MX2014001227A - Botanas funcionales y nutritivas obtenidas por freido, extrusion y horneado. - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a botanas funcionales y nutritivas a base de harina de maíz y harina de amaranto y aditivos de sabor y de color grado alimenticio para dar el proceso de acabado a los productos. Los procesos de cocción empleados para realizar la cocción de las formulaciones desarrolladas fueron freído, extrudido y horneado, procesos. Las condiciones de operación bajo las cuales se llevaron a cabo los desarrollos de los productos aseguran que no se pierda el carácter nutracéutico de los ingredientes empleados en las formulaciones con las cuales se obtuvieron los productos prototipo. Los productos resultantes se analizaron en laboratorio en su perfil proximal determinando el contenido de proteína, carbohidratos, grasas y fibra total. Para comprobar el efecto neutracéutico y funcional de los tres productos materia de esta solicitud de patente, se llevó a cabo la evaluación biológica a nivel laboratorio por medio de un simulador del tracto digestivo humano. El sistema mantuvo condiciones de operación cercanas a la fisiología humana para valorar el potencial prebiótico de los productos en evaluación. Los reactores representativos del intestino grueso fueron muestreados para realizar la determinación de la población microbiológica de las cepas de interés como Clostridium, Bifodobacterium y Lactobacilus, estos dos últimos benéficos para la salud del hospedero.

Description

BOTANAS FUNCIONALES Y NUTRITIVAS OBTENIDAS POR FREÍDO, EXTRUSIÓN Y HORNEADO CAMPO TÉCNICO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a los campos de la industria alimenticia, esta invención pertenece al área química, específicamente en el tema de bioteenología de alimentos.

OBJETO DE LA INVENCIÓN La invención que se presenta en esta patente tiene por objeto la obtención de botanas a base de harina de maíz y harina de amaranto, con actividad biológica prebiótica en el consumidor, con contenidos de proteína mayores y con un contenido de grasas menores en relación a las botanas convencionales que se encuentran en el mercado.

ANTECEDENTES DELA INVENCIÓN En los últimos años, la dinámica de la vida diaria ha propiciado un nivel de desorden alimenticio en las familias, favoreciendo el consumo de alimentos con un alto contenido calórico ya sea por carbohidratos o por su alto contenido de grasas y bajo contenido de nutrientes importante, como las proteínas. Observándose también que diferentes alimentos de fácil consumo como golosinas, productos de panificación, galletería y algunas botanas frecuentemente son consumidos con el propósito de "matar el hambre" o simplemente por “antojo”; ello, aunado a una dieta no balanceada en los nutrientes principales con proteínas, carbohidratos y lípidos y al sedentarismo y falta de actividades físicas, entre otros factores, contribuye a la ganancia de peso corporal en una buena parte de la población mundial y mexicana. i Derivado de lo anterior, se ha elevado la incidencia de enfermedades derivadas del sobrepeso y de la obesidad como lo son las enfermedades crónico-degenerativas como diabetes, hipertensión e hiperlipidemias, entre otras.

Este problema es mundial y en diversos países, incluyendo el nuestro, se ha convertido en un grave problema para los sistemas de salud pública, mismo que incide en el rendimiento de los empleados y en la productividad y el progreso de los países.

Una estrategia importante en el desarrollo de alimentos funcionales o nutracéuticos es la incorporación de compuestos nutritivos y de compuestos bioactivos en productos que son habitualmente consumidos por la población. Las botanas son productos que pueden ser formulados precisamente con esos compuestos bioactivos ya que presentan varias ventajas: 1. están listos para su consumo (denominados ready to eat ), usualmente sus presentaciones y porciones permiten su compra por la mayor parte de la población, 2. pueden desarrollarse en diferentes figuras o geometrías y en diferentes sabores (chile, queso, chamoy, dulce, etc.), 3. pueden prepararse por medio de diferentes procesos como el freído, el horneado y el extrudido, 4. su vida de anaquel es usualmente larga en comparación a otros productos alimenticios y se almacenan a temperatura ambiente, 5. pueden transportarse con facilidad, por el bajo peso por volumen 6. su consumo no es exclusivo de una clase social y puede enfocarse a todas las edades. 7. pueden ser el vehículo adecuado para que una gran parte de la población reciba nutrientes (proteína, por ejemplo) y compuestos nutracéuticos mientras se divierte o reduce su hambre mientras llega la hora de tomar sus alimentos usuales.

