Evaluación del almidón de yuca modificado en las propiedades de calidad y aceptación sensorial de una bebida fermentada de soya

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dc.contributor.advisorHernández Gómez, María Soledad
dc.contributor.advisorRodriguez Sandoval, Eduardo
dc.contributor.authorRodríguez Ruiz, Julián David
dc.contributor.cvlachttps://scienti.minciencias.gov.co/cvlac/visualizador/generarCurriculoCv.do?cod_rh=0001616553spa
dc.contributor.orcidRodríguez Ruiz, Julián David [0000-0002-8718-146X]spa
dc.contributor.researchgatehttps://www.researchgate.net/profile/Julian-Rodriguez-14spa
dc.contributor.researchgroupGrupo de Investigación en Ciencias y Tecnología de Alimentos -Gicta-spa
dc.contributor.researchgroupAseguramiento de la Calidad de Alimentos y Desarrollo de Nuevos Productosspa
dc.date.accessioned2023-05-31T14:22:59Z
dc.date.available2023-05-31T14:22:59Z
dc.date.issued2023-05-26
dc.descriptionilustraciones, fotografías, graficasspa
dc.description.abstractLa bebida de soya a pesar de tener una buena calidad proteica y componentes bioactivos como las isoflavonas, tiene el inconveniente de presentar factores antinutricionales. De todos los factores anti nutricionales los inhibidores de tripsina tienen el inconveniente de ser proteínas termoresistentes, por lo que se requieren tratamientos térmicos más intensivos que la pasteurización HTST o la UHT para reducir sus niveles. Sin embargo, los tratamientos térmicos reducen la solubilidad proteica, que incide directamente en características físicas y reológicas como aumento de la sinéresis, baja viscosidad y reducción de la textura. Para mejorar estas propiedades se empleó almidón de yuca modificado. Por otro lado, como pasó secundario de procesamiento la bebida de soya fue fermentada para mejorar la biodisponibilidad de factores nutricionales y la reducción de niveles antinutricionales. Bajo un diseño factorial 23, donde los factores son tipo de almidón de yuca modificado (adipato de dialmidón acetilado (ADA), anhidro octenil succínico (OSA) y un almidón entrucruzado-sustituido (mixto)) y concentración (0.8%, 1.0% y 1.2%), se comparó frente a un control comercial de soya y dos controles lácteos. Se evaluó el pH, la acidez titulable, sólidos solubles, sinéresis y viscosidad aparente. Los mejores tratamientos comparables al control comercial fueron las muestras con almidón OSA y mixto al 1.0% y ADA al 1.2%. Igualmente, se evaluó semanalmente las propiedades fisicoquímicas antes mencionadas durante el almacenamiento por 21 días en tratamientos con los tres tipos de almidón modificado y un almidón nativo de yuca al 1.0%, así mismo, se evaluó el color, tamaño de partícula y su microestructura, células viables de microorganismos y un análisis sensorial. En términos generales, no hubo diferencias significativas para la sinéresis en los tres tipos de almidón, el tratamiento con almidón OSA tuvo una mayor viscosidad, pero al final del tiempo de almacenamiento disminuyo, el tratamiento con almidón mixto mostró alta viscosidad y fue estable a lo largo del tiempo de almacenamiento. El conteo de células viables de microorganismos probióticos (B. animalis subsp. Lactis y L. acidophilus) fue superior a 6 Log UFC/ml por lo que se considera un producto con propiedad probióticas. El análisis sensorial mostró preferencia del producto para el tratamiento OSA por parte de los consumidores, sin embargo, el tratamiento con almidón mixto tuvo una aceptación general similar al almidón OSA. (Texto tomado de la fuente)spa
