Origen y colección de muestras

Las variedades de trigo colectadas, fueron aquellas que se emplean en la industria de panificación, y fueron liberadas por el Instituto Nacional de Innovación Agraria (INIA). Estas variedades fueron Andino INIA, INIA 405 San Isidro y Centenario. La toma de muestra se realizó de forma aleatoria en los distritos de mayor producción de tres provincias del departamento de La Libertad, Perú.

Se colectaron 55 muestras de trigo maduro, 78,2% corresponde a la variedad Andino INIA, 10,9% INIA 405 San Isidro y 10,9% Centenario. Por cada sitio de muestreo se realizó una muestra contractual, que es representativa para cada sitio de muestreo, para posteriormente someterla a análisis (Tabla 1).

Tabla 1 Sitios de muestreo y número de muestras recolectadas de las variedades de “trigo” (Triticum aestivum) 

Posteriormente, las muestras fueron trasladadas al Laboratorio de Biotecnología Feynman de Cervecería Costera S.A.C, Moche - Perú, para su análisis, el cual se dividió en dos fases. La primera incluyó la determinación del porcentaje de humedad, proteína y almidón total del grano maduro de trigo. La segunda fue la determinación del porcentaje de proteína, amilasa, amilopectina y almidón total en los granos malteados de “trigo”.

Determinación del porcentaje de humedad

Para la determinación del porcentaje de humedad, se empleó el método gravimétrico, que consistió en determinar la pérdida de peso que sufre la muestra de grano por calentamiento, hasta obtener un peso constante a una temperatura de 130 °C (^{Guerra et al., 2015}).

Determinación del contenido de proteína

Para la determinación del porcentaje de proteína, se empleó el método modificado de Kjeldahl que consistió en la digestión, destilación y titulación; para la aplicación de este método las muestras fueron molidas y cernidas en un tamiz de 0,5 mm. Para la digestión, se adicionó 0,3 g de las muestras molidas y cernidas en balones con 1,5 g de sulfato de cobre-sulfato de potasio (relación 5:1) y 3,5 mL de ácido sulfúrico, se sometió a digestión hasta que la mezcla viró a un color verde grosella. Para la destilación, la mezcla fue enfriada y destilada con hidróxido de potasio, finalizada la destilación se adicionó ácido bórico como indicador. Finalmente, para la titulación se utilizó ácido clorhídrico hasta que la mezcla viró a un color rojo (^{Guerra et al., 2015}).

Determinación del contenido de almidón total

Para la determinación del contenido de almidón total, se empleó el kit de ensayo Total Starch de Megazyme, el procedimiento empleado fue el recomendando en el kit, sección “A” para la “Determinación de almidón en cereales y productos alimenticios que no contiene almidón resistente, D-glucosa y/o maltodextrina”; para la aplicación del kit, las muestras fueron molidas y cernidas en un tamiz de 0,5 mm. Se pesó 100 mg de la muestra molida y se realizó un pre-tratamiento en ebullición y posteriormente se agregó etanol al 80%. (^{Linsberger-Martin et al., 2013}).

Malteado

Para el malteado del “trigo” se empleó una planta de micro-malteado diseñada y construida por Cervecería Costera S.A.C con una capacidad de hasta 100 kg. El proceso de remojo se realizó por 5 horas a 15°C con aireación constante. Posteriormente, se realizó la germinación por 7 días a 15°C con una humedad al 42%, hasta que las raicillas tuvieron un tamaño aproximado a la del grano. Al finalizar la germinación, se realizó el secado del grano con temperaturas escalonadas de 55°C por 3 horas, 70°C por 5 horas y 75°C por 4 horas (^{Alfeo et al., 2018}).

Determinación del Contenido de Amilasa/Amilopectina

Se empleó el kit de ensayo Amylose/ Amylopectin de Megazyme; para su aplicación las muestras fueron molidas y cernidas en un tamiz de 0,5 mm, se pesó 25 mg de la muestra molida y se realizó un pre-tratamiento en ebullición con dimetil sulfóxido (DMSO), etanol al 95%, Concavalina A y centrifugación; posteriormente se aplicó el procedimiento recomendando en el kit (^{Šimková et al., 2013}).

