• Author / Uploaded
• jenychj96

Citation preview

UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO FACULTAD DE CIENCIAS AGROPECUARIAS ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL

PROYECTO DE TESIS Optimización por superficie de respuesta del porcentaje de harina de trigo (Triticum aestivum), harina de tarwi (Lupinus mutabilis) y harina de espinaca (Spinacia oleracea) en la aceptabilidad general de galletas edulcoradas con panela

AUTOR:

Br. OTINIANO CARBONELL, Luisa

ASESOR:

Dr. VEGAS NIÑO, Rodolfo Moisés

HUAMACHUCO – PERÚ 2018

PROYECTO DE INVESTIGACIÓN I. 1.

GENERALIDADES TÍTULO

Optimización por superficie de respuesta del porcentaje de harina de trigo (Triticum aestivum), harina de tarwi (Lupinus mutabilis) y harina de espinaca (Spinacia oleracea) en la aceptabilidad general de galletas edulcoradas con panela. 2.

PERSONAL INVESTIGADOR

2.1. AUTOR Luisa Otiniano Carbonell. Egresada de la Escuela de Ingeniería Agroindustrial de la Facultad de Ciencias Agropecuarias de la Universidad Nacional de Trujillo. 2.2. ASESOR Rodolfo Moisés Vegas Niño. Profesor adscrito a la Filial de la Universidad Nacional de Trujillo – Huamachuco. 3.

TIPO DE INVESTIGACIÓN

3.1. DE ACUERDO CON LA ORIENTACIÓN Básica 3.2. DE ACUERDO CON LA TÉCNICA DE CONTRASTACIÓN Experimental 4.

RÉGIMEN DE INVESTIGACIÓN

Libre 5.

SECCIÓN A LA QUE PERTENECE EL PROYECTO

Escuela de Ingeniería Agroindustrial de la Facultad de Ciencias Agropecuarias de la Universidad Nacional de Trujillo. 6.

LOCALIDAD E INSTITUCIÓN DONDE SE REALIZARÁ EL PROYECTO

Universidad Nacional de Trujillo – Laboratorio de Ingeniería Agroindustrial – Filial Huamachuco – Ciudad Universitaria. 7.

FECHA DE INICIO Y TÉRMINO

7.1. FECHA DE INICIO

:

01/07/2018

7.2. FECHA DE TERMINO

:

30/12/2018

8.

CRONOGRAMA DE EJECUCIÓN DEL PROYECTO

En la Tabla 1 se presenta el cronograma de ejecución del proyecto Tabla 1. Cronograma de ejecución MESES ACTIVIDADES Recopilación de información

01 02

03

04

X

X

X

X

X

Formulación y sustentación del proyecto

X

Pruebas experimentales Evaluación e interpretación de resultados

X

Redacción y corrección del informe Presentación y sustentación

9.

24

 Horas/semana:

20

 Total de horas:

480

06

X

Revisión de información

 Semanas:

05

X X X

RECURSOS

9.1. RECURSOS DISPONIBLES a)

Locales:

El proyecto será ejecutado en el Laboratorio de Ingeniería Agroindustrial de la UNT – Filial Huamachuco. b)

Materiales y equipos Materia prima  Semillas de tarwi desamargada variedad criolla  Harina de trigo comercial pastelera marca Nicolini  Hojas de espinaca variedad Clerman  Mantequilla marca Gloria  Huevos de gallina  Panela proveniente del Valle de Condebamba – Cajabamba.

 Polvo de hornear marca Fleishman Material de reacción

 Ácido sulfúrico concentrado (96 – 98 %)  Hidróxido de sodio, grado reactivo  Ácido clorhídrico concentrado (37 %)  Fehling A y B Materiales de laboratorio

 Buretas de 50 ml  Desecadores de vidrio  Embudo de vidrio  Matraz de Erlenmeyer 250 ml  Pipetas graduadas 10 ml  Vasos de precipitación de 1000 ml  Envases de vidrio con sello hermético  Mortero de porcelana  Papel filtro Instrumentos y equipos

 Balanza analítica marca RADWAG (120 ± 0.0001)  Placa calefactora marca THERMO SCIENTIFIC (Temp. 20 – 450 °C)  Destilador de Agua BRAND (4L/hora)  Estufa ECOCELL (hasta 250 ºC)  Horno mufla de sobremesa tipo F6000 THERMOLYNE (14L, hasta 1200°C)  Termómetros de mercurio (0-100 ºC) Material bibliográfico e informático  Libros, tesis y revistas científicas.

c)

Recursos humanos Tesista : Br. Otiniano Carbonell, Luisa Asesor : Dr. Vegas Niño, Rodolfo Moisés

10. PRESUPUESTO En la Tabla 2 se presenta la relación de recursos no disponibles para la ejecución de este trabajo de investigación.

