Desarrollo de un proceso estandarizado de fermentación láctica de frijol (Phaseolus vulgaris) var. pinto americano para producción de un ingrediente tecnofuncional.

Cárdenas Cárdenas, María del Carmen (2018) Desarrollo de un proceso estandarizado de fermentación láctica de frijol (Phaseolus vulgaris) var. pinto americano para producción de un ingrediente tecnofuncional. Doctorado thesis, Universidad Autónoma de Nuevo León.

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Resumen

Phaseolus vulgaris, llamado comúnmente frijol, es una leguminosa que representa una importante fuente de carbohidratos complejos y de proteína en la dieta de los latinoamericanos. Al igual que todas las leguminosas, el frijol debe ser procesado previo a su consumo, lo cual altera su composición química. Considerando lo anterior y la importancia de este alimento en la dieta de la población latinoamericana, el objetivo de este proyecto fue desarrollar un proceso fermentativo para producir un ingrediente tecnofuncional de buen valor nutricio y sanitario a partir de frijol (P. vulgaris). Los análisis se realizaron en frijol (P. vulgaris) var. pinto americano y harinas de frijol producidas por fermentación natural (FN) y por fermentación inducida (FI) o controlada (ácido láctica). La fermentación natural se llevó a cabo a 42 °C por 48 h, con y sin agitación. Los microorganismos indicadores en FN sin agitación: mesófilos aerobios (1.38 x 108 - 3.40 x 108 UFC/g), coliformes totales (1.27 x 108 - 9.57 x 107 UFC/g) y enterococos totales (1.91 x 101 - 1.72 x 109 UFC/g); el pH inicial fue 5.64 y final 4.51. La FN con agitación no arrojó resultados favorables. La bacteria ácido láctica (BAL) implicada en el proceso de FN fue Enterococcus faecium. Las condiciones óptimas para el proceso de fermentación controlada desarrollado fueron 42 ºC y pH inicial 5. Además, se probaron dos métodos de sanitización de frijol previo a la inoculación con la BAL: tratamiento térmico a 80 ºC por 20 min y tratamiento químico de lavado con NaClO 1 % (v/v) y ácido láctico 10 % (v/v); resultando más adecuado el tratamiento químico. El proceso de fermentación controlada por la BAL se llevó a cabo a 42 ºC por 48 h, sin agitación, en frijol entero y en frijol molido. Los niveles de BAL (5.67 x105 - 9.14 x 104 UFC/g en frijol entero; 2.05 x 106 - 2.03 x 107 UFC/g en frijol molido) y pH (4.20 final en frijol entero; 4.52 final en frijol molido) fueron monitoreados cada 24 h. Ocurrió un aumento significativo (p < 0.05) en la proteína (18.90 a 20.89 %) al procesar el frijol por fermentación natural, pero no hubo diferencia significativa (p > 0.05) al procesarlo por fermentación inducida con BAL. El fermentado natural aumentó en 36.12 % la digestibilidad in vitro de la proteína y en 50.68 % la proteína digerible del frijol var. pinto americano; mientras que el fermentado producido por BAL aumentó estos valores en 84.90 % (digestibilidad) y en 89.54 % (proteína digerible); y la molienda del frijol previo a ser fermentado por BAL permitió un aumento de digestibilidad de 128.74 % y de la proteína digerible un aumento de 129.54 %. La fermentación de frijol, natural e inducida por BAL, mejoró las propiedades funcionales de absorción de agua y capacidad emulsificante, pero disminuyó la capacidad espumante del mismo. Las modificaciones en estas propiedades funcionales permitiría aplicar las harinas fermentadas en el desarrollo de nuevos productos de panificación o sopas para mejorar su contenido proteico. Finalmente, se determinó la calidad sanitaria de las harinas fermentadas de frijol (P. vulgaris) var. pinto americano como adecuada, según las normas oficiales mexicanas, haciéndolas adecuadas para su adición a productos alimenticios. ABSTRACT Phaseolus vulgaris, known as the common bean, is a legume that represents an important source of complex carbohydrates and protein in the Latin American diet. As any other legume, bean must be processed prior to be consumed, which changes its chemical composition. Considering the previous, and the value of this food in the diet of the Latin American population, the objective of this study was the development of a fermentative process to obtain a good-nutritional value and innocuous functional food ingredient, from the bean (P. vulgaris). The analysis were carried out with bean (P. vulgaris) var. american pinto and with bean flour obtained from natural fermentation (FN) and induced (FI) or controlled (lactic acid) fermentation. Natural fermentation was performed at 42 ºC for 48 h, with and without stirring. Indicator microorganisms in FN without stirring: aerobic mesophiles (1.38 x 108 - 3.40 x 108 UFC/g), total coliforms (1.27 x 108 - 9.57 x 107 UFC/g), and total enterococcus (1.91 x 101 - 1.72 x 109 UFC/g); initial and final pH was 5.64 and 4.51, respectively. FN with stirring did not result favorable. The lactic acid bacteria (LAB) involved in FN process was Enterococcus faecium. Optimal conditions for controlled fermentation process were 42 ºC and 5 value as initial pH. Besides, two sanitation methods were tested for the bean prior to be inoculated with LAB: thermal treatment at 80 ºC for 20 min and chemical treatment washing with NaClO 1 % (v/v) and with lactic acid 10 % (v/v); the chemical treatment resulted more suitable. Controlled fermentation by LAB process was performed at 42 ºC for 48 h, without stirring, in whole and ground bean. LAB levels (5.67 x105 - 9.14 x 104 UFC/g in whole bean; 2.05 x 106 - 2.03 x 107 UFC/g in ground bean) and pH (4.20 at the end, in whole bean; 4.52 at the end, in ground bean) were monitored every 24 h. A significant increase (p < 0.05) in the protein content (18.90 a 20.89 %) ocurred by natural fermentation of bean, but there was not a significant difference (p > 0.05) in protein content by induced fermentation with the LAB. Natural fermentation increased in vitro digestibility of the protein by 36.12 % and by 50.68 % the digestible protein of var. american pinto bean; while these values were increased by 84.90 % (in vitro digestibility) and by 89.54 % (digestible protein) in the LAB fermentation; the grounding of the bean before fermentation with LAB enabled the in vitro digestibility to be raised by 128.74 % and the digestible protein by 129.54 %. The fermentation of the bean, natural and induced by LAB, improved the water absorption capacity and emulsifying functional properties, but it decreased the foaming properties of the product. These functional properties alterations would allow the fermented flours to be used in new products formulations in baking industry or in soup doughs to improve their protein content. At last, the sanitary quality of the fermented bean (P. vulgaris var. american pinto) flours was determined as acceptable, in accordance with the official Mexican regulations, making these bean flours suitable to be added in food products.

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