Análisis estadístico

Para el análisis estadístico, se realizó un estudio comparativo mediante el análisis de varianza unidireccional de los promedios de las tres repeticiones del porcentaje de humedad, proteína, almidón total, amilasa y amilopectina, teniendo en cuenta un nivel de significancia de p ≤ 0.05 mediante Minitab 19 Statistical Software.

Determinación del porcentaje de humedad

Los porcentajes de humedad promedio de las variedades de Andino INIA fue 11,34%, INIA 405 San Isidro 11% y Centenario 10%. El mayor porcentaje de humedad fue de 14,40% y el menor de 9,10%, correspondientes a las variedades Andino INIA cód. A-SC-6 y Andino INIA cód. A-JC-2, respectivamente (Tabla 2).

Tabla 2 Resultados de los promedios del análisis del porcentaje de humedad, proteína y almidón total en el grano maduro de “trigo” (Triticum aestivum) 

La determinación del porcentaje de humedad es importante debido que influye en las propiedades fisiológicas del grano de “trigo”, un contenido elevado de humedad provoca que el grano sea más susceptible a la activación enzimática (^{Faltermaier et al., 2014}).

Así mismo, el porcentaje de humedad también influye en las propiedades físicas del grano, como densidad aparente, densidad verdadera, ángulo de fricción interna, porosidad y coeficiente estático de fricción; también afecta la longitud, ancho, espesor, diámetro medio aritmético y geométrico del grano (^{Sologubik et al., 2013}); estas variaciones en la forma y estructura física del grano tienen un impacto negativo en su uniformidad, perjudicando el proceso de selección, previo al malteado (Muñoz- Insa et al., 2013).

Malteado

El malteado del grano de trigo se realizó por 7 días a 15°C con una humedad al 42% y el secado se realizó con temperaturas escalonadas de 55°C por 3 horas, 70°C por 5 horas y 75°C por 4 horas. Similar a lo mencionado por ^{Muñoz-Insa et al. (2013}), que para un adecuado proceso de malteado el grano debe germinar por 5 días a 17°C, dependiendo del tipo de grano. Similar a lo mencionado por ^{Faltermaier et al. (2014}) que considera que para un buen malteado, el tiempo de germinación es de 6 días a 15°C, la temperatura, tiempo y porcentaje de humedad, los considera como factores primordiales en el proceso de germinación y calidad en la malta; prolongados tiempos de germinación, afecta el contenido de proteína, nitrógeno amino libre y actividad enzimática (^{Jin et al., 2011}).

Determinación del porcentaje de proteína

La importancia de la determinación del porcentaje de proteína, así como de las fracciones nitrogenadas están relacionadas con la calidad y clasificación del gluten de trigo. De acuerdo con ^{Kerpes et al (2017}) dependiendo de la solubilidad, las proteínas pueden ser prolaminas que son la fracción solubles en alcohol, las gluteinas son solubles en ácidos o álcalis y están relacionadas con el gluten. Uno de los factores que afecta el contenido de proteína del grano es el genotipo y puede variar entre cultivos (^{Gregorio et al., 2016}).

Los porcentajes promedio de proteína del grano maduro de las variedades Andino INIA fue de 12,38%, INIA 405 San Isidro 11,01% y Centenario 10,52%. El mayor porcentaje de proteína fue 13,46 % y el menor de 11,90 % correspondientes a las variedades de Andino INIA cód. A-JH-6 y Andino INIA cód. A-JC-2, respectivamente (Tabla 2).

En el grano malteado de trigo, el porcentaje promedio de proteína de las variedades Andino INIA fue de 16,36 %, INIA 405 San Isidro 15,30 % y Centenario 15,13 %. El mayor porcentaje de proteína fue de 17,17 % y el menor de 15,80 % correspondientes a las variedades de Andino INIA cód. A-JH-6 y Andino INIA cód. A-JC-2, respectivamente (Tabla 3).