Tabla 2. Recursos no disponibles

2

2

2 2

Código Materiales 3 110 12 Material biológico Semillas de tarwi desamargado variedad criolla Harina de trigo comercial Hojas de espinaca variedad Clermon Mantequilla Huevos de gallina Panela proveniente del Valle de Condebamba – Cajabamba 3 199 12 Productos químicos Molibdato de amonio tetrahidratado Etanol absoluto Tartrato de sodio Carbonato de sodio Bicarbonato de sodio Sulfato de sodio Sulfato de cobre pentahidratado Ácido sulfúrico cc Glucosa anhidra P.A 3 21 299 Gastos por desplazamiento Viajes interprovinciales Huamachuco - Trujillo (viceversa) 3

22

2

Servicio de telefonía e Internet. Llamadas de coordinación. Acceso a páginas web especializadas.

2

3

22

44 Servicio de impresiones, encuadernación y empastado

TOTAL

NUEVOS SOLES (S/.)

11. FINANCIAMIENTO Este trabajo de investigación se financiará con recursos propios del investigador.

Coste (S/.) 20.00 15.00 5.00 20.00 15.00 10.00 80.00 80.00 50.00 50.00 50.00 50.00 50.00 50.00 10.00 500.00

250.00 200.00 1,505.00

II.

PLAN DE INVESTIGACIÓN

2.1. ANTECEDENTES La elaboración de productos de panificación como galletas en diversas formulaciones con carácter funcional o enriquecidas viene siendo de gran importancia en la lucha contra la desnutrición. En este sentido Benavides y Recalde (2007) estudiaron el uso de okara de soya como enriquecedor en galletas integrales edulcoradas con panela y azúcar morena. Establecieron 8 tratamientos, utilizando cuatro niveles de okara de soya (20-25-30-35%) en reemplazo de una parte de la harina integral y con nivel de edulcorantes panela y azúcar morena (28%). Con la finalidad de obtener un producto enriquecido nutricionalmente sin que altere las características organolépticas del mismo. En la fase experimental emplearon un diseño de bloques completamente al azar con arreglo factorial AxB, donde el factor A corresponde a los niveles de okara de soya en reemplazo de harina integral, y el factor B que corresponde al nivel de edulcorantes utilizados para endulzar el producto. En el análisis organoléptico, se realizó la prueba de rangos de Friedman con un panel de 8 catadores para las características de color, olor, sabor y textura. El tratamiento T8 (75% harina integral 35% okara de soya), edulcorada con azúcar morena presentó mayor grado de aceptabilidad. En la elaboración de galletas integrales enriquecidas con quinua (Chenopodium quinoa L.) y chocho (Lupinus mutabilis Sweet) edulcoradas con panela; Erazo y Terán (2008) obtuvieron una galleta con características nutritivas que beneficien la alimentación con un aporte importante de fibra y proteína. Llegaron a la conclusión de que, al comparar los resultados obtenidos con productos similares en el mercado, las galletas integrales enriquecidas con quinua y chocho son muy superiores en su contenido nutritivo y energético. Velásquez et al. (2014) formularon una galleta enriquecida de alta aceptabilidad mediante la sustitución parcial (15%) de harina de trigo por harina de quinua, soya y cacao; la evaluación de la aceptabilidad general de la galleta fue realizada por 30 panelistas no entrenados. Para la optimización se empleó un Diseño de Mezclas Simplex con Centroide Ampliado. En este sentido, diez tipos de galleta fueron evaluadas, encontrando que se logra la optimización de la aceptabilidad general, cuando los componentes se encuentran en los siguientes intervalos: 14.1% - 15% harina de quinua, 0% - 1.5% harina de soya y 0% - 0.9% harina de cacao. Por otro lado, Auquiñivin y Castro (2015) realizaron una investigación con el objetivo de fomentar la innovación de productos propios de la zona (Chachapoyas), y de esta manera

aprovechar las potencialidades de las propiedades que muestran estos productos y la importancia de uso en la nutrición de alimentación infantil. El objetivo de esta investigación fue enriquecer las galletas a nivel nutricional y sabor, para ello se sustituyó en parte la harina de trigo por harina de pajuro y oca. Se realizó el análisis sensorial donde participaron 31 niños de 10 años, preseleccionados y entrenados, quienes evaluaron el sabor, mediante técnica hedónica. En dicha investigación, las proporciones correspondientes a 40% harina de trigo, 30% harina de pajuro y 30% masa de oca tuvieron la mejor aceptabilidad. 2.2. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA 2.2.1. Galleta De acuerdo con la Norma Mexicana NMX-F-006-1983, galleta es el producto elaborado con harinas de trigo, avena, centeno, harinas integrales, azúcares, grasa vegetal y/o aceites vegetales comestibles, agentes leudantes, sal yodada; adicionados o no de otros ingredientes y aditivos alimenticios permitidos los que se someten a un proceso de amasado, moldeado y horneado. En general, se reconoce que son productos de cereales con un contenido en agua inferior al 5% a diferencia de otros productos horneados como el pan que posee un 35-40% de humedad o los bizcochos con un 15-30% de humedad (Wade, 1988). Los ingredientes principales utilizados en la fabricación de galletas son la harina de trigo, la grasa y el azúcar (Wade, 1988). Dentro del término galleta existen innumerables variedades. Según Manley (1991) las galletas se pueden clasificar en base a la textura o dureza del producto final, en el cambio de forma en el horno, en la extensibilidad de la masa, o en las diferentes formas de tratar la masa. 2.2.1.1. Proceso de elaboración de galletas La masa es el estado intermedio entre la harina y el producto terminado (Sai y Haridas, 1999). La calidad de la masa queda determinada por la cantidad y calidad de los ingredientes empleados. Cada masa tiene unas cualidades particulares de elasticidad y moldeabilidad, es decir, una determinada consistencia (Desamparados, 2015). Al igual que existen numerosas formulaciones de galletas, también existen diversos procesos para formar la masa de galleta. En las galletas de masa corta el objetivo fundamental durante el amasado es que el gluten se desarrolle poco; sin embargo, debe lograrse la dispersión