La patente WO 2006059892 A1 , de título Procedimiento de fabricación de botanas no fritas y producto obtenido (Mizrahi Simón Sacal y Fernández Marcos Baez, 2005) describe el procedimiento de fabricación de botanas no fritas y producto obtenido, cuyos ingredientes principales son harina de arroz y harina de maíz pregelatinizadas, sal, bicarbonato de sodio, fibra y, opcionalmente, dependiendo del tipo de producto que se desee obtener: azúcar, harina de maíz nixtamalizada, leche en polvo y saborizante. Las principales etapas de su procedimiento de obtención son las siguientes: mezcla de los ingredientes, a los que se añade agua, hasta conseguir una masa homogenea; extrusión en frío y a baja presión de dicha masa; corte en tiras de unos 2.5 cm de largo; secado hasta alcanzar un 5-20% humedad; horneado y, opcionalmente, adición de condimentos y envasado. Se obtiene así un producto bajo en grasa y listo para su consumo. Esta patente es diferente a la propuesta debido al carácter convencional de los ingredientes que incluye, mismos que no caen dentro de la clasificación de ingredientes nutracéuticos. Por su parte, el proceso descrito es convencional y no representa alguna novedad en el campo de las botanas.

Freído. Los alimentos freídos han sido conocidos por la humanidad a lo largo de cientos de años. El freír fue conocido por la gente mucho antes de que se desarrollara la teenología moderna del procesado de alimentos. Los alimentos se freían en la grasa más comúnmente disponible tal como grasa animal. Posteriormente, los aceites vegetales ganaron aceptación y popularidad (Gupta, 1992). Cuando los alimentos son puestos en aceite caliente, la temperatura se incrementa notablemente y parte del agua se evapora. La superficie del alimento debe hidratarse de manera similar desde el inicio del proceso de freído hasta el final del mismo. La temperatura de la superficie de los alimentos, cuando se encuentran en el aceite caliente, suele variar en comparación con la temperatura interna que es menor. La temperatura interna debe ser controlada con la temperatura externa y ésta debe ser controlada por el coeficiente convectivo de transferencia de calor. El nivel de penetración del calor es controlado por la conductividad térmica del alimento. La superficie del alimento, que tiene una estructura porosa, consiste de diferentes tamaños capilares durante el freído; el agua y el vapor de agua son removidos por los capilares mayores y son reemplazados por el aceite. La humedad se mueve desde la superficie del alimento hasta la película del aceite que lo rodea. Lo fino de la película controla la proporción del calor y la transferencia de masa, que a su vez es fuertemente influenciada por la viscosidad y velocidad del aceite. El freído es una operación de transferencia simultánea de masa y de calor, donde el cocimiento en aceite-grasa imparte varios atributos de calidad deseables como el sabor, la textura, la apariencia y el olor de los productos alimenticios.

Extrusión. Este es un proceso mediante el cual una mezcla de materiales se somete a fuerzas de presión y cizalla, que transforman su estructura molecular permitiendo crear nuevas formas y texturas. El proceso combina varias operaciones como mezclado, amasado, cizalla y formación. La extrusión puede realizarse en frío donde el material se extruye sin expansión o en caliente (cocción-extrusión) donde las macromoléculas de los componentes pierden su estructura nativa discontinua y se forma una masa continua y viscosa en la que se dextriniza y gelatiniza el almidón, se desnaturalizan las proteínas, se inactivan enzimas responsables de posibles deterioros, se destruyen algunos compuestos anti nutricionales y se disminuye la carga microbiana. El principal atractivo de la extrusión es la posibilidad de aumentar la variedad de alimentos en la dieta por la producción de una gran cantidad de productos de diferentes formas, texturas, colores y sabores a partir de materias primas básicas. Entre los productos posibles de fabricar se encuentran almidones precocidos y modificados, cereales de desayuno, productos botana o "snacks".

La patente de título Producto granulado expandido moldeado y método de fabricación (WO 2010008267 A1, cuyos autores son Jiménez Fernando Ramírez, Tello Roberto Guzmán, Struck Ana María García y Estrada Antonio Pacheco, 2009) describe un método para producir un bocadillo que tiene una forma objetivo a partir de granulados expansibles. El bocadillo se forma con una forma objetivo deseado al expandir el granulado dentro de un molde. A medida que el granulado se expande dentro del molde las paredes del molde restringen la expansión del granulado en la dirección normal a la superficie de la pared del molde. Los granulados también se adhieren entre sí a medida que se expanden. Un material aglutinante comestible puede incluirse para facilitar la adherencia. Los ingredientes que consisten de aproximadamente 89.5% de harina de arroz, aproximadamente 0.64% de azúcares, aproximadamente 1.27% de bicarbonato de sodio, aproximadamente 1.6% de fosfato monocálcico, aproximadamente 1 % de goma del xantano fueron mezclados entre sí e hidratados para formar una pasta con un contenido de agua de aproximadamente 32%. Esta patente, a diferencia de la que se presenta, no incluye en su formulación ingredientes proteicos ni nutracéuticos aunque el proceso es similar ya que se realiza la cocción y expansión de la mezcla por medio de extrusión.

