Extracción, caracterización y aplicación de almidón de ñame variedad blanco (dioscorea trifida) originario de la región amazónica colombiana para la elaboración de productos horneados
Autor: Acuña Pinto, Harold Mauricio
Asesor: Munévar Torres, Rosa Yolanda (Thesis advisor)
Fecha: 2012
Programa: Bogotá - Medicina -Fisioterapia
Facultad: Facultad de Medicina

Resumen: El objetivo de este trabajo fue caracterizar la aptitud tecnológica y uso potencial del ñame blanco (Dioscorea trifida) originario de la Amazonia colombiana en la industria alimentaría específicamente en la elaboración de un producto horneado pan tipo pandebono. A los tubérculos se les realizo caracterización de forma, tamaño y peso, y análisis proximal. Además Se determino el rendimiento de extracción del almidón. Al almidón nativo se le realizo caracterización de análisis proximal, pureza, color y propiedades funcionales en las cuales se tuvo en cuenta como referencia el almidón nativo de yuca. De igual forma se comparo con el almidón agrio de yuca. Al almidón agrio de ñame se le analizaron sus propiedades funcionales, se le realizo análisis microbiológico. El pan tipo pandebono elaborado con almidón agrio de ñame se comparo con el pan tipo pandebono con almidón agrio de yuca; a los cuales se le realizo pruebas de panificación determinando el desarrollo del volumen específico y las celdas. También se realizo análisis de perfil de textura y evaluación sensorial de las características de calidad como apariencia y textura al tacto, aroma y sabor, y textura (interna) realizado por un panel semientrenado. El almidón agrio de ñame se obtuvo mediante fermentación acidoláctica incubado con cultivo láctico MY800 LYO 5DCU CHOOZIT de DANISCO TM a 41ºC, durante 21 días con pH final 3,82 y luego se llevo a secado en un deshidratador de bandejas por un día.  El poder de panificación del pan tipo pandebono con almidón de ñame variedad blanco desarrollo un volumen específico menor reflejando un poder de expansión menor que el  pan tipo pandebono tradicional con almidón agrio de yuca. El tamaño de las celdas es pequeño, lo que evidencia un bajo desarrollo y un proceso incompleto de obtención del  almidón agrio de ñame. El pan tipo pandebono con almidón de ñame variedad blanco presento buenas características de calidad como apariencia y textura al tacto, aroma sabor silmilares al pan tipo pandebono con almidón agrio de yuca; caso contrario registro la textura (interna)

Extracción, caracterización y aplicación de
almidón de ñame variedad blanco (dioscorea
trifida) originario de la región amazónica
colombiana para la elaboración de productos
horneados
Harold Mauricio Acuña Pinto
Universidad Nacional de Colombia
Facultad de Ciencias
Bogotá, D.C..
2012Extracción, caracterización y aplicación de
almidón de ñame variedad blanco (dioscorea
trifida) originario de la región amazónica
colombiana para la elaboración de productos
horneados
Harold Mauricio Acuña Pinto
Código 107519
Trabajo de investigación presentado como requisito parcial para optar al titulo de:
Especialista en Ciencia y Tecnología de Alimentos
Directora:
María Soledad Hernández Gómez, Ph. D.
Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos, ICTA
Proyecto enmarcado en el Programa de Sostenibilidad e Intervencion
Instituto Amazónico de Investigaciones Cientirficas Sinchi
Universidad Nacional de Colombia
Facultad de Ciencias
Bogotá, D.C..
2012A Dios, a mi familia que me ha apoyado
y han hecho esto posible.
A la Universidad Nacional por brindarme
educación de excelente calidadAgradecimientos
El autor expresa sus más sinceros agradecimientos a:
 ANIBAL HERRERA, Ph.D. Director del Instituto de Ciencia y Tecnología de
Alimentos.
 MARIA SOLEDAD HERNANDEZ, Ph.D. Docente de la Universidad Nacional de
Colombia, Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos (ICTA). Directora del trabajo
de grado. Por su dirección profesional en este trabajo, por su paciencia y calidad de
persona
 LUZ PATRICIA RESTREPO, Docente de la Universidad Nacional de Colombia por su
asesoría, dirección y desarrollo de la evaluación sensorial del producto horneado pan
tipo pandebono.
 RAQUEL ORIANA DIAZ, Ingeniera Química, por su accesoria y ayuda incondicional
durante este trabajo.
 PILAR MELENDEZ, Docente de la Universidad Nacional de Colombia, por su
colaboración y asesoría en microbiología relacionado con el trabajo.
 JOSE WILSON CASTRO CASTRO, Ingeniero de Alimentos, auxiliar de la planta de
vegetales del ICTA por su colaboración y disposición para el desarrollo de la
experimentación de este trabajo.
 HELVER LESMES, Químico de la Universidad Nacional de Colombia, auxiliar de la
planta de Ia facultad de Ingeniería química, por facilitar el uso del microscopio
electrónico y sus recomendaciones de manejo.
 MARCELA CARRILLO, Coordinadora de laboratorio postcosecha del Instituto
Amazónico de Investigaciones Científicas Sinchi, por permitir la determinación del
análisis proximal primordial para esta investigación.Resumen y Abstract IX
Resumen
El objetivo de este trabajo fue caracterizar la aptitud tecnológica y uso potencial del ñame
blanco (Dioscorea trifida) originario de la Amazonia colombiana en la industria
alimentaría específicamente en la elaboración de un producto horneado pan tipo
pandebono.
A los tubérculos se les realizo caracterización de forma, tamaño y peso, y análisis
proximal. Además Se determino el rendimiento de extracción del almidón. Al almidón
nativo se le realizo caracterización de análisis proximal, pureza, color y propiedades
funcionales en las cuales se tuvo en cuenta como referencia el almidón nativo de yuca.
De igual forma se comparo con el almidón agrio de yuca.
Al almidón agrio de ñame se le analizaron sus propiedades funcionales, se le realizo
análisis microbiológico. El pan tipo pandebono elaborado con almidón agrio de ñame se
comparo con el pan tipo pandebono con almidón agrio de yuca; a los cuales se le realizo
pruebas de panificación determinando el desarrollo del volumen específico y las celdas.
También se realizo análisis de perfil de textura y evaluación sensorial de las
características de calidad como apariencia y textura al tacto, aroma y sabor, y textura
(interna) realizado por un panel semientrenado.
El almidón agrio de ñame se obtuvo mediante fermentación acidoláctica incubado con
cultivo láctico MY800 LYO 5DCU CHOOZIT de DANISCO TM a 41ºC, durante 21 días con
pH final 3,82 y luego se llevo a secado en un deshidratador de bandejas por un día.
El poder de panificación del pan tipo pandebono con almidón de ñame variedad blanco
desarrollo un volumen específico menor reflejando un poder de expansión menor que el
pan tipo pandebono tradicional con almidón agrio de yuca. El tamaño de las celdas es
pequeño, lo que evidencia un bajo desarrollo y un proceso incompleto de obtención del
almidón agrio de ñame.
El pan tipo pandebono con almidón de ñame variedad blanco presento buenas
características de calidad como apariencia y textura al tacto, aroma sabor silmilares al
pan tipo pandebono con almidón agrio de yuca; caso contrario registro la textura
(interna).
Palabras Clave: almidón nativo, almidón agrio, fermentación acido láctica, lactobacilos,
propiedades funcionales.X Extracción, caracterización y aplicación de almidón de ñame variedad blanco (dioscorea
trifida) originario de la región amazónica colombiana para la elaboración de productos
horneados
Abstract
The aim of this study was to characterize the technological aptitude and potential use of
white yam (Dioscorea trifida) originating in the Colombian Amazon specifically in the food
industry in developing a baked bread pandebono type.
Tubers were performed characterization of shape, size and weight, and proximal
analysis. Also determined the starch extraction yield. When native starch characterization
was performed proximate analysis, purity, color and functional properties of which were
taken into account as reference native cassava starch. Similarly was compared with the
sour cassava starch.
Yam sour starch was analyzed its functional properties and microbiological analysis was
performed. The bread pandebono type made with sour starch yam was compared with
bread pandebono type with sour cassava starch, to which was tested for baking
determining specific volume development and the cells.
Also we made texture profile analysis and sensory evaluation of the quality features like
textured feel and appearance, aroma and flavor, and texture (internal) conducted by to
semitrained panel.
The sour yam starch was obtained by lactic acid fermentation with lactic culture incubated
MY800 LYO 5DCU CHOOZIT DANISCO TM at 41°C for 21 days with final pH 3.82 and
then took to drying in a dehydrator tray for a day.
The power of baking bread pandebono type starch yam white variety development
specific volume lower reflecting a expansion power less than bread pandebono type
traditional with sour cassava starch. The size of cells is small, which shows a low
development and an incomplete process of obtaining yam sour starch.
Bread pandebono type white variety with yam starch present good quality features like
appearance and texture to the touch, aroma, flavor to bread pandebono type sour
cassava starch silmilares, otherwise record the texture (internal).
Keywords: Native starch, sour starch, lactic acid fermentation, lactobacilli, functional
properties.Contenido XI
Contenido
Pág.
Resumen IX
Introducción 1
1. Objetivos 2
1.1 Objetivo general 3
1.2 Objetivos específicos 3
2. Marco teórico 5
2.1 Ñame (dioscorea trífida) 5
2.2 Almidón 6
2.3 Indices de calidad del almidón 10
2.4 Almidón agrio de yuca 10
2.4.1 Proceso de extracción de almidón de yuca 11
2.5 Almidón de ñame 14
2.6 Cultivos lácticos 14
2.7 Pan común 14
2.8 Pan tipo pandebono 15
3. Metodología de la experimentación 17
3.1 Método de extracción del almidon de ñame 17
3.2 Método de obtención de almidón agrio de ñame 20
3.3 Composición proximal del tubérculo de ñame y del almidón de ñame. 22
3.3.1 Determinación del contenido de humedad 22
3.3.2 Determinación del contenido de cenizas 23
3.3.3 Determinación del contenido de extracto etéreo 23
3.3.4 Determinación del contenido de fibra cruda 24
3.3.5 Determinación del contenido de proteína cruda 24
3.3.6 Determinación de carbohidratos totales 25
3.3.7 Determinación de ph 25
3.3.8 Determinación de acidez total 25
3.3.9 Determinación de color 25
3.3.10 Determinación de pureza del almidón 26
3.3.11 Evaluación micromorfometrica de los almidones nativos y modificados. 26
3.3.12 Determinación de los indices de calidad del almidón 27
3.4 Método de elaboración del producto horneado tipo pan de bono. 27
3.5 Determinación de volumen específico 29XII Extracción, caracterización y aplicación de almidón de ñame variedad blanco (dioscorea
trifida) originario de la región amazónica colombiana para la elaboración de productos
horneados
3.6 Determinación de textura 30
3.7 Evaluación sensorial del producto horneado 31
4. Resultados y discusión 33
4.1 Caracterización de los tuberculos de ñame (dioscorea trifida) 33
4.2 Caracterización del almidón nativo y almidón agrio de ñame 34
4.2.1 Fermentación del almidón nativo de ñame blanco (dioscorea trifida). 35
4.2.2 ANÁLISIS MICROBIOLOGICO DEL ALMIDÓN AGRIO DE ÑAME 38
4.2.3. EVALUACIÓN DE COLOR 38
4.2.4. Evaluación micromorfometrica de los almidones nativos y modificados 38
4.2.5. Propiedades funcionales 40
4.3 Prueba de panificación del pan tipo pan de bono 40
4.4 Volumen específico 43
4.5. Perfil de textura tpa 44
4.6. Evaluación sensorial del pan tipo pan de bono 46
5. Conclusiones y Recomendaciones 49
Anexo A. Ficha técnica cultivo láctico CHOOZIT TM MY 800 LYO 5 DCU 51
Anexo B. Ficha técnica del almidón agrio de yuca comercial. 53
Anexo C. Resultados del análisis microbiológico del almidón agrio de yuca. 55
Anexo D. Formato para evaluación sensorial de pan tipo pandebono. 56
Anexo E. Evaluación estadística para apariencia y textura al tacto. 58
Anexo F. Evaluación estadística para aroma y sabor. 59
Anexo G. Evaluación estadística para textura. 60
Referencias bibliográficas 61Contenido XIII
Lista de figuras
Pág.
