UNIVERSIDAD ESTATAL DE BOLÍVAR Facultad de Ciencias Agropecuarias, Recursos Naturales y del Ambiente Carrera de Agroindustria TEMA: “ELABORACIÓN DE SNACKS A BASE DE CHOCHO (Lupinus mutabilis) Y CEBADA (Hordeum vulgare) COMO FUENTE NUTRICIONAL, EN EL COMPLEJO AGROINDUSTRIAL DE LA UNIVERSIDAD ESTATAL DE BOLIVAR”. Proyecto de investigación previo a la obtención del título de Ingenieros Agroindustriales otorgado por la Universidad Estatal de Bolívar, a través de la Facultad de Ciencias Agropecuarias Recursos Naturales y del Ambiente, Carrera de Agroindustria. Autores: José Enrique Armijo Peñafiel Erika Alexandra Baraja Cuatis Tutor: Ing. Iván Marcelo García Muñoz Mg. Guaranda – Ecuador 2023 II Certificado de aprobación del Tutor III IV V DEDICATORIA Este triunfo se la dedicó a mi Dios todo poderoso por iluminar, cuidar y guiarme durante este largo camino para conseguir uno de mis objetivos propuestos. A mis queridos padres José Augusto Armijo Vargas y Carmen Elena Peñafiel Villegas quienes fueron mi pilar fundamental en mi proceso de vida estudiantil, muchos de mis logros conseguidos han sido gracias a ustedes por su apoyo incondicional. A mis hermanas/os, y a toda mi familia quienes permanentemente me apoyaron con espíritu alentador, a pesar de la distancia siempre están pendientes de mí, con su ejemplo de humildad y sencillez, este logro se los dedicó a todos ustedes y así puedan sentirse orgullosos de poderme ver profesional. José Armijo VI DEDICATORIA Este trabajo de investigación está dedicado al creador nuestro Dios, a mi Madre Gloria Imelda Cuatis Sandoval por todo el apoyo, amor incondicional y el sacrificio que ha venido otorgándome en todo el trayecto de mi formación académica. A mis hermanos Joel Lugmania y Danna Lugmania por ser parte importante en mi vida, son el motivo por el cual sigo adelante sin rendirme, son ejemplo de perseverancia y trabajo duro, demostrándome que todo se puede en esta vida con disciplina, constancia y dedicación; gracias a ellos estoy aquí culminando una meta más en mi vida, me enseñaron a soñar en grande y a luchar por lo que quieres. Erika Baraja VII AGRADECIMIENTO A mi Dios por darnos la vida, y sobre todo su sabiduría y fuerzas para realizar este proyecto de titulación anhelado hace tiempo atrás. Un eterno agradecimiento a mis padres, hermanos y toda mi familia por sus palabras de aliento, conmovedoras de luchar y salir adelante en todo el transcurso de mi vida profesional, siendo ellos mi pilar fundamental y quienes arriesgan yendo muy lejos, para poder descubrir lo lejos que podemos llegar. Un infinito agradecimiento a la Universidad Estatal de Bolívar en especial a la Carrera de Ingeniería Agroindustrial, por formar profesionales capaces de prestar servicio a la sociedad. Mi agradecimiento sincero a los miembros del tribunal de titulación en especial a los ingenieros: Marcelo García, Favian Bayas y Patricia Iza por brindarnos sus conocimientos, sabiduría y sobre todo su disposición prestada en todo momento del proceso experimental y de redacción del proyecto investigativo. A mis compañeras/os de clases quienes se han convertido en mi segunda familia a lo largo de los años de estudio, con los que hemos compartido momentos únicos de felicidad y tristeza, quienes han sido de una y otra forma el apoyo para lograr uno de los objetivos anhelados. José Armijo VIII AGRADECIMIENTO Agradezco a Dios por guiar mi camino, concederme la sabiduría y conocimiento para llegar hasta este momento tan importante en mi vida y brindarme salud para cumplir este sueño. Gracias a mi madre, por ser mi principal promotor de mi vida, por confiar y creer en mis expectativas, por los consejos, valores y principios que me ha inculcado. Mi agradecimiento a la Universidad Estatal de Bolívar en especial a la carrera de Ingeniería Agroindustrial por darme la oportunidad de ser parte de ella y fórmame como una profesional a cabalidad. A mí Tutor de Tesis, Ing. Mg. Marcelo García por su asesoría y paciencia en este difícil camino hacia esta meta, quien con su experiencia y conocimiento me ayudo a formarme como profesional. Al tribunal de titulación en especial a los ingenieros: Favian Bayas y Patricia Iza por brindarnos sus conocimientos, sabiduría y sobre todo su disposición prestada en todo momento del proceso experimental y de redacción del proyecto investigativo. Erika Baraja IX ÍNDICE DE CONTENIDOS CONTENIDO Pág. ÍNDICE DE CONTENIDOS .............................................................................. IX ÍNDICE DE TABLAS ...................................................................................... XIV ÍNDICE DE FIGURAS .................................................................................... XVI ÍNDICE DE ANEXOS .................................................................................... XVII RESUMEN ...................................................................................................... XVIII SUMMARY ...................................................................................................... XIX CAPÍTULO I .......................................................................................................... 1 1.1. INTRODUCCIÓN ...................................................................................... 1 1.2. PROBLEMA. .............................................................................................. 3 1.2.1. Enunciado del problema ..................................................................... 3 1.2.2. Situación problemática ....................................................................... 3 1.2.3. Formulación del problema ................................................................. 4 1.2.4. Pregunta de investigación .................................................................. 4 1.2.5. Sistematización .................................................................................. 4 1.3. OBJETIVOS. .............................................................................................. 5 1.3.1. Objetivo General ................................................................................ 5 1.3.2. Objetivos Específicos ......................................................................... 5 1.4. HIPÓTESIS……… ..................................................................................... 6 1.4.1. Hipótesis alterna ................................................................................. 6 1.4.2. Hipótesis nula ..................................................................................... 6 1.5. JUSTIFICACIÓN ....................................................................................... 7 CAPÍTULO II ........................................................................................................ 8 2. MARCO TEÓRICO ....................................................................................... 8 X 2.1. Historia de los cereales............................................................................... 8 2.1.1. Definición del cereal ........................................................................... 8 2.1.2. Estructura anatómica de los cereales................................................... 8 2.1.3. Componentes nutritivos de los cereales .............................................. 8 2.2. Chocho…….. ............................................................................................. 9 2.2.1. Características del chocho ................................................................. 10 2.2.2. Clasificación taxonómica del chocho ............................................... 11 2.2.3. Valor nutricional ............................................................................... 11 2.2.4. Composición química del chocho ..................................................... 12 2.2.5. Beneficios del consumo de chocho ................................................... 12 2.3. Cebada……………. ................................................................................. 13 2.3.1. Características de la cebada .............................................................. 13 2.3.2. Clasificación taxonómica ................................................................... 14 2.3.3. Valor nutricional ................................................................................ 15 2.3.4. Composición química de la cebada .................................................... 16 2.3.5. Beneficios del consumo de cebada ................................................... 16 2.4. Snack………. ........................................................................................... 17 2.4.1. Clasificación de los snacks ............................................................... 17 2.4.2. Cereales y leguminosas para la elaboración de snacks ..................... 18 2.4.3. Índice de absorción de agua (IAA) ................................................... 19 2.4.4. Índice de solubilidad de agua (IAA) ................................................. 19 2.4.5. Valor calórico .................................................................................... 20 CAPÍTULO III ..................................................................................................... 21 3. METODOLOGIA .......................................................................................... 21 3.1. Ubicación y caracterización de la investigación ...................................... 21 3.1.1. Localización de la investigación ....................................................... 21 XI 3.1.2. Situación geográfica y climática ....................................................... 21 3.1.3. Zona de vida. ..................................................................................... 22 3.2. Metodología… ......................................................................................... 22 3.2.1. Material experimental ....................................................................... 22 3.2.2. Material de campo ............................................................................. 22 3.2.3. Equipos……. ..................................................................................... 23 3.2.4. Material de bioseguridad ................................................................... 23 3.2.5. Material de oficina ............................................................................ 24 3.3. Métodos……. ........................................................................................... 24 3.3.1. Factores de estudio ............................................................................ 24 3.3.2. Tratamientos. ..................................................................................... 25 3.3.3. Características del experimento ........................................................ 26 3.3.4. Tipo de diseño experimental ............................................................. 26 3.3.5. Análisis de varianza .......................................................................... 27 3.3.6. Pruebas de rangos múltiples .............................................................. 28 3.4. Metodología experimental ....................................................................... 