La patente Composiciones de masa para preparar productos y aperitivos a base de masa (WO1999051111. Autores: Wen, Lu-Fang; Hsieh, Yen-Ping; Osise, Robert, L.; Bunke, Paul, R.; 1999) describe la composición de masas sujetas a extrusión que contienen una mezcla de almidones de diferente origen como papa, tapioca, maíz, avena, arroz y trigo. Si bien las propiedades finales del producto las fundamenta en textura y otras propiedades texturales, la patente no reivindica sus productos como productos que beneficien de manera evidente la salud del consumidor, a diferencia de la patente que se propone que fundamente sus reivindicaciones en el efecto prebiótico de la formulación desarrollada.

Por su parte, la patente Proceso para producir gránulos expandióles (US 6432463 B1, Ajay Rajeshwar Bhaskar, Kevin Charles Cogan, Bilal Moussa Kaafarani, V.N Mohán Rao; 2001) describe un producto en forma de listón elaborado a base de harina de papa con “sabor mejorado” y capacidad de incorporar aceite. Los autores emplearon un extrusor de doble tornillo y mencionan las condiciones de extrusión en este proceso, produce un bajo esfuerzo cortante sobre la mezcla en proceso. Se puede decir que esta patente emplea un proceso prácticamente convencional a los que se utilizan hoy en día, tratando de someter la mezcla en proceso a los menores esfuerzos y tiempos de residencia en el extrusor. Por lo que toca a la formulación o ingredientes empleados, el uso de almidón de papa no presenta, en comparación a la patente que aquí se presenta, novedad ni efecto biológico en el organismo del consumidor.

Los ingredientes seleccionados en los productos o botanas objeto de esta patente son harina de maíz (ingrediente base de la matriz sólida de las botanas obtenidas), harina de amaranto (por su alto contenido en proteína, del 16 al 28%) Los métodos seleccionados para la cocción de las botanas funcionales son la extrusión, el proceso de freído en aceite vegetal y el proceso de horneado en seco.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS Figura 1. Cuantificación de microorganismos provenientes del simulador de intestino humano tratados con el alimento funcional freído en el colon ascendente.

Figura 2. Cuantificación de microorganismos provenientes del simulador de intestino humano tratados con el alimento funcional freído en el colon transverso.

Figura 3. Cuantificación de microorganismos provenientes del simulador de intestino humano tratados con el alimento funcional freído en el colon descendente.

Figura 4. Cuantificación de microorganismos provenientes del simulador de intestino humano tratados con el alimento funcional extrudido en el colon ascendente Figura 5. Cuantificación de microorganismos provenientes del simulador de intestino humano tratados con el alimento funcional extrudido en el colon transverso.

Figura 6. Cuantificación de microorganismos provenientes del simulador de intestino humano tratados con el alimento funcional extrudido en el colon descendente.

Figura 7. Cuantificación de microorganismos provenientes del simulador de intestino humano tratados con el alimento funcional horneado en el colon ascendente Figura 8. Cuantificación de microorganismos provenientes del simulador de intestino humano tratados con el alimento funcional horneado en el colon transverso.

Figura 9. Cuantificación de microorganismos provenientes del simulador de intestino humano tratados con el alimento funcional horneado en el colon descendente.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Los productos que se mencionan en esta solicitud que se presenta se obtienen por diferentes metodos que se emplean de forma masiva en la industria de los alimentos. Dichos métodos son la extrusión, el proceso de freído en aceite vegetal y el proceso de horneado en seco. Sin embargo, la invención se centra en la combinación de ingredientes, misma que a la fecha no se encuentra en el mercado de los productos denominados botanas.

Tanto para la botana freída como para la extrudida y la horneada se requieren los siguientes ingredientes: o 0,1 a - 40.0 % en peso de harina de amaranto o 55 - 96 % en peso de harina de maíz o 0.1 - 5.0 % en peso de aditivos de sabor o 0.1 - 2.0 % en peso de aditivos de color Todos los anteriores en forma sólida, granular o en polvo.

