La pasta es un alimento de consumo masivo y de alta aceptabilidad a nivel mundial, debido a su bajo costo, su facilidad de preparación y almacenamiento. Generalmente es elaborada con sémola de trigo y agua. El proceso de sustituir la sémola de trigo por harina de amaranto promueve el desarrollo de nuevos productos y mejora el perfil nutricional de la pasta.
Introducción al Amaranto en la Industria de la Pasta
El desarrollo de alimentos de consumo masivo que aporten mayor calidad nutricional, además de mejorar la salud y el bienestar del consumidor es una necesidad creciente. La pasta, un alimento de gran consumo y alta aceptabilidad a nivel mundial, se beneficia de la incorporación de ingredientes que mejoren su perfil nutricional. Dentro de los pseudocereales, el amaranto (Amaranthus caudatus), originario de los Andes, se destaca por su alto valor proteico, contenido de fibra y riqueza en minerales como hierro, calcio y zinc.
Estos atributos convierten al amaranto en una alternativa valiosa como ingrediente para la elaboración de pastas, contribuyendo a la variedad culinaria y a la valoración de los granos étnicos de Latinoamérica. Se ha observado que el reemplazo del trigo por amaranto en un rango del 20% al 25% puede aportar entre 14 y 17 gramos de proteína por cada 100 gramos de pasta.
La pasta tradicionalmente se elabora a partir de sémola de trigo durum (Triticum durum), cuya consistencia y elasticidad de la masa están directamente ligadas a la fuerza del gluten. El gluten, compuesto por las fracciones de prolaminas (gliadinas y gluteninas), juega un papel crucial en la formación de la masa y es responsable de sus características elásticas. Recientemente, se han explorado otros granos para sustituir parcialmente la sémola, buscando conferir características de calidad interesantes y mejorar el perfil nutricional de las formulaciones de pasta.
La producción de pasta involucra varios pasos: molienda, mezclado, extrusión y secado. Las propiedades sensoriales y la textura de la pasta no solo dependen de las materias primas, sino también de las condiciones de producción. La calidad general de la pasta se relaciona principalmente con su resistencia a la cocción, firmeza y baja pegajosidad. Además, la cantidad y calidad de la proteína en la formulación influyen significativamente en sus propiedades y aceptabilidad general.
La sémola de trigo durum es un producto granular de color amarillo oscuro y estructura vítrea, obtenido de la molienda del endospermo del grano, resultando en una harina de granulo grueso libre de tegumentos y germen. Las proteínas del gluten son proteínas de reserva del trigo, insolubles en agua, lo que permite su aislamiento. El complejo gluten se compone de gliadina (43%) y glutenina (39%), caracterizadas por un alto contenido de glutamina y prolina, y un bajo contenido de aminoácidos con grupos laterales cargados, además de lípidos (2.8%). Las gliadinas, de cadena simple, son pegajosas al hidratarse y representan alrededor del 30% de las proteínas totales del grano, clasificándose en α, β, γ y ω-gliadinas. Las gluteninas son proteínas poliméricas de cadena ramificada y alto peso molecular, unidas por enlaces disulfuro, y confieren elasticidad a la masa.
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Materiales y Métodos de la Investigación
En el presente estudio, se evaluaron las propiedades fisicoquímicas, microbiológicas y sensoriales de tallarines elaborados con sustitución parcial de sémola de trigo por harina integral de amaranto y harina de amaranto crudo. Se trabajó con 10 kg de sémola de trigo (ST), 5 kg de harina integral de amaranto (HIA: Amaranthus hypochondriacus, producto tostado, con eliminación parcial de pericarpio, tamizado y molido) y 5 kg de harina de amaranto crudo (HAC: Amaranthus hypochondriacus, producto integral secado y molido).
Las harinas pasaron por un tamiz estándar No40 de 8 pulgadas de diámetro, obteniendo una harina de 425 μm. Se empleó un diseño de bloques completos al azar con un arreglo factorial de 2x2. Los factores fueron los tipos de harina (HIA y HAC), compuestos por cinco formulaciones con tres repeticiones (con 250 g) por tratamiento. Estas formulaciones incluyeron:
- Pasta enriquecida con HIA al 20% para 80% de ST (80ST:20HIA).