Figura 2-1. Estructura de amilosa. 7
Figura 2-2. Estructura de amilopectina. 8
Figura 2-3. Diagrama de flujo del método de obtención de almidón agrio de yuca. 13
Figura 3-1. Deshidratador de bandejas. 18
Figura 3-2. Molino de martillos nivel laboratorio. 18
Figura 3-3. Diagrama de flujo de la extracción del almidón de ñame. 19
Figura 3-4. Horno secador. 20
Figura 3-5. Almidón de ñame húmedo después de la fermentación. 21
Figura 3-6. Diagrama de flujo del método de obtención del almidón agrio de ñame. 21
Figura 3-7 Microscopio óptico. 26
Figura 3-8. Horno eléctrico. 28
Figura 3-9. Diagrama de flujo de la elaboración de producto horneado pan
tipo pandebono. 29
Figura 3-10. Determinación de volumen especifico del pan tipo pan de bono. 30
Figura 3-11. Texturómetro TA.TX plus. 30
Figura 4-1. Tubérculos de ñame blanco (Dioscorea trifida) 33
Figura 4-2. Fermentación del almidón de ñame 35
Figura 4-3. Comportamiento del pH del lote 1 de fermentación. 36
Figura 4-4. Comportamiento del pH del lote 2 de fermentación. 36
Figura 4-5. Almidón agrio de ñame después de la etapa de secado. 37XIV Extracción, caracterización y aplicación de almidón de ñame variedad blanco (dioscorea
trifida) originario de la región amazónica colombiana para la elaboración de productos
horneados
Figura 4-6. Gránulos de almidón nativo de ñame (Dioscorea trifida). 39
Figura 4-7. Gránulos de almidón agrio de ñame (Dioscorea trifida). 39
Figura 4-8. Gránulos de almidón agrio de yuca (Manihot esculenta). 39
Figura 4-9: Ensayo 1 pan tipo pandebono con almidón agrio de ñame sin hornear. 42
Figura 4-10. Ensayo 1 pan tipo pandebono con almidón agrio de ñame. 42
Figura 4-11. Ensayo 1 pan tipo pandebono con almidón agrio de yuca. 42
Figura 4-12. Ensayo 2 pan tipo pandebono con almidón agrio de ñame. 43
Figura 4-13.Formación de celdas en el pan tipo pandebono con almidón agrio de ñame 44
Figura 4-14. Formación de celdas en el pan tipo pandebono con almidón agrio de yuca 44
Figura 4-15. Grafico del perfil de textura del primer ensayo almidón agrio de ñame blanco 45
y almidón agrio de yuca.
Figura 3-16. Representación grafica de la evaluación sensorial obtenida de las
características de calidad de las muestras de pan tipo pandebono con almidón agrio de
ñame y almidón agrio de yuca.
48Contenido XV
Lista de tablas
Pág.
6
Tabla 2-1. Clasificación taxonómica del ñame
22
Tabla 3-1. Métodos empleados en la determinación de análisis proximal,
microscopia e índices de calidad.
29
Tabla 3-2. Formulación del pan tipo pandebono con almidón agrio de yuca.
34
Tabla 4-1. Pesos y rendimientos de la extracción del almidón de ñame.
34
Tabla 4-2. Resultados composición proximal del tubérculo de ñame.
34
Tabla 4-3. Resultados de la composición proximal del almidón nativo de ñame.
37
Tabla 4-4. Resultados de acidez del almidones nativo y agrio
38
TABLA 4-5. RESULTADOS DE ANÁLISIS MICROBIOLÓGICO DEL ALMIDÓN AGRIO DE ÑAME. 40
Tabla 4-6. Propiedades funcionales de los almidones nativos y agrios de ñame y yuca
Tabla 4-7. Formulación del primer ensayo del pan tipo pandebono con almidón agrio
41
de ñame y almidón agrio de yuca.
Tabla 4-8. Formulación del segundo ensayo del pan tipo pandebono con almidón agrio
de ñame y almidón agrio de yuca.
41
Tabla 4-9. Volumen específico de las diferentes clases de pan tipo pandebono.
43
Tabla 4-10. Características del perfil de textura TPA.
45
Tabla 4-11. Resultados de la evaluación sensorial del pan tipo pan de bono con
almidón agrio de ñame y pan tipo pandebono con almidón agrio de yuca.
47Introducción
Mundialmente la industria alimentaría del sector del almidón y las harinas han estado
condicionada a unos cuantos cultivos tradicionales: maíz, papa, trigo, arroz y yuca.
Desde hace algún tiempo se ha venido estudiando la incorporación en productos
alimenticios, de materias primas no convencionales, provenientes de raíces y tubérculos
de origen local, que sean de importancia comercial y nutricional. El almidón aporta
aproximadamente del 70 al 80% de las calorías consumidas por los seres humanos.
En Colombia existen gran variedad de productos agrícolas que son de vital importancia
en la alimentación diaria; de los cuales los cereales y los tubérculos proporcionan
carbohidratos esenciales en el desarrollo del ser humano, dentro de los tubérculos se
considera el ñame blanco Dioscorea trífida como fuente importante de almidón. En el
país el ñame blanco se cultiva en la región amazónica especialmente en el Vaupés, en
predios de economía campesina con bajo nivel de tecnificación; por esta razón se
considera un cultivo subutilizado. Razón por la cual se deben establecer opciones
dirigidas a apoyar la recuperación de la tradición del consumo del ñame blanco cultivado
en regiones marginales, pequeñas comunidades cercanas a la ciudad de Mitú del
departamento de Vaupés.
De aquí se desprende el siguiente interrogante: ¿Es posible emplear almidón de ñame
blanco en la industria alimentaría en especial el sector de panificación?
El uso sostenible de la biodiversidad está ligado fuertemente a la seguridad alimentaría; a
partir de pequeños excedentes de las chagras se pueden proponer usos diversos de
aprovechamiento e industrialización a pequeña y mediana industria y posibles usos del
almidón agrio de ñame como un ingrediente sustituto del almidón agrio de yuca en los
productos horneados como en el caso del pan tipo pandebono.
De esta manera es importante el desarrollo de investigaciones dirigidas a los productos
amazónicos colombianos en especial tubérculos como el ñame blanco en la obtención de
almidón para determinar su potencial en la industria alimentaría y otros posibles usos. Al
aprovechar este potencial se beneficiaria el campesino por la demanda cada vez
mayor de productos nativos y se generaría mayor desarrollo de la región.1. Objetivos
1.1 Objetivo general
Caracterizar la aptitud tecnológica y uso potencial en la industria alimentaria del ñame
blanco procedente de la Amazonia colombiana.
1.2 Objetivos específicos
1. Caracterizar las propiedades bromatológicas de los tubérculos de ñame blanco
(Dioscorea trifida) y de su almidón nativo.
2. Extraer almidón a partir de ñame blanco (Dioscorea trífida) de origen amazónico.
3. Modificar el almidón obtenido mediante fermentación láctica para obtener almidón
agrio de ñame blanco.
4. Determinar índices de calidad del almidón nativo y modificado y a partir de estos
establecer su aptitud tecnológica y evaluar su uso para la producción de un producto
horneado tipo pan de bono.2. Marco teórico
El uso de harinas y almidones obtenidos a partir de raíces y tubérculos del trópico como
materia prima en la elaboración de productos convencionales o en el desarrollo de
nuevos productos se ha convertido en una manera de promover e incrementar su
producción y demanda de los mismos.(Pacheco y Techeira, 2009). Los almidones de
raíces y tubérculos son más fáciles para extraer a diferencia de los almidones de
cereales que demandan procesos industrializados más tecnificados.
2.1 Ñame (Dioscorea trífida)
El ñame pertenece a la familia Dioscoreaceae, del género Dioscorea, cuenta con más de
600 especies. Se distribuye por todas las regiones templadas y tropicales del mundo, la
gran mayoría de especies son tropicales mientras que el resto se dan en las zonas
templadas. Algunas de ellas, llamadas popularmente ñame, son cultivadas por
sus tubérculos grandes que son ampliamente utilizados para la alimentación, siendo un
producto básico para el consumo humano en Oceanía y el oeste de África. En Asia y
África se cultiva desde hace ocho mil años, en tanto en las áreas tropicales
de América es cultivado por los pueblos indígenas desde la época precolombina.
Existen diferentes especies adaptadas a diversos ecosistemas de acuerdo a su origen,
como ejemplos hay Dioscorea trifida es nativa de América tropical, Dioscorea rotundata,
Dioscorea cayenensis, Dioscorea bulbifera y Dioscorea dometorum son nativas de África
occidental. Dioscorea alata, Dioscorea esculenta son nativas del sur de Asia. Dioscorea
opposita y D. japónica son originarias de China.
En Colombia se pueden encontrar varias especies de ñame como el ñame criollo
(Dioscorea alata), ñame espino (Dioscorea rotundata), ñame papa (Dioscorea bulbífera),
ñame azúcar (Dioscorea esculenta) y ñampin (Dioscorea trífida). Se considera que D.
alata y D. rotundata son las especies de mayor importancia tanto por el área sembrada
como por la demanda del tubérculo, seguidas por Dioscorea trífida y las otras especies
figuran como simples curiosidades. (Guzmán, M. y Buitrago G., 2000). En el país, el
ñame se consume tradicionalmente en forma de sopa ó sancocho, en el cual se mezcla
con yuca, plátano y carne de res o de gallina; cocido, como acompañante de carnes y
pescado, combinada con queso, cuajada o suero de leche empleado en la preparación
del “mote de queso” y en semana santa, en la preparación artesanal de tortas y dulces.en
la región de la costa atlántica.
La variedad Dioscorea trífida es nativa de América tropical, es una planta enredadera,
posee dos variedades morado y blanco se caracteriza por poseer pequeños rizomas con6 Extracción, caracterización y aplicación de almidón de ñame variedad blanco (dioscorea
trifida) originario de la región amazónica colombiana para la elaboración de productos
horneados
longitud no más de 15 cm de largo, redondos o cónicos con pulpa blanca, amarilla o
púrpura según la variedad. Los tallos son cuadrangulares, alados, sin espinas.
(Castellanos, 1995). Se siembra en la región amazónica, especialmente en el
departamento de Vaupés, en las comunidades cercanas a la ciudad de Mitú; de esta
especie existen dos variedades, blanco y morado.
El tiempo de cosecha varía dependiendo del tipo de suelo y del abono, se pueden
cosechar rápido, antes de tiempo sin que haya alcanzado su máximo desarrollo de
tamaño, limitando un mayor aprovechamiento. En esta región lo consumen frito, cocido o
en la elaboración de chicha. Las creencias de los pobladores influyen en el descenso del
consumo de este tubérculo por su pensamiento que puede generar condiciones adversas
en el sexo masculino. (Velásquez, 2011)
En Venezuela este tubérculo es conocido también con el nombre de mapuey.
La clasificación taxonómica se muestra en la Tabla 2-1.
Tabla 2-1: Clasificación taxonómica del ñame
Reino Plantae
División Espermatofita
Clase Monocotiledonea
Orden Dioscoreales
Familia Dioscoreaceae
Género Dioscorea
Especie trífida
Fuente: Guzmán, M. y Buitrago G. (2000)
2.2 Almidón
Son los carbohidratos naturales que constituyen las reservas de nutrientes de las plantas,
análogas al glicógeno animal y tienen la formula general (C H O )n donde n es
6 10 5
probablemente no menor de 1000 (Kirk, 2004). Las características físicas y químicas
específicas del almidón y sus aspectos nutricionales lo diferencian del resto de
carbohidratos. Tanto la forma como el tamaño de los gránulos son característicos de la
especie vegetal y pueden utilizarse para identificar el origen de un almidón o harina.
(Coultate, T., 2007).
En términos de cantidad el almidón, después de la celulosa, es el carbohidrato más
abundante en la naturaleza, y es el principal constituyente de la harina, en el harina de
trigo el almidón corresponde aproximadamente al 70%, y por esta razón en importante
en los productos de panificación y pastelería. (Charley, 2001).