dc.description.abstractDespite the soy beverage has good protein quality and bioactive components such as isoflavones, has the drawback of presenting anti-nutritional factors. Of all the anti-nutritional factors, trypsin inhibitors have the drawback of being heat-resistant proteins, so more intensive heat treatments are required than HTST or UHT pasteurization to reduce their levels. However, heat treatments reduce protein solubility, which directly affects physical and rheological characteristics such as increased syneresis, low viscosity, and reduced texture. To improve these properties, modified cassava starch was used. On the other hand, as a secondary processing step, the soy drink was fermented to enhance the bioavailability of nutritional factors and the reduction of anti-nutritional levels. Under a 2^3 factorial design, where the factors are a type of modified cassava starch (acetylated distarch adipate (ADA), octenyl succinic anhydrous (OSA), and a cross-linked-substituted starch (mixed)) and concentration (0.8%, 1.0%, and 1.2%), was compared against a commercial soybean control and two dairy controls. The pH, titratable acidity, soluble solids, syneresis, and apparent viscosity were evaluated. The best treatments comparable to the commercial control were for the treatments with OSA and mixed starch at 1.0% and ADA at 1.2% Likewise, the aforementioned physicochemical properties were evaluated weekly during storage for 21 days in treatments with the three types of modified starch and a native cassava starch at 1.0%, likewise, the color, particle size, and its microstructure, viable cells of both microorganism and sensory analysis. In general terms, there were no significant differences for syneresis in the three types of starch, the treatment OSA starch had a higher viscosity, but at the end of the storage time it decreased, the mixed starch also showed high viscosity and was stable throughout the storage time. The viable cell count of probiotic microorganisms (B. animalis subsp. Lactis and L. acidophilus) was higher than 6 Log CFU/ml, which is why it is considered a product with probiotic properties. In the sensory analysis, both the OSA and the mixed treatment showed a similar general acceptance, but OSA had a better preference for the product by consumers.eng
dc.description.degreelevelMaestríaspa
dc.description.degreenameMagíster en Ciencia y Tecnología de Alimentosspa
dc.description.methodsMateriales Las materias primas empleadas en la experimentación fueron semillas de soya obtenidas de un mercado local de la ciudad de Bogotá, los almidones de yuca modificados fueron donadas por la empresa Poltec SAS, La Estrella, Antioquia, los cuales fueron almidón con sustitución de anhídrido octenil succínico (OSA) (Gel®Lact), almidón entrecruzado de adipato de dialmidón acetilado (ADA) (Gel®Cream) y almidón entrecruzado-sustituido que es almidón mixto (Gel®Lact XP). Para la fermentación se utilizó un cultivo iniciador liofilizado para inoculación directa con cepas seleccionas de Streptococcus thermophilus y Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus y microrganismos probióticos Lactobacillus acidophilus y Bifidobacterium animalis (SACCO Lyofast SYAB 1). Preparación de las bebidas de soya El desarrollo de la bebida fermentada de soya se llevó a cabo en la planta de vegetales del Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos (ICTA) de la Universidad Nacional de Colombia, sede Bogotá. En primer lugar, las semillas de soya con una calidad física óptima sin defectos fueron seleccionadas cuidadosamente y remojadas durante la noche. Posteriormente, se realizaron varios lavados y se descascararon, se someten a precocción a temperatura a ebullición en una solución de bicarbonato al 0.02% p/v durante 15 min (Bolaños et al., 2012). Luego se realizó una molienda en húmedo con el equipo Blixer® a la que se le añadió gradualmente agua de acuerdo a uno de los métodos propuesto por Zhang et al. (2012) con algunas modificaciones. La obtención de la bebida de soya se realizó filtrando y retirando el residuo sólido (Okara). Se le adicionó azúcar (5,5%), se añadió el almidón de yuca modificado de acuerdo al porcentaje utilizado para cada tratamiento, se mezcló y homogenizó (Rannie) a 160 bares. El tratamiento térmico se realiza a 85°C durante 10 minutos siguiente el protocolo de Cui et al. (2021) Adición de cultivos