- Pasta enriquecida con HIA al 30% para 70% de ST (70ST:30HIA).
- Pasta enriquecida con HAC al 20% para 80% de ST (80ST:20HAC).
- Pasta enriquecida con HAC al 30% para 70% de ST (70ST:30HAC).
- Pasta con 100% de ST (control).
Estas proporciones fueron seleccionadas tras pruebas preliminares con concentraciones del 10% al 50% de HAC o HIA. Los ingredientes secos se homogenizaron en una mezcladora por 4 minutos a 60 rpm. Posteriormente, se añadió agua destilada a 65 °C mezclada con goma guar (1%) y aceite (2%) para evitar la absorción no uniforme de agua y la posible quebradura de la pasta. El mezclado duró 10 minutos a 180 rpm, obteniendo una masa elástica sin pegajosidad.
La masa fue laminada 5 veces para un buen moldeado y 4 veces para reducir su grosor, obteniendo tallarines estándar con un ancho de 6 mm y un grosor de 1 mm. Este proceso buscó estandarizar la masa, asegurar la retención de almidones por la red de gluten y prevenir la desintegración de la pasta durante la cocción. La pasta se deshidrató a 45 °C por 12 horas, seguida de secado al ambiente (23 °C ±3) por 6 horas. Finalmente, los tallarines se envasaron en bolsas de polietileno transparente calibre 175 con cierre hermético.
Análisis Fisicoquímicos y Microbiológicos
Los análisis fisicoquímicos realizados incluyeron:
- Humedad (AOAC 952.08).
- Cenizas (AOAC 923.03).
- Grasa (AOAC 2003.06).
- Proteína cruda (AOAC 2001.11).
- Fibra cruda (AOAC 962.09).
- Hierro y calcio (AOAC 985.35).
El extracto libre de nitrógeno se calculó por diferencia, permitiendo determinar la cantidad de carbohidratos. Para el análisis de actividad de agua, se utilizó un equipo AQUA LAB® modelo 3 TE, con una muestra de 5.5±0.5 g a una temperatura promedio de 24 °C.
Los análisis microbiológicos comprendieron la determinación de mesófilos aerobios y coliformes totales.
Análisis de Calidad y Evaluación Sensorial
Los análisis de calidad incluyeron:
- Cocción: Se evaluaron el aumento de peso, aumento de volumen y tiempo de cocción.
- Gelatinización.
- Color: Utilizando un Colorflex®, modelo 45/0 HunterLab Reston.
- Acidez alcohólica.
- Textura: Medición de la fuerza en Newtons y la ruptura en milímetros, así como tensión (Brookfield CT3).
Se realizó un análisis sensorial afectivo de aceptación utilizando una escala hedónica de 9 puntos, donde 1 representa "me disgusta muchísimo" y 9 "me gusta muchísimo". Este ensayo contó con un panel de 25 personas no entrenadas por repetición (3 veces). Los panelistas no recibieron entrenamiento previo. Los atributos evaluados fueron: apariencia, olor, color, sabor, textura y aceptación general.
Se aplicó un análisis de varianza (ANDEVA) para evaluar la significancia del modelo y determinar diferencias estadísticas significativas entre las características analizadas de los 5 tratamientos. Se utilizó la separación de medias LsMeans para identificar la combinación que mejor satisface a los panelistas.
Resultados de la Investigación
La composición química de las materias primas y las formulaciones de tallarines se presenta en la Tabla 1. Se observó que el contenido de fibra saludable se incrementó en más de 4.8 veces en las formulaciones con amaranto en comparación con el control. No se encontraron diferencias significativas entre las formulaciones 80ST:20HAC y 70ST:30HIA en cuanto a contenido de fibra.
El incremento de grasa fue significativo en comparación con los tallarines control. Las formulaciones 70ST:30HIA y 70ST:30HAC no mostraron diferencias significativas entre sí, aunque presentaron un incremento de 2.8 y 2.9 veces, respectivamente, en comparación con el control. Las formulaciones 80ST:20HAC y 80ST:20HIA obtuvieron un aumento de grasa de 1.9 veces, sin diferencias significativas entre ellas.
El contenido de proteína también se incrementó significativamente. El control presentó 13.18% de proteína. El tratamiento 80ST:20HIA no mostró un incremento significativo, mientras que los tallarines 70ST:30HAC registraron el mayor aumento de proteína (14.90%) en comparación con la pasta control.