29 3.4.1. Descripción de la elaboración de jalea de chocho ............................ 29 3.4.2. Diagrama de flujo de la elaboración de jalea de chocho ................... 30 3.4.3. Descripción de a elaboración del expandido de cebada .................... 31 3.4.4. Diagrama de proceso para la elaboración de expandido de cebada .. 32 3.5. Caracterización composicional del chocho y la cebada ........................... 33 3.5.1. Humedad…….. ................................................................................. 33 3.5.2. Ceniza……… .................................................................................... 33 3.5.3. Fibra……….. .................................................................................... 34 3.5.4. Proteína…….. ................................................................................... 34 3.5.5. Grasa………. .................................................................................... 35 XII 3.5.6. Poder calórico..................................................................................... 35 3.6. Determinación del porcentaje de chocho y cebada .................................. 36 3.6.1. Descripción de la elaboración del snack ............................................ 36 3.6.2. Diagrama de proceso para la elaboración del snack .......................... 37 3.6.3. Análisis de la proteína del snack ........................................................ 38 3.7. Evaluación sensorial................................................................................. 38 3.8. Parámetros de control de la calidad del snack ......................................... 38 3.8.1. Ceniza……… ..................................................................................... 38 3.8.2. Humedad…… .................................................................................... 39 3.8.3. Grasa………. ..................................................................................... 39 3.8.4. Fibra dietética ..................................................................................... 39 3.8.5. Carbohidratos ..................................................................................... 39 3.8.6. Energía…….. ..................................................................................... 39 3.8.7. Mohos y levaduras ............................................................................. 39 3.8.8. Escherichia coli .................................................................................. 39 3.9. Diseño comercial de la etiqueta ............................................................... 40 CAPÍTULO IV ..................................................................................................... 41 4. RESULTADOS Y DISCUSIÓN ................................................................... 41 4.1. Resultados de la caracterización composicional del chocho y la cebada . 41 4.2. Determinación del mejor tratamiento de chocho y cebada del snack mediante la proteína………. ................................................................................ 42 4.3. Resultados de la evaluación sensorial del snack ...................................... 48 4.3.1. Color……………... ........................................................................... 48 4.3.2. Olor………… ................................................................................... 50 4.3.3. Sabor…………. ................................................................................ 52 4.3.4. Textura…….. .................................................................................... 53 XIII 4.3.5. Aceptabilidad .................................................................................... 55 4.4. Resultados de los parámetros de la calidad del snack del mejor tratamiento ………………………………………………………………..58 4.5. Resultado del diseño comercial de la etiqueta ......................................... 61 4.5.1.Costo de producción ........................................................................... 61 4.5.2. Etiqueta comercial ............................................................................. 63 4.6. Comprobación de hipótesis ...................................................................... 65 4.6.1. Hipótesis nula (Ho) ........................................................................... 65 4.6.2. Hipótesis alternativa (Hi) .................................................................. 65 4.6.3. Verificación de la hipótesis ............................................................... 65 CAPÍTULO V ....................................................................................................... 66 5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ........................................... 66 5.1. Conclusiones ............................................................................................ 66 5.2. Recomendaciones ..................................................................................... 67 BIBLIOGRAFÍA ANEXOS XIV ÍNDICE DE TABLAS TABLA N° DESCRIPCIÓN Pág. 1. Composición química de los cereales ................................................................. 9 2. Taxonomía del chocho ...................................................................................... 11 3. Valor nutricional del chocho ............................................................................. 11 4. Composición química del chocho ..................................................................... 12 5. Taxonomía de la cebada .................................................................................... 14 6. Composición nutricional de la cebada .............................................................. 15 7. Composición química de la semilla de cebada ................................................ 16 8. Valor nutricional del chocho ............................................................................. 20 9. Ubicación de la investigación ........................................................................... 21 10. Situación geográfica y climática ..................................................................... 21 11. Factores en estudio .......................................................................................... 25 12. Tratamientos .................................................................................................... 25 13. Características del experimento ...................................................................... 26 14. Anova .............................................................................................................. 27 15. Análisis de varianza para el diseño de bloques ............................................... 27 16. Resultados de la composición del chocho y cebada ....................................... 41 17. Anova del % de proteína del snack ................................................................. 43 18. Pruebas de rangos múltiples para % de proteína del snack en el factor A ...... 44 19. Pruebas de rangos múltiples para % de proteína del snack en el factor B ...... 45 20. Determinación del mejor porcentaje de chocho y cebada ............................... 47 21. Análisis de varianza del atributo color del snack ............................................ 48 22. Pruebas de rangos múltiples para el color del snack ....................................... 49 23. Análisis de varianza del atributo olor del snack.............................................. 50 24. Pruebas de rangos múltiples para el olor del snack......................................... 51 25. Análisis de varianza del atributo sabor del snack ........................................... 52 26. Análisis de varianza de la textura del snack.................................................... 54 27. Pruebas de rangos múltiples para la textura del snack .................................... 54 28. Análisis de varianza de la aceptabilidad del snack ......................................... 56 29. Pruebas de rangos múltiples para la textura del snack .................................... 56 30. Resultados de los parámetros de calidad del mejor tratamiento de snack ...... 58 XV 31. Resultados de los mohos y levaduras del mejor tratamiento T3 ..................... 60 32. Costos directos ................................................................................................ 61 33. Costos indirectos ............................................................................................. 62 34. Costo total de producción................................................................................ 62 35. Valores de F calculada y F de tablas ............................................................... 65 XVI ÍNDICE DE FIGURAS FIGURA N° DESCRIPCIÓN Pág. 1. Planta de chocho ............................................................................................... 10 2. Planta de cebada ................................................................................................ 13 3. Medias de los % de proteína del snack en el factor A ...................................... 44 4. Medias de los % de proteína del snack en el factor B ....................................... 45 5. Interacción de AB del % de proteína del snack ................................................ 46 6. Medias de los tratamientos del color del snack ................................................. 49 7. Medias de los tratamientos del olor del snack .................................................. 51 8. Medias de los tratamientos del snack ................................................................ 53 9. Medias de los tratamientos del snack ................................................................ 55 10. Medias de los tratamientos del snack .............................................................. 57 11. Vista frontal ..................................................................................................... 64 12. Vista posterior ................................................................................................. 