El almidón se presenta en forma de gránulos con forma redondeada, irregular, con
tamaños que oscilan entre 2 y 100 μm. En los cereales y en otras plantas superiores, los
gránulos se forman en plastidios denominados amiloplastos. (Hoseney, 1994).Capítulo 2 7
Las fuentes del almidón son los cereales, tubérculos, leguminosas y frutas; se encuentra
en cantidades elevadas en frutas, como el plátano y en varias legumbres donde las
transformaciones reversibles entre el almidón y glucosa que Intervienen en la maduración
y después de la cosecha tienen una influencia notable sobre la calidad (Cheftel, Cheftel y
Besançon, 1977) y la concentración del almidón varía según el estado de madurez.
Desde el punto de vista químico el almidón es un polisacárido formado por un monómero
único de glucosa, es una mezcla de dos polisacáridos similares, la amilosa y la
amilopectina.
La amilosa es la molécula más simple representa alrededor de 20 - 25% en promedio del
almidón, consta de una cadena lineal pero no recta, unidas por enlaces α-1-4-D-
glucosidicos; es decir que la amilasa es una α-1-4-D-glucano, cuya unidad repetitiva es la
α- maltosa con 250 a 2500 unidades de glucosa y pesos moleculares de hasta un millón
de Daltones. También hay muchas moléculas de amilosa que poseen unas pocas
cadenas ramificadas conectadas por enlaces α-1-6-D que son característicos de la
amilopectina. La fracción de amilosa es ligeramente soluble en agua.
La estructura de amilosa se muestra en la figura 2-1.
Figura 2-1: Estructura de amilosa
Fuente: Asociación de cerveceros artesanales de la República Argentina.
La amilopectina es una molécula mucho más grande que constituye hasta el 80% del
almidón, contiene ramificaciones que le dan forma molecular similar a la de un árbol que
estan unidan a a la amilosa por enlaces α-1-6 D–glucosidicos, localizadoscada 15-25
unidades lineales de glucosa. El peso molecular es muy alto, con fracciones que llegan a
alcanzar hasta 200 millones de daltones, aunque se han reportado pesos de entre
300000 y 500000 daltones. Algunos cereales como el, maíz o sorgo y el arroz tienen
variedades “céreas” que estas compuestas por casi unicamente por amilopectina; hay
otras que tienen hasta 90% de amilosa. (Badui, 2006).
Los almidones denominados cerosos tales como los de hasta un 95-97% de amilopectina8 Extracción, caracterización y aplicación de almidón de ñame variedad blanco (dioscorea
trifida) originario de la región amazónica colombiana para la elaboración de productos
horneados
La amilopectina tiene la propiedad de ser fácilmente hinchable en agua caliente (SENA,
1983). La relación amilosa - amilopectina es el principal factor que influye en el
comportamiento funcional de un almidón. (Gelvez y Pulido, 1991). La estructura de
amilopectina se muestra en la figura 2-2.
Figura 2-2: Estructura de amilopectina
Fuente: Asociación de cerveceros artesanales de la República Argentina.
El almidón en su estado natural no presenta hinchamiento de los gránulos al ponerlo en
suspensión en agua fría, es insoluble y no presenta formación de gel. Por lo tanto un
almidón en suspensión presenta baja viscosidad en frío. Al elevar la temperatura
gradualmente por encima de cierto límite, los gránulos comienzan a hincharse y se hace
soluble. A medida que se hinchan los gránulos la viscosidad aumenta. Cuando los
gránulos de almidón se calientan en agua sufren un proceso que se denomina
gelatinización. Este proceso es la transición de un estado molecular ordenado a otro
desordenado. La perdida de la organización va acompañada del hinchamiento
irreversible de los gránulos, perdida de birrefringencia y de la estructura cristalina.
El grado en que el almidón gelatiniza en el interior de los sistemas alimentarios depende
de la cantidad de agua presente y de la intensidad del tratamiento térmico. En algunos
productos de panadería, los gránulos de almidón pueden permanecer sin gelatinizar
incluso si se calientan a temperaturas elevadas. En la corteza de algunas tartas y otros
dulces que tienen una concentración alta de grasa y baja humedad, alrededor del 90% de
los gránulos de almidón del trigo no gelatiniza. Sin embargo, en panes y dulces con un
elevado contenido de humedad, gelatiniza alrededor del 96% de los gránulos de almidónCapítulo 2 9
de trigo pero como se ha producido sin aplicar fuerza de cizalla, los gránulos, aunque
pueden estar deformados, aún estén íntegros y pueden aislarse. (Fennema, 2010).
Jeantet, Schuck y Brule (2010) indican que el uso de almidones nativos tienen algunos
inconvenientes que afectan a modificaciones que intervienen a lo largo de los
tratamientos tecnológicos o del almacenamiento y alteran las características
organolépticas de los productos terminados, como es el caso de algunos almidones de la
papa (patata), la yuca (mandioca) o del maíz céreo que desarrollan una textura
“pegajosa” y poco atractiva para el consumidor final.
El almidón modificado se define como los productos obtenidos de almidones nativos, en
estado seco o húmedo, mediante reacciones químicas, físicas o enzimáticas, o de la
combinación de estas en la forma adecuada generando cambios de las propiedades
originales.(Ortiz, y Valderrama, 1977). Estas modificaciones se realizan con el fin de dar
productos que presenten un amplio rango de propiedades como solubilidad,
transparencia, opacidad, viscosidad, densidad poder de gelificación, etc.
Los almidones y los derivados de los almidones (almidones modificados) se pueden
encontrar en muchos alimentos. Actúan como vehículos inertes en preparaciones como
polvos para hornear y, como espesantes en alimentos procesados como salsas, sopas,
caldillos, cremas que incluyen helados, pudines y repostería. Además pueden usarse
como un sustituto de ingredientes como el huevo y el aceite vegetal en la preparación de
productos referenciados como bajos en grasa y no grasos de aderezos, ej. ensalada.
(Kirk, Sawyer y Egan, 2004).
Una de las modificaciones realizadas al almidón nativo o dulce es la producción de
almidón agrio mediante la fermentación realizada por bacterias lácticas amilolíticas en
condiciones de anaerobiosis; este almidón modificado confiere características favorables
en sabor, textura, olor y expansión en el horneado. El almidón agrio se conoce en
Colombia comercialmente distribuido en referencia al almidón agrio de yuca.
La fermentación es el más antiguo de los procesos aplicados a los cereales,
generalmente se realiza mezclando los granos con agua para aumentar la humedad
disponible para el desarrollo de bacterias acidolácticas y levaduras cuya acción biológica
permite la mejora de características nutricionales y sensoriales de los productos. Estos
procesos generalmente aumentan la digestibilidad y biodisponibilidad de los nutrientes
presentes en la materia prima. Los granos enteros que se someten a estos procesos10 Extracción, caracterización y aplicación de almidón de ñame variedad blanco (dioscorea
trifida) originario de la región amazónica colombiana para la elaboración de productos
horneados
para generar alimentos y bebidas que constituyen la base alimenticia especialmente en
países en desarrollo incluyen el centeno, el sorgo, el maíz y el arroz, principalmente.
(Wood, 2004).
2.3 Indices de calidad del almidón
Los almidones de buena calidad se caracterizan por poseer alto contenido de almidón y
alta viscosidad de la pasta, tienen baja solubilidad, alta capacidad de retención de agua y
un alto poder de hinchamiento. (Aristizábal, J. y Sánchez, T., 2007). Cuando se calienta
una suspensión acuosa de almidón, los gránulos se hinchan por una absorción
progresiva e irreversible de agua aumentando su tamaño. La determinación de estos
índices se mide aprovechando la capacidad de absorción del agua del granulo de
almidón y la exudación de fracciones de almidón a medida que se incrementa la
temperatura de las suspensiones de almidón. (Alarcón y Dufour, 2002).
Las propiedades funcionales de los almidones dependen directamente de la relación
amilosa/amilopectina. En los distintos cultivos amiláceos esta relación es constante, si
bien cambia de una variedad a otra dentro de la especie y también entre plantas de la
misma variedad. Para conocer el potencial del uso industrial y alimenticio del almidón de
yuca es fundamental comprender las propiedades funcionales del almidón. Estas
propiedades están influenciadas por factores genéticos (diferencias varietales) y por
factores como la edad de la planta, la época de cosecha, la fertilidad del suelo y la
precipitación, entre otras cosas.
2.4 Almidón agrio de yuca
El almidón nativo de yuca también se conoce como tapioca, se utiliza en la industria
alimentaría como ligante de agua, coadyuvante de emulsificantes, fuente de
carbohidratos, espesante y agente texturizante. De acuerdo a sus propiedades también
se emplea en alimentos extruidos y en rellenos de pasteles, como espesante en
alimentos naturales y alimentos que no son sometidos a procesos rigurosos.
El almidón agrio de yuca es un producto obtenido por fermentación espontánea del
almidón nativo de este tubérculo, con posterior secado con luz solar. En Colombia su
producción se realiza en algunos municipios de los departamentos del Pacífico en Cauca
y del Caribe en Córdoba y Sucre. Su producción es realizada en América Latina,
particularmente en Brasil, Colombia, Ecuador y Paraguay. Esta actividad se realiza enCapítulo 2 11
pequeñas unidades artesanales llamadas rallanderías que procesan entre 125 y 625 Kg
de raíces frescas por hora. (Cadena, et al., 2006)
El almidón agrio de yuca es un alimento fermentado tradicional empleado en la
preparación de alimentos fritos y productos horneados, el pan de queso tradicional de
Brasil; Lactobacillus plantarum y otras bacterias ácido lácticas (LAB) se han identificado
como los microorganismos predominantes asociados con la fermentación espontánea del
almidón de yuca. (Lacerda et al, 2005).
2.4.1 Proceso de extracción de almidón de yuca
Las actividades generales del proceso de elaboración del almidón nativo de yuca y del
almidón agrio de yuca según Barragán, et al ( N.D.); Alarcón y Dufour (2002) se
describen a continuación:
- Lavado. Es una operación mecánica que consiste en retirar las impurezas adheridas en
la cascarilla y materiales no deseados en el proceso.
- Pelado. En las rallanderías las raíces se pelan manualmente con cuchillos, es decir se
despojan de la corteza interior (parénquima cortical) estando ya lavadas y sin la
cascarilla. En otras rallanderías más desarrolladas el lavado y el pelado mecánico se
ejecutan a la vez en un mismo equipo denominado lavadora/peladora cilíndrica donde las
raíces de yuca reciben chorros de agua mientras se friccionan unas con otras y contra la
lámina del tambor. Esta lámina posee agujeros rectangulares que permiten las salidas de
los desechos del interior del tambor. El flujo de agua ayuda a desprender las impurezas y
la cascarilla.
- Rallado. Esta operación tiene como objetivo liberar el almidón contenido dentro de las
células, lo cual se realiza por medio de fuerzas de impacto y cizallamiento, logradas en
un equipo que consta de un rodillo recubierto por una lámina perforada, en la cual los
bordes de los agujeros tienen efecto cortante. Este equipo, llamado comúnmente “rallo”,
es construido de materiales rústicos como madera y láminas galvanizadas. En el proceso
también es necesaria el agua para facilitar la extracción, teniendo en cuenta que el
almidón es soluble en agua, y por ende se emplea como solvente. La solución de agua,
almidón y fibras desintegradas o “masa rallada” se agita antes de pasar a la próxima
operación.
- Colado y tamizado. Esta operación consiste en separar la solución de agua y almidón
y las fibras desintegradas. Se lleva a cabo en un equipo cilíndrico llamado coladora,
donde la masa rallada es lavada con abundante agua, mientras el equipo gira sobre un
eje. Esta combinación de agua y la fuerza centrífuga ejercida por los giros del equipo
hace que la solución de agua y almidón se esparza hacia las paredes del cilindro,
recubiertas de un cedazo o tela que deja pasar el almidón y retiene las fibras. Esta12 Extracción, caracterización y aplicación de almidón de ñame variedad blanco (dioscorea
trifida) originario de la región amazónica colombiana para la elaboración de productos
horneados
solución es obligada a pasar por un segundo tamiz vibratorio, que termina con la
operación de tamizado y logra eliminar las impurezas que se hayan podido pasar en la
coladora. Actualmente se están construyendo centrífugas que son más eficientes y
logran obtener un producto de mejor calidad.