adecuada de los ingredientes (Baltsavias et al., 1999a). Hay fundamentalmente dos procesos de amasado, “Single – method”, donde se mezclan todos los ingredientes al principio en una sola etapa; y “Creaming – method”, donde primero se mezcla la mantequilla con el azúcar y los ingredientes minoritarios hasta alcanzar lo que se conoce en pastelería como “punto pomada” (o “cream-up”) y, posteriormente, se añaden el resto de los ingredientes (Pareyt y Delcour, 2008). En el “creaming method” la grasa se combina con el azúcar, esto ayuda a atrapar el aire, e influye en la estructura del producto terminado y en la densidad de la masa. Durante el creaming” la grasa envuelve individualmente los granos de azúcar impidiendo que se agregue entre sí y forme terrones, si la grasa no actuase de esta forma, cuando el azúcar fundiese, volvería a recristalizar formando mayores partículas (Hutchinson, 1978). Durante el amasado, la energía impartida a la masa ha de ser menor que la típicamente utilizada para pan u otros productos de panadería, con el fin de evitar el desarrollo del gluten ya que la masa de galleta necesita tener buena extensibilidad, baja elasticidad y baja resistencia a la deformación (Cauvain y Young, 2006). El tiempo de amasado afecta fundamentalmente a la masa, haciéndola más deformable, pero también puede afectar al gluten ayudándolo a desarrollarse (Baltsavias et al., 1999b). Durante el periodo de espera entre el amasado y el laminado de galletas ocurren numerosos cambios en la masa de galletas. Las galletas de masa corta cambian su consistencia en este periodo. Aparentemente parece que la masa se seca, pero los cambios ocurridos se deben a la lenta absorción de agua libre por los componentes hidrofílicos (Wade, 1988), como son la proteína y el almidón de la harina (Pareyt y Delcour, 2008). Con un tiempo de espera promedio de 30 minutos, la masa se estabiliza y se reducen las diferencias de un lote a otro (Manley, 2011). Posteriormente, la masa se lamina. Durante este proceso conviene ir girando la masa 90º cada vez que pase por la laminadora, ya que como Fustier et al. (2008) explican, el gluten se alinea en la dirección del laminado, por lo que la longitud de la galleta disminuirá sólo en la dirección de la laminación mientras que la anchura aumenta, dando lugar a galletas de forma irregular tras el horneado. En el proceso de horneado se producen numerosos cambios que modifican radicalmente la estructura de la galleta como son la desnaturalización proteica, la fusión de la grasa, las

reacciones de Maillard, la evaporación del agua y la expansión de gases (Chevallier et al., 2002). Esto se traduce en tres variaciones importantes (Manley, 2011):  Disminución de la densidad del producto unida al desarrollo de una textura abierta y porosa.  Reducción del nivel de humedad hasta 1-4%.  Cambio en la coloración de la superficie Durante el horneado existe un solapamiento de procesos. La grasa es lo primero que funde, y da a la masa un carácter plástico (Pareyt y Delcour, 2008); de hecho, las masas con mayor cantidad de grasa fundida durante la cocción se esparcirán más (Hoseney, 1994), retrasando por otra parte la acción de los agentes leudantes que liberarán gases y se expandirán. La expansión viene seguida de un colapso (Chevallier et al., 2000), que marcará el diámetro final de la galleta. El almidón y las proteínas también sufren un proceso de calentamiento hinchándose y, en algunos casos, sufriendo una desnaturalización. También el agua presente en la masa se evapora contribuyendo a la expansión. La pérdida de humedad en la superficie de la galleta está relacionada con la temperatura en superficie. El azúcar contribuye a disminuir la viscosidad de la masa (Manley, 2011) y forma una estructura de masa no coagulada al subir la temperatura (al contrario que ocurre en otras masas como la de pan), así que durante la cocción la masa se convierte en una estructura de matriz azucarada. El final del horneado se define por dos hechos: el color y el contenido en humedad, que están entre sí relacionados y vienen determinados muchas veces por un examen visual y determinación de la humedad, respectivamente (Wade, 1988). 2.2.2. Composición química de las semillas de tarwi (Lupinus mutabilis) El grano tarwi o chocho es rico en proteínas y grasas y constituyen más de la mitad de su peso. Según Caiza (2011) los estudios realizados en más de 300 genotipos muestran que la proteína varía de 41- 51% y la grasa de 14-24%. Las proteínas están básicamente constituidas por aminoácidos siendo el de mayor proporción en el grano de chocho desamargado la leucina. En el contenido de ácidos grasos del grano de chocho se destaca la presencia de ácidos grasos insaturados como el ácido linoléico (omega 6), el oleico (omega 9) en cantidades significativas y el ácido linolénico (omega 3) en bajas concentraciones. Con relación a los carbohidratos, el contenido de almidón y