iniciadores y probióticos Posterior al tratamiento térmico la bebida se enfrío a una temperatura de 42 ° C y se inoculó una porción representativa de cultivos comercial de microorganismos iniciadores y probióticos (0,003% p / v) (Streptococcus thermophilus y Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus, Bifidobacterium animalis subsp. lactis y Lactobacillus acidophilus). Se inocularon en 100 ml (~4,97 ± 0,03 CFU/ml) activados en un agitador orbital (Thermo Scientific, Solaris 4000). Se vertieron 10 ml en matraces (200 ml) y se incubaron a 42 °C en una incubadora Thermo Scientific 3911 Se vertió en frascos (200 ml) y se incubó a 42ºC hasta que alcanzó un pH de 4.5. Luego se almacenó en refrigeración a 4°C para posteriores análisis. Análisis proximal de componentes principales de la bebida fermentada de soya La determinación de cada componente del análisis proximal se llevó a cabo por triplicado. Para humedad se realizó a través del método gravimétrico de secado en horno por convección AOAC 32.1.03. La materia inorgánica (cenizas) se efectuó por vía seca de acuerdo al método A.O.A.C. 923.03- 2012. La grasa bruta (o extracto etéreo) se hizo a partir de la materia seca, empleando el método de Soxhlet según la A.O.A.C. 920.39 – 2012. La cuantificación de proteína se llevó a cabo según el método volumétrico de Kjeldahl de la A.O.A.C 984.13-2012. La fibra dietaría total se realizó de acuerdo al método gravimétrico-enzimático A.O.A.C 985.29-2012. Por último, la obtención de los carbohidratos fue por diferencia de componentes. Evaluación de las propiedades de calidad durante el almacenamiento de las bebidas fermentadas Los parámetros de calidad evaluados fueron: pH, acidez titulable, consistencia, viscosidad aparente, sinéresis, solidos solubles, tamaño de partícula y color. Cada uno de los parámetros se evaluó por triplicado durante 21 días de vida útil, en intervalo de 7 días (día 1, 7, 14 y 21) El pH se evaluó a través del método potenciométrico (AOAC 981.12) utilizando un medidor de pH con microprocesador (Mettler Toledo). El pH de todos los tratamientos de la bebida fermentada se registró al finalizar el periodo de fermentación y posteriormente a intervalos semanales (día 1, 7, 14 y 21). Las mediciones se realizaron por triplicado para cada muestra de bebida fermentada de soya. La acidez titulable Se determinó de acuerdo al método AOAC 947.05 utilizando el método volumétrico de titulación con una solución estandarizada de hidróxido de sodio (NaOH) 0.1N. Los resultados se expresan como porcentaje de ácido láctico. La viscosidad aparente se estableció a través de un viscosímetro (Thermo scientific ® Haake Viscotester 550), se realizó un barrido de velocidad de cizallamiento de 0 a 80 s-1 (curva ascendente), seguido de 80 a 0 s-1 (curva descendente) para evaluar el comportamiento de flujo de la bebida comercial y de los tratamientos. Se determinó la viscosidad como la medida en mPa.s alcanzada a 80 rpm a 10°C por triplicado. Se utilizó la ley de potencia para obtener los parámetros reológicos de la bebida de soya (Ecuación 1 y 2) τ=K(du/dy)^n Ecuación 1. Ley de la potencia. Se utiliza en fluidos no newtonianos Donde τ es el esfuerzo cortante, K es el índice de consistencia, n es índice de comportamiento al flujo y du/dy es la razón de cambio de la velocidad cortante. Así mismo, se puede predecir la viscosidad aparente a partir de la siguiente ecuación por la misma ley de potencias. η=Kε^(n-1) Ecuación 2. Viscosidad aparente predicho. Donde ε es la velocidad de corte. Donde τ es el esfuerzo cortante, du/dy es la diferencial de la velocidad de corte, K es el índice de consistencia y el parámetro n constituye una propiedad física que caracteriza un comportamiento no newtoniano, y cuando n <1, el fluido es pseudoplástico, característico de yogures. La sinéresis se determinó por centrifugación de acuerdo a metodología de Joon et al. (2017). La prueba se realizó por triplicado de un peso conocido