64 XVII ÍNDICE DE ANEXOS TABLA N° DESCRIPCIÓN 1. Mapa de la ubicación de la investigación 2. Caracterización de la materia prima 3. Determinación del mejor porcentaje de proteína 4. Parámetros de calidad del snack del tratamiento T3 5. Ficha del análisis sensorial del snack 6. Recepción de la materia prima 7. Análisis físico químico de la materia prima 8. Elaboración del snack 9. Análisis sensorial del snack a base de chocho y cebada 10. Etiqueta comercial XVIII RESUMEN La investigación titulada “Elaboración de un snack a base de chocho (Lupinus mutabilis) y cebada (Hordeum vulgare) como fuente nutricional”, fue desarrollada en el complejo agroindustrial de la Universidad Estatal de Bolívar, tuvo como factores de estudio, factor A (% de cebada expandida + jalea de chocho + colorante) y factor B (tipo de edulcorante). Primero se realizó la caracterización composicional del chocho y la cebada, donde el chocho presentó altos niveles de proteína, ceniza, grasa con 57,35 %, 3,40 %, 22,45 %, mientras que en cebada la proteína fue de 11,30 %, ceniza 1,80 %, grasa 2,05 % respectivamente. Para determinar el mejor porcentaje de chocho y cebada se realizó mediante el análisis de proteína, donde el tratamiento T3 presentó una media de 8,78 % de proteína. Mediante el análisis sensorial realizado en los atributos color, olor, sabor, textura y aceptabilidad se evidenció que el tratamiento T3 adquirió una calificación más alta según la escala hedónica misma que está compuesta por 80 % de expandido de cebada + 10 % jalea de chocho + 5 % de colorante de chocolate y con adición de 5 % de Stevia. Se realizó el análisis de aceptabilidad al tratamiento T3 el cual está dentro de los requisitos bromatológicos y microbiológicos de normativa NTE INEN 2561. Finalmente se realizó el costo de producción y la etiqueta del producto. Palabras claves: Snack, proteína, chocho, cebada, edulcorante, stevia. XIX SUMMARY The research entitled "Elaboration of a snack based on chocho (Lupinus mutabilis) and barley (Hordeum vulgare), as a nutritional source", was developed in the agroindustrial complex of the State University of Bolivar. The study factors were factor A (% of expanded barley + chocho jelly + colorant) and factor B (type of sweetener). First, the compositional characterization of chocho and barley was carried out, where chocho had high levels of protein, ash, fat with 57.35 %, 3.40 %, 22.45 %, while in barley the protein was 11.30 %, ash 1.80 %, fat 2.05 % respectively. To determine the best percentage of chocho and barley, protein analysis was carried out, where treatment T3 presented an average of 8.78 % protein. By means of the sensory analysis carried out on the attributes color, odor, flavor, texture and acceptability, it became evident that treatment T3 acquired a higher qualification according to the hedonic scale, which is composed of 80 % barley expanded + 10 % chocho jelly + 5 % chocolate coloring and with the addition of 5 % Stevia. The acceptability analysis was carried out for the T3 treatment, which is within the bromatological and microbiological requirements of the NTE INEN 2561 standard. Finally, the production cost and the product label were made. Key words: Snack, protein, chocho, barley, sweetener, stevia. 1 CAPÍTULO I 1.1. INTRODUCCIÓN El chocho tiene una gran cantidad de nutrientes que le hacen un alimento único, se lo puede consumir como producto fresco en sopas, ceviches, ajíes y leche vegetal. Las propiedades nutricionales que contiene son superiores a otros alimentos indispensables. En las etapas más críticas del desarrollo humano, como son los niños en etapa de crecimiento y mujeres embarazadas o que dan de lactar, dado su aporte de proteína de calidad y bajo costo, además de grasa, vitaminas, fibras y minerales, siendo un buen sustituto de productos de origen animal como carne, leche y huevos. En el Ecuador el chocho lo consumen principalmente la población urbana de la Sierra (80% de la producción) y la costa (19 %). La forma de alimentación está limitada al consumo de grano entero combinados con maíz, tostado, ceviches y ají. El chocho (Lupinus mutabilis) es un cultivo de gran trascendencia e importancia en la alimentación de las comunidades andinas, siendo una gran fuente de proteínas. Los alimentos desarrollados a partir cereales son alimentos de bajo nivel proteico, puesto que el limitante nutricional de los cereales es su déficit en ciertos aminoácidos esenciales como son: lisina (Lys), triptófano (Trp) y treonina (Thr), por lo que se recomienda la combinación de cereales y leguminosas para complementar el contenido de aminoácidos y aumentar la calidad proteica (Taimil, 2019). Por otro lado, la cebada (Hordeum vulgare L) pertenece a la familia de las Poaceae, es una planta diploide, monoica y autógama, se la considera como una de los cereales de mayor cultivo en el globo terráqueo, es originaria de Asia teniendo esta 2 una superficie de producción mundial de cereales del 9,4 % aproximadamente, dentro de los cuales el 7,8 % de estos pertenece a la cebada producida mundialmente. Entre las principales variedades de cebada que se cultivan mundialmente están la cebada cervecera que como su nombre lo indica es utilizada por las industrias cerveceras para su transformación, mientras que la cebada forrajera se la destina para alimentación animal debido a su gran adaptación a las variaciones climatológicas (Laiton et al., 2020). La producción de cebada en el 2016 fue de 25 mil toneladas, generando un rendimiento estimado de 1,5 toneladas por hectárea en una superficie de 17 mil hectáreas de cultivo, entre las principales provincias productoras de cebada en el Ecuador están: Chimborazo que cuenta con 6,632 hectáreas, seguido de Pichincha con 3,735 hectáreas, Carchi posee 2,316 hectáreas, Cotopaxi con 2144 hectáreas e Imbabura con 1,931 hectáreas de producción (Campaña et al., 2018). Actualmente la producción de cebada en la provincia Bolívar alcanza las 1,800 hectáreas, con un promedio estimado de 1,5 t/ha, siendo estas obtenidas por diferentes sistemas productivos (Monar, 2017). Los snacks son un refrigerio, que constituye una pequeña porción de comida que se consume a diferentes horas. La comida podría ser patatas fritas o zanahorias como también podría ser simplemente una cantidad menor de cualquier alimento (Ortega , 2017). 3 1.2. PROBLEMA 1.2.1. Enunciado del problema Debido a la baja demanda de leguminosas como el chocho y la subutilización de la cebada por parte de la industria cervecera estas materias primas no están debidamente utilizadas por la industria alimentaria. Además, de esto por la concentración elevada de alcaloides (3,2%) en el chocho limita su consumo directo ya que produce que sean tóxicos, y con un amargar altamente pronunciado. 1.2.2. Situación problemática Los snacks extruidos como los cereales pertenecen a la categoría de productos altamente procesados, elaborados a base de materias primas ricas en almidón, por lo tanto, resulta ser un producto con bajo valor nutricional; siendo catalogados como posibles responsables de las enfermedades carenciales crónicas, como son: diabetes mellitus tipo 2 y la obesidad, según la Encuesta Nacional de Salud y Nutrición en los años 2012-2014 en el Ecuador (Freire, 2014). La mayor problemática se presenta por la falta de investigaciones, así como innovaciones en el área de snacks ya que se los ha considerado el aporte nutricional muy bajo (Bonilla , 2016). Otra gran afectación que se presenta es el bajo aprovechamiento de los cereales, tubérculos, raíces, leguminosas entre otras. Entre las leguminosas de mayor aporte nutricional, se encuentra que el chocho presenta una fluctuación constante en su valor económico llegando en ocasiones a estar por debajo de los costos de producción. 4 1.2.3. Formulación del problema Con base en lo expuesto anteriormente el enfoque de la presente investigación es el procedimiento y elaboración de snacks a base de chocho (Lupinus mutabilis) y cebada (Hordeum vulgare) como fuente nutricional. 1.2.4. Pregunta de investigación ¿La mezcla entre chocho (Lupinus mutabilis) y cebada (Hordeum vulgare) permitirán elaborar snacks tipo cereal como fuente nutricional? 1.2.5. Sistematización A fin de validar y contrarrestar los resultados a obtener en esta investigación es de suma importancia la resolución de interrogantes científicas y metodológicas planteadas a continuación: ¿Cuáles serán las combinaciones idóneas entre chocho (Lupinus mutabilis) y cebada (Hordeum vulgare) para la elaboración de snacks? ¿Será posible realizar una determinación organoléptica a los tratamientos o combinaciones desarrolladas para la obtención de snacks con base en chocho (Lupinus mutabilis) y cebada (Hordeum vulgare)? ¿Para la determinación de contenido nutricional del snack (cereal) con base en chocho (Lupinus mutabilis) y cebada (Hordeum vulgare) se podrá aplicar una caracterización nutricional? 5 1.3. OBJETIVOS 1.3.1. Objetivo General Elaborar snacks a base de chocho (lupinus mutabilis) y cebada (hordeum vulgare) como fuente nutricional, en el Complejo Agroindustrial de la Universidad Estatal de Bolívar. 1.3.2. Objetivos Específicos ➢ Realizar una caracterización composicional del chocho (Lupinus mutabilis) y cebada (Hordeum vulgare) para la elaboración de snacks (cereales). ➢ Determinar el mejor porcentaje de chocho (Lupinus mutabilis) y cebada (Hordeum vulgare) para la elaboración del snack mediante el porcentaje de proteína. ➢ Determinar el mejor tratamiento en base a evaluación sensorial. ➢ Establecer los parámetros de control de calidad del snack obtenido a base de chocho (Lupinus mutabilis) y cebada (Hordeum vulgare). ➢ Obtener un diseño comercial de la etiqueta. 6 1.4. HIPÓTESIS 1.4.1. Hipótesis alterna Ha: Mediante la mezcla de chocho (Lupinus mutabilis) y cebada (Hordeum vulgare) con adicionamiento de edulcorante se podrá presentar un snack con diferente contenido de proteína. 1.4.2. Hipótesis nula Ho: Mediante el empleo de Chocho (Lupinus mutabilis) y Cebada (Hordeum vulgare) con adicionamiento de edulcorante no se podrá presentar un snack con diferente contenido de proteína. 7 1.5. JUSTIFICACIÓN Para el correcto desarrollo de la presente investigación es importante el enfoque hacia las siguientes perspectivas: Científico: es importante realizar esta investigación desde el punto de vista científico ya que se contribuirá al desarrollo de nuevos alimentos con contenidos nutricionales importantes, siendo de gran ayuda para mejorar la nutrición de las personas, así como también de gran ayuda para combatir trastornos gástricos. Tecnológico: es importante realizar esta investigación desde el punto de vista tecnológico, puesto que al combinar diferentes tipos de materias primas se necesitará el rediseño o diseño de nuevos equipos y maquinaria para el procesamiento de los mismos. Además, con la creación de nuevos equipos y maquinaria se logrará automatizar las líneas de producción utilizando nuevas tecnologías. Industrial: es importante realizar esta investigación desde el punto de vista industrial debido a que se utilizarán materias primas no convencionales como el chocho logrando así un aprovechamiento eficaz de las materias provenientes del agro. 8 CAPÍTULO II 2. MARCO TEÓRICO 2.1. Historia de los cereales Los cereales son las semillas de las gramíneas en las que se incluyen el: maíz, trigo, arroz, cebada, avena y centeno. Según su solubilidad, se distinguen en los cereales cuatro fracciones proteicas. A partir de la harina se extraen sucesivamente las albúminas con agua, las globulinas con una disolución salina, y las prolaminas con etanol acuoso al 70 %, quedando las glutelinas en el residuo de la harina (Gómez, 2019). 2.1.1. Definición del cereal Son granos o semillas comestibles perteneciente a la familia de las gramíneas que se forman a partir de sus flores, sus frutos son de una sola semilla entre estos tenemos; arroz, avena, cebada, centeno, maíz, mijo, trigo y sorgo (Valdiri, 2018). 2.1.2. Estructura anatómica de los cereales En cuanto a la estructura anatómica del cereal, en los granos es bastante similar. Ellos están conformados por capas, una primera que no tiene ningún valor nutritivo para el hombre, conocido como cascara de celulosa. “El pericarpio (mesocarpio, epicarpio, endocarpio) y la testa representan capillas fibrosas que comprenden pocos nutrientes, la capa aleurona, el embrión o germen compuesto por la plúmula, el escutelo y la radícula”. Por último, se encuentra “el endospermo, el cual comprende más de la mitad del grano (Verdini, 2018). 