sacarosa es bajo comparado con los oligosacáridos como la rafinosa y verbascosa, los cuales son eliminados durante el desamargado o eliminación de alcaloides (Caiza, 2011). Los alcaloides del grano de chocho desamargado están en bajas concentraciones (0,08%), siendo los principales la lupanina (46%), esparteína (14%), hidroxilupanina (10%), isolupanina (3%), n-metilanustifolina (3%), 13- hidroxilupanina (1%) (Vinueza, 2011). En la Tabla 3 se presenta la composición química del grano de tarwi comparado con la harina de este. Tabla 3. Porcentajes de la composición química del tarwi. Tarwi* Tarwi* Harina de Amargo Desamargado tarwi** Proteína 41.20 51.06 49.6 Grasa 17.54 20.37 27.9 Carbohidrato 28.20 14.4 12.9 Fibra 6.24 7.47 7.9 Ceniza 3.98 2.36 2.6 Humedad 9.90 73.63 37.0 Fuente: *Peralta et al. (2012). ** Caicedo et al. (2000). Componentes (%)

La proteína del tarwi contiene lisina y leucina que son aminoácidos esenciales, por lo que se considera apropiado para los niños en etapa de crecimiento, mujeres embarazadas y durante la lactancia (Navarrete, 2011; Erazo y Terán, 2008). Las grasas presentes en el grano de chocho poseen ácidos grasos esenciales como el linolénico y linoléico que son importantes para el desarrollo del sistema nervioso central, la función inmunológica y el crecimiento corporal. El ácido oleico es un ácido graso monoinsaturado que tiene la propiedad de aumentar HDL colesterol y reducir el colesterol total, LDL colesterol, los triglicéridos y la resistencia a la insulina, contribuyendo a disminuir el riesgo de padecer enfermedades cardiovasculares (Baldeón, 2012). La fibra alimentaria ubicada en la cáscara del grano incluye aquellos componentes del chocho que no pueden ser degradados por las enzimas digestivas del hombre. Su contenido en el grano desamargado, en promedio asciende a 10,4% y reviste importancia debido a su efecto de saciedad lo que es beneficioso para prevenir la obesidad, combatir el estreñimiento y compresión en el tracto intestinal (Villacrés et al., 2006). El calcio y el fósforo presentes en el grano de chocho contribuyen en el mantenimiento del sistema óseo, actividad del músculo cardiaco y producción de energía. El equilibrio calcio -

fósforo es muy importante, debido a que un exceso de fósforo provoca la formación de fosfatos de calcio insolubles y no reabsorbibles, que acaba por ser eliminados impidiendo la absorción del calcio. Entre los microelementos del grano de chocho destaca el hierro, este es un mineral básico para la producción de hemoglobina, transporte de oxígeno e incremento de la resistencia a las enfermedades (Villacrés et al., 2006). El grano de chocho también es una valiosa fuente de vitamina B en sus formas como la tiamina (B1) fundamental para el proceso de transformación de azúcares, conducción de impulsos nerviosos, metabolismo del oxígeno. La riboflavina (B2) que favorece a la absorción de proteínas, grasas y carbohidratos. La niacina (B3) favorece la eliminación de químicos tóxicos del cuerpo y la participación en la producción de las hormonas sexuales y las hormonas relacionadas con el estrés (Navarrete, 2011). Industrialmente se obtiene harina de tarwi, usando un 15% en la panificación con excelentes resultados por el contenido en grasas. Tiene la ventaja de mejorar considerablemente el valor proteico y calórico del producto (Mujica, 1990). 2.2.3. Composición química de la espinaca (Spinacia oleracea) La espinaca es un alimento bajo en calorías, con bajo contenido de grasas, relativamente bajo en proteínas y buen aportador de fibra y micronutrientes como vitamina C, vitamina A y minerales, especialmente hierro (Toledo et al., 2003). Es altamente perecedera con pérdida de características nutricionales y sensoriales (color, flavour y textura) que afecta su aceptabilidad por el consumidor (Fabian y Rossi, 2010). En la Tabla 4 se presenta el aporte nutricional de la espinaca cruda. La espinaca tiene una alta concentración de vitamina A, E, C y K, y también ácidos fólico y oxálico. Junto con estos productos químicos, varios minerales están presentes en la espinaca, como magnesio, manganeso, calcio, fósforo, hierro, zinc, cobre y potasio (Mehta y Belemkar, 2014). La espinaca es una excelente fuente de clorofila, (necesaria para la producción de vitamina A), riboflavina, sodio y potasio. Otros nutrientes presentes en cantidades más pequeñas incluyen algunas vitaminas B: tiamina (B1), riboflavina (B2) y B6 (Hedges y Lister, 2007). Se determinó que la biodisponibilidad de minerales como el calcio y el hierro de vegetales de hojas verdes es > 25% (Sheetal et al., 2006). Se observó que la fibra dietética total e insoluble y el contenido mineral aumentaron con etapas de maduración

tales como tierna a madura y luego a una etapa gruesa de espinacas (Punna y Paruchuri, 2004). Tabla 4. Aporte nutricional de 100 g de espinaca cruda. Componente Energía Proteína Grasa Carbohidratos Fibra Fósforo Calcio Hierro Sodio Potasio Magnesio Vitamina A Ácido fólico Ácido ascórbico Fuente: Jiménez et al., 2010

