Aperitivos extrusionados con incorporación de subproductos agroalimentarios

La fibra dietética está asociada con distintos aspectos de mejora en la salud relacionados con la función intestinal, con la reducción del riesgo de padecer enfermedades coronarias, diabetes tipo 2 y con el control del peso a (EFSA, 2010). Por esta razón, los productos ricos en fibra son bien percibidos por los consumidores y existe un creciente interés en elevar el contenido de fibra de los productos elaborados de alimentación.

La valorización de subproductos agroalimentarios para la elaboración de nuevos productos puede ser una de las vías efectivas para minimizar el impacto de subproductos que se producen en grandes cantidades y, actualmente, se está convirtiendo en una tendencia creciente en la industria de alimentación (Ačkar et al., 2018).

La incorporación de fuentes de fibra o la incorporación de un contenido proteico alto supone un reto en el desarrollo de este tipo de productos con un alto contenido en almidón debido a las dificultades tecnológicas que se pueden producir

El bagazo es uno de los mayores subproductos de la industria cervecera con un 85% del total de los generados en esta actividad. A pesar de ser un subproducto que se obtiene en grandes cantidades y de manera continua, debido a su composición mayoritariamente lignocelulósica, su aplicación principal es la alimentación animal. Sin embargo, el bagazo es rico en fibra dietética (aproximadamente el 70 %) y proteína (aprox. 20 %) (Mussatto, Dragone, & Roberto, 2006) por lo que se presenta como un interesante candidato para reutilizarlo en alimentación humana.

El proceso de extrusión engloba una serie de reacciones consecutivas termomecánicas que permiten una buena oportunidad para incorporar distintos tipos de subproductos ricos en fibra en la elaboración de productos expandidos como snacks listos para consumir o cereales de desayuno. Como consecuencia de los procesos de extrusión, un producto de cereal enriquecido con fibra elaborado bajo unas determinadas condiciones, mejora en aspectos como la digestibilidad del almidón, de los componentes de la fibra dietética y fitatos a nivel de estómago e intestino delgado (Sandberg, 1986).

Por otra parte, la inclusión de estos ingredientes puede mejorar el valor nutricional de los productos expandidos que habitualmente cuentan con un alto contenido en carbohidratos, alto índice glucémico y están particularmente dirigidos a la población infantil (Brennan et al, 2013; Paraman et al., 2015). Sin embargo, La incorporación de fuentes de fibra o la incorporación de un contenido proteico alto supone un reto en el desarrollo de este tipo de productos con un alto contenido en almidón debido a las dificultades tecnológicas que se pueden producir.

El objetivo en este estudio ha sido la sustitución de cantidades crecientes de sémola de arroz por bagazo de cerveza para la obtención de snacks expansionados y el efecto sobre las propiedades físicas de los productos obtenidos.

Materiales y metodología

Para la elaboración de snacks expandidos con incorporación de bagazo, se escogió semolina de arroz como harina base por sus conocidas propiedades de expansión y su sabor neutro. Se sustituyó la semolina (R) por 5% (RB1), 10 (RB2) y 15% (RB3) de bagazo molido con una granulometría inferior a 500 µm. El bagazo se acondicionó mediante la aplicación de secado mediante secadero de aire caliente por convección y un molido y tamizado en molino de martillos.Se utilizó el extrusor de doble husillo corrotante Clextral Evolum 25 (Clextral, Firminy Cedex, Francia) de la planta piloto de extrusión de Cartif.

El barril dispone de seis módulos, cada uno de 100 mm de longitud, con calentamiento independiente. El diámetro del tornillo (D) es de 25 mm y la longitud de tornillo (L) es 600 mm. El material se introdujo en el extrusor utilizando un alimentador volumétrico de doble husillo, modelo LWFD5-20 (K-Tron Corp., Pitman, NJ, EEUU) a una velocidad media de 20 kg/h. La temperatura del producto a la salida fue de 130°C. La velocidad del tornillo se ajustó para obtener una buena expansión a 900 rpm y se añadió agua en una cantidad de 5 kg/h. Las condiciones de extrusión se seleccionaron en función de ensayos previos realizados para obtener una buena producción de snacks expandidos.

La humedad se ha determinado mediante el secado en estufa a 103oC durante 16 h de acuerdo con el método 44-15A (AACC, 2012). La determinación de proteínas se realizó mediante el método de combustión Dumas, siguiendo la norma AACC 46-30.01 (AACC, 2012). El contenido de grasa se determinó mediante método Soxhlet, norma AACC 30-20 (AACC, 2012). Se siguió el sistema enzimático gravimétrico de acuerdo con los procedimientos AOAC 985.29 para el contenido de fibra dietética. Se estudiaron las cenizas mediante método gravimétrico por incineración a 910oC en horno mufla hasta obtener cenizas blancas de acuerdo con el modo AOAC 923.03 (AOAC, 1995).

El contenido total de almidón se detectó mediante el método 76.13.01 (AACC, 2000) utilizando los kits para determinación total de almidón de Megazyme (Megazyme International, Wicklow, Ireland) siguiendo el procedimiento descrito en las instrucciones.