Tabla 3 Resultados de los promedios del análisis del porcentaje de proteína, amilasa, amilopectina y almidón total en el grano malteado de “trigo” (Triticum aestivum) 

Uno de los factores que generan la variación del porcentaje de proteína entre el grano maduro y malteado, es el proceso de germinación, debido que afecta la composición química y calidad de proteína, similar a lo mencionado por ^{Steve (2011}) que obtuvo un porcentaje inicial de proteínas de 10,77% y final de 13,5%, en caso de amioácidos encontró en mayor cantidad total el ácido glutámico, pero disminuyó luego de la germinación, de 25,88 a 20,57 mg/100 g de proteína.

Otro de los factores de los factores que puede influenciar variaciones en el contenido de proteína es tiempo de remojo, de acuerdo con ^{Muñoz-Insa et al (2013}) determinaron que el tiempo y grado de remojo en la germinación afecta el contenido de proteínas, nitrógeno amino libre y nitrógeno soluble, mediante la evaluación de tres temperaturas de germinación (13, 15, y 17 °C) y grados de remojo (43, 45 y 47%) en “trigo” (Triticum spelta L.), sus mejores resultados fueron al quinto día de germinación con 47% de grado de remojo a 17 °C, el contenido proteico que obtuvieron fue de 32 g/100 g, nitrógeno amino libre 111 g/100 g y nitrógeno soluble 750 g/100 g.

Determinación del porcentaje de almidón

La importancia del análisis del contenido almidón en los granos maduros y malteados de “trigo”, radican en su descomposición enzimática en azúcares más simples como glucosa y maltosa, que proporcionan una fuente importante de energía que favorece los procesos fermentativos en la elaboración de alimentos y bebidas (^{Gous et al., 2015}). Por tanto, el objetivo en el malteado es tener el menor contenido de almidón degradado para minimizar las pérdidas durante el proceso de elaboración de bebidas fermentadas o alimentos malteados (^{Hasjim et al., 2010}).

El contenido promedio de almidón de los granos maduros de las variedades de trigo INIA 405 San Isidro 65,60%, Andino INIA 62,63% y Centenario 60,46%. El mayor contenido de almidón del grano maduro fue 67,32% y el menor de 60,38% correspondientes a Andino INIA cód. A-SC- 6 y Andino INIA cód. A-SS-18 (Tabla 2).

Respecto al grano malteado de trigo, el contenido promedio de almidón de los granos germinados de las variedades de trigo INIA 405 San Isidro 45,08%, Andino INIA 42,59% y Centenario 40,44%. El mayor contenido de almidón del grano malteado de trigo fue de 46,80% y el menor de 39,45% correspondiente a Andino INIA cód. A-SC- 6 y Andino INIA cód. A-SS-18 (Tabla 3).

La variación en el contenido de almidón entre el grano maduro y malteado está relacionada con el proceso de germinación produciéndose una pérdida de peso y acrospira; lo cual conlleva a la diminución del contenido almidón, debido a la hidrólisis enzimática generando azucares solubles. De acuerdo con ^{Alfeo et al. (2018}) los valores de almidón detectados para algunas las maltas de “trigo” están en el rango de 42,61-63,54%, correspondientes a Triticum turgidum subsp. durum variedades Urria y Bidi, respectivamente.

Determinación del porcentaje de amilasa y amilopectina

El contenido de amilasa se puede clasificar como ceroso (0-2% de amilasa), muy bajo (5-12% de amilasa), bajo (12-20% de amilasa), intermedio (20-25% de amilasa) y alto (25-30%), la relación amilasa / amilopectina exhiben efecto significativo en las diferentes condiciones de germinación, que influye en la calidad posterior de la malta (^{Moongngarm y Saetung, 2010}; ^{Wu et al., 2013}; ^{Kalita et al., 2017}).

El contenido promedio de amilasa de los granos malteados de las variedades de trigo Andino INIA fue 25,36%, INIA 405 San Isidro 27,56% y Centenario 27,96%. El mayor contenido de amilasa del grano malteado fue 31,37% y el menor de 25,17%, correspondientes a Andino INIA cód. A-SS