Cantidad / 100 g 22 Cal 2.9 g 0.4 g 3.4 g 3.2 g 49 mg 94 mg 2.7 mg 79 mg 558 mg 79 mg 6715 UI 194 mg 28 mg

2.2.4. Composición química del trigo (Triticum aestivum) El trigo proporciona casi el 55% de carbohidratos y el 20% de las calorías de los alimentos. Contiene hidratos de carbono 78.10%, proteínas 14.70%, grasas 2.10%, minerales 2.10% y proporciones considerables de vitaminas (tiamina y vitamina B) y minerales (zinc, hierro). El trigo también es una buena fuente de minerales como el selenio y el magnesio, nutrientes esenciales para una buena salud (Adams et al., 2002; Topping, 2007). El grano de trigo, precisamente conocido como cariópside, consiste en el pericarpio o la fruta y la semilla verdadera. En el endospermo de la semilla, se almacena aproximadamente el 72% de la proteína, que forma un 8-15% de proteína total por peso de grano (Kumar et al., 2011). El endospermo es aproximadamente el 83% del peso del grano; es la fuente de harina blanca. Contiene la mayor parte de la proteína en todo el grano, carbohidratos, hierro y muchas vitaminas del complejo B, como riboflavina, niacina y tiamina. El salvado es aproximadamente el 14.5% del peso del grano (Blechl et al., 2007; Shewry, 2005). El salvado está incluido en la harina de trigo integral y está disponible por separado. De los nutrientes en el trigo integral, el salvado contiene una pequeña cantidad de proteína, cantidades mayores de las vitaminas del complejo B enumeradas anteriormente, minerales y

material de celulosa no digerible llamado harina dietética. El germen de trigo es el embrión del grano de trigo. El germen o embrión del trigo es relativamente rico en proteínas, grasas y varias de las vitaminas B (Adams et al., 2002). Las capas externas del endospermo y la aleurona contienen una mayor concentración de proteínas, vitaminas y ácido fítico que el endospermo interno. El endospermo interno contiene la mayor parte del almidón y la proteína en el grano. Está separado del trigo molido por harina (Kumar et al., 2011). La composición de nutrientes de diferentes productos de trigo se muestra en la Tabla 5. Tabla 5. Composición química de los productos del trigo por 100 g de porción digerible. Cantidad por 100 g de porción digerible Germen de trigo Salvado de trigo Harina de trigo Proteínas (g) 26.7 14.1 12.6 Lípidos (g) 9.2 5.5 2.0 Carbohidratos (g) 44.7 26.8 68.5 Almidón (g) 28.7 2.0 66.8 Azúcares totales 16.0 3.8 1.7 Vitamina E (mg) 22.0 2.6 0.6 Tiamina (mg) 2.01 0.89 0.30 Riboflavina (mg) .072 0.36 0.07 Niacina (mg) 45 29.6 1.7 Folato (µg) -260 51 Fuente: Kumar et al., 2011. Componente

III.

JUSTIFICACIÓN

La reducción de la desnutrición en el Perú se ha convertido en el principal objetivo en salud del Gobierno Central. Hablar de la situación nutricional es involucrar cinco temas: la anemia, la desnutrición crónica, la deficiencia de yodo, la deficiencia de vitamina A (que está en zonas rurales) y el sobrepeso y la obesidad. Ante estos problemas, en el Perú contamos con iniciativas del gobierno como el Plan Nacional para la Reducción y Control de la Anemia Materno Infantil y la Desnutrición Crónica Infantil en el Perú: 2017-2021, el cual incluye una serie de actividades que busca reforzar la atención materno infantil, los mensajes y contenidos educativos que se brindan a la población. El principal reto es lograr hábitos saludables y que la población conozca los riesgos que significa comer inadecuadamente (El Comercio, 2017). Entre los indicadores que evalúa el Sistema de Información del Estado Nutricional (SIEN, 2017) en el niño menor de cinco años, la desnutrición crónica infantil constituye uno de los