de la muestra durante 10 min a 3500 rpm a 4 ° C. Se pesó el líquido sobrenadante y luego se expresa la sinéresis como (g de líquido sobrenadante /muestra)* 100 g de muestra. La cantidad de solidos solubles presentes en la bebida comercial se determinó según el método AOAC 22.019, empleando un refractómetro calibrado a 20°C y el resultado se expresó en grados Brix. El color es determinado a través de un colorímetro (Chroma Meter CR-400, Konica Minolta, INC., Japon) en la escala CIELAB para los parámetros L*a*b. Así mismo se determina el delta E de acuerdo a la ecuación 3, el cual determina la diferencia de color entre muestras. ∆E=√(〖(L_2-L_1)〗^2+〖(a_2-a_1)〗^2+〖(b_2-b_1)〗^2 ) Ecuación 3: delta E, diferencias de color entre muestras. El tamaño de partícula se determinó a través de la metodología de Lu X., et al. (2019). Se utilizando el analizador de tamaño de partícula por difracción láser MasterSizer 3000 (Malvern Instruments Ltd., Malvern, Worcestershire, Reino Unido) equipado con una unidad de dispersión de muestra húmeda (Malvern Hydro MV, Reino Unido). Las propiedades ópticas se definieron como un índice de refracción de 1,35 (muestra fermentada) y 1,330 (agua dispersante) y un índice de absorción de 0,001 usando un instrumento normal. Se midió en un rango de expansión dinámico de 0,01 a 3500 μm, antes del análisis, todas las muestras se agitaron lo suficiente para garantizar la uniformidad de la muestra. Las muestras se dispersaron en agua destilada a 2000 rpm hasta que se logró un oscurecimiento del 8-25 % y una dispersión diferencial de intensidad de polarización del 8-15 %. La evaluación del tamaño de partícula se realizó el día 7 y el día 21 para cada uno de los tratamientos. Se obtuvo el diámetro medio basado en el área superficial (D [3,2]), el diámetro medio basado en el volumen (D [4,3]) y el diámetro medio basado en datos estadísticos Dx (90). Entre estos diámetros de partículas, el diámetro modal representa el tamaño de partículas más común observado; en cuanto a los diámetros medios, Dx (90) está muy influenciado por partículas de tamaño grande, D [4,3] está muy influenciado por partículas de tamaño medio, y D [3,2] está más influenciado por partículas más pequeñas. La distribución de tamaño se expresó como la superficie ponderada. Evaluación de calidad microbiológica A partir de la muestra, se tomaron 10 g con una pipeta estéril y se transfirieron a un frasco de dilución con 90 ml. de solución de agua peptonada, esta constituye la primera dilución. A partir de la primera dilución se toma 1 ml y se transfiere a un tubo con 9 ml. de agua peptonada constituyendo la segunda dilución. Se vuelve a diluir hasta 10^-3. Las diluciones se agitaron y posteriormente fue inoculada cada una de las diluciones a cajas y tubos. Para el recuento de hongos y levaduras se inoculó 1 ml de cada dilución a cajas y se vertió medio de cultivo PDA, se homogenizo, se dejó solidificar. Y luego se incuba de forma invertida a 25°C durante 5 días. Luego se realizó el conteo de número de colonias de hongos y levaduras y se multiplica por la inversa de la dilución, los resultados se reportan como UFC/ml (Ministerio de Salud, 2014). Para coliformes totales se realiza a partir de las diluciones preparadas y se siembra por triplicado en 10 ml de caldo Verde Bilis Brillante al 2% con campana Durham. Se incubaron a 37°C por 24 a 48 horas. A las 48 horas los tubos de fermentación que produjeron gas y presentaron turbidez se toman como positivos (Ministerio de Salud, 2014). De los tubos positivos de la prueba presuntiva, se inocula con aza microbiológica en caldo Verde Bilis Brillante al 2% con campana Durham. Se Incubaron durante 48 horas a 44°C y se tomaron las lecturas de los tubos que presentan producción de gas y turbidez. La formación de gas y turbidez en el caldo verde bilis brillante confirma la presencia de coliformes totales. Del mismo modo para la prueba confirmativa de doliformes fecales, de los tubos