La incorporación de harina de amaranto proporciona un contenido de proteínas con aminoácidos esenciales mayor, comparativamente a las botanas convencionales.

MODALIDAD PREFERIDA PARA LA BOTANA FREÍDA La botana freída se obtiene mediante el siguiente proceso: 1. pesar los ingredientes 2. determinar la cantidad de agua para ajustar su contenido a un punto en que pueda ser introducida en el extrusor de forma cilindrica con un dado de 5mm de diámetro y temperatura ambiente, para que quede en forma de churrito, como se conoce popularmente, 3. freír el churrito, se pasa a la freidora que contiene el aceite a la temperatura adecuada, entre 150 y 200°C. El tiempo que se requiere para lograr el punto de cocción de la masa varía entre 0.5 y 15 minutos. 4. escurrir, una vez que se logra el cocimiento, se saca el material de la freidora y se coloca en un recipiente para escurrido o en una centrifuga para eliminar del producto la mayor cantidad de aceite y así lograr el menor contenido de aceite en el producto final, a fin de lograr una botana con el menor contenido energético.

MODALIDAD PREFERIDA PARA LA BOTANA EXTRUDIDA El producto extrudido, por su parte, se obtiene mediante los siguientes pasos: 1. pesado de los ingredientes 2. calcular y medir la cantidad de agua necesaria para ajustar su contenido en la mezcla a un punto en que permita ser introducida en un extrusor. El porcentaje de humedad en la mezcla de ingredientes que se alimentan al extrusor puede seleccionarse en el rango del 10 al 30% de la masa total de ingredientes. 3. extrudir, operación para dar forma cilindrica al producto y realizar la cocción de la mezcla de ingredientes a una temperatura de entre 130 y 200°C.

NOTA: En el caso del producto extrudido la combinación inicial de ingredientes puede incluir los aditivos de sabor y color o el producto que se obtiene del extrusor, una vez realizado el cocimiento de la mezcla, puede hacerse pasar por un equipo rotatorio en el cual se agregan los aditivos en polvo para dar sabor y color al producto. 4. envasar, una vez que se logra adherir los aditivos al producto, se envasa en bolsas impresas de barrera total en atmósfera de nitrógeno.

MODALIDAD PREFERIDA PARA LA BOTANA HORNEADA El producto horneado, por su parte, se obtiene mediante los siguientes pasos: 1. pesar los ingredientes, 2. mezclado de los ingredientes y agua, en un orden determinado para lograr una masa homogénea y con la consistencia requerida según el producto que se desee elaborar; 3. moldeo por laminado y recortado, 4. cocimiento por horneado 5. sazonado tópico por asperjado-espolvoreado de condimentos o ingredientes sazonadores. En caso de optar por sazonar la masa desde su formulación, el sazonado tópico puede ser opcional o complementario. 6. enfriamiento mediante circulación forzada de aire a temperatura ambiente a través del producto. 7. envasado en bolsa plástica, en presentaciones de 50 y 200 g, con atmósfera de nitrógeno opcional.

EJEMPLOS Ejemplo 1: Botana en forma churrito freído en aceite vegetal.

Los ingredientes antes mencionados son mezclados siempre bajo las mismas condiciones para cada formulación; el mezclado de los ingredientes y el aditivo de sabor en forma de polvos, se realizó en una batidora doméstica, marca Kitchen Aid, por ejemplo, con la velocidad fijada en la marca 5 de la batidora, durante 5 minutos. Posteriormente las masas se dejan reposar por un lapso de 3 h, envueltas con una película de plástico para la conservación de la humedad.

El producto fue conformado en su perfil cilindrico empleando para ello una embutidora marca Tre Spade, Italy, acondicionado con un dado de 6 mm de diámetro. Una vez conformado el “churro” se recibió en una charola y se pesaron 50 g para cada corrida. El proceso se llevó a cabo en una freidora comercial (marca Frymaster, modelo MJ45EUSC, Shreveport, LA, USA), de 30 L de capacidad de aceite de freído, colocando los 50 g de masa de muestra en una canastilla (con dimensiones de 16 x 30.5 cm de lado por 13 cm de profundidad). Las condiciones de temperatura y tiempo fueron establecidas a 160°C y 5 minutos. Cumplido el tiempo de freído, el producto frito obtenido se dejó enfriar por un tiempo máximo de 20 minutos a temperatura ambiente, al cabo de este periodo fue envasado en bolsas plásticas re-sellables. El rendimiento masa/masa del proceso de masa inicial/masa de producto obtenido es 1.0/0.70 con una composición que se muestra en la siguiente tabla.