principales problemas de Salud Pública en el Perú, que afecta negativamente al individuo a lo largo de su vida, limita el desarrollo de la sociedad y dificulta la erradicación de la pobreza (Sánchez, 2012). Lo reportado por este sistema de información, indica que durante el periodo 2009 al 2016 la desnutrición crónica en el menor de cinco años (OMS) ha tenido una reducción de 7,2%, y para el año 2016 la prevalencia fue de 18,0%. Con respecto a la desnutrición global, presenta una disminución en el último año de 0,4%, pero para el periodo 2009 al 2016 mantuvo una disminución de 1,2 puntos porcentuales, luego de tener un aumento de 1 punto en el 2015. El tarwi por su alto valor nutricional junto con la espinaca se convierten en sustitutos importantes que conjuntamente a la harina de trigo proporcionan una alternativa de alimentación para combatir con los problemas de desnutrición que afronta nuestra sociedad. La Provincia de Sanchez Carrion es la principal productora de tarwi orgánico en La Libertad, convirtiéndola en el primer productor de chocho o tarwi en el Perú. En la campaña 2015/2016 se instalaron 3.247 hectáreas de dicho cultivo que produjeron 4.107 toneladas (rendimiento promedio 1.265 kilos/ha) (Agraria.pe, 2017). Además, el trigo y la espinaca son productos de la zona. Por otro lado, edulcorar con panela es importante por su considerable aporte energético. En poblaciones infantiles donde la dieta incluye panela, la incidencia de caries es significativamente baja; esta se explica por la presencia de fósforo y calcio que entran a formar parte de la estructura dental y al mismo tiempo contienen cationes alcalinos (potasio, magnesio, calcio), capaces de neutralizar la excesiva acidez, una de las principales causas de las caries. Es además esencial para regular la contracción muscular, el ritmo cardiaco, la excitabilidad nerviosa y ayuda a atenuar la osteoporosis que se presenta en edad adulta (Villalta, 2012). Ante ello, el presente trabajo busca optimizar mediante la metodología de superficie de respuesta, el porcentaje de harina de tarwi (Lupinus mutabilis) y harina de espinaca (Spinacia oleracea) como sustituto parcial a la harina de trigo (Triticum aestivum) en la aceptabilidad general de galletas edulcoradas con panela.

IV.

PROBLEMA

¿Cuál será el porcentaje óptimo de harina de tarwi (0 – 20%) y harina de espinaca (0 – 5%) como sustitutos parciales a la harina de trigo, que reporten una mayor aceptabilidad general en galletas edulcoradas con panela? V.

HIPÓTESIS

Un porcentaje de harina de tarwi del 20% y un porcentaje de harina de espinaca del 2.5% en la sustitución parcial de harina de trigo reportan una mayor aceptabilidad general en galletas edulcoradas con panela. VI.

OBJETIVOS

6.1. OBJETIVO GENERAL Optimizar el porcentaje de harina de tarwi (0 – 20%) y harina de espinaca (0 – 5%) como sustitutos parciales a la harina de trigo, que reporten una mayor aceptabilidad general en galletas edulcoradas con panela. 6.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS  Determinar las características fisicoquímicas de harina de trigo (Triticum aestivum) comercial marca Favorita  Determinar las características fisicoquímicas de la harina de espinaca (Spinacia oleracea) variedad Clerman  Determinar las características fisicoquímicas de la harina de tarwi (Lupinus mutabilis) variedad criolla.  Determinar los valores óptimos de porcentaje de harina de tarwi y espinaca que reporten una mayor aceptabilidad en galletas edulcoradas con panela.  Determinar las propiedades fisicoquímicas obtenidas a partir de la sustitución parcial de la harina de trigo (Triticum aestivum) con harina de tarwi y harina de espinaca. VII.

MATERIALES Y MÉTODOS:

7.1. MATERIAL 7.1.1. Material de proceso  Semillas de tarwi desamargado variedad criolla

 Hojas de espinaca variedad Clerman  Harina de trigo comercial pastelera marca Nicolini  Mantequilla marca Gloria  Huevos de gallina  Panela proveniente del Valle de Condebamba, Cajabamba.  Polvo de hornear marca Fleishman 7.1.2. Material de laboratorio  Buretas de 50 ml  Desecadores de vidrio  Embudo de vidrio  Matraz de Erlenmeyer 250 ml  Papel filtro  Pipetas graduadas 10 ml  Vasos de precipitación de 1000 ml  Envases de vidrio con sello hermético  Mortero de porcelana  Crisoles de zirconio 7.1.3. Material de reacción  Ácido sulfúrico concentrado (96 – 98 %)  Hidróxido de sodio, grado reactivo  Ácido clorhídrico concentrado (37 %)  Fehling A y B 7.1.4. Instrumentos y equipos  Balanza analítica marca RADWAG (120 ± 0.0001)  Placa calefactora marca THERMO SCIENTIFIC (Temp. 20 – 450 °C)  Destilador de Agua BRAND (4L/hora)  Estufa ECOCELL (hasta 250 ºC)  Horno mufla de sobremesa tipo F6000 THERMOLYNE (14L, hasta 1200°C)  Termómetros de mercurio (0-100 ºC) 7.1.5. Material bibliográfico e informático  Libros, tesis y revistas científicas.