positivos se inocula con un aza en caldo de cultivo triptona con reactivo de Kovacs. En caso de que este último presente anillo rojo es positivo para coliformes fecales. Para identificación y aislamiento se realiza una siembra en placa por estría en medio de cultivo EMB Y se seleccionan colonias características para E coli y se realizan pruebas bioquímicas (indol, vogues, rojo de metilo, citrato de simmons) Recuento de células viables de microorganismos fermentadores y probióticos De acuerdo a la metodología descrita por Cui et al. (2021) con algunas variaciones. Se suspendió una muestra representativa de bebida fermentada (1 g) en 9 ml de agua peptonada estéril al 0,1% (p / v) y posteriormente, se diluyó en serie hasta 10^-7. Los recuentos de S. thermophilus se realizaron mediante la técnica de vertido en placa en siembra de profundidad, después de la incubación aeróbica a 37 ° C durante 48 h en agar M17. La enumeración de L. delbrueckii subsp. bulgaricus se realizó utilizando placas de agar MRS a un pH de 4.5 incubadas a 37 ° C durante 48 h en condiciones anaeróbicas, según la técnica para el recuento de colonias de microorganismos característicos en yogur descrita por la Organización Internacional de Normalización (ISO, 2003). Para la enumeración de Bifidobacterium sp., se hacen diluciones apropiadas en (MRS) preparadas con 2 µg /ml de dicloxacilina y 0,05% (p / v) de L- cisteína de acuerdo a la metodología desarrollada por Sozzi et al. (1990) incubada anaeróbicamente durante 48 horas a 37 ° C. La cuantificación de L. acidophilus se realizó utilizando agar MRS con adición de 0,1 µg/ml de clindamicina y 10 µg/ml de ciprofloxacina incubadas anaeróbicamente a 37 °C durante 48 h (Kõll et al., 2008). Todos los recuentos se realizan por medio de la metodología de conteo de unidades formadoras de colonia (UFC) en placas. Se efectuó un recuento por duplicado de colonias de microorganismos fermentadores y probióticos del bebida descrita por la Organización Internacional de Normalización (ISO, 2003) después del primer día de fermentación y el último día de vida útil (día 1, 7, 14 y 21) .Los datos se reportaron en unidades logarítmicas de UFC/ml, expresados como la media ± desviación estándar. Determinación de la microestructura por microscopía electrónica de barrido (SEM) La microestructura se analizó con un microscopio electrónico de barrido (SEM) siguiendo metodología de (Cui et al., 2021). Primero que todo la bebida fermentada de soya fue secada por un horno de convección (KF 966, Tecnoeka Sri, Borgoricco Padova, Italia) y luego desengrasado para evitar volátiles a la hora de la toma de la micrografía. Posteriormente, la muestra se montó en una placa de aluminio con una cinta adhesiva de carbón de doble cara y se pulverizaron con oro (hasta 30 nm) usando una capa de oro como recubrimiento para muestras orgánicas. Las observaciones se realizaron utilizando la detección mixta de electrones secundario (SE) y la detección de electrones retrodispersados (BSE). Evaluación sensorial Para la prueba sensorial todos los tratamientos se les adiciono saborizante de mora natural y colorante roja mora (betanina E162). La evaluación sensorial fue dirigida a 100 consumidores, donde los participantes estuvieron en un rango de edades entre los 18 a 55 años, de los cuales 45 fueron hombres y 55 mujeres. Los tratamientos se codificados con números aleatorios de tres dígitos (Kim et al., 2005). A los participantes de la prueba se les dio instrucciones de cómo realizar la prueba sensorial y se les entrego un formato donde primero se les hizo preguntas preliminares de si eran consumidores habituales de bebidas fermentadas no lácteas, si eran alérgicos a productos a base de soya, si presentaban alguna enfermedad que afectara a sus sentidos y si son fumadores. La evaluación de la prueba sensorial se realizó a partir de una escala hedónica (Lawless & Heymann, 2010) de uno a siete categorizados de la siguiente manera: (1) me