2.1.3. Componentes nutritivos de los cereales Los componentes nutritivos de los cereales se encuentran distribuidos en todo el grano, siendo el pericarpio el sector del grano que ocupa el primer lugar lo que lo 9 hace rico en fibra, minerales y niacina en segundo lugar en cuanto al nivel de proteínas, lípidos, tiamina (B1) y riboflavina (B2), luego se ubica el germen ocupa el primer lugar en riqueza de lípidos, proteínas y vitaminas, también posee niveles considerables de minerales y azucares y por último el endospermo es la zona más rica de almidón, posee proteínas a nivel considerable en la periferia y menor contenido en lípidos y minerales (Nuñez et al., 2019). Tabla Nº 1 Composición química de los cereales Componente Porcentaje (%) Humedad 10 – 14 Proteína 7 – 12 Carbohidratos 63 – 73 Fibra 4 – 8 Grasa 1 – 6 Cenizas 1,5 – 2,5 Vitaminas E y B1 Minerales Fe, K, Ca, Na Fuente: Jiménez, (2020) 2.2. Chocho El chocho (Lupinus mutabilis Sweet) es una leguminosa andina relegada y marginada como alimento destinado a la población de bajos recursos económicos. No obstante, esta leguminosa despierta un gran interés agroindustrial por su composición nutricional alto en proteína (superior al 40%), aminoácidos y ácidos grasos esenciales, mismos que no pueden ser sintetizados por el organismo, lo cual la convierten en una buena alternativa de proteína vegetal. 10 A pesar de su valor nutricional no pueden ser consumidos directamente, requieren tratamientos previos de remojo de los granos debido a la presencia de alcaloides tipo quinolizidínicos, los cuales son de sabor amargo para el hombre y los animales (Taimil, 2019). Figura N° 1. Planta de chocho 2.2.1. Características del chocho Según los investigadores el chocho contiene grasas saludables comparables a las que se encuentran en el aceite de oliva, otros minerales como el calcio y un alto nivel de fibra. El chocho también está libre de gluten. En España se come como un aperitivo, pero en realidad es un alimento en mayúsculas ya que puede sustituir a la carne o a la soja dado a que por cada 100 gr tenemos 39 gr de proteínas (Martínez, 2017). 11 2.2.2. Clasificación taxonómica del chocho En la tabla a continuación, se describe la taxonomía del grano de chocho. Tabla Nº 2 Taxonomía del chocho Clase Dicotiledóneas Subclase Arquiclamídeas Orden Rosales Familia Leguminosas Género Lupinus Especie Mutabilis Nombre científico Lupinus mutabilis Sweet Nombre común Tarwi, chocho Fuente: Taimil, (2019) 2.2.3. Valor nutricional A continuación, se detalla la tabla del valor nutricional del chocho. Tabla Nº 3 Valor nutricional del chocho Hechos nutricionales Por 100 g Energía 498 kj 119 kcal Proteína 15,57 g Carbohidrato 9,88 g Grasa 2,92 g Grasa saturada 0,346 g Grasa mono-insaturada 1,18 g Grasa poli-insaturada 0,73 g Colesterol 0 mg Fibra II 2,8 g Sodio 4 mg Potasio 245 mg Fuente: Martínez, (2017) 12 2.2.4. Composición química del chocho En la tabla N°4, se presenta la composición química del chocho amargo y desamargado Tabla Nº 4 Composición química del chocho Parámetros Unidad Amargo Desamargado Humedad % 10,13 77,05 Proteína % 47,80 54,05 Cenizas % 4,52 2,54 Grasa % 18,90 21,22 Fibra % 11,07 10,37 Extracto libre de Nitrógeno % 17,62 11,82 Alcaloides % 3,26 0,03 Calcio % 0,12 0,48 Fosforo % 0,60 0,43 Magnesio % 0,24 0,07 Potasio % 1,22 0,02 Hierro ppm 78,45 74,25 Manganeso ppm 36,72 18,47 Zinc ppm 42,84 63,21 Cobre ppm 12,65 7,99 Fuente: (Taimil, 2019) 2.2.5. Beneficios del consumo de chocho Entre las bondades del consumo del chocho tenemos: Por sus propiedades hipoglucemiantes, reducen los niveles de azúcar en la sangre, los convierten en un alimento ideal para incluir en la dieta de los diabéticos. Además, combate el ácido úrico, estimula la renovación celular y ofrece un considerable aporte de calcio, hierro, potasio, zinc, fósforo, magnesio, beta caroteno y vitaminas E y B. La grasa de los altramuces es de tipo insaturada, la considerada saludable. Combate el estreñimiento puesto que es muy ricos en fibra, carbohidratos fermentables. 13 Además de su efecto laxante, la fibra ayuda a configurar una flora intestinal saludable y aumenta el bolo fecal. Además, reduce el colesterol ya que son bajos en grasas y ricos en fibras insolubles, ácido glicólico y lecitinas. Las pocas grasas que contiene (10%) son grasas saludables, porque contiene principalmente de las grasas esenciales: omega 3 y omega 9 (Martínez, 2017). 2.3. Cebada La cebada (Hordeum vulgare L), se lo considera como uno de los cultivos principales de la agricultura ya que se han encontrado restos arqueológicos en la región del Creciente Fértil, Mesopotamia que datan de 8000 años AC. Por tal razón, se cree que es el grano de cultivo con mayor antigüedad. Debido a su alta difusión y desarrollo combinado se puede encontrar diversas regiones de origen siendo el sudeste asiático el centro de origen de spp. Spontaneum (Ponce et al., 2020). Figura N° 2. Planta de cebada 2.3.1. Características de la cebada La cebada cultivada (Hordeum vulgare L) desciende de la cebada silvestre (Hordeum spontaneum) la cual crece en Oriente Medio. Ambas especies son diploides (2n=14 cromosomas). Su cultivo se remonta al antiguo Egipto fue 14 conocida por los griegos y los romanos, quienes la utilizaban para elaborar pan y era la base de alimentación para los gladiadores romanos (Ministerio de Agricultura de Argentina (Minagri, 2016). Este cereal posee gran valor nutritivo ya que es rico en vitaminas y minerales, además es considerado como uno de los principales rubros para la seguridad alimentaria, por su contenido de proteína (13%), misma que es de fácil asimilación, contiene numerosos minerales benéficos (P, K, Mg) así como oligoelementos (Cu, Zn, S, Fe, I) (INIAP, 2016). 2.3.2. Clasificación taxonómica En la presenta tabla se presenta la taxonomía de la cebada. Tabla Nº 5 Taxonomía de la cebada Reino Plantae – Plantas Subreino Tracheobionta – Plantas vasculares Superdivisión Spermatophyta – Plantas con semilla División Magnoliaphyta – Plantas que florecen Clase Liliopsida – Monocotiledóneas Subclase Commelinidae Orden Cyperales Familia Poaceae – Familia de las gramíneas Género Hordeum – Cebada Especie vulgare L. – Cebada común Nombre Científico Hordeum vulgare L Nombre Común Cebada Fuente: Stein et al., (2013) 15 2.3.3. Valor nutricional La tabla de la composición nutricional de la cebada por cada 100 g, esta descrita a continuación. Tabla Nº 6 Composición nutricional de la cebada Nutrientes Por 100 g Energía 354 kcal Grasa total 2,30 g Carbohidratos 73,5 g Colesterol 0 mg Sodio 12 mg Agua 9,44 mg Proteína 12,48 g Vitaminas Vitamina A 22 IU Vitamina B-6 - Vitamina B-12 - Vitamina C - Vitamina D - Vitamina E - Vitamina K 2,2 mg Vitamina B-1 - Vitamina B-2 - Vitamina B-3 4,6 mg Vitamina B-5 - Vitamina B-9 19 mg Minerales Calcio 33 mg Hierro 3,60 mg Potasio 452 mg Fosforo 264 mg Sodio 12 mg Zinc 2,77 mg Cobre - Flúor - Manganeso 1,94 mg Selenio 37,7 ug Fuente: Yautibug, (2017) 16 2.3.4. Composición química de la cebada L tabla N° 7, se describe la composición química de la semilla de la cebada por cada 100 g. Tabla Nº 7 Composición química de la semilla de cebada Componente Unidad Valor Humedad % 100 g 7,92 Cenizas % 100 g 4,90 Proteínas % 100 g 8,63 Grasa % 100 g 1,20 Fibra % 100 g 1,08 Carbohidratos % 100 g 77,35 Energía Kcal 100 g 354,72 Fuente: Aro et al., (2019) 2.3.5. Beneficios del consumo de cebada Es uno de los cereales altamente digeribles y con un elevado poder nutricional, colabora con la digestión de los alimentos, contribuyendo con su asimilación y adecuado metabolismo. Es ideal para el consumo para personas con problemas gástricos e intestinales, además previene la cirrosis y esteatosis hepáticas, por su contenido de colina (sustancia que evade los depósitos de grasas en el hígado) y en ácidos esenciales. Mantiene el equilibrio de líquidos corporales evitando de esta manera la retención excesiva de agua, así como ayuda a las deshidrataciones debido a su contenido de sodio y potasio, por los efectos de las enzimas que contiene presenta una acción 17 desintoxicante, cura los malestares y las inflamaciones del aparato digestivo y de las vías urinarias, por su contenido de vitaminas (B1, B2, B3, A, C, ácido fólico y pantoténico, colina y biotina) y minerales (calcio, magnesio, zinc, sodio, potasio), la cebada es muy útil en periodos de crecimiento, en la falta de apetito, desarrollo muscular y mental y en caso de infecciones repetitivas (Chicaiza, 2018). 2.4. Snack Los snacks son alimentos que se consumen como comidas ligeras o como reemplazo parcial de una comida regular. Por otra parte, los snacks expandidos son productos inflados y crujientes obtenidos mediante la extrusión, elaborados a base de cereales ricos en almidón, especialmente de maíz, y recubiertos con colorantes, saborizantes y otros aditivos (Rehal et al., 2017). Estos productos especialmente son muy criticados por su bajo contenido nutricional, siendo perjudiciales cuando su consumo llega a reemplazar de forma regular la comida tradicional, sin embargo, pueden ser mejorados nutricionalmente mediante la adición de frutas, leguminosas, tubérculos y pseudocereales a la matriz alimentaria a base de maíz. Por lo tanto, pueden ser una fuente importante de proteína y energía para el mercado consumidor conformado principalmente por niños y jóvenes (Patil et al., 2016). 2.4.1. Clasificación de los snacks a. Snacks o bocaditos fritos Son aquellos que se obtienen luego de una fritura directa de la materia prima con el agregado posterior de sal o azúcar, saborizantes, colorantes u otros. 18 b. Snacks o bocaditos extruidos Son aquellos que se obtienen de una mezcla de materias primas previamente tratadas y que son sometidas a un proceso de extrusión. c. Snacks o bocaditos horneados Son aquellos productos fermentados por la producción de dióxido de carbono o bicarbonato de sodio y procesados térmicamente a presión ambiental (Carbajal et al., 2017). 2.4.2. Cereales y leguminosas para la elaboración de snacks Los cereales, constituyen la materia prima principal en la elaboración de snacks, debido a su composición físico-química (almidón: amilosa y amilopectina), bajo costo y disponibilidad en el mercado (Pérez et al., 2017). La amilosa y amilopectina son responsables de las propiedades físico-químicas y funcionales del almidón, entre las más importantes, las temperaturas de gelatinización, gelificación y fusión. Donde, los almidones con mayor contenido de amilosa presentan una mayor temperatura de gelatinización. Adicionalmente, los gránulos del almidón de los cereales presentan un tamaño que oscila de 5 a 20 μm y de acuerdo a su estructura cristalina (amilopectina) se los clasifica como almidones tipo A, los cuales son menos resistentes al proceso de digestión. Mientras que las leguminosas, por su parte, se consideran una fuente pobre de almidón con contenidos que oscilan de 25 a 50% de almidón en base seca, mismo que presenta mayor resistencia al proceso de digestión. Por tanto, se los clasifica como almidones tipo C (Ai, 2018). 