7.2. METODOLOGÍA Método: Experimental 7.2.1. Obtención de harina de tarwi La obtención de harina de tarwi se realizará de acuerdo al flujograma de la Figura 2. Las etapas a seguir se describen a continuación: Clasificación: en esta etapa los granos de tarwi desamargado y húmedo son clasificados por su uniformidad de color, evitando aquellos que presenten manchas o picaduras e impurezas que puedan perjudicar el producto final. Lavado: El lavado se realizará con la finalidad de eliminar partículas adheridas al grano de tarwi. Este proceso se llevartá a cabo con agua de la red pública municipal. Granos tarwi desamargado Clasificación H2 O

Lavado

H2O

Triturado I

Secado

(45 °C x 48 horas)

Triturado II Tamizado Envasado

Figura 2. Flujograma de obtención de la harina de tarwi. Triturado I: En esta etapa se procederá a reducir el tamaño del tarwi. Para ello se empleará una licuadora y se triturará en una proporción 1:1 p/p tarwi : agua destilada hasta generar una pasta. Secado: Luego del triturado se procederá a un secado a 45 °C por 48 horas para eliminar el agua de la pasta. Temperaturas superiores a 45 °C puede ocasionar la degradación de los componentes como vitaminas presentes en la harina (Damodaran et al., 2010). Se espera que

para un tiempo de 48 horas se pueda obtener un peso constante con una humedad próxima al 10%. Triturado II: Esta etapa busca reducir el tamaño de los gránulos de harina, para lo cual se hará de manera manual con la ayuda de un mortero. Tamizado: Luego del segundo triturado, se procederá al tamizado de la harina en una malla con abertura inferior a 1 mm (malla 16 en escala Tyler que corresponde a una abertura de 0,991 mm). Esto permitirá una mayor uniformidad en tamaño de partículas de harina. Envasado: Una vez molida y tamizada la harina, se procederá a envasar en bolsas de polietileno para su posterior uso. 7.2.2. Obtención de la harina de espinaca La obtención de la harina de espinaca se realizará de acuerdo con el flujograma de la Figura 3. Las etapas a seguir se describen a continuación: Clasificación: En esta etapa las hojas de espinaca serán clasificadas y seleccionadas evitando aquellas que presenten picaduras, amarillamiento o quemaduras por frio. Hojas de espinaca fresca Clasificación H2 O

Lavado Secado

H2O

(50 °C x 48 horas)

Triturado

Tamizado Envasado

Figura 3. Flujograma de obtención de la harina de espinaca. Lavado: El lavado se realizará con la finalidad de eliminar partículas adheridas a las hojas de espinaca tales como tierra o polvo.

Secado: Luego del lavado se procederá a un secado a 45 °C en estufa convectiva por 12 horas hasta obtener una estructura quebradiza. Triturado: Esta etapa busca convertir en harina las hojas secas de espinaca, para lo cual se hará uso de un mortero. Tamizado: Luego del triturado, se procederá al tamizado de la harina en una malla con abertura inferior a 1 mm (malla 16 en escala Tyler que corresponde a una abertura de 0,991 mm). Esto permitirá una mayor uniformidad en tamaño de partículas de harina. Envasado: Una vez molida y tamizada la harina, se procederá a envasar en bolsas de polietileno para su posterior uso. La harina de trigo será de carácter comercial marca “Favorita” y adquirida en el Mercado Municipal de Huamachuco. 7.2.3. Proceso de elaboración de las galletas La metodología de elaboración de galletas será adaptada de Velásquez et al. (2014). El flujograma se presenta en la Figura 4 y sus etapas son descritas a continuación: Formulación. Una vez se tenga las harinas de tarwi, espinaca y trigo, se procederá a realizar la mezcla de acuerdo al planteamiento experimental de la Tabla 9. Esta mezcla constituirá el 61% en peso de formulación total. Dosificación. Consistirá en la adición de mantequilla, yema de huevo, panela y polvo de hornear. Estos ingredientes representaran el 4, 12.5, 20.0 y 2.5% en peso de la formulación total. Mezclado. La mezcla se realizará de manera manual por un tiempo de 10 minutos. Esta etapa busca que las harinas se mezclen completamente con los ingredientes. Esto se realizará a condiciones ambientales. Moldeado. Posteriormente, la masa obtenida será extendida en forma laminar de aproximadamente 0.5 cm y recortada en moldes circulares de 5.0 cm de diámetro. Horneado. Una vez moldeadas, las muestras serán puestos en una bandeja metálica untada con mantequilla y llevadas a hornear a una temperatura constante de 185 °C por un tiempo de 7 minutos (Pérez, 2017).

Enfriamiento. Una vez haya trascurrido los 7 minutos de horneado, las galletas serán retiradas y enfriadas a temperatura ambiente. Envasado. Finalmente se procederá a envasar las galletas en empaques de polietileno para su posterior degustación.

