto promedio (1000mg/día; INN, 2000). Este aporte es de gran importancia si se considera que las pastas, el quinto alimento mas consumido en Venezuela (Lorenzana y Mercado, 2002), en general no son identificadas como fuentes de Ca. Respecto al P, esa misma ración aporta el 68,3% de los requerimientos ponderados diarios para un adulto (670mg/día).

De los resultados obtenidos se concluye que la HGDM y la harinas de FO son ingredientes con alto potencial nutricional y funcionalmente adecuados para ser utilizados en la elaboración de pastas como extensores de la sémola.

El almidón de yuca de alta viscosidad y gelificación, puede ser usado en la producción de pastas en concentración £20%. Su aporte calórico es importante; sin embargo, como elemento proveedor de textura, a las concentraciones usadas en esta investigación no es suficiente. Debe usarse en combinación con gluten.

En mezclas de harinas compuestas con niveles de sustitución de la sémola superiores a 45%, el uso de SSL no es recomendable, por no ser capaz de mantener una textura adecuada en las pastas, siendo las pérdidas por cocción superiores al 9% permitido.

El uso de gluten, a concentraciones de 1% es suficiente para producir una pasta con bajas pérdidas por cocción y textura adecuada, aún a niveles de sustitución de 45% de sémola. Adicionalmente, mejora el contenido de proteína y la calidad de ésta, en particular al aumentar la digestibilidad in vivo.

La sustitución de la sémola hasta un 45%, por HGDM, FO y AY, mejoró significativamente el contenido nutricional de las pastas, en particular el contenido de minerales y fibra dietética total.

Se concluye que la pasta seleccionada en base a parámetros de calidad tecnológica, sensorial y nutricional fue la sustituida al 55% con harina de frijol cruda y suplementada con 1% de gluten, siendo posible sustituir la sémola usando materias primas nacionales de alto valor nutricional en la producción de una pasta corta nutricionalmente balanceada.

Agradecimientos

Este trabajo contó con el apoyo financiero de la Dirección de Investigación de la Sede del Litoral, Universidad Simón Bolívar, y de la Fundación Nacional de Ciencia y Tecnología, FONACIT. Los autores agradecen la colaboración de Yajaira Sánchez y Benito Infante de la Escuela de Nutrición, Universidad Central de Venezuela.

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