19 2.4.3. Índice de absorción de agua (IAA) El IAA es una medida del grado de gelatinización del almidón y la capacidad de absorción de agua de los componentes del material, este índice permite inferir las condiciones de proceso más adecuadas para lograr una mayor hidratación, solubilización y desarrollo de una textura viscoelástica (Pismag et al., 2016). 2.4.4. Índice de solubilidad de agua (IAA) El ISA está relacionado con la cantidad de sólidos solubles en el extruido y refleja el grado de severidad del proceso térmico en función de la degradación, gelatinización, dextrinización y consecuente solubilización del almidón presente en la formulación. Se mide el grado de conversión del almidón durante la extrusión, que es la cantidad de polisacárido soluble liberado particularmente del almidón después de la extrusión, además, determina la cantidad de proteínas sin desnaturalizar. Por lo tanto, la mayor cantidad de polisacárido soluble, mayor ISA, en el producto extruido se produce al incrementar el esfuerzo de cizalla al interior del extrusor, efecto generado particularmente al utilizar mezclas alimenticias con bajos contenidos de humedad y procesar a alta temperatura de extrusión y velocidad del tornillo. En efecto, cuanto más severo sea el proceso de extrusión, el almidón sufrirá mayor degradación (dextrinización). Por consiguiente, aumenta la cantidad de almidón soluble y consecuentemente el ISA del producto. Asimismo, la incorporación de materiales alimenticios con altos contenidos de fibra, aumentan el ISA del extruido, ya que durante la extrusión la fibra aumenta su solubilidad (Taimil, 2019). 20 2.4.5. Valor calórico El chocho es un producto lleno de nutrientes, contiene gran cantidad de aminoácidos como leucina y lisina, lo que lo convierte en un excelente acompañante del maíz, arroz, cereales o trigo, ya que tiene un alto porcentaje de proteínas y grasas, superando en esto a la soya (Ahmed, 2018). Tabla Nº 8 Valor nutricional del chocho Componentes Contenido de 100 gr. de parte comestible Grasa 2,92 gr Calorías 119 kcal Carbohidratos 9,88 gr Proteínas 15,57 gr Colesterol 0 mg Fibra 2,8 gr Sodio 4 mg Potasio 245 mg Fuente: Ahmed, (2018) 21 CAPÍTULO III 3. METODOLOGIA 3.1. Ubicación y caracterización de la investigación La presente investigación se realizó en las instalaciones del complejo Agroindustrial de la Universidad Estatal de Bolívar, sector Laguacoto II. 3.1.1. Localización de la investigación Tabla N° 9 Ubicación de la investigación Ubicación: Localidad Provincia: Bolívar Cantón: Guaranda Sector: Laguacoto II Parroquia: Veintimilla Dirección: Laguacoto II km ½ vía Guaranda-San Simón Establecimiento: Universidad Estatal de Bolívar Unidad de producción: Complejo Agroindustrial 3.1.2. Situación geográfica y climática En la siguiente tabla se detalla la situación geográfica y climática donde fue desarrollada la investigación. Tabla N° 10 Situación geográfica y climática Parámetros Valor Altitud 2612 msnm Latitud 01°36'40” sur Longitud 78°59'50” oeste Temperatura mínima 8 °C Temperatura media anual 13 °C Temperatura máxima 26,44 °C Humedad 30% Fuente: Estación Meteorológica, Universidad Estatal de Bolívar, Laguacoto II, 2021. 22 3.1.3. Zona de vida De acuerdo a la clasificación realizada por el botánico y climatólogo Leslie Holdridge la zona de vida donde se llevó a cabo la investigación corresponde al bosque húmedo montano bajo (BHMB). 3.2. Metodología 3.2.1. Material experimental ➢ Chocho (Lupinus mutabilis) ➢ Cebada (Hordeum vulgare) 3.2.2. Material de campo ➢ Mortero ➢ Cápsulas de porcelana ➢ Embudos ➢ Erlenmeyer ➢ Papel filtro ➢ Dedal de celulosa ➢ Vaso de precipitación ➢ Probetas ➢ Cazos ➢ Desecador ➢ Espátulas ➢ Pinzas ➢ Crisoles ➢ Balones de aforo 23 3.2.3. Equipos ➢ Balanza analítica ➢ Secadora ➢ Tamiz ➢ Molino ➢ Horno ➢ Selladora ➢ Extrusor ➢ Mufla horno ➢ Extractor de fibra ➢ Extractor de grasa ➢ Cámara de flujo laminar ➢ Centrifuga ➢ Calorímetro ➢ Estufa ➢ Plancha de calentamiento 3.2.4. Material de bioseguridad ➢ Visor ➢ Guantes ➢ Mascarilla ➢ Cofia ➢ Alcohol ➢ Overol ➢ Mandil 24 ➢ Zapatos de goma 3.2.5. Material de oficina ➢ Laptop ➢ Bolígrafos ➢ Papel boom ➢ Impresora ➢ Calculadora ➢ Flash memory ➢ Cámara fotográfica ➢ Libreta de apuntes ➢ Esferográficos ➢ Lápices ➢ Calculadora ➢ Etiquetas ➢ Fundas herméticas 3.3. Métodos 3.3.1. Factores de estudio Para el desarrollo de la presente investigación, se plantearon los siguientes factores de estudio: factor A (% de expandidos de cebada + jalea de chocho + colorante de chocolate), factor B (tipo de edulcorante). 25 Tabla N° 11 Factores en estudio Factores Código Niveles % de expandido de cebada + jalea de chocho + colorante de chocolate. A a1: 60 % expandido de cebada + 28 % jalea de chocho + 7 % de colorante de chocolate a2: 80 % de expandido de cebada + 10 % jalea de chocho + 5 % de colorante de chocolate Tipo del edulcorante B b1: 5 % Stevia b2: 5 % azúcar normal 3.3.2. Tratamientos Para la elaboración del snack los tratamientos lo constituyen la combinación entre los niveles de los factores A y B como se presenta a continuación: Tabla N° 12 Tratamientos Tratamientos Códigos % cebada expandida % jalea de chocho % chocolate Edulcorante T1 a1b1 60 28 7 5 % Stevia T2 a1b2 60 28 7 5 % azúcar T3 a2b1 80 10 5 5 % Stevia T4 a2b2 80 10 5 5 % azúcar 26 3.3.3. Características del experimento En la siguiente tabla se detalla las características del experimento. Tabla N° 13 Características del experimento Características Cantidad Unidad experimental 20 g Números de factores experimentales 2 Niveles factor A 2 Niveles factor B 2 Número de repeticiones 3 Número de tratamientos 4 Números de unidades experimentales 12 3.3.4. Tipo de diseño experimental En el desarrollo de la investigación, se aplicó un diseño completamente al azar (DCA) en arreglo factorial A*B (2*2) con 3 repeticiones, para lo cual se presenta el siguiente modelo matemático. Modelo de diseño 𝑌𝑖𝑗𝑘 = 𝜇 + 𝐴𝑖 + 𝐵𝑗 + 𝐴𝐵𝑖𝑗 + 𝜀𝑖𝑗𝑘 En la que: Yijk= Variable sujeta de medición μ= Media general Ai= Efecto del factor A Bj= Efecto del factor B ABij= Efecto de la interacción (A*B) Єijk= Efecto del Error Experimental 27 3.3.5. Análisis de varianza En la siguiente tabla se presenta el modelo de análisis de varianza para establecer la diferencia entre los tratamientos con un 95 % de nivel de confianza. Tabla N° 14 Anova Fuente de variación Suma de cuadrados Grados de libertad Cuadrado medio F calculada F tablas Factor A SCA a–1 SCA/(a-1) CMA/CME gl A/gl E Factor B SCB b–1 SCB/(b-1) CMB/CME gl B/gl E Interacción AB SCAB (a-1) (b-1) SCAB/(a-1)(b- 1) CMAB/CM E gl AB/gl E Error SCE ab (n–1) SCE/ab(n-1) Total SCT nab–1 Tabla N° 15 Análisis de varianza para el diseño de bloques Fuente de variación Suma de cuadrados Grados de libertad Cuadrados medios F calculada F tablas Tratamientos SStratamientos a-1 SStratamientos/a-1 CM/CMerror F(a-1)(b-1) Bloques SSbloques b-1 SSbloques/b-1 Error SSerror (a-1)(b-1) SSerror/(a-1)(b-1) Total SStotal 28 3.3.6. Pruebas de rangos múltiples Para establecer el mejor tratamiento, se realizó por el método de la diferencia mínima significativa LSD. Modelo de LSD 𝐿𝑆𝐷 = 𝑡 ( 𝛼 2 , 𝑔𝑙 𝑒𝑟𝑟𝑜𝑟) 𝑥√𝐶𝑀𝐸( 1 𝑛𝑖 + 1 𝑛𝑗 ) En la que: tα 2⁄ = Valor de la tasa T - Student a una cierta significancia. N − k = Grados de libertad que corresponden al error. CME = Cuadro medio del error. n = Es el número de observaciones para los tratamientos i, j y k 29 3.4. Metodología experimental 3.4.1. Descripción de la elaboración de jalea de chocho ➢ Recepción de materia prima Se adquirieron 500 gr de chocho desamargado según la normativa INEN 2390 con 15 días de vida útil, el producto fue comprado en un supermercado del centro de la ciudad de Guaranda. ➢ Lavado Se colocó los granos de chocho en un recipiente en el cual se procedió a lavarlos y descascararlos. ➢ Pesado Con la ayuda de una balanza analítica se procedió a pesar la cantidad exacta de acuerdo a las formulaciones planteados. ➢ Despulpado Una vez obtenido el pesaje adecuado procedemos a despulpar el chocho con la cantidad mínima de agua. ➢ Cocción y mezclado En esta etapa la pulpa de chocho se procedió a colocar en una paila de aluminio, se adicionó la Stevia y el chocolate en constante movimiento con la ayuda de una cuchara de palo a fuego medio hasta alcanzar los 65º Brix. ➢ Enfriado Se dejó reposar la jalea hasta que su temperatura llegue a los 55 ºC. ➢ Almacenado Se colocó en envases de vidrio correctamente esterilizados y posteriormente pasados a refrigeración a 7 ºC. 30 3.4.2. Diagrama de flujo de la elaboración de jalea de chocho Recepción de la materia prima Lavado Pesado Despulpado Cocción y mezclado Enfriado Almacenado 31 3.4.3. Descripción de la elaboración del expandido de cebada ➢ Recepción de la materia prima Los granos de cebada fueron adquiridos en el supermercado de la ciudad de Guaranda y trasladados hasta el complejo agroindustrial de la Universidad Estatal de Bolívar. ➢ Limpieza y selección Se procedió a retirar todas las impurezas como son piedras, granos dañados, una vez descartada las impurezas se seleccionó los granos enteros de tamaños uniformes sin daño alguno. ➢ Pesado En una balanza analítica se procedió a pesar la cebada. ➢ Remojo A la cebada se dejó remojar durante 1 día para su ablandamiento. ➢ Expandido Previamente se calentó el equipo aproximadamente 20 min, posterior a ello se procedió a cargar el grano en el expansor con la ayuda de un embudo y se colocó 500 g de cebada, para finalizar se selló herméticamente la tapa el expansor para evitar la fuga de vapor. ➢ Descarga y expansión del cereal La descarga se la realizó con la ayuda de una palanca metálica. ➢ Enfriado El cereal expandido se colocó en una bandeja plástica de polietileno y se dejó enfriar durante 10 min a temperatura ambiente. 32 ➢ Empacado y almacenado El producto terminado se procedió a empacar y almacenar en un lugar fresco. 3.4.4. Diagrama de proceso para la elaboración de expandido de cebada Recepción de la materia prima Limpieza y selección Pesado Remojo Expandido 170 rpm Descarga y expansión Enfriado Empacado y almacenado 33 3.5. Caracterización composicional del chocho y la cebada 3.5.1. Humedad Para el porcentaje de humedad se realizó por el método AOAC 925.10, donde consistió en pesar 3 g de chocho y cebada triturada en las cápsulas de porcelana, fueron llevadas con una pinza a una estufa a 130 °C por 1 h, posterior a ello las muestras se colocaron en el desecador por 40 min hasta adquirir pesos constantes. % 𝐻𝑢𝑚𝑒𝑑𝑎𝑑 = 𝑀𝑎 − 𝑀𝑏 𝑀𝑎 − 𝑀 ∗ 100 Ecuación 1. Determinación de la humedad En el que: 𝑀: masa en g de la cápsula 𝑀𝑎: masa en g de la cápsula + la muestra 𝑀𝑏: masa en g de la cápsula + la muestra seca 3.5.2. Ceniza Para la determinación del porcentaje de ceniza se realizó de acuerdo a la norma AOAC 923.03, donde se pesó de 1 g de chocho y cebada triturada, mismas que fueron colocadas en crisoles, posteriormente fueron llevados a una mufla horno donde se incinero a 550 °C por 8 h, para obtener un peso constante las muestras fueron colocadas en un desecador por 40 min. 𝑔. 