Medición de parámetros y resultados

El índice de absorción de agua (WAI) y el índice de solubilidad en agua (WSI) de los snacks extrusionados se determinaron por el método propuesto por Anderson, Conway, Pfeiffer & Griffin (1969). Siguiendo las ecuaciones:

WAI (g/g) = peso de gel /
peso seco de la muestra

WSI (%) = (peso de sólidos secos en el sobrenadante / peso seco de la muestra) × 100

La densidad aparente (DA) se midió en g/cm3 pesando la cantidad de los productos extrusionados necesaria para ocupar el volumen de un cilindro de vidrio de 1000 cm3 (Ryu, Neumann, & Walker, 1993). Por lo que respecta al índice de expansión (IE), el diámetro de los productos extrusionados se midió usando un calibrador vernier y tomando el valor medio de 10 mediciones aleatorias. El IE se determinó como el diámetro medio de los snacks extrusionados respecto al diámetro de la boquilla de salida (4 mm) (Gujska & Khan, 1991):

EI = diámetro de extrusionado (mm) / diámetro de la salida (mm)

Las pruebas realizadas en el estudio revelan que la incorporación de bagazo como fuente de fibra permite, no solo obtener un snack más saludable, sino que además incrementa la sostenibilidad del proceso de producción de cerveza

En lo que se refiere a los resultados, se recoge la composición química analizada para el bagazo de cerveza y la semolina de arroz en la tabla1.  El bagazo obtenido es una fuente de fibra dietética y de proteínas. Sin embargo, tiene un bajo contenido de almidón. Se aplicaron los ajustes de proceso mínimos para la elaboración de los snacks de semolina (R) y los que incorporaban bagazo, con el fin de no introducir nuevas variables en el estudio. A medida que se incrementó la cantidad de bagazo incorporado, el color de los snacks se fue oscureciendo.

En la tabla 2 se muestran los valores del índice de expansión (IE) y la densidad aparente (DA). El alto contenido en fibra y el contenido proteico del bagazo, afectan a la expansión y a la disminución del índice de expansión se puede relacionar con la presencia de fibra del bagazo como ya había sido observado por otros autores (Stojceska, Ainsworth, Plunkett, & İbanoğlu, 2009, Robin, Schumann, & Palzer,2012). Esta disminución tiene que ver con la disminución de componentes que colaboran en el efecto de expansión, como el almidón WAI y WSI permite estimar las características funcionales de los productos. Se presentan en la tabla 2 los resultados de estos parámetros. Su variación, como se puede observar, está ligada a la reducción del contenido en almidón de las muestras como consecuencia de las cantidades crecientes de la presencia de bagazo, al efecto de la desnaturalización de proteínas y al efecto de hinchamiento de la fibra.

Conclusión: la incorporación de bagazo aporta fibra

El estudio muestra como el bagazo se puede incorporar como ingrediente en la formulación de snacks expansionados mejorando la composición nutricional del mismo y obteniendo un producto con alto contenido en fibra. Como consecuencia de la incorporación de un ingrediente rico en fibra y proteínas, se produce una interacción compleja entre componentes que se traduce en una reducción en la capacidad de absorción de agua y en la solubilidad de los snacks extrusionados. También, la incorporación bagazo produce un descenso en la expansión en los productos de aperitivo expansionados, a la vez que un incremento en la densidad de los mismos.

Es necesario ampliar el estudio para encontrar la correlación óptima entre las variables del proceso y el porcentaje de bagazo, así como analizar la aceptación sensorial.
La incorporación de bagazo como fuente de fibra no solo permite obtener un producto más saludable, además incrementa la sostenibilidad del proceso de producción de cerveza.

Belén Blanco, Pedro Acebes, Gregorio Antolín

División de Agroalimentación y Procesos, CARTIF. Departamento de Ingeniería Química y Medioambiente, EII, Universidad de Valladolid

Referencias:

- AACC International (2012). Approved Methods of the American Association of Cereal Chemists, 11th edition. Methods 44-15.01 (Moisture-Air-Oven Method), 30-20.01 (fat), 46-11.02 (crude protein), 76.13.01 (total starch) The Association: St. Paul, MN, USA.
- Ačkar, Đ., Jozinović, A., Babić, J., Miličević, B., Balentić, J. P., & Šubarić, D. (2018). Resolving the problem of poor expansion in corn extrudates enriched with food industry by-products. Innovative food science & emerging technologies, 47, 517-524.
- AOAC (1995). Methods 923.03 & 985.29 Official Methods of Analysis, 16th Edition. Washington, DC. Association of official Analytical Chemist.
- Brennan, M. A., Derbyshire, E., Tiwari, B. K., & Brennan, C. S. (2013). Ready to eat snack products: the role of extrusion technology in developing consumer acceptable and nutritious snacks. International Journal of Food Science & Technology, 48(5), 893-902.
- EFSA (2010). Scientific opinion on dietary reference values for carbohiydrates and dietary fibre. Recuperado de: https://www.efsa.europa.eu/de/efsajournal/pub/1462
- Mussatto, S. I., Dragone, G., & Roberto, I. C. (2006). Brewers’ spent grain: generation, characteristics and potential applications. Journal of cereal science, 43(1), 1-14.
- Paraman, I., Sharif, M. K., Supriyadi, S., & Rizvi, S. S. (2015). Agro-food industry byproducts into value-added extruded foods. Food and Bioproducts Processing, 96, 78-85.
- Stojceska, V., Ainsworth, P., Plunkett, A., & İbanoğlu, Ş. (2009). The effect of extrusion cooking using different water feed rates on the quality of ready-to-eat snacks made from food by-products. Food Chemistry, 114(1), 226-232.
- Sandberg, A.S., Andersson, H., Kivisto, B., Sandstrom, B., 1986. Extrusion cooking of high-fibre cereal product. British Journal of Nutrition 55, 245–254.