Figura 4. Flujograma de elaboración de galletas a base de harina de trigo, de tarwi y de espinaca 7.2.4. Análisis fisicoquímico de la harina de tarwi, espinaca y trigo Las harinas de tarwi, espinaca y trigo serán analizadas fisicoqumicamente de acuerdo con los Anexos del 1 al 6. Los análisis a realizar son:  Determinación de contenido de humedad y sólidos totales (Método ISO 638:2008) (Anexo 1)  Determinación de contenido en cenizas (Método ISO 776:1982) (Anexo 2)  Determinación de lípidos libres (Método AOAC, 1995) (Anexo 3)  Determinación de azúcares reductores (Método Lane Eylon) (Anexo 4)

 Determinación del contenido de proteína total (Método Microkjendahl) (Anexo 5)  Determinación del contenido de almidón como azúcares totales (Método NMX-F-2311978) (Anexo 6) 7.2.5. Análisis de aceptabilidad general La aceptabilidad general será determinada mediante el uso de una escala hedónica de aceptabilidad adaptada de Watts et al. (1992) (Anexo 7). En el Laboratorio de Agroindustria previamente acondicionado (área ventilada, de buena iluminación y libre de olores extraños), 50 panelistas no entrenados evaluarán la aceptabilidad general de cada uno de los tratamientos mediante una escala hedónica de nueve puntos (1 - “me disgusta extremadamente” a 9 “me gusta extremadamente”) dado que esta es una de las escalas más fáciles de comprender por los consumidores (Figura 5) (Meiselman y Schutz, 2003). Estudios como el de Velásquez et al. (2014) reportan buenos resultados trabajando solamente con 30 panelistas no entrenados.

Figura 5. Escala hedónica para determinar el grado de aceptabilidad general para galletas a base de harina de trigo, de tarwi y de espinaca. Para el resultado final se elaborará una plantilla de evaluación para la aceptabilidad general con las 11 muestras y los 50 evaluadores como se observa en la Tabla 6.

Tabla 6. Planilla de resultados para la aceptabilidad general. Panelistas

Tratamiento 6 7

8

9

10

11

S7 P7

S8 P8

S9 P9

S10 P10

S11 P11

1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 6 . . . 50 Suma (∑) S1 S2 S3 S4 S5 S6 Promedio(Ẋ) P1 P2 P3 P4 P5 P6 Donde los tratamientos son las 11 muestras diferentes 7.3. ESQUEMA EXPERIMENTAL

El esquema experimental de esta investigación se detalla en la Figura 6.

Figura 6. Esquema experimental para el proyecto de investigación. El diseño experimental estará basado en la metodología de superficie de respuesta, con un diseño compuesto central rotable (DCCR). Se realizará un planeamiento factorial completo 2k, incluido 4 puntos axiales y 3 puntos centrales, lo que nos da un total de 11 ensayos a realizar. Se utilizará el valor α (puntos axiales) según el número de variables, como se muestra en el Tabla 7 (Montgomery, 2004).

Tabla 7. Valores de α según el número de variables K

2

3

4

5

6

α

± 1.4142

± 1.6818

± 2.0000

± 2.3784

± 2.8284

Donde: ∝≈ (2𝑘 )1/4 En la tabla 8 se muestran los valores que serán utilizados en el trabajo experimental. Los valores extremos se establecieron en los puntos axiales (-1,4142 y +1,4142); en tanto los valores de -1 y +1 fueron determinados por interpolación. Tabla 8. Valores utilizados en el diseño compuesto central rotable para dos factores

Variables

Nivel - 1.4142

-1

0

+1

+ 1.4142

X2

0.0

2.9

10.0

17.1

20

X3

0.0

0.7

2.5

4.3

5.0

X2: Porcentaje de harina de tarwi (% p/p); X3: Porcentaje de harina de espinaca (% p/p)

Los valores codificados de la Tabla 8 son utilizados en la construcción del planeamiento mostrado en la Tabla 9, teniendo como respuesta la aceptabilidad general. Tabla 9. Matriz codificada y valores reales en la respuesta (Y)

Tratamiento

X1: Harina de trigo (%)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

96.4 82.2 78.6 92.8 97.5 77.5 100 95 87.5 87.5 87.5

X2: Harina de tarwi (%) Cod. Real

-1 1 1 -1 -1.4142 1.4142 0 0 0 0 0

2.9 17.1 17.1 2.9 0 20 10 10 10 10 10

X3: Harina de espinaca (%) Cod. Real

-1 -1 1 1 0 0 -1.4142 1.4142 0 0 0

Y: Aceptabilidad general

0.7 0.7 4.3 4.3 2.5 2.5 0 5 2.5 2.5 2.5

El porcentaje de trigo presentado es la cantidad requerida por cada tratamiento para completar al 100% la mezcla en peso de las harinas. No formará parte del análisis estadístico.

7.4. DISEÑO ESTADÍSTICO Con los resultados (Yi) de la Tabla 9 y utilizando el software STATISTICA 10.0, se determinará los coeficientes de regresión (Tabla 10) identificando los parámetros significativos, con lo que se elaborará un modelo matemático polinómico codificado como el que se muestra a continuación (Montgomery, 2004): K

k

K

j 1

uj 1

j 1

Y  b0   b j X j   buj X u X j   b jj X 2j ...............u  j Donde b0 , b j = Coeficientes de regresión; i = 1, 2, 3, 4; j = 1, 2, 3, 4 Tabla 10. Coeficientes de regresión para la respuesta Y Factor

Coeficiente de Regresión

Parámetro de Error

p – valor

Media Xi (L) Xi(Q) XiXj L – Lineal; Q – Cuadrática

Luego para validar el modelo estadístico, se realizará un análisis de varianza ANVA como se muestra en la Tabla 11 para la respuesta investigada, verificando si las variables son significativas (p