- Sedimentación. El objetivo de esta operación radica en sedimentar el almidón. La
lechada de yuca rallada que sale de la coladora contiene almidón, fibra fina y material
proteico en suspensión. Esta etapa se realiza normalmente en canales de
sedimentación. Son canales con una leve inclinación, por donde es obligada a pasar la
solución de agua y almidón; ésta fluye muy lentamente a través de aproximadamente
100m de canal, donde la fuerza de gravedad y la diferencia de densidad entre el almidón
y el agua hacen que el almidón se precipite al fondo y vaya quedando acumulado en los
primeros metros formando una masa húmeda y compacta. Después de formada la masa
se realiza un lavado superficial, para restos microscópicos de fibra y elementos extraños
al almidón. Dentro de esos elementos extraños se encuentra la “mancha” de arena. Para
evitar esto se ubican en la entrada de los canales una pequeña caja desarenadora. En
esta etapa también es posible utilizar equipos que aprovechan las fuerzas centrífugas
para realizar la separación de agua y almidón.
- Fermentación. Este etapa se realiza en tanques recubiertos de madera, donde el
almidón es almacenado y privado de la presencia de oxigeno por medio de la capa de
agua de 3ª 5cm. El almidón húmedo se almacena en estos tanques durante un tiempo
que oscila entre 25 a 45 días, donde se produce una fermentación anaerobia generada
por lactobacillus. Estas bacterias producen ácido láctico y cambios en las estructuras
químicas y físicas del almidón, que le confieren características especiales para ser
utilizado en la industria de alimentos.
- Secado. El almidón fermentado, al sacarlo de los tanques, se presenta en forma de
bloques compactos, que deben ser desintegrados para poder obtener una superficie de
contacto mayor y así facilitar la etapa de secado. Estos bloques son desintegrados en
equipos cilíndricos de aspas o a mano; después el almidón es esparcido sobre una
superficie de cemento o plástico de polietileno de espesor N. 6 de color negro, en una
densidad de 1 a 2 kg/m2 donde son secados a la luz del sol, el tiempo de secado
depende de las condiciones de luminosidad y climáticas de cada zona, pero normalmente
dura entre 6 y 8 horas. El almidón agrio extraído debe poseer una humedad entre 7 y
10% como máximo, para poder ser empacado. El método de obtención del almidón agrio
de yuca se muestra en la figura 2-3.Capítulo 2 13
Figura 2-3: Diagrama de flujo del método de obtención de almidón agrio de yuca
RECEPCIÓN
AGUA LAVADO IMPUREZAS
PELADO CASCARA
RALLADO
COLADO AFRECHO
AGUA TAMIZADO
MANCHA
SEDIMENTACIÓN
AGUA
FERMENTACIÓN
SECADO
SECADO
MOLIENDA
EMPAQUE
ALMIDÓN
ALMIDÓN
NATIVO
AGRIO
-14 Extracción, caracterización y aplicación de almidón de ñame variedad blanco (dioscorea
trifida) originario de la región amazónica colombiana para la elaboración de productos
horneados
2.5 Almidón de ñame
El ñame (Dioscorea sp) es un tubérculo amiláceo cultivado en Brasil en gran cantidad de
regiones de clima tropical y subtropical para su consumo directo. (Leonel y cereda,
2002). Algunas industrias alimentarías lo usan para la obtención de almidón y como
ingrediente en la preparación de papillas para bebe.
Según Pacheco, (2009) las harinas y almidones obtenidos a partir de diferentes
variedades de ñame presentan ciertas propiedades funcionales, entre las cuales destaca
la ausencia de un máximo de viscosidad y la estabilidad de las suspensiones a altas
temperaturas y bajos valores de pH determinando su aplicación en la fabricación de
productos que mantengan su viscosidad estable durante una fase de calentamiento
constante como es el caso de las mezclas de sopas y pudines instantáneos.
De igual forma Hurtado, (1997) afirma que el almidón nativo de ñame posee gran
resistencia a la esterilización que lo convierte en un recurso potencial para la industria
alimentaria, en el desarrollo de productos que necesiten largos periodos de cocción.
El almidón nativo del ñame puede ser utilizado en la fabricación de alimentos tales
como productos de panadería, salsas, mermeladas y productos congelados. (Montes et
al, 2008).
2.6 Cultivos lácticos
Son microorganismos seleccionados que se emplean principalmente en las industrias
lecheras en quesos, yogurt, kumis, etc. Pueden adquirirse en diversas formas, ya sean
en líquidos frescos, congelados y liofilizados. Además, se pueden clasificar según el
rango de temperatura en la cual posean su óptimo de crecimiento, y por ende de
producción de acidez. Los cultivos lácticos mesófilos actúan a temperaturas de 20 a 30ºC
y los cultivos lácticos termófilos de 37 a 45ºC.
Los cultivos lácticos liofilizados se preparan mediante desecación a partir de estado de
congelamiento. Este método de conservación de los cultivos starter permite aumentar la
seguridad de los cultivos conservados, garantizando un elevado número de
microorganismos viables y un máximo porcentaje de supervivencia durante su
almacenamiento en comparación con otros métodos de conservación como los cultivos
deshidratados a vacío o por pulverización. (Tamime y Robinson, 1991). Actualmente se
consiguen comercialmente cultivos liofilizados concentrados, de fácil uso para la
inoculación directa de cultivos starter definitivos o para inoculación directa de la leche en
el caso de la fabricación de yogur a pequeña escala.
2.7 Pan común
Según la norma ICONTEC 1363 se define el pan común como el producto poroso
obtenido de la cocción de una masa preparada con una mezcla compuesta de harina deCapítulo 2 15
trigo, levadura, agua potable y sal, la cual puede contener grasa de origen vegetal o
animal, aceite hidrogenado, mantequilla, margarina lecitina, diastasa y clorhidrato de
lisina y huevo.
La harina de trigo contiene gluten es la fracción lipoprotéica insoluble en agua que le
confiere al producto su capacidad de hinchamiento. El gluten esta compuesto en gran
parte por gliadina y glutelina; la primera comunica propiedades extensibles y la segunda
propiedades elásticas a la masa de panificación; las cuales influyen directamente en la
capacidad de panificación de la harina. (Bernal, 1994).
2.8 Pan tipo pandebono
Es un panecillo característico en la región del departamento del Valle del Cauca
elaborado con harina de maíz, almidón agrio de yuca, queso y huevo.
En Colombia el almidón agrio obtenido de la yuca se emplea en la fabricación de
productos horneados: panes tradicionales sin gluten como pan de bono, pan de yuca,
besitos, rosquillas y otros de reciente aparición en el mercado como extruidos. (Alarcón y
Dufour, 2002).
En Brasil, un producto muy parecido, excepto por la forma del panecillo, es el pão de
queijo similar al pan de bono, tiene una textura esponjosa, de baja densidad y se
endurece rápido, características que se atribuyen al uso de almidón de yuca fermentado,
conocido en el Brasil como ‘polvilho azedo’, y obtenido en un proceso idéntico al que se
emplea en Colombia. (Vargas, 2010).3. Metodología de la experimentación
El ñame blanco (Dioscorea trífida) utilizado para el presente trabajo es originario de Mitú -
Vaupés, obtenido por la subsede del Instituto Amazónico de Investigaciones Científicas
Sinchi.
Los tubérculos se analizaron de acuerdo a sus características físicas en cuanto a su
forma, longitud, diámetros y peso. Se determino la composición proximal como acidez
total, humedad, cenizas, extracto etéreo, fibra cruda, proteína cruda (N x 6,25). El
almidón nativo extraído y el almidón agrio de ñame se evaluaron en su composición
proximal como acidez total, humedad, cenizas, extracto etéreo, fibra cruda, proteína
cruda (N x 6,25), carbohidratos totales y pureza del almidón se determino por diferencia,
siguiendo la metodología oficial de la A.O.A.C. Además se realizo determinación de color
del índice de blanco,
Se determinaron las propiedades funcionales como los índices de absorción de agua, de
solubilidad en agua y el poder de hinchamiento de los almidones.
3.1 Método de extracción del almidon de ñame
(dioscorea trifida)
La obtención del almidón nativo de ñame se producirá a partir de los tubérculos crudos
congelados, utilizando el procedimiento reportado por Pacheco y Techeira, 2009.
El almidón se obtiene por un proceso de molienda húmeda en su mayoría; el proceso
iniciara con la recepción de aproximadamente 8 kg de ñame variedad blanco Dioscorea
trifida en las instalaciones de la planta de vegetales del ICTA, luego se realizo un lavado,
se realizo un pelado manual con cuchillos separando la cascara o partes indeseables del
ñame de la parte comestible, colocando las partes fraccionadas en forma de cuadros en
un recipiente plástico, después se redujo el tamaño de partícula del ñame con agua en
una proporción 1/10 en una licuadora industrial Hamilton Beach model. 990, luego se
llevo a cabo el tamizado en un lienzo fino donde se extrajo el almidón soluble en agua del
afrecho, se repitieron las dos operaciones anteriormente mencionadas cuatro veces
hasta observar que el agua saliera traslucida, siendo este el indicador del fin de la etapa
de macerado; el agua con el almidón se recogió en canecas plásticas, se dejo
almacenado durante un día. Después se retiro el agua con afrecho, dejando solo almidón
húmedo y se coloco en bandejas metálica para continuar con el secado empleando un18 Extracción, caracterización y aplicación de almidón de ñame variedad blanco (dioscorea
trifida) originario de la región amazónica colombiana para la elaboración de productos
horneados
deshidratador de bandejas con convección forzada por aire caliente marca Chisholm-
Ryder, N.Y. con una temperatura de 40°C durante 24 horas. El deshidratador de
bandejas se muestra en la figura 3-1. Finalmente se le realizó molienda al almidón
obtenido en un molino de martillos tipo MFC S1 marca JANKE & KUNKEL IKA
Labortechnik con un tamiz de 1mm de diámetro. El molino de martillos se observan en la
figura 3-2.
El anterior procedimiento se resume en la figura 3-3.
Figura 3-1: Deshidratador de bandejas
Figura 3-2: Molino de martillos nivel laboratorioCapítulo 3 19
Figura 3-3: Diagrama de flujo de la extracción de almidón de ñame
RECEPCIÓN
CONGELACIÓN
Cáscara y
PELADO
partes indeseables
FRACCIONADO
Agua
LICUADO
TAMIZADO
Afrecho
SEDIMENTACIÓN
SECADO Agua
MOLIENDA
ALMIDÓN
El rendimiento obtenido de la extracción de almidón de ñame se calculo con la siguiente
ecuación:
% Rendimiento=(Peso del almidón de ñame / Peso inicial del ñame de la porción comestible)*100
Donde el peso inicial de la porción comestible corresponde al tubérculo sin la cáscara.20 Extracción, caracterización y aplicación de almidón de ñame variedad blanco (dioscorea
trifida) originario de la región amazónica colombiana para la elaboración de productos
horneados
3.2 Método de obtención de almidón agrio de ñame
El almidón agrio es obtenido del almidón nativo mediante un proceso de fermentación
controlado de acuerdo a las siguientes condiciones.
En el primer lote se colocaron 555g de almidón nativo de ñame con el inoculo del cultivo
comercial liofilizado para quesos CHOOZITTM 800 LYO 5 DCU de Danisco compuesto de
bacterias acidolácticas (ver Anexo 1) en recipientes estériles de vidrio con un sello o
barrera de agua de 6 cm para garantizar la anaerobiosis (Sandoval, 2002). La
fermentación se llevo a cabo en un rango de temperaturas de 20-40°C obtenida
mediante un horno secador marca Raypa® durante 15 días o más hasta alcanzar un pH
entre 3.5 y 4.0 (Vargas, 2010). El horno secador se muestra en la figura 2-4. El
seguimiento del proceso se realizo mediante medición de pH con pH-metro marca
Metrohm modelo pH lab827 previamente calibrado aproximadamente a 5g de la muestra
homogenizada de almidón.
Después de finalizada la fermentación, se retiro el agua que conformo el sello de agua,
esto se evidencia en la figura 2-5. El almidón fermentado se seco en un deshidratador de
bandejas con convección forzada por aire caliente marca Chisholm-Ryder con
temperatura de 40°C durante un día, esperando obtener un producto de 12 a 15% de
humedad y finalmente se le realizo una molienda en un molino de martillos tipo MFC S1
marca JANKE & KUNKEL IKA Labortechnik con un tamiz de 0,001m de diámetro, 1mm
de diámetro hasta obtener un polvo malla 20 (Tyler).