disgusta extremadamente, (2) me disgusta mucho, (3) me disgusta, (4) ni me gusta ni me disgusta, (5) me gusta, (6) me gusta mucho, (7) me gusta extremadamente. Se evaluó para los parámetros de aceptabilidad general, textura, sabor, olor y color. Así mismo se preguntó por preferencia de alguno de los productos y si tenía alguna observación. Análisis estadístico de los parámetros de calidad para los tratamientos durante su almacenamiento El diseño experimental utilizado fue un diseño unifactorial con bloques, donde el tipo de almidón modificado es el factor y los días de almacenamiento representa el bloque. Los tipos de almidón fueron; almidón de yuca con sustitución con anhídrido octenil succínico (OSA), almidón entrecruzado de adipato de dialmidón acetilado (ADA) y almidón entrecruzado-sustituido (mixto) y un almidón nativo de yuca proporcionados por la empresa Poltec SAS (La Estrella, Colombia). La concentración a la cual se adiciono a la bebida de soya fue al 1.0% p/p. Los parámetros fisicoquímicos y reológicos se obtuvieron por triplicado para cada tratamiento obtenido y se analizó durante 21 días de vida útil, en intervalo de 7 días (día 1, 7, 14 y 21). Los resultados se analizaron estadísticamente mediante un análisis de varianza (ANOVA) seguido de la prueba de comparaciones múltiples Tukey con un nivel de significancia del 5%. Igualmente, el análisis de los datos reportados por los microorganismos fermentadores y probióticos se obtuvieron por duplicado y analizados por la prueba Tukey. El análisis estadístico se realizó con Rstudio los resultados se expresaron como la media ± desviación estándar El análisis de datos para la prueba sensorial se realizó a través de la prueba no paramétrica de Kruskal Wallis, teniendo en cuenta que los datos obtenidos a través del análisis sensorial son datos discretos (Lawless & Heymann, 2010). La comparación entre muestras se realizó a través de la prueba múltiple no paramétrica para cada uno de los parámetros evaluados.spa
dc.description.researchareaCiencia y Tecnología de Alimentosspa
dc.description.sponsorshipCIER - Centro de Investigación y Extensión Rural: convocatoria para la financiación de proyectos de tesis de doctorado y maestría de la facultad de ciencias agrarias, sede Bogotá, código Hermes 56134.spa
dc.description.sponsorshipPoltec S.A.S: donación de almidones modificados de yuca.spa
dc.format.extentxiii, 115 páginasspa
dc.format.mimetypeapplication/pdfspa
dc.identifier.instnameUniversidad Nacional de Colombiaspa
dc.identifier.reponameRepositorio Institucional Universidad Nacional de Colombiaspa
dc.identifier.repourlhttps://repositorio.unal.edu.co/spa
dc.identifier.urihttps://repositorio.unal.edu.co/handle/unal/83926
dc.language.isospaspa
dc.publisherUniversidad Nacional de Colombiaspa
dc.publisher.branchUniversidad Nacional de Colombia - Sede Bogotáspa
dc.publisher.facultyFacultad de Ciencias Agrariasspa
dc.publisher.placeBogotá, Colombiaspa
dc.publisher.programBogotá - Ciencias Agrarias - Maestría en Ciencia y Tecnología de Alimentosspa
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dc.subject.agrovocAlmidones modificadosspa
dc.subject.agrovocmodified starcheseng
dc.subject.ddc660 - Ingeniería química::664 - Tecnología de alimentosspa
dc.subject.proposalAlmidón modificado de yucaspa
dc.subject.proposalParámetros fisicoquímicosspa
dc.subject.proposalMicroorganismos fermentadoresspa
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dc.subject.proposalModified cassava starcheng
dc.subject.proposalPhysicochemical parameterseng
dc.subject.proposalFermenting microorganismseng
dc.subject.proposalProbioticseng
dc.titleEvaluación del almidón de yuca modificado en las propiedades de calidad y aceptación sensorial de una bebida fermentada de soyaspa
dc.title.translatedEvaluation of modified cassava starch on the quality properties and sensory acceptance of a fermented soybean beverageeng
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