𝑟𝑒𝑠𝑖𝑑𝑢𝑜𝑠 𝑓𝑖𝑗𝑜 = (𝑐𝑟𝑖𝑠𝑜𝑙 + 𝑐𝑒𝑛𝑖𝑧𝑎) − (𝑝𝑒𝑠𝑜 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑒𝑙 𝑐𝑟𝑖𝑠𝑜𝑙) 𝐺𝑟𝑎𝑚𝑜𝑠 𝑑𝑒 𝑟𝑒𝑠𝑖𝑑𝑢𝑜 𝑓𝑖𝑗𝑜 = 𝑔 𝑑𝑒 𝑐𝑒𝑛𝑖𝑧𝑎𝑠 %𝑪𝒆𝒏𝒊𝒛𝒂𝒔 = 𝑔 𝑑𝑒 𝑟𝑒𝑠𝑖𝑑𝑢𝑜𝑠 𝑓𝑖𝑗𝑜𝑠 𝑝𝑒𝑠𝑜 𝑑𝑒 𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎 ∗ 100 Ecuación 2. Determinación de la ceniza 34 3.5.3. Fibra Para la determinación del porcentaje de fibra se realizó por el método WEENDE, donde en 0,5 g de muestras de chocho y cebada triturada se agregó 100 mL de H2SO4, posteriormente fueron colocados en una lancha de calentamiento por 1 h para la extracción de azucares y almidones, a los residuos resultantes se adicionó 100 mL NaOH misma que se colocó en una plancha de calentamiento por 1 h, concluido este proceso se procedió a filtrar los residuos para posteriormente ser llevados a una estufa a 130 °C por 40 min, para obtener un peso constante se colocaron en un desecador durante 40 min. 𝑪𝒐𝒏𝒕𝒆𝒏𝒊𝒅𝒐 𝒅𝒆 𝒇𝒊𝒃𝒓𝒂 % = ( 𝑾𝟐 𝑾𝟏 ) ∗ 𝟏𝟎𝟎 Ecuación 3. Determinación de la fibra En el que: 𝑊2: peso de muestra en g 𝑊1: peso del residuo en g 3.5.4. Proteína Para el porcentaje de proteína se realizó por el método Dumas, donde consiste en la combustión de las muestras de chocho y cebada triturada a 900 °C en una atmosfera de oxígeno, atreves de tubos de oxidación y reducción el N se convierte en N2, en el proceso se libera CO2, CH2 y N, donde un detector de conductividad térmica mide el gas de nitrógeno. 𝑃𝑟𝑜𝑡𝑒í𝑛𝑎 𝑐𝑟𝑢𝑑𝑎 (%) = % 𝑛𝑖𝑡𝑟ó𝑔𝑒𝑛𝑜 𝑥 6.25 Ecuación 4. Determinación de proteína 35 3.5.5. Grasa Para calcular el porcentaje de grasa se realizó por el método AOAC 2003.06, donde se realizó la hidrolisis acida que consistió en adicionar 100 mL de HCl en 1 g de chocho y cebada triturada y calentar durante 1 h con agitación constante en una plancha de calentamiento, posterior a ello los residuos son filtrados y llevados a una estufa a 130 °C por 40 min, posteriormente estos residuos son introducidos en los dedales de celulosa y colocados en el equipo determinador de grasa con 50 mL de C6H14, finalmente para la evaporación del C6H14 se llevó a una estufa a 130 °C por 40 min. % 𝒈𝒓𝒂𝒔𝒂 = 𝑃2 − 𝑃1 𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎 ∗ 100 Ecuación 5. Determinación de la grasa En la que: 𝑃2: peso del caso final 𝑃1: peso de caso inicial 3.5.6. Poder calórico Para la determinación del poder calorífico se aplicó la norma UNEN-EN ISO 18125 la cual consiste quemar la muestra a presión atmosférica donde el agua no se condensa y es eliminada como vapor con los gases de combustión, el calor de la combustión es el poder calorífico neto el combustible a presión constante, el poder calorífico siempre se expresa en unidad de masa o en unidad de volumen de combustible que se ha quemado. 36 3.6. Determinación del porcentaje de chocho y cebada 3.6.1. Descripción de la elaboración del snack ➢ Recepción de materia prima Se receptó el expandido de la cebada y la jalea de chocho materias primas para su posterior transformación en snack. ➢ Estandarización Se verificó las materias primas para que cada componente de los expandidos sea del mismo tamaño y forma. ➢ Pesado Con el uso de una balanza analítica se procedió a pesar de acuerdo a las formulaciones especificadas en el factor de estudio. ➢ Mezclado Proceso donde cada ingrediente e insumo es introducido en la mezcladora para formar una pasta homogénea. ➢ Cocido Cocción de la mezcla de ingredientes e insumos, esto se lo realizó durante 7 min a una temperatura de 170 °C. ➢ Moldeado Colocación de la mezcla cocida en moldes de acuerdo a su forma y tamaño dispuesto. ➢ Enfriado Consistió en dejar reposar el expandido de cebada con jalea de chocho con cobertura de chocolate a temperatura ambiente. 37 ➢ Empacado Se colocó las hojuelas de cebada en fundas de polietileno para conservar su textura y apariencia. 3.6.2. Diagrama de proceso para la elaboración del snack Recepción de la materia prima Estandarizado Pesado Mezclado Cocido Moldeado Enfriado Empacado 38 3.6.3. Análisis de la proteína del snack Para determinar del porcentaje de proteína se realizó por el método Kjeldahl, donde se introdujo 1 g de muestra en un matraz mineralizado donde se añadió 10 g de K2SO4, 0,3 g de catalizador oxido de cobre, 0,9 g de sulfato cúprico y 25 cm3 de ácido sulfúrico, posterior a ello se calentó el matraz con agitación constante hasta su carbonización de masa y desaparición de espuma, seguido con el proceso se calentó hasta su punto de ebullición evitando el sobrecalentamiento y la adherencia de partículas orgánicas, el factor de conversión fue de N x 6,25 % para obtener las proporciones de proteína. % 𝑃𝑟𝑜𝑡𝑒í𝑛𝑎 𝑐𝑟𝑢𝑑𝑎 = % 𝑛𝑖𝑡𝑟ó𝑔𝑒𝑛𝑜 𝑥 6.25 Ecuación 6. Determinación de la proteína 3.7. Evaluación sensorial Para la evaluación sensorial se capacitó a 10 estudiantes de carrera de Ingeniería Agroindustrial de la Universidad Estatal de Bolívar, los atributos medibles para el snack a base de chocho y cebada fueron en color, olor, sabor, textura y aceptabilidad con una calificación hedónica de 5 puntos, donde 1 fue la calificación más baja y 5 fue la calificación más alta. 3.8. Parámetros de control de la calidad del snack 3.8.1. Ceniza Para determinar el porcentaje de ceniza del snack a base de chocho y cebada, se realizó por el método AOAC 923.03, el cual es un indicador de minerales y materia orgánica. 39 3.8.2. Humedad Se aplicó el método AOAC 925.10 para determinar el porcentaje de humedad del snack a base de chocho y cebada, donde se utilizó una técnica por secado haciendo uso de una estufa a 130 °C por 1 h. 3.8.3. Grasa Para determinar el porcentaje de grasa en el snack, se realizó por el método AOAC 2003.06, donde se usó del equipo determinador de grasa con C6H14. 3.8.4. Fibra dietética Se aplicó el método AOAC 985.29 para determinar el porcentaje de fibra dietética en el snack a base de chocho y cebada que consiste en la digestión de los carbohidratos y las proteínas por medio de los enzimas. 3.8.5. Carbohidratos Para los carbohidratos del snack a base de chocho y cebada, se realizó por cálculo, donde la diferencia de carbohidratos = (100 – (proteína + fibra + grasas + humedad + cenizas)). 3.8.6. Energía Para la determinación de energía primero se calculó la energía aportada por cada nutriente, hidratos de carbono, grasa, proteína, fibra y ceniza después se sumaron todos estos valores y los resultados fueron expresados en kcal/100 g. 3.8.7. Mohos y levaduras El método utilizado para los mohos y levaduras en el snack a base de chocho y cebada fue la AOAC 997.02, donde se incuban por 5 días entre 21 ºC y 25 ºC. 3.8.8. Escherichia coli Se utilizó el método AOAC RI: 110402. 40 3.9. Diseño comercial de la etiqueta Para la etiqueta del producto final se realizó en base a la normativa NTE INEN 1559, donde establece el rotulado que debe contener la etiqueta para productos alimenticios de consumo humano. 41 CAPÍTULO IV 4. RESULTADOS Y DISCUSIÓN 4.1. Resultados de la caracterización composicional del chocho y la cebada Para dar cumplimiento al primer objetivo se realizó la caracterización composicional del chocho y cebada previamente molidas, a continuación, se detallan los resultados de los distintos parámetros analizados. Tabla N° 16 Resultados de la composición del chocho y cebada Parámetro Método Chocho Cebada % Humedad AOAC 925.10 5,25 2,87 Cenizas AOAC 923.03 3,40 1,80 Fibra WEENDE 0,50 0,22 Proteína DUMAS 57,35 11,30 Grasa AOAC 2003.06 22,45 2,05 Poder Calórico UNE-EN ISO 18125 23,8448 MJ/Kg 17,4187 MJ/Kg Como se observa en la tabla de resultados de la composición nutricional del chocho y la cebada, se determina que el chocho posee mayor porcentaje en los parámetros analizados en comparación con la cebada, resaltando que la proteína de chocho tiene un valor de 57,35 % al igual que en grasa con 22,45 %, lo que le hace un grano altamente nutritivo para la elaboración de productos derivados del chocho. 42 Llerena (2022), realizó una investigación de los beneficios del chocho para mejorar la nutrición, donde reportó los siguientes resultados: ceniza 2,54 %, fibra 10,37 %, proteína 54,05 % y grasa 21,22 %. De igual manera Grandes (2022), realizó la caracterización del chocho para la elaboración de una bebida nutricional, donde informó estos resultados: ceniza 3,54 %, fibra 9,46 %, proteína 42,72 % y grasa 18,80 %. Ambos autores encontraron altos porcentajes de proteína en el chocho, mientras que en el análisis de fibra los análisis varían significativamente, esto debido al proceso de descascarado del grano. En cuanto a la humedad los resultados varían independientemente si el análisis se lo realiza en el grano seco en el grano sin secar, sin embargo, Matute (2014) encontró una humedad del 1,38 % y en nuestra investigación fue de 5,25 %, por otro lado, el análisis del poder calorífico distintos autores lo realizan especialmente en el residuo del chocho. La norma NTE INEN 1559, establece la humedad maxima de 13 % que debe tener la harina de cebada, mientras que en proteína un valor mínimo de 12 %. Por otro lado Leon (2019), da a conocer la composición química de la cebada donde adquirió una humedad del 13 %, proteínas 7,5 %, grasa 1,1 %, cenizas 1,2 %. Finalmente, Basurto (2018) reportó 8,2 % de proteína en harina de cebada. 4.2. Determinación del mejor tratamiento de chocho y cebada del snack mediante la proteína Para determinar el mejor tratamiento de chocho y cebada para la elaboración del snack se realizó el análisis de proteína de 4 formulaciones diferentes, a continuación, se detalla el análisis de varianza de proteína del snack para establecer la diferencia significativa entre los tratamientos. 43 Tabla N° 17 Anova del % de proteína del snack Fuente Gl Suma de Cuadrados Cuadrado Medio Razón-F Valor-ρ Efectos principales A: % cebada + chocho + colorante 1 2,05013 2,05013 2460,16 0,0000 ** B: Tipo de edulcorante 1 2,28813 2,28813 2745,76 0,0000 ** Interacciones AB 1 2,15053 2,15053 2580,64 0,0000 ** Residuos 8 0,00667 0,00083 Total 11 6,49547 **: Diferencia altamente significativa El análisis de varianza realizado al porcentaje de proteína de los 4 tratamientos para establecer la mejor combinación de chocho y cebaba se presentan en la tabla anterior, donde indica que existe diferencia altamente significativa en el factor A y en el Factor B, así como en su interacción, puesto que sus valores ρ son menores que 0,05, en consecuencia, los porcentajes de cebada + jalea de chocho así como el tipo de edulcorante inciden en los porcentajes de proteína con un 95,0 % de nivel de confiabilidad. Para determinar el nivel de incidencia de cada uno de los niveles se realizó prueba de LSD para el factor A y B con un 95,0 % de nivel de confianza como se detalla a continuación: 44 Tabla N° 18 Pruebas de rangos múltiples para % de proteína del snack en el factor A % cebada + chocho + colorante Casos Media LS Grupos Homogéneos a2 6 7,9167 A a1 6 7,0900 B En la tabla de comparación de rangos múltiples del factor A se observa que los grupos son heterogéneos, lo que evidencia la diferencia estadística entre estos niveles, dando así la media más alta de porcentaje de proteína al nivel a2 con 7,91 % misma que corresponde a 80 % de expandido de cebada + 10 % jalea de chocho + 5 % de colorante de chocolate, es decir que a estas combinaciones la proteína del producto es más elevado. A continuación, se observa gráficamente. Figura N° 3 Medias de los % de proteína del snack en el factor A a1 a2 Medias y 95,0% de Fisher LSD % cebada + chocho + colorante 7 7,2 7,4 7,6 7,8 8 % P ro te ín a 45 En la figura se observa que las medias los niveles del factor