Figura 3-4: Horno secadorCapítulo 3 21
Figura 3-5: Almidón de ñame húmedo después de la fermentación
El método de obtención del almidón agrio de ñame se muestra en la figura3-6.
En el segundo lote se adicionaron 301,7g de almidón nativo de ñame.
La cantidad empleada de UFC/g inoculadas en el cultivo láctico en cada lote se
calcularon con la siguiente ecuación:
UFC/g= Unidades de Actividad Danisco (DCU) / peso del almidón a fermentar
Figura 3-6: Diagrama de flujo del método de obtención del almidón agrio de ñame
Almidón
MEZCLADO
Cultivo láctico
diluido en agua
FORMACIÓN DE BARRERA
Agua
DE ANAEROBIOS 5 cm agua
FERMENTACIÓN ACIDOLÁCTICA 40ºC, pH3,5-4
SECADOT< 52ºC
MOLIENDA
ALMIDÓN AGRIO22 Extracción, caracterización y aplicación de almidón de ñame variedad blanco (dioscorea
trifida) originario de la región amazónica colombiana para la elaboración de productos
horneados
Cada uno de los métodos de análisis de composición proximal del tubérculo y del almidón
nativo de ñame, análisis de propiedades funcionales del almidón nativo y agrio de ñame y el
análisis microbiológicos fueron realizados por triplicado a excepción del análisis de proteína
cruda que se realizo por duplicado.
En el análisis microbiológico del almidón agrio se realizo determinación de mesófilos
aerobios, mohos y levaduras y coliformes totales y coliformes fecales; estos análisis se
eligieron teniendo presente la Norma Técnica Colombiana NTC 926 correspondiente a
los análisis requeridos para el almidón de maíz.
Los métodos de análisis de composición proximal y el análisis de propiedades funcionales, se
realizaron en el Instituto amazónico de investigaciones científicas Sinchi y en el Instituto
de Ciencia y Tecnología de Alimentos ICTA de la Universidad Nacional de Colombia. En
la tabla 3-1 se resumen los métodos empleados en la determinación de análisis proximal,
microscopia e índices de calidad que se van a realizar en el siguiente trabajo:
Tabla 3-1. Métodos empleados en la determinación de análisis proximal, microscopia e
índices de calidad.
ANÁLISIS MÉTODO NORMATIVA
Acidez I.A.L
pH A.O.A.C 10.041/84
945.10/90
Cenizas A.O.A.C 923.03
Humedad A.O.A.C 925.10/95
Extracto etéreo A.O.A.C 920.39
Fibra cruda A.O.A.C 962.09
Proteína A.O.A.C 960.52
Pureza del almidón Color instrumental
(Hunter Lab microScan XE)
Morfología de los gránulos de almidón Microscopia Óptica
Índice de absorción de agua (Anderson et al., 1969)
Índice de solubilidad en agua (Anderson et al., 1969)
Índice de poder de hinchamiento (Anderson et al., 1969)
A.O.A.C: AMERICAN OFFICIAL METHODS OF ANALISIS.
I.A.L: INSTITUTO ADOLFO LUTZ
3.3 omposición proximal del tuberculo de ñame y del
C
almidón de ñame
3.3.1 Determinación del contenido de humedad
Inicialmente se rotulo y peso cada una de las cajas de petri y se registro su peso, luego
se dispuso y peso aproximadamente 5g de muestra en cada caja de petri, se llevo laCapítulo 3 23
muestra a secado en el horno secador durante 3 horas a temperatura de 105 ºC, se
retiro una de las muestras, se lleva al desecador durante 30 min. Después se peso y se
realizo lo mismo con las otras muestras hasta obtener peso constante. Finalmente se
registro el peso constante de la caja de petri con la muestra seca.
El % humedad se calculo con la siguiente ecuación:
%Humedad= (peso de muestra húmeda / peso de muestra seca) x100
3.3.2 Determinación del contenido de cenizas
Se Peso cada uno de los crisoles de porcelana, luego se Peso aproximadamente 2 g de
muestra. se llevo la muestra a secado en la mufla durante 4 horas a temperatura de
550ºC. Después se apago la mufla, se dejo durante medio día y finalmente se peso la
muestra calcinada en cada crisol.
El % cenizas se determino con la siguiente ecuación:
%Cenizas= [(peso del crisol + peso muestra calcinada) / (peso de la muestra seca)]x 100
3.3.3 Determinación del contenido de extracto etéreo
Inicialmente se peso el dedal de papel filtro vacío y se registro su peso, se dispuso la
muestra seca aproximadamente de 5 gramos en el dedal, se peso y registro el peso del
sistema. Luego se dispuso el dedal con la muestra en la cámara de extracción, se lleno el
balón con el éter de petróleo necesario para que en la cámara de extracción pueda haber
efecto sifón. Después se calentó el sistema (balón en la manta de calentamiento) a 60°C
durante al menos 5 horas, se dejo enfriar el sistema al ambiente. Después se extrajo el
dedal con la muestra desengrasada y se llevo al horno de convección forzada de aire a
una temperatura de 105ºC por 1 hora, se coloco en el desecador durante 1 hora. Se
prosiguió pesando el dedal con la muestra desengrasada y se registro el peso.
Finalmente el extracto etéreo obtenido en el balón se llevo a concentración en el
rotoevaporador para recuperar el éter de petróleo usado como solvente de extracción.
Finalmente se peso el extracto etéreo obtenido. El peso debe coincidir con la diferencia
de peso entre el material seco y el material desengrasado.
%Extracto etéreo= [(Peso del dedal con muestra seca – peso del dedal con muestra
desengrasada) / (peso de la muestra seca)] x10024 Extracción, caracterización y aplicación de almidón de ñame variedad blanco (dioscorea
trifida) originario de la región amazónica colombiana para la elaboración de productos
horneados
3.3.4 Determinación del contenido de fibra cruda
Inicialmente se peso 3g de la muestra desengrasada y homogénea en el baso
contenedor de muestra del equipo de determinación de fibra cruda. Se agrego 200 mL de
ácido sulfúrico al 1.25%, se desintegrarón los grumos con un agitador de vidrio. Se cubrió
el baso con el condensador de pera y se llevo a ebullición durante 30 min. Se filtro la
solución en caliente a través del papel filtro, lavando el residuo con agua destilada.
Se llevo el residuo al vaso contenedor con ayuda de 100mL de agua destilada caliente,
se agrego 100 mL de hidróxido de sodio al 1.25 %, se llevo a calentamiento en el
montaje sin olvidar cubrir con el condensador de pera, se llevo a ebullición durante 30
minutos. Durante el procedimiento se peso un papel filtro y se llevo al horno de
convección de aire forzado a 105°C durante 1hora. Se peso y se registro el peso del
filtro vacío. Luego se filtro el líquido a través del papel filtro pesado, se lavo el papel filtro
con el agitador de vidrio usando agua destilada caliente, se lavo con agua destilada hasta
pH 9 – 7. Después se transfirió a una caja petri previamente pesada y se llevo el papel
filtro con la muestra al horno de convección de aire forzado durante 3 h a 105°C.
Finalmente se peso el sistema y se regreso al horno. Se coloco a secar a 105°C durante
15 minutos y se repitieron los pasos 11 y 12 hasta lograr peso constante. La fibra cruda
se calculo con la siguiente ecuación.
%Fibra cruda= [(peso de la muestra seca desengrasada después de la doble digestión – peso
de la muestra calcinada) / (peso de la muestra seca desengrasada)] x100
3.3.5 Determinación del contenido de proteína cruda
Se inicio pesando 0.8g ± 0.1g de muestra con aproximación de 0.0001 g, se coloco la
muestra en el tubo de digestión., se adiciono 5g ± 1g de catalizador y 20 ml de ácido
sulfúrico. Luego se llevo a digestión aproximadamente por 3 horas, hasta que la muestra
tuvo un color verde intenso, se enfrió hasta que alcanzo temperatura ambiente, se diluyo
la muestra y destilo agregando hidróxido de sodio en exceso. Se recogió el amoniaco
producido en 30 ml de solución de ácido bórico (H BO ) hasta completar 200 ml de
3 3
solución. Finalmente se titulo esta solución con ácido clorhídrico hasta el viraje del
indicador de Taschiro. El % de proteina se calcula con la siguiente ecuación:
%P= 1.4VNF/ PM
Donde:
P: Proteína
V: Volumen gastado de HCl
N: Normalidad del HCl
F: Factor de conversión de nitrógeno a proteína cruda es 6,5.
PM: Peso de la muestra.Capítulo 3 25
3.3.6 Determinación de carbohidratos totales
Se determino por descuento, con base en la diferencia de 100 menos la sumatoria del
contenido en %Humedad, %Proteína, %Grasa y %fibra cruda. El % de carbohidratos
corresponde al almidón y se determino con la siguiente ecuación:
%Carbohidratos Totales= [100 - (% humedad + % proteína cruda+ % grasa cruda + % ceniza)]
3.3.7 Determinación de Ph
Para determinar el pH se peso 5g de la muestra del almidón en proceso de fermentación
y se dispuso en un beacker de 50 ml. Luego se Agito la muestra para obtener una
homogenización. Después se Introdujo el potenciómetro digital en la muestra
previamente calibrado con las soluciones buffer de pH 4 y 7. Al finalizar cada medida se
dejo lavado el bulbo del potenciómetro.
3.3.8 Determinación de acidez total
La acidez (% ácido láctico) se determino según el método IAL (1985) por medio de una
titulación potenciométrica con hidróxido de sodio al 0,1% a una muestra de 10g de la
muestra del almidón y se dispuso en un beacker de 200 ml, luego se adiciono 20 ml de
agua destilada y se agito hasta obtener unA pasta fina, Se Adicionaron 80 ml de agua
destilada más y se agito hasta obtener una muestra homogénea, se adiciono 4 gotas del
indicador fenolftaleina al 1% en etanol y se confirmo el fin de la titulación con un valor de
8,2; previamente el potenciometro se habia calibrado con las soluciones buffer de pH 4 y
7. Al finalizar cada medida se dejo lavado el bulbo del potenciómetro. El cálculo de
acidez total se determino de acuerdo a Suzanne (2009).
La acidez total se determino con la siguiente ecuación:
%A= [(V N P /PMx1000)] x100
NaOH NaOH Eq
A: Acidez total
V: volumen consumido del agente valorante (ml)
N: normalidad del agente valorante NaOH (Meq/ml)
P : peso equivalente del acido predominante (mg/mEq)
Eq
PM: peso de la muestra (g)
1000: factor de conversión de miligramos a gramos (mg/g)
3.3.9 Determinación de color
La determinación de color se realizó según la metodología descrita en el Hunter Manual Lab.
(2001) y Giese (1995), empleando el colorímetro HunterLab microscan calibrado con la placa
blanca estándar (L = 94,64; a= -1,24 y b= 2,27).
El color reflejado se describió a partir de los parámetros: L*, a* y b*, utilizando el iluminante
D65. A partir de los valores obtenidos de la escala CIEL*a*b* se determino el índice de
blanco. El índice de blanco (IB), representa la blancura total de la muestra, de acuerdo a la
ecuación descrita por Chin-Lin et al. (2003):
 
IB  100 - (100 - L)2  a2  b226 Extracción, caracterización y aplicación de almidón de ñame variedad blanco (dioscorea
trifida) originario de la región amazónica colombiana para la elaboración de productos
horneados
Donde:
L*: Representa el índice de luminosidad (100 = blanco y 0 = negro)
a*: Índice de longitud de onda predominante, mide los colores de rojo (+) a verde (-), y el
0
es neutro.
b*: Índice de longitud de onda predominante, mide los colores de amarillo (+) a azul (-
y 0 es neutro.
3.3.10 Determinación de pureza del almidón
La pureza del almidón se determino mediante la diferencia. La pureza se calculo con la
siguiente ecuación
%Pureza = [% de humedad – (% humedad + % grasa cruda + % proteína cruda + % ceniza)]
3.3.11 Evaluación micromorfométrica de los almidones nativos y
modificados
Se preparo inicialmente una solución de 5 gramos de almidón disuelto en 50 ml de agua
destilada de la cual se coloco una gota de muestra homogenizada previamente en un
portaobjetos donde se extendió. Las muestras son observadas en un microscopio óptico
marca Olympus con software Analyze version con cámara de video infinity 1 lumenera
para campo claro. Las microfotografías se tomaron con el objetivo de 40x. El
microscopio óptico se muestra en la figura 3-7.