El tratamiento con mayor contenido de extracto libre de nitrógeno fue el control (74.73%). El valor más bajo se observó en el tratamiento 70ST:30HAC (69.03%), seguido por 80ST:20HIA (70.53%). No hubo diferencia significativa entre los tratamientos 70ST:30HIA y 80ST:20HAC.
En cuanto a las cenizas, se registró un incremento en comparación con el control, con diferencias significativas entre 70ST:30HAC, 70ST:30HIA y 80ST:20HAC.
Composición Mineral y Actividad de Agua
El análisis de minerales se realizó comparando los tallarines 100% ST, 80ST:20HIA y 70ST:30HAC. Las pastas elaboradas con harina de amaranto mostraron un incremento del 50% en minerales. El contenido de hierro se incrementó un 170% (control: 0.94±0.06 mg/100g; 80ST:20HIA: 2.37±0.59 mg/100g; 70ST:30HAC: 2.54±0.42 mg/100g). El contenido de calcio se incrementó un 142% (control: 16.90±1.64 mg/100g; 80ST:20HIA: 38.93±1.03 mg/100g; 70ST:30HAC: 40.93±2.34 mg/100g). No se encontraron diferencias significativas (p<0.05) entre las concentraciones de amaranto en cuanto al aporte de minerales, pero sí hubo diferencias significativas al comparar con el control.
Respecto a la actividad de agua, no se observaron diferencias significativas entre bloques, pero sí entre tratamientos. El control, 80ST:20HIA y 70ST:30HIA obtuvieron una actividad de 0.344, sin diferencias significativas entre ellos. Los tratamientos 80ST:20HAC y 70ST:30HIA registraron valores de 0.339 y 0.335, respectivamente. El coeficiente de variación fue de 0.511% con un R² de 86%.
Análisis Microbiológicos y de Calidad Durante la Cocción
Los análisis microbiológicos realizados para los cinco tratamientos cumplieron con los requisitos establecidos por el Ministerio de Salud de México (MINSA), que establece un límite máximo de 1000 UFC/g para mesófilos aerobios y 100 UFC/g para coliformes totales. Todas las muestras presentaron menos de 1 log10 UFC/g de coliformes totales, cumpliendo con los parámetros de calidad sanitaria e inocuidad alimentaria. Los recuentos de mesófilos aerobios se mantuvieron entre 2.63±0.91 y 2.99±0.08 log UFC/g, sin significancia estadística (p<0.05).
El comportamiento de la pasta durante y después de la cocción es un parámetro de calidad importante. Los valores de aumento de peso variaron desde el 51% (70ST:30HIA) hasta el 66% (control). La formulación 70ST:30HIA fue la única con una ganancia de peso estadísticamente diferente al control.
En cuanto al aumento de volumen, el control mostró un incremento del 47%, mientras que el resto de los tratamientos presentaron un aumento inferior, con diferencias significativas entre ellos.
El tiempo de cocción, definido como el tiempo necesario para que desaparezca el color blanco en el eje central de la pasta, mostró diferencias tanto entre las harinas agregadas como entre los tratamientos. Los tallarines 70ST:30HAC tardaron más tiempo en cocerse (20 min), seguidos por el tratamiento 80ST:20HAC (15.67 min). El control requirió 12.33 min, mientras que los tallarines 80ST:20HIA y 70ST:30HIA lo hicieron en 10.33 min y 8.07 min, respectivamente.
Análisis de Textura y Color
Los resultados de acidez alcohólica indicaron que los tallarines 70ST:30HIA (4.08%) y el control (4.13%) no presentaron diferencias significativas (p>0.05). Los tallarines elaborados con HAC registraron valores más altos de acidez alcohólica. Las proporciones de 20% y 30% de HAC no mostraron diferencias significativas (p>0.05), lo que sugiere un excelente control en los estándares de inocuidad durante el procesamiento.
En cuanto a los análisis de textura, se observaron diferencias entre las concentraciones y los tipos de harina de amaranto utilizados (Figura 1).
Respecto al análisis sensorial, se encontraron diferencias significativas (p<0.05) entre tratamientos en los atributos de apariencia, textura, aroma, dulzura, sabor y aceptación general (Tabla 3). Los tratamientos se ubicaron entre 4 y 7 en la escala hedónica.