A presentan una diferencia estadística con 95,0 % de confiabilidad, dado que sus extremos no se superponen en ningún punto. Tabla N° 19 Pruebas de rangos múltiples para % de proteína del snack en el factor B Tipo de edulcorante Casos Media LS Grupos Homogéneos b1 6 7,9400 A b2 6 7,0666 B Del mismo modo en la tabla anterior se detalla que los grupos de los niveles del factor B son heterogéneos, además se evidencia que la media del porcentaje de proteína más alta corresponde al nivel b1 con valor de 7,9400 %, por ende, el snack con 5 % Stevia aumenta el porcentaje de proteína. Figura N° 4 Medias de los % de proteína del snack en el factor B b1 b2 Medias y 95,0% de Fisher LSD Tipo de edulcorante 7 7,2 7,4 7,6 7,8 8 % P ro te ín a 46 Mediante la figura se observa la diferencia estadística entre el nivel b1 y b2 con un 95,0 % de confianza, ya que se detalla que los niveles del factor B no se superpone entre ellos, por lo tanto, la adición de 5 % de Stevia en la elaboración del snack incide en el resultado de proteína. Figura N° 5 Interacción de AB del % de proteína del snack En la figura de interacciones se observa que los puntos más altos de los extremos de los niveles a2b1 tienden a presentar mayor porcentaje de proteína en el producto final, en tal sentido, el snack elaborado de 80 % de expandido de cebada + 10 % jalea de chocho + 5 % de colorante de chocolate y con adición de 5 % de Stevia es la mejor combinación para obtener un producto con altos porcentajes de proteína. Para la elaboración del snack a base de chocho (Lupinus mutabilis) y cebada (Hordeum vulgare), se realizó cuatro formulaciones diferentes como se aprecia en la siguiente tabla. Gráfico de Interacciones % cebada + chocho + colorante 7 7,3 7,6 7,9 8,2 8,5 8,8 % P r o te ín a a1 a2 Tipo de edulcorante b1 b2 47 Tabla N° 20 Determinación del mejor porcentaje de chocho y cebada Tratamientos Códigos % cebada expandida % jalea de chocho % chocolate Edulcorante T1 a1b1 60 28 7 5 % Stevia T2 a1b2 60 28 7 5 % azúcar T3 a2b1 80 10 5 5 % Stevia T4 a2b2 80 10 5 5 % azúcar De acuerdo al análisis de varianza realizado al porcentaje de proteína de los cuatro tratamientos del snack, se evidenció que la mejor combinación con alto porcentaje de proteína es el tratamiento T3 de códigos a2b1, misma que está compuesta por 80 % de expandido de cebada + 10 % jalea de chocho + 5 % de colorante de chocolate y con adición de 5 % de Stevia. Según la norma NTE INEN 2570, define como productos alimenticios que permiten mitigar el hambre sin llegar a ser una comida completa, se los conoce como pasabocas, snacks, botanas. La combinación de un cereal con una leguminosa le proporciona al producto un equilibrio en aminoácidos mejorando su valor nutritivo, así también las leguminosas aportan altos porcentajes de proteína (Santacruz et al., 2022). El chocho es rico en lisina y deficiente en metionina, mientras que los cereales son ricos en metionina y deficiente en lisina, la combinación de cereales con leguminosa trae como resultado una proteína con alto valor biológico (Tomczak et al., 2018). 48 4.3. Resultados de la evaluación sensorial del snack Para determinar el mejor tratamiento mediante la evaluación sensorial, las cuatro combinaciones de % de cebada expandida + % de jalea de chocho + % de chocolate + % de edulcorante, fueron sometidas a 10 catadores semientrenados, donde los atributos medibles que evaluaron fueron color, olor, sabor, textura y aceptabilidad con una calificación hedónica de 5 puntos. 4.3.1. Color Se realizó la evaluación sensorial con respecto al color del snack a base de chocho y cebada, donde los parámetros medibles para el color fueron: 5 muy buena, 4 buena, 3 aceptable, 2 regular, 1 mala. A continuación, se presenta el diseño de bloque para el atributo sabor, donde se determinó la diferencia estadística entre los tratamientos. Tabla N° 21 Análisis de varianza del atributo color del snack Fuente Gl Suma de Cuadrados Cuadrado Medio Razón-F Valor-ρ Efectos principales Tratamientos 3 12,9 4,30000 5,92 0,0031 ** Catadores 9 4,6 0,51111 0,70 0,6998 NS Residuos 27 19,6 0,72593 Total 39 37,1 **: Diferencia altamente significativa; NS: diferencia no significativa En la tabla nos indica una diferencia significativa entre los tratamientos con respecto al color del snack a base de chocho y cebada, debido a que su valor-ρ es menor a 0,05, es decir que el color del snack tiene un efecto estadísticamente significativo entre los tratamientos con un 95,0 % de nivel de confianza. 49 Para determinar el nivel incidencia entre las medias de los tratamientos se realizó pruebas de rangos múltiples con un 95 % de confiabilidad. Tabla N° 22 Pruebas de rangos múltiples para el color del snack Tratamientos Casos Media LS Grupos Homogéneos T3 10 4,3 A T1 10 3,2 B T4 10 3,1 B T2 10 2,8 B La tabla de pruebas de rangos múltiples muestra tres grupos homogéneos y los valores medios de cada uno de los tratamientos, donde el tratamiento T3 adquirió una calificación media de 4,3 puntos, misma que está situada en la calificación hedónica entre buena y muy buena con respecto al color del snack. Figura N° 6 Medias de los tratamientos del color del snack 50 En la figura anterior se puede observar que el tratamiento T3 con 80 % de expandido de cebada + 10 % jalea de chocho + 5 % de colorante de chocolate y con adición de 5 % de Stevia, se encuentra en el punto más alto de la calificación., en tal sentido este tratamiento resulto ser el mejor con respecto al color del snack. 4.3.2. Olor Se realizó la evaluación sensorial con respecto al olor del snack a base de chocho y cebada, donde 10 catadores semientrenados evaluaron las siguientes características: 5 muy buena, 4 buena, 3 aceptable, 2 regular, 1 mala, para establecer las medias diferentes se realizó mediante el diseño de bloques. En la siguiente tabla se presenta el análisis de varianza del diseño de bloques para el atributo olor del snack. Tabla N° 23 Análisis de varianza del atributo olor del snack Fuente Gl Suma de Cuadrados Cuadrado Medio Razón-F Valor-ρ Efectos principales Tratamientos 3 11,0 3,66667 3,67 0,0245 * Catadores 9 2,4 0,26667 0,27 0,9785 NS Residuos 27 27,0 1,00000 Total 39 40,4 *: Diferencia significativa; NS: diferencia no significativa Mediante el análisis de varianza que se presenta en la tabla, se observa que existe diferencia significativa en los tratamientos ya que sus valores-ρ prueban la significancia estadística y dicho valor es menor que 0,05, en tal sentido cada uno 51 de los tratamientos con respecto al olor del snack son estadísticamente diferentes con un 95,0 % nivel de confianza. Para establecer el nivel de incidencia de las medias entre los tratamientos, se realizó pruebas de rangos múltiples. Tabla N° 24 Pruebas de rangos múltiples para el olor del snack Tratamientos Casos Media LS Grupos Homogéneos T3 10 4,2 A T2 10 3,1 B T1 10 3,0 B T4 10 2,9 B Con respecto al olor del snack a base de chocho y cebada, la media con la calificación más alta corresponde al tratamiento T3 con 4,2 puntos de calificación situándose entre bueno y muy bueno, por lo que se le considera como el mejor tratamiento. Figura N° 7 Medias de los tratamientos del olor del snack 52 En la figura se detalla la comparación de medias entre los tratamientos, donde se indica que el tratamiento T3 no se superponen con los demás tratamientos, indicando así que es el mejor tratamiento. 4.3.3. Sabor Con respecto al sabor del snack a base de chocho y cebada 10 catadores semientrenados evaluaron este atributo, donde calificaron al producto las siguientes características 5 muy buena, 4 buena, 3 aceptable, 2 regular, 1 mala, según la calificación hedónica establecida. Para establecer las medias significativas entre los tratamientos se realizó en diseño de bloques como se presenta a continuación. Tabla N° 25 Análisis de varianza del atributo sabor del snack Fuente Gl Suma de Cuadrados Cuadrado Medio Razón-F Valor-ρ Efectos principales Tratamientos 3 6,7 2,23333 2,34 0,0960 NS Catadores 9 9,0 1,00000 1,05 0,4309 NS Residuos 27 25,8 0,95556 Total 39 41,5 NS: diferencia no significativa Mediante el análisis de varianza como se presenta en la siguiente tabla, se detalla que no existe diferencia significativa entre los tratamientos dado que sus valores-ρ son menores que 0,05, en tal sentido se determina que el sabor del snack a base de chocho y cebada son relativamente iguales en todos los tratamientos con un nivel de confianza del 95,0 %. 53 Figura N° 8 Medias de los tratamientos del snack En la figura de comparación de medias entre los tratamientos con respecto al atributo sabor del snack se detalla que el tratamiento T3 es mínimamente diferente con respecto a los demás tratamientos. 4.3.4. Textura Para la textura del snack a base de chocho y cebada, se realizó un análisis sensorial donde 10 catadores semientrenados evaluaron este atributo y las características medibles según la escala hedónica fueron las siguientes: 5 muy buena, 4 buena, 3 aceptable, 2 regular, 1 mala. Para establecer las medias diferentes entre los tratamientos se realizó un análisis de varianza mediante un diseño de bloques. T1 T2 T3 T4 Medias y 95,0% de Fisher LSD Tratamientos 2,9 3,3 3,7 4,1 4,5 4,9 S a b o r 54 Tabla N° 26 Análisis de varianza de la textura del snack Fuente Gl Suma de Cuadrados Cuadrado Medio Razón-F Valor-ρ Efectos principales Tratamientos 3 15,0 5,00000 3,97 0,0182 * Catadores 9 4,6 0,51111 0,41 0,9209 NS Residuos 27 34,0 1,25926 Total 39 53,6 *: Diferencia significativa; NS: diferencia no significativa Por medio de la tabla de análisis de varianza realizado a la textura del snack a base de chocho y cebada, se identificó que la textura del producto es diferente entre los tratamientos debido a que su valor-ρ es menor que 0,05, en tal sentido se determina que al menos un tratamiento es diferente en textura con un nivel de confianza del 95,0 %. Para establecer el nivel de significancia entre los tratamientos se realizó comparación de medias por el método LSD. Tabla N° 27 Pruebas de rangos múltiples para la textura del snack Tratamientos Casos Media LS Grupos Homogéneos T3 10 4,3 A T4 10 3,6 A B T1 10 3,0 B T2 10 2,7 B 55 En la tabla de comparación de rangos múltiples se muestran los valores medios de cada uno de los tratamientos, donde se detalla que el tratamiento T3 posee una calificación más alta de 4,3 puntos, por lo tanto, se determina que el snack elaborado a base de 80 % de expandido de cebada + 10 % jalea de chocho + 5 % de colorante de chocolate y con adición de 5 % de Stevia es uno de los mejores tratamientos. Figura N° 9 Medias de los tratamientos del snack En la figura de comparación de medias, se observa que el tratamiento T4 se encuentra en el punto más alto en comparación con los demás tratamientos. 4.3.5. Aceptabilidad Para la aceptabilidad del producto los cuatro tratamientos fueron sometidos a un análisis sensorial evaluados por 10 catadores semientrenados, donde calificación según las siguientes características: 5 muy buena, 4 buena, 3 aceptable, 2 regular y 1 mala. Se realizó un análisis de varianza en la aceptabilidad del snack a base de chocho y cebada mediante un diseño de bloques no aleatorizados como se detalla a continuación. 