Tabla 1. Composición producto freído.

La tabla 1 muestra un contenido de proteína superior al de la botana convencional con un porcentaje promedio de 5.0%.

Ejemplo 2: Obtención de botana funcional extrudida.

Se pesan los ingredientes antes mencionados y se calcula la cantidad de agua necesaria para ajustar con precisión la humedad de la mezcla total de ingredientes, misma que reporta un peso total de 10.0 kg. Enseguida se alimenta el extrusor que tiene ajustada su temperatura en el dado, al final del tornillo, una temperatura de cocción entre 120 y 240°C. Esta temperatura es importante para evitar que el producto salga crudo o no cocido. El producto obtenido se corta conforme va saliendo en longitudes de 5 a 8 cm y se somete a la etapa de enfriamiento a temperatura ambiente. Enseguida se le agregan los aditivos sólidos, en polvo, para dar el sabor y el color final. Este mezclado se realiza mediante un tambor rotatorio a temperatura ambiente. El rendimiento de producto materia prima es de 90% y el producto obtenido presenta propiedades texturales adecuadas para su masticabilidad.

Tabla 2. Composición producto extrudido.

La tabla 2 muestra un contenido de proteína superior al de la botana convencional con un porcentaje promedio de 5.7%.

Ejemplo 3. Determinación de evaluación biológica de botana freída en un simulador de laboratorio del intestino humano. Este ejemplo se describe a manera de evidencia del carácter nutracéutico de las botanas materia de esta solicitud de patente.

Se empleó un sistema que simula el tracto digestivo humano (STD) que consta de cinco reactores y cada uno representa una parte del sistema digestivo; el sistema mantiene condiciones de operación cercanas a la fisiología humana para valorar el potencial prebiótico de los productos en evaluación.

Se logra un efecto biológico de tipo prebiótico en el intestino grueso del consumidor, gracias al desplazamiento de la microflora no favorable y mediante el aumento de la población de bífido bacterias. Esto se muestra para la botana freída en las figuras 1, 2 y3 en las que la población benefica crece conforme transcurren los días de la prueba desplazando la población de Closttridium..

Ejemplo 4. Pruebas biológicas de botana extrudida en un simulador de laboratorio del intestino humano.

En este ejemplo se describe a manera de evidencia del carácter nutracéutico de las botanas materia de esta solicitud de patente.

Procediendo de acuerdo al igual que en el ejemplo 3 pero ahora empleando como material de prueba una muestra de alimento extrudido, se corrió la experimentación en el simulador del sistema digestivo humano. Una vez tomadas las muestras y realizados los análisis microbiológicos que muestran el efecto prebiótico de la botana extrudida, de acuerdo a los resultados de las figuras 4,5 y 6.

Ejemplo 5. Pruebas biológicas de botana horneada en un simulador de laboratorio del intestino humano.

Procediendo de al igual que en el ejemplo 3 pero ahora empleando como material de prueba una muestra de alimento horneado, se corrió la experimentación en el simulador del sistema digestivo humano. Una vez tomadas las muestras y realizados los análisis microbiológicos que muestran el efecto prebiótico de la botana extrudida, de acuerdo a los resultados de las figuras 7,8 y 9.

Claims (6)

REIVINDICACIONES Habiendo descrito suficiente mi invención, considero como una novedad y por lo tanto reclamo como de mi exclusiva propiedad, lo contenido en las siguientes reivindicaciones:

1. Botanas funcionales y nutritivas caracterizadas por estar elaboradas a base de los siguientes ingredientes: a. 0,1 a - 40.0 % en peso de de harina de amaranto b. 55 - 96 % en peso de harina de maíz c. 0.1 - 5.0 % en peso de aditivos de sabor d. 0.1 - 2.0 % en peso de aditivos de color

2. Botanas funcionales en forma de churrito o totopo o bola o listón o tortilla con carácter nutritivo de acuerdo a reivindicación 1 caracterizadas porque los ingredientes pueden presentarse en forma sólida, granular o en polvo.

3. Botanas funcionales y nutritivas de acuerdo a reivindicación 1 caracterizadas porque se pueden freír.

4. Botanas funcionales y nutritivas de acuerdo a reivindicación 1 caracterizadas porque se pueden extrudir.

5. Botanas funcionales y nutritivas de acuerdo a reivindicación 1 caracterizadas porque se pueden hornear.

6. Botanas funcionales y nutritivas de acuerdo a reivindicaciones 1 - 5 caracterizadas por tener efecto biológico de tipo prebiótico en el intestino grueso del consumidor.