En relación con los parámetros sensoriales, el índice de luminosidad (L*) de las pastas sustituidas fue significativamente menor para el control (L*=72.09). A medida que se incrementaron los niveles de sustitución de HAC y HIA, el color amarillo (b*) de las pastas también aumentó ligeramente.
Parámetros de Calidad y Sustitución de la Sémola
La pasta, tradicionalmente elaborada a partir de sémola de trigo durum, debe su consistencia y elasticidad a la fuerza del gluten. El gluten es fundamental para la formación de la masa y sus características elásticas, compuesto por las fracciones de prolaminas (gliadinas y gluteninas).
Recientemente, se ha explorado el uso de otros granos para sustituir parcialmente la sémola. El uso de harinas alternativas en las formulaciones de pastas puede conferir características de calidad interesantes y modificar el valor nutricional de las diferentes preparaciones. La popularidad de la pasta, debido a su palatabilidad, larga vida de anaquel y propiedades nutricionales, está en aumento.
La sustitución de la red de gluten para producir productos sin este, o con una proporción reducida, es un aspecto tecnológico importante. Las sustancias que imitan las propiedades viscoelásticas del gluten son necesarias en productos libres de él. Sin embargo, la mayoría de los productos sin gluten muestran una calidad de cocción inferior y, nutricionalmente, pueden ser pobres en minerales y proteínas.
Se han estudiado las propiedades del almidón, en particular su retrogradación, como alternativa para formar una red que proporcione rigidez a la pasta cocida y reduzca la pérdida de materiales solubles durante la cocción. Para lograr una cantidad adecuada de almidón retrogradado, es necesario inducir la desorganización del almidón mediante tratamientos térmicos bajo condiciones de humedad específicas, seguidos de enfriamiento. Se requiere amilosa para crear una red tridimensional durante el enfriamiento del almidón gelatinizado. Estas transformaciones pueden inducirse durante el proceso, o mediante el uso de harinas o almidones pre-gelatinizados.
Otros sustitutos del gluten empleados son los hidrocoloides, que proporcionan consistencia. Se han utilizado goma arábiga, xantana, carboximetilcelulosa (CMC) e hidroxipropilmetilcelulosa (HPMC). El desarrollo de pastas libres de gluten (PLG) presenta desafíos, ya que se requiere una matriz uniforme y cohesiva que soporte el proceso de cocción y confiera atributos de calidad.
En una matriz libre de gluten, el almidón contribuye sustancialmente a la estructura final y calidad, al formar parte de una matriz compleja a través de la gelatinización, retrogradación y dextrinación, así como por interacciones con otros componentes (almidón-proteína-lípido-polisacárido), promovidas por los procesos mecánicos y térmicos. Mientras que las proteínas del gluten son clave en las pastas convencionales, en las pastas sin gluten, el almidón es el componente determinante si puede reorganizar su estructura macromolecular eficazmente, ofreciendo una textura similar a la de los productos de sémola.
La sustitución de gluten representa un desafío tecnológico, ya que es una estructura esencial para la formulación de productos de alta calidad a base de cereales. La producción de productos sin gluten de mejor calidad es difícil, y la búsqueda de ingredientes que imiten las propiedades del gluten es un enfoque común.
Para resolver los problemas derivados de la ausencia de gluten, se pueden utilizar almidones, emulsionantes, hidrocoloides y tratamientos como la gelatinización de las materias primas. La pasta es un alimento nutricionalmente no balanceado debido a su escaso contenido de fibra dietética y al bajo valor biológico de su proteína (deficiencia de lisina). Sin embargo, es considerada un alimento funcional por su bajo aporte de grasa, sodio e índice glucémico.
El consumo de productos alimenticios fortificados está en aumento. La pasta, como alimento de primera necesidad, puede ser enriquecida con ingredientes no tradicionales, especialmente aquellos que mejoran los aminoácidos y ácidos grasos esenciales, o que aumentan la fibra, vitaminas y minerales. El concepto de Índice Glucémico (IG) clasifica los alimentos ricos en carbohidratos según su efecto sobre la glucemia postprandial (bajo: IG <50, medio: 55-69, alto: IG >70).
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