56 Tabla N° 28 Análisis de varianza de la aceptabilidad del snack Fuente Gl Suma de Cuadrados Cuadrado Medio Razón-F Valor-ρ Efectos principales Tratamientos 3 14,275 4,75833 5,98 0,0029 ** Catadores 9 9,025 1,00278 1,26 0,3021 NS Residuos 27 21,475 0,79537 Total 39 44,775 **: Diferencia altamente significativa; NS: diferencia no significativa En la tabla se presenta los resultados del análisis de varianza en el atributo aceptabilidad del producto y se indica que existe diferencia significativa entre los tratamientos ya que sus valores-ρ son menores a 0,05, es decir al menos un tratamiento es diferente con un 95,0 % nivel de confianza. Para establecer el nivel de incidencia entre los tratamientos, se realizó una comparación de medias por el método LSD. Tabla N° 29 Pruebas de rangos múltiples para la textura del snack Tratamientos Casos Media LS Grupos Homogéneos T3 10 4,6 A T4 10 3,8 A B T1 10 3,2 B T2 10 3,1 B En la tabla de comparación de rangos múltiples se observan tres grupos homogéneos y la media de calificación más alta corresponde al tratamiento T3 con 57 una puntuación de 4,6 de calificación, es decir snack elaborado a base de 80 % de expandido de cebada + 10 % jalea de chocho + 5 % de colorante de chocolate y con adición de 5 % de Stevia resultó ser el mejor tratamiento misma que se sitúa entre buena y muy buena según la escala hedónica de calificación. Figura N° 10 Medias de los tratamientos del snack En la figura de comparación de rangos múltiples se evidencia que el tratamiento T3 se encuentra en el punto más alto, misma que no se traslapan con los demás tratamientos. En síntesis, mediante el análisis sensorial realizado a los cuatro tratamientos, se determinó que el tratamiento T3 resultó ser uno de los mejores, es decir el snack elaborado a base de 80 % de expandido de cebada + 10 % jalea de chocho + 5 % de colorante de chocolate y con adición de 5 % de Stevia presentó un color, olor, sabor, textura y aceptabilidad entre buena y muy buena. 58 4.4. Resultados de los parámetros de la calidad del snack del mejor tratamiento Una vez establecido el mejor tratamiento mediante el análisis de la proteína y el análisis sensorial, se realizó un análisis físico químico del mejor tratamiento (T3) para establecer la calidad del snack. Tabla N° 30 Resultados de los parámetros de calidad del mejor tratamiento de snack Ensayos Métodos Unidades Resultado Cenizas AOAC 923.03 % 1,63 Proteína AOAC 2001.11 % (Nx6,25) 8,78 Humedad AOAC 925.10 % 5,50 Grasa AOAC 2003.06 % 10,0 Fibra dietética AOAC 985.29 % 13,5 Carbohidratos Cálculo % 61 Energía Cálculo kcal/100 g 367 En la tabla se detalla los resultados de los análisis físico químicos del snack del tratamiento T3, donde los resultados más representativos es el porcentaje de proteína con 8,78 % el cual es aportado por la jalea de chocho, grasa 10 % y fibra dietética tiene un valor de 13,15 % que es aportada por el cereal, además el snack en energía tiene un valor de 367 kcal/100 g de muestra. El Instituto Ecuatoriano de Normalización NTE INEN 2561, establece los requisitos que deben cumplir estos tipos de bocadillos, donde la humedad debe ser 59 del 5 % y grasa del 40 %, comparando con nuestra investigación estos requerimientos se ajustan con los resultados reportados en la Tabla 30. En la investigación realizada por Santacruz et al., (2022), analizó a un extruido de una mezcla de 25 % de chocho y 75 % de maíz donde reportó los siguientes resultados: humedad 4,48 %, proteína 15,75 %, grasa 6,75 %, ceniza 3,33 %, carbohidratos 69,87 % y fibra dietética 14,27 %, en comparación con nuestra investigación estos resultados son similares, demostrando así que el producto elaborado a base de una combinación de leguminosa y cereal el resultado del producto final es altamente nutritivo. Martínez (2017), en la barra nutritiva a base de chocho reportó un resultado de energía de 250 kcal/100 g. Además, Pillajo (2017), en una barra de suplemento nutricional a base de chocho y quinua dio a conocer un resultado de energía 160 kcal/100 g, mientras que en nuestra investigación el resultado de energía fue de 367 kcal/100 g, resultado bastante superior a los reportados por los autores esto pudiendo atribuirse a la materia prima y las concentraciones utilizadas para la elaboración del producto. 60 Tabla N° 31 Resultados de los mohos y levaduras del mejor tratamiento T3 Ensayos Métodos Unidades NTE INEN 2561 Resultado Mohos AOAC 997.02 UPM/g 10 <10 Levaduras AOAC 997.02 UPL/g 30 (e) Escherichia coli AOAC R.I.:110402 UFC/g <10 <10 Nota: (e) valor estimado del contaje en la dilución más baja; UPM: unidades propagadoras de mohos; UPL: unidades propagadoras de Levaduras. Para establecer la calidad del producto elaborado, también se realizó el análisis microbiológico al snack del mejor tratamiento T3, donde los resultados en mohos son de <10 UPM/g, levaduras 30 (e) UPL/g y de Escherichia coli <10. Estos resultados en comparación con la norma NTE INEN 2561, donde establece los requisitos microbiológicos para la calidad del producto, se encuentra dentro del rango permitido por la normativa. Además, Martínez (2017) realizó un análisis microbiológico a una barra energética a base de chocho donde informó la ausencia de mohos y levaduras. En síntesis, el snack a base de chocho y cebada cumple con los parámetros de control de calidad, tanto para los requisitos bromatológicos, así como también para los requisitos microbiológicos otorgados por la normativa NTE INEN 2561, de igual manera el producto presento color, olor, sabor y textura característicos haciéndolo un producto apto para el consumo humano. 61 4.5. Resultado del diseño comercial de la etiqueta 4.5.1. Costo de producción Para el análisis de costo de producción de la elaboración del snack a base de expandido de cebada, jalea de chocho con cobertura de chocolate más Stevia, se tomó en consideración los materiales, suministros, equipos y análisis de laboratorio utilizados durante el proceso como se detalla a continuación: Tabla N° 32 Costos directos Concepto Unidad Cantidad Costo unitario Total Materias primas Chocho Lb 2 $ 2,00 $ 2,00 Cebada Lb 3 $ 15 $ 15,00 Aditivos Stevia L 1/2 $ 3,00 $ 3,00 Chocolate L 1/2 $ 3,00 $ 3,00 Total $ 23,00 62 Tabla N° 33 Costos indirectos Suministros Cantidad Costo unitario Total Etiquetas 50 $ 0,10 $ 5,00 Empaques 50 $ 0,36 $ 18,00 Mano de obra 1 $ 14.00 $ 14,00 diseño 1 $ 10,00 $ 10,00 Energía Intangible $ 2,00 Agua Intangible $ 1,50 Gas 2 $ 5 $ 5,00 Imprevistos $ 5, 00 Total $60,50 Tabla N° 34 Costo total de producción Costos directos Costos indirectos Total de costo de producción $ 23,00 $ 60,50 $ 83,50 Para la determinación unitario del snack se tomó en consideración los gastos fijos, gastos variables y gastos administrativos por venta, para adquirir una ganancia del producto se calculó con una utilidad del 20 % como se expresa en las siguientes ecuaciones. 63 𝑪𝒐𝒔𝒕𝒐 𝒅𝒆 𝒖𝒏𝒊𝒕𝒂𝒓𝒊𝒐 𝒕𝒐𝒕𝒂𝒍 = (𝐆𝐅 + 𝐆𝐕 +) 𝑵° 𝑼𝒏𝒊𝒅𝒂𝒅𝒆𝒔 𝐶𝑜𝑠𝑡𝑜 𝑑𝑒 𝑢𝑛𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = ($ 23,00 + $ 60,50) 100 𝐶𝑜𝑠𝑡𝑜 𝑑𝑒 𝑢𝑛𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = ($ 83,50) 100 𝐶𝑜𝑠𝑡𝑜 𝑑𝑒 𝑢𝑛𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = $0,83 ➢ Se aplicó el 20 % de utilidad sobre el costo final de cada snack. (0,83 ∗ 20) 100 = $0,16 𝐶𝑜𝑠𝑡𝑜 𝑑𝑒 𝑢𝑛𝑖𝑡𝑎𝑟𝑖𝑜 = $0,83 + $0,16 𝐶𝑜𝑠𝑡𝑜 𝑑𝑒 𝑢𝑛𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = $0,99 El costo de producción del producto final para una cantidad de 20 g fue de 0,99 ctv, un precio muy asequible para los consumidores ya que es un producto altamente nutritivo que pueden ser consumidas en cualquier momento del día. 4.5.2. Etiqueta comercial Para la etiqueta comercial se realizó en base a la norma (NTE INEN 1334-1), donde especifica el rotulado de productos alimenticios para consumo humano. 64 Figura N° 11 Vista frontal Figura N° 12 Vista posterior 65 4.6. Comprobación de hipótesis 4.6.1. Hipótesis nula (Ho) Mediante el empleo de chocho (Lupinus mutabilis) y cebada (Hordeum vulgare) con adicionamiento de edulcorante no se podrá presentar un snack con diferente contenido de proteína. 4.6.2. Hipótesis alternativa (Hi) Mediante la mezcla de chocho (Lupinus mutabilis) y cebada (Hordeum vulgare) con adicionamiento de edulcorante se podrá presentar un snack con diferente contenido de proteína. 4.6.3. Verificación de la hipótesis Tabla N° 35 Valor de F calculada y F de tablas Factores de estudio F-Calculada F- Tablas % de expandido de cebada + jalea de chocho + colorante de chocolate. 2460,16 3,490 Tipo de edulcorante 2745,76 3,490 De acuerdo al análisis de varianza realizados al porcentaje de proteína de cada uno de los tratamientos, se demuestra que sus que la F calculada es mayor a F de tablas, por lo tanto, existe evidencia contundente para rechazar la hipótesis nula y aceptar la hipótesis alterna. 66 CAPÍTULO V 5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 5.1. Conclusiones ➢ Mediante la caracterización composicional del chocho (Lupinus mutabilis) y cebada (Hordeum vulgare), se determinó que son excelente fuente de nutrientes como proteína, grasa, fibra, ceniza, lo que le hace una materia prima favorable para la elaboración del snack. ➢ Mediante el análisis de proteína realizado a los cuatro tratamientos, se determinó que el mejor porcentaje de combinación de las materias primas fue 80 % de expandido de cebada + 10 % jalea de chocho + 5 % de colorante de chocolate y con adición de 5 % de Stevia, el cual pertenece al tratamiento T3. ➢ Mediante el análisis sensorial realizado a los tratamientos en los atributos color, olor, sabor, textura y aceptabilidad, se determinó que el tratamiento T3 adquirió una calificación alta con respecto a los demás tratamientos. ➢ Para establecer los parámetros de control de calidad, se realizó análisis físicos químicos y microbiológicos del mejor tratamiento T3, donde estos resultados fueron contrastados con la normativa NTE INEN 2561, el cual se encuentra dentro de los parámetros establecidos por la norma, catalogando, así como un producto inocuo de alto valor nutritivo para el consumo humano. ➢ Se desarrolló el costo de producción del snack el cual será comercializado a 0,99 ctv., del mismo modo se realizó una etiqueta comercial de acuerdo a la norma NTE INEN 1334-1 67 5.2. Recomendaciones ➢ Fomentar los trabajos investigativos acerca de la combinación de la cebada expandida y la jalea de chocho para elaborar un producto diferente ya que este tipo de producto no conoce la población en nuestro medio siendo este el producto menos consumido por la sociedad. ➢ Realizar el expandido de cebada con cobertura de jalea de chocho ya que presentan excelentes propiedades nutricionales el cual puede ser enfocado en niños y los atletas. ➢ Someter al producto a un análisis sensorial con personas de una institución previamente capacitadas para ver el grado de aceptabilidad. ➢ Desarrollo del proyecto ya que presentó un estado financiero positivo y viable al ser un producto saludable, se recomienda elaborar snacks y poner en disposición al público. 68 BIBLIOGRAFÍA Ahmed, R. (2018). Productos endémicos de ecuador y su aplicación en la gastronomía. Quito. Ai, J. (2018). Understanding Starch Struture and Funtionalty. Elsevier Ltd. In Starch In Food. Aro Aro, J. 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