Figura 3-7: Microscopio ópticoCapítulo 3 27
3.3.12 Determinación de los índices de calidad del almidón
Consiste en la determinación de los Índices de absorción de agua, solubilidad en agua y
el poder de hinchamiento. (Aristizábal, J. y Sánchez, T. 2007).
El almidón agrio de yuca comercial se considero como muestra testigo (blanco) para la
determinación de los índices de calidad del almidón agrio de ñame blanco (Dioscorea
trifida).
Inicialmente se pesaron los tubos de la centrifuga secos a temperatura de 60°C, se
pesaron en los tubos 1,25 g de almidón (bs) y se adicionaron exactamente 30 mL de
agua destilada precalentada a 60 °C y se agito (sin excederse). Luego se coloco en baño
de agua a 60°C durante 30 minutos, después se agito la suspensión a los 10 minutos de
haber iniciado el calentamiento. Se centrifugo a temperatura ambiente a 4900 RPM
durante 30 minutos. Se decanto el sobrenadante inmediatamente después de centrifugar
(máximo un minuto después) y se midio el volumen.
Posteriormente se tomo 10 mL del sobrenadante y se coloco en un vaso de precipitados
de 50 mL, que ha sido previamente pesado. Se seco el sobrenadante en un horno
durante toda la noche a 70 °C. Finalmente se peso el tubo de la centrifuga con el gel y se
peso el vaso de precipitados con los insolubles.
Los cálculos para determinar el índice de absorción de agua, el índice de solubilidad en
agua y el poder de hinchamiento se muestran a continuación:
Índice de absorción de agua (IAA) = Peso del gel(g)/ Peso muestra (g) bs
Índice de solubilidad en agua (ISA) = Peso solubles(g) × V × 10 /Peso muestra(g) bs
Poder de hinchamiento(PH) =Peso del gel(g)/(Peso muestra (g) – Peso solubles(g) bs
3.4 Método de elaboración del producto horneado tipo
pan de bono
El producto horneado pan tipo pandebono que se realizó para este trabajo consistió en
sustituir el almidón agrio de yuca comercial que es empleado tradicionalmente para la
elaboración de este producto, por el almidón agrio de ñame blanco Dioscorea trifida. El
producto obtenido se comparo con el pan tipo pandebono comercial.
El proceso de elaboración del pan tipo pandebono con almidón agrio de ñame inicio con
la molienda del queso mediante un rallador metálico, seguido por la etapa del cernido de
la harina de maíz, el almidón, después se continuo con la obtención de una crema con el
amasado de la mantequilla y el azúcar mediante batido, luego se agrego a la crema
poco a poco la harina y el queso cernidos, hasta obtener una masa suave consistente
lista para moldear obtenido por medio de batido y amasado; se elaboraron bolas de
aproximadamente 40g ubicadas en una bandeja engrasada previamente en un horno28 Extracción, caracterización y aplicación de almidón de ñame variedad blanco (dioscorea
trifida) originario de la región amazónica colombiana para la elaboración de productos
horneados
eléctrico de dos resistencias tanto en la parte superior como inferior, el horno se
precalentó a una temperatura de 180°C. En los dos ensayos se trabajo en los primeros
15 minutos con las 2 resistencias en intensidad media, luego los otros 15 minutos se
colocaron las 2 resistencias en intensidad baja hasta que doraran. En el minuto 15 se le
dio vuelta a la lata para lograr obtener un horneado homogéneo en las diferentes
muestras de pan tipo pandebono. En la figura 3-9 se muestra el horno eléctrico.
Figura 3-8: Horno eléctrico
Esta metodología se resume en la figura 3-10 diagrama de flujo de la elaboración de
producto horneado pan tipo pandebono.
La formulación del primer ensayo empleada para la elaboración del producto horneado
pan tipo pandebono con almidón de ñame fermentado y almidón agrio de yuca comercial
se realizo con base a una modificación de la investigación de Vargas, 2010; esta
formulación se muestra en la tabla 3-3.
Tabla 3-2. Formulación del pan tipo pandebono con almidón agrio de yuca.
Cantidad Ingrediente
50g Harina de maíz
250g Queso costeño rallado
125 g Almidón agrio de ñame
110g Leche entera UHT
25g Mantequilla
15g AzúcarCapítulo 3 29
Figura 3-9: Diagrama de flujo de la elaboración de producto horneado pan tipo pandebono
Queso
MOLIENDA
Almidón
Harina de maíz
CERNIDO
Polvo de hornear
Azúcar
MEZCLADO (CREMA)
Mantequilla
Mezcla Harina de maíz y
MEZCLADO
almidón agrio de ñame
PRECALENTAMIENTO
DEL HORNO 180°C
Mezcla queso,
mantequilla
MOLDEO B OLAS 40 g.
y azúcar
HORNEADO
3.5 Determinación de volumen específico
La determinación del volumen especifico se inicio pesando la muestra de pan tipo
pandebono, el cual debe encontrarse a temperatura ambiente, como mínimo se puede
medir después de 2 horas de horneado. Luego se lleno un vaso precipitado de 800ml con
semillas de millo hasta alcanzar el volumen a ras de 600 ml, después se introdujo la
muestra en el interior del beacker de tal forma que quedara totalmente cubierto por las
semillas. Se extrajeron las semillas que sobrepasaron el volumen de 600 ml y finalmente
se determino el volumen de las mismas mediante una probeta. En la figura 3-10 se
evidencia el método.30 Extracción, caracterización y aplicación de almidón de ñame variedad blanco (dioscorea
trifida) originario de la región amazónica colombiana para la elaboración de productos
horneados
Figura 3-10: Determinación de volumen especifico del pan tipo pandebono
3.6 Determinación de textura
El análisis de perfil instrumental de textura (TPA) se realizo empleando el texturómetro
TA.TX plus, UK (Stable mycrosistems) mediante compresión uniaxial en dos ciclos, con 5
segundos de descanso entre ciclos aplicada a las muestras de pan tipo pandebono
empleando la sonda circular P/75 de 75mm de diámetro, especifico para TPA. Las
muestras de pan tipo pan de bono con almidón agrio de ñame y almidón agrio de yuca
comercial se evaluarón por triplicado.
El análisis del perfil de textura (TPA) permite evaluar de forma objetiva las propiedades
mecánicas del pan tipo pandebono, ofreciendo la obtención simultánea de varios
parámetros. Las propiedades mecánicas se manifiestan por la reacción del pan tipo
pandebono al estress generado por una presión ejercida por el texturómetro, simulando
la fuerza de masticación. Los parametros evaluados son dureza (fuerza necesaria para
alcanzar la deformación predeterminada, fracturabilidad y elasticidad (capacidad del
material para recuperar su estado original tras su deformación).
El texturómetro TA.TX plus se puede apreciar en la figura 3-8
Figura 3-11: Texturómetro TA.TX plusCapítulo 3 31
3.7 Evaluación sensorial del producto horneado
El método usado en este trabajo es el de escores o puntajes indicado por Mahecha,
(1985); con el fin de evaluar la calidad global del producto alimenticio. En esta prueba se
tuvo en cuenta como muestra testigo pan tipo pandebono comercial elaborado con
almidón de yuca. Debido a la variabilidad de los resultados, las pruebas sensoriales se
deben analizar estadísticamente; el factor de confianza empleado corresponde al 95%.
El formato empleado en la evaluación sensorial del producto horneado pan tipo
pandebono se realizo de acuerdo a Mahecha, 1985; Anzaldua, 1994.
Los atributos sensoriales evaluados en este trabajo son apariencia y textura al tacto,
aroma y sabor y textura (interna). Para el manejo de los datos se empleo el programa
Excel, se aplico la Prueba t para medias de dos muestras emparejadas.
Las hipótesis planteadas para los atributos sensoriales de calidad del pan tipo
pandebono elaborado con almidón agrio de ñame con respecto al pan tipo pandebono
con almidón agrio de yuca se presentan a continuación:
o Hipótesis nula (H ): se consideran las dos muestras comparadas (pan tipo
o
pandebono con almidón agrio de ñame y pan tipo pandebono con almidón agrio de
yuca) como iguales.
o Hipótesis alterna (H ): se consideran las dos muestras comparadas (pan tipo
1
pandebono con almidón agrio de ñame y pan tipo pandebono con almidón agrio de
yuca) como diferentes.4. Resultados y Discusión
4.1 Caracterización de los tubérculos de ñame (dioscorea
trifida)
La caracterización del ñame inicio determinando la forma de los tubérculos observando
diversas formas desde redondos, cónicos y algunos curvos.
Los tubérculos del ñame poseen un peso promedio de 110g, una longitud promedio de
18,7cm, diámetro polar no mayor de 4,4cm y un diámetro ecuatorial no mayor de 4,6.
Figura 4-1: Tubérculos de ñame blanco (Dioscorea trifida)
El rendimiento de extracción (BH) del almidón de ñame obtenido es 24,8% en
comparación con el rendimiento teórico de yuca (manihot esculenta crantz) de 28,9%
(Hurtado, 1997) es alto. Los pesos y rendimientos del proceso de la extracción del ñame
se exponen en la tabla 4-1.34 Extracción, caracterización y aplicación de almidón de ñame variedad blanco (dioscorea
trifida) originario de la región amazónica colombiana para la elaboración de productos
horneados
Tabla 4-1. Pesos y rendimientos de la extracción del almidón de ñame
Pesos y rendimientos Cantidad
Peso inicial de ñame (kg) 7899,5
Peso de las cáscaras (kg) 3262,4
Peso de almidón extraído (kg) 1151,56
Rendimiento en base húmeda (%) 24,8
Rendimiento en base seca (%) 79,7
Los resultados de la composición proximal del tubérculo de ñame se muestran en la tabla 4-2.
Tabla 4-2. Resultados composición proximal del tubérculo de ñame.
Parámetros Cantidad
Humedad 68,9% ±3,2
Cenizas 0,9%± 0,04
Grasa 0,4% ± 0,6
Fibra cruda 5,1% ± 1,2
Proteína cruda 2,2% ± 0,1
Carbohidratos totales 27,6%
4.2 Caracterización del almidón nativo y almidón agrio de ñame
Los resultados de la composición proximal del almidón de ñame se muestran en la tabla 4-3.
Tabla 4-3. Resultados de la composición proximal del almidón nativo de ñame.
PARAMETROS VALOR
Humedad 10,1% ± 0,05
Cenizas 0,1% ± 0,05
Grasa 6,7% ± 0,04
Fibra bruta 1,0% ± 0,2
Proteína 0,8% ± 0,1
Carbohidratos totales 81%
Los contenidos hallados en el almidón nativo de ñame en cuanto a proteína (0,8%) es
bajo, fibra bruta (1%) es bajo y cenizas (0,1%) son bajos. El contenido de carbohidratosCapítulo 4 35
totales (81%) y la pureza del almidón nativo de ñame de 91,4% sugiere que el ñame
(Dioscorea trifida) es buena fuente de almidón.
4.2.1 Fermentación del almidón nativo de ñame blanco
(dioscorea trifida)
La fermentación se llevó a cabo inoculando un cultivo láctico empleado para la
elaboración de quesos, el cual está compuesto por Lactobacillus delbrueckii subsp-
Bulgaricus, Subs. Delbrueckii Streptoccus Subs. Thermophillus (Anexo 1) corresponde a
bacterias homofermentativas
Al primer lote se le inoculo 9x107 UFC/g de cultivo láctico, la fermentación acido láctica
del almidón nativo de ñame presento un pH de 4,57, luego presento un comportamiento
sin tendencia definida finalizando con un pH de 4,74 que al contrario de bajar a pH
mínimo de 4,0, característico de un almidón agrio subió el pH. La recomendación de
temperatura de fermentación acido láctica del almidón corresponde a 40ºC, la
fermentación del lote 1 inicio con temperaturas de 20ºC para el acondicionamiento del
cultivo láctico y luego se incubo a 30ºC para el desarrollo de la fermentación lo cual a
estas temperaturas pudo haber favorecido el crecimiento de microorganismos aerobios
como levaduras. La etapa de fermentación del almidón de ñame se puede observar en la
figura 4-2. La fermentación del primer lote tuvo una duración de 18 días.
Figura 4-2: Fermentación del almidón de ñame36 Extracción, caracterización y aplicación de almidón de ñame variedad blanco (dioscorea
trifida) originario de la región amazónica colombiana para la elaboración de productos
horneados
Los resultados de pH del lote 1 se grafica en la figura 4-3.
Figura 4-3: Comportamiento de pH del lote 1 de fermentación.
pH vs tiempo
5
4,8
4,6
Hp
4,4
pH
4,2
4
0 1 4 5 6 7 8 121318
tiempo (dias)
Al segundo lote se le inoculo 1,6x108UFC/g de cultivo láctico, la fermentación inicio con
pH inicial de 4,96 con temperatura de 41ºC, en el transcurso de la fermentación mantuvo
un comportamiento decreciente finalizando con pH 3,82 y una duración de 21 dias, que
esta dentro de lo esperado como punto de finalización. En el desarrollo de la
fermentación se percibe un olor fuerte rancio característico. El comportamiento de pH del
lote 2 se grafica en la figura 3-4.
Figura 4-4: Comportamiento del pH del lote 2 de fermentación.
pH vs tiempo
6
5
4
3 Hp
pH
2
1
0
0 6 11 14 16 17 21
tiempo (dias)Capítulo 4 37
se presento una fermentación mixta tanto acidoláctica como alcohólica en menor grado,
se afirma lo siguiente conforme a los resultados del análisis microbiológico de acuerdo a
la cantidad levaduras presentes.
el almidón agrio de ñame después de la etapa de secado sin moler se muestra en la
figura 4-5.
Figura 4-5: Almidón agrio de ñame después de la etapa de secado
La acidez del almidón agrio de ñame desarrollo menos acidez que el almidón agrio de
yuca; ya que se detuvo la fermentación al alcanzar el pH de 3,82, además por las
mismas condiciones que genera el cultivo láctico en la fermentación muy diferente a la
producida por la microbiota nativa de la yuca (Manihot esculenta) compuesta por
bacterias amilolíticas como Lactobacillus en especial Lactobacillus plantarum y algunas
levaduras amilolíticas. La acidez total presenta una relación inversa con el pH, lo cual
quiere decir que a mayor pH menor % de acidez total.
Los resultados de acidez del almidón nativo de ñame, almidón agrio de ñame y almidón
agrio de yuca aparecen a continuación en la tabla 4-4.
Tabla 4-4. Resultados de acidez del almidones nativo y agrio.
Acidez Almidón Nativo Almidón Agrio Almidón Agrio
de ñame de Ñame de yuca
% Acido málico 0,15 - -
% Acidó láctico - 0,06 0,6638 Extracción, caracterización y aplicación de almidón de ñame variedad blanco (dioscorea
trifida) originario de la región amazónica colombiana para la elaboración de productos
horneados
4.2.2 Análisis microbiológico del almidón agrio de ñame
Los resultados microbiológico del almidón agrio de ñame (Dioscorea trifida) evidencian el
crecimiento representativo de mohos y levaduras y en el recuento de mesofilos se
deduce que se encuentran los lactobacilos. Los resultados se muestran en la tabla 4-5.
Tabla 4-5. Resultados de análisis microbiológico del almidón agrio de ñame.
Análisis Método Resultado
NMP Coliformes Totales ufc/g o ml NMP INVIMA N.13 <3
Recuento de mesófilos Recuento en placa INVIMA N.2 >300000
Recuento de Mohos y levaduras Recuento INVIMA N.10 >200000
4.2.3. Evaluación de color
El índice de blanco del almidón nativo de ñame es de 84,7±0,06 revelando un color
amarillo crema leve y no el color blanco característico del almidón de yuca.
4.2.4. Evaluación micromorfométrica de los almidones nativos y
modificados
El granulo de todos los almidones es característico de cada fuente vegetal; mediante el
examen microscópico de los gránulos de almidón se evidencia la forma y el tamaño; el
almidón nativo de ñame o modificado (agrio) tiene forma de hipérbole y en el caso de los
gránulos del almidón agrio de yuca presenta una forma circular.
El tamaño de los gránulos de almidón nativo y agrio de ñame blanco es superior a los
gránulos de almidón agrio de yuca (mandioca) con respecto a lo observado en el campo
de visión del microscopio. Los gránulos muestran anillos, estriaciones concéntricas que
indican una estructura en capas los cuales son más notorios en el almidón agrio de yuca
comercial. En la evaluación microscópica no se ven diferencias entre el almidón nativo y
el almidón agrio de ñame.
Los gránulos de almidón nativo de ñame se muestran en la figura 3-6, del almidón agrio
de ñame en la figura 4-7 y del almidón agrio de yuca comercial en la figura 4-8.Capítulo 4 39
Figura 4-6: Gránulos de almidón nativo de ñame (Dioscorea trifida)
Figura 4-7: Gránulos de almidón agrio de ñame (Dioscorea trifida)
Figura 4-8: Gránulos de almidón agrio de yuca (Manihot esculenta).40 Extracción, caracterización y aplicación de almidón de ñame variedad blanco (dioscorea
trifida) originario de la región amazónica colombiana para la elaboración de productos
horneados
4.2.5. Propiedades funcionales
El pan tipo pandebono se preparo con harina de maíz, la cual carece de gluten a
diferencia de la harina de trigo, por esta razón son importantes las propiedades
funcionales de los almidones para lograr una expansión y textura característica para la
elaboración de productos horneados. Las propiedades funcionales de los almidones
nativos y agrios de ñame y yuca se muestran en la tabla 4-6. El almidón dulce o nativo de
yuca se tomo como referencia.
Tabla 4-6. Propiedades funcionales de los almidones nativos y agrios de ñame y yuca
Muestras/ Pruebas Índice de Índice de Poder de
Absorción solubilidad Hinchamiento
de agua (IAA) en agua (ISA) (PH)
Almidón nativo de ñame 2,65 ± 2,64 0,73 ± 76,71 2,66 ±2,25
Almidón agrio de ñame 2,26 ± 13,7 3,66 ±22,1 2,40 ±12,9
Ñame nativo de yuca 2,69 ±5,20 0,61± 70,5 2,69 ±5,20
Ñame agrio de yuca 5,57 ±4,13 2,11 ±37 5,62 ± 3,74
El almidón agrio de ñame presento en general buenos índices de calidad teniendo en
cuenta los valores similares al almidón agrio de yuca, como el poder de hinchamiento y el
índice de absorción de agua (IAA); el IAA de los almidones nativos esta relacionado con
la fuente biológica, con el tamaño y la forma del granulo según como afirman Lindeboom,
N., P.R. Chang y R.T. Tyler, 2004. El índice de solubilidad en agua es mucho mayor en el
almidón agrio de ñame, que en el almidón agrio de yuca superando los índices de calidad
asignados para el almidón de yuca.
4.3 Prueba de panificación del pan tipo pan de bono
Para observar el comportamiento y la calidad del pan tipo pandebono se llevaron a cabo
dos ensayos de pruebas de panificación.
La formulación del primer ensayo del pan tipo pandebono con almidón agrio de ñame
blanco se muestra en la tabla 3-7. La formulación que se realizo con el almidón agrio de
yuca es similar al del almidón agrio de ñame blanco.Capítulo 4 41
Tabla 4-7. Formulación del primer ensayo del pan tipo pandebono con almidón agrio de
ñame y almidón agrio de yuca.
Cantidad Ingredientes
36g Harina de maíz
180g Queso costeño rallado
90g Almidón agrio de ñame
110g Leche entera UHT
20g Mantequilla
12g Azúcar
El contenido de sal que aporta el queso costeño es alto generando un sabor salado en el
pan tipo pandebono con almidón agrio de ñame; por esta razón se realiza una segunda
formulación donde se disminuye la cantidad de queso costeño a la mitad y se combino
con queso campesino. La formulación del segundo ensayo del pan tipo pandebono con
almidón de ñame se muestra en la tabla4-8.
Tabla 4-8. Formulación del segundo ensayo del pan tipo pandebono con almidón agrio de
ñame.
Cantidad Ingredientes
36g Harina de maíz
90g Queso costeño rallado
90g Queso campesino
90g Almidón agrio de ñame
105g Leche entera UHT
18g Mantequilla
10,8g Azúcar42 Extracción, caracterización y aplicación de almidón de ñame variedad blanco (dioscorea
trifida) originario de la región amazónica colombiana para la elaboración de productos
horneados
El pan tipo pandebono con almidón agrio de ñame preparado en el primer ensayo antes
de hornear se puede observar en la figura 4-9, después de hornear en la figura 4-10 y del
almidón agrio de yuca en la figura 4-11.
Figura 4-9: Ensayo 1 pan tipo pandebono con almidón agrio de ñame sin hornear.
Figura 4-10: Ensayo 1 pan tipo pandebono con almidón agrio de ñame blanco horneado.
Figura 4-11. Ensayo 1 pan tipo pandebono con almidón agrio de yuca.Capítulo 4 43
El pan tipo pandebono con almidón agrio de ñame preparado en el segundo ensayo se
muestra en la figura 4-12.
Figura 4-12. Ensayo 2 pan tipo pandebono con almidón agrio de yuca.
4.4 Volumen específico
El volumen específico de las diferentes clases de pan tipo pandebono elaborados en el
lote 1 se muestran en la tabla 4-9.
Tabla 4-9: Volumen específico de las diferentes clases de pan tipo pandebono
Clases de pan tipo pandebono Volumen especifico
Pan tipo pandebono
1,09± 0,15
con almidón agrio de ñame
Pan tipo pandebono
2,24± 0,2
con almidón agrio de yuca
Pan tipo pandebono comercial 2,03± 0,04
El volumen especifico del pan tipo pandebono con almidón agrio de ñame es menor que
en el pan tipo pandebono con almidón agrio de yuca. La
formación de las celdas de gas en el pan tipo pandebono con almidón agrio de ñame se
muestra en la figura 3-13 y del pan tipo pandebono con almidón agrio de yuca se observa
en la figura 4-14.44 Extracción, caracterización y aplicación de almidón de ñame variedad blanco (dioscorea
trifida) originario de la región amazónica colombiana para la elaboración de productos
horneados
Figura 4-13. Formación de celdas en el pan tipo pandebono con almidón agrio de yuca
De igual forma en el pan tipo pandebono con almidón agrio de ñame presento una sola
celda de gas, en comparación al pan tipo pandebono con almidón agrio de yuca que
presento celdas de gas de gran tamaño que favorecen la expansión de este producto.
Esto se puede explicar a que la etapa de secado en el deshidratador de bandejas no fue
suficiente para la obtención de almidón agrio característico para este tipo de productos.
De acuerdo a esta situación Dufour, et al (1996) han realizado investigaciones sobre el
almidón agrio de yuca, explican que el almidón secado al sol influye en las propiedades
fisicoquímicas del almidón agrio, presenta alta retrogradación y que posee gran potencial
de panificación gracias a la exposición a la radiación solar y que esto no puede
alcanzarse mediante un secado en un horno.
De igual forma Demiate et al (2000) manifiestan que el almidón agrio de yuca secado al
sol favorece la obtención de productos de panificación con gran volumen específico.
4.5. Perfil de textura TPA
En el análisis del perfil de textura del primer ensayo del pan tipo pandebono se evidencia
que el pan tipo pandebono con almidón agrio de ñame requirió mayor fuerza de
compresión presentando mayor dureza en una magnitud de orden de 10 veces mayor
que el elaborado con almidón agrio de yuca, lo cual se percibió también en la evaluación
sensorial. De manera similar se encontró con a fracturabilidad que fue alta y que incidió
en la condición quebradiza, del producto elaborado. Además las otras características
evaluadas del pan tipo pan de bono con almidón agrio de ñame se observo baja
elasticidad, lo cual explica su baja flexiblidad al ser presionado y retomar su forma
original, baja cohesividad y requirió mayor masticabilidad en el momento de consumirlo,
relacionado con el escaso desarrollo de celdas de gas. En el caso del pan tipo
pandebono con almidón agrio de yuca presento baja dureza, no registro fracturabilidad lo
que explica su condición no quebradiza, tiene mayor elasticidad lo que explica suCapítulo 4 45
flexibilidad en el momento de presionarlo y retornar a su forma original, tiene mayor
cohesividad, presento menor masticabilidad lo que explica que necesito menor esfuerzo
al consumirlo y presento un valor un poco mayor de resilencia.
Estos resultados de textura se presentan en la tabla 4-10 y en la figura 4-15.
Tabla 4-10. Características del perfil de textura TPA
CARACTERÍSTICAS /PRODUCTO PAN TIPO PANDEBONO PAN TIPO PANDEBONO
DE ÑAME DE YUCA
DUREZA (GF) 29492,59 2973,03
FRACTURABILIDAD (GF) 9291,78 NO REGISTRA
ADHESIVIDAD (GF) -1,713 -0,157
ELASTICIDAD (GF) 0,507 0,886
COHESIVIDAD (GF) 0,353 0,641
MASTICABILIDAD (GF) 5733,80 1686,92
RESILENCIA (GF) 0,192 0,242
Figura 4-15. Grafico del perfil de textura del primer ensayo almidón agrio de ñame blanco
y almidón agrio de yuca46 Extracción, caracterización y aplicación de almidón de ñame variedad blanco (dioscorea
trifida) originario de la región amazónica colombiana para la elaboración de productos
horneados
4.6. Evaluación sensorial del pan tipo pan de bono
Los atributos sensoriales evaluados en el producto horneado pan tipo pandebono fueron
apariencia y textura al tacto, aroma y sabor y textura (interna). El pan tipo pandebono con
almidón agrio de ñame en cuanto a apariencia y textura al tacto presento un color crema
amarillo, con corteza delgada y fue blando al tacto, similar al pan tipo pandebono con
almidón agrio de yuca, por lo tanto se consideran que las dos muestras son iguales. El
aroma y sabor que presento fue poco sabor a queso, más sabor a fermento y un poco
salado, calificado de forma similar al pan tipo pandebono con almidón agrio de yuca
comercial, siendo esta la razón que hace que se consideren las dos muestras como
iguales. La textura (interna) que presento el pan tipo pandebono con almidón agrio de
ñame fue dura, quebradiza y desarrollo solo una celda, caso contrario a la textura que
presento el pan tipo pandebono con almidón agrio de yuca comercial que fue blanda,
suave, con celdas uniformes y buen tamaño por lo cual se consideran que las dos
muestras fueron diferentes. Esta característica de calidad es marcada por lo cual lo
convierte en un producto horneado diferente al elaborado con almidón agrio de yuca
comercial que presento una textura blanda, flexible, con buena expansión y agradable
para el consumo. Por esta razón se afirma que el almidón agrio de ñame debe ser
evaluado en sus características finales, asociadas al método de secado adecuado y
eficaz para obtener almidón agrio funcional que tenga aplicación en productos horneados
como pan tipo pandebono.
En la tabla 4-11 se resumen los resultados obtenidos en la evaluación sensorial de del
pan tipo pandebono con almidón agrio de ñame identificado con el número 418 y del pan
tipo pandebono con almidón agrio de yuca identificado con el número 131 evaluados por
un panel semientrenado integrado por seis panelistas.Capítulo 4 47
Tabla 4-11. Resultados de la evaluación sensorial del pan tipo pan de bono con almidón
agrio de ñame y pan tipo pandebono con almidón agrio de yuca.
MUESTRAS 131 418
Panelistas Calificación
1 3 2
2 2 3 y
3 2 2 aicneirapA arutxet
4 3 1
5 3 2
6 2 3
Media 2,5 2,2
1 4 4
2 3 3 robas
3 4 3
4 4 1 y
amorA
5 3 3
6 4 3
Media 3,7 2,8
1 3 3
2 2 1
arutxeT
3 3 2
4 2 1
5 3 1
6 3 1
Media 2,7 1,5
La representación grafica de la evaluación sensorial se muestra en la figura 4-16.48 Extracción, caracterización y aplicación de almidón de ñame variedad blanco (dioscorea
trifida) originario de la región amazónica colombiana para la elaboración de productos
horneados
Figura 4-16. Representación grafica de la evaluación sensorial obtenida de las
características de calidad de las muestras de pan tipo pandebono con almidón agrio de
ñame y almidón agrio de yuca.
Comparación de las caracteristicas sensoriales de pan tipo
pandebono con almidón de ñame y almidón de yuca
Apariencia y textura al
tacto
4
3
a
2 a
1
Yuca
0
Ñame
b a
a
Textura Aroma y sabor5. Conclusiones y recomendaciones
5.1 Conclusiones
El ñame (Dioscorea trifida) es un tubérculo biodisponible en Colombia, presento un
rendimiento de extracción de 24,8% lo que lo convierte en una fuente potencial para la
extracción de almidón nativo representa una alternativa como ingrediente en la industria
alimentaría, en especial la panificación; de esta forma se le da valor agregado a este
cultivo en la región.
Los contenidos hallados en el almidón nativo de ñame en cuanto a proteína (0,8%) es
bajo, fibra bruta (1%) es bajo, cenizas (0,1%) es bajo, el contenido de carbohidratos
totales (81%) y la pureza del almidón nativo de ñame de 91,4%, por lo cual se sugiere
que el ñame blanco (Dioscorea trifida) es buena fuente de almidón.
Los gránulos de almidón nativo y agrio de ñame modificado (agrio) poseen forma de
hipérbole, y tienen un tamaño superior al almidón agrio de yuca.
El almidón agrio de ñame presento en general buenos índices de calidad expresado en
propiedades funcionales teniendo en cuenta los valores similares al almidón agrio de
yuca, como el poder de hinchamiento y el índice de absorción de agua (IAA). El índice de
solubilidad en agua es mucho mayor en el almidón agrio de ñame, que en el almidón
agrio de yuca superando los índices de calidad asignados para el almidón de yuca.
El poder de panificación del pan tipo pan de bono con almidón agrio de ñame variedad
blanco desarrollo un volumen específico menor reflejando un poder de expansión menor,
con el desarrollo de solo una celda de gas que el pan tipo pandebono tradicional con
almidón agrio de yuca. Lo que evidencia un proceso incompleto de obtención del almidón
agrio de ñame.
El pan de bono con almidón de ñame variedad blanco Dioscorea trifida presento buenas
características de calidad en cuanto apariencia y textura al tacto con color crema
amarillo, corteza delgada y blando al tacto; el aroma y sabor con poco sabor a queso,
con sabor a fermento y algo salado.
La textura interna del pan tipo pandebono con almidón de ñame posee una dureza
considerable que lo hace quebradizo, duro en su interior, con solo una celda; lo cual lo
hace diferente al elaborado con almidón agrio de ñame, no es favorable para este tipo de50 Extracción, caracterización y aplicación de almidón de ñame variedad blanco (dioscorea
trifida) originario de la región amazónica colombiana para la elaboración de productos
horneados
producto horneado comercial que presenta una textura blanda, flexible, con buen
desarrollo de celdas de gas, buena expansión y es agradable para el consumo. Por esta
razón se manifiesta que el producto elaborado en este trabajo no sirve hasta que se
obtenga un método de secado eficiente comparable con el generado a la exposición solar
que produce un almidón agrio funcional para la elaboración del producto horneado pan
tipo pandebono.
5.2 Recomendaciones
 Evaluar el secado por otros métodos del almidón agrio de ñame como el secado
convección natural, secado al sol y otros para determinar si las características son
diferentes y favorecen el expandido característico de un pan tipo pandebono
comercial.
 Determinar la relación amilosa/amilopectina en el almidón de ñame que imparten
características definitivas en las propiedades funcionales.
 Aislar la bacteria acidoláctica Lactobacillus plantarum, e inocularla para realizar la
fermentación del almidón nativo de ñame para obtener almidón agrio con el fin de
evaluar y comparar los resultados obtenidos con un cultivo láctico comercial.
 A nivel de exportación a E.U.A. se requiere que el almidón de ñame extraído sea
analizado microbiologicamente de acuerdo a las normas (Nacional Canners
Association) donde se evalua el recuento total de esporas termófilas, esporas
acidificantes sin producción de gas, esporas termófilas y esporas de alteración
sulfhídrica.A. Anexo: Ficha técnica CULTIVO
TM
LÁCTICO CHOOZIT MY 800 LYO 5 DCU52 Extracción, caracterización y aplicación de almidón de ñame variedad blanco (dioscorea
trifida) originario de la región amazónica colombiana para la elaboración de productos
horneadosB. Anexo: Ficha técnica del almidón
agrio de yuca comercial54 Extracción, caracterización y aplicación de almidón de ñame variedad blanco (dioscorea
trifida) originario de la región amazónica colombiana para la elaboración de productos
horneadosC. Anexo: Resultados del análisis
microbiológico del almidón agrio del
ñameD. Anexo: formato para evaluación
sensorial de pan tipo pandebono
UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA
Especialización en Ciencia y tecnología de alimentos
Formato para evaluación sensorial de pan tipo pandebono
Nombre del panelista:_______________________ ___Fecha:___________________
Tiene ante usted un pan tipo pan de bono, observe su
apariencia exterior e interior, pruébelo y califíquelo con una X
A. Apariencia y textura al tacto
3. Color crema amarillo, corteza delgada, blando al tacto.
1. Muy oscura, o muy blanda, mucha o muy poca corteza, muy blando o muy duro.
1. Quemado, crudo, muy duro.
B. Aroma y sabor
4. Característico a queso, a fermento, débilmente ácido, buen balance sal/dulce.
3. Poco sabor a queso, a fermento a salado, insípido, muy ácido.
1. Muy fermentado, amargo, metálico, mohoso.
C. TexturaAnexos 57
3. Blanda, suave, buen tamaño de celdas y uniformes.
2. Un poco dura, celdas no uniformes, masudo, gomoso.
1. Una sola celda, dura, quebradiza.
OBSERVACIONES:_______________________________________________________
_______________________________________________________________________
_______________________________________________________________________
_______________________________________________________________________
_______________________________________________________________________
_______________________________________________________________________
_________________________________________________________
Fuente: El autor.58 Extracción, caracterización y aplicación de almidón de ñame variedad blanco (dioscorea
trifida) originario de la región amazónica colombiana para la elaboración de productos
horneados
E. Anexo: Evaluación estadística para
apariencia y textura al tacto
Prueba t para medias de dos muestras emparejadas
Variable 1 Variable 2
Media 2,5 2,2
Varianza 0,3 0,56666667
Observaciones 6 6
Coeficiente de correlación de Pearson -0,7276069
Diferencia hipotética de las medias 0
Grados de libertad 5
Estadístico t 0,6741999
P(T<=t) una cola 0,2650458
Valor crítico de t (una cola) 2,0150484
P(T<=t) dos colas 0,5300916
Valor crítico de t (dos colas) 2,5705818Anexos 59
E. ANEXO: Evaluación estadística
para aroma y sabor
Prueba t para medias de dos muestras emparejadas
Variable 1 Variable 2
Media 3,7 2,8
Varianza 0,26666667 0,96666667
Observaciones 6 6
Coeficiente de correlación de Pearson -0,13130643
Diferencia hipotética de las medias 0
Grados de libertad 5
Estadístico t 1,74607574
P(T<=t) una cola 0,07061739
Valor crítico de t (una cola) 2,01504837
P(T<=t) dos colas 0,14123477
Valor crítico de t (dos colas) 2,5705818360 Extracción, caracterización y aplicación de almidón de ñame variedad blanco (dioscorea
trifida) originario de la región amazónica colombiana para la elaboración de productos
horneados
F. Anexo: evaluación estadística
para textura
Prueba t para medias de dos muestras emparejadas
Variable 1 Variable 2
Media 2,7 1,5
Varianza 0,26666667 0,7
Observaciones 6 6
Coeficiente de correlación de Pearson 0,46291005
Diferencia hipotética de las medias 0
Grados de libertad 5
Estadístico t 3,79628301
P(T<=t) una cola 0,0063383
Valor crítico de t (una cola) 2,01504837
P(T<=t) dos colas 0,0126766
Valor crítico de t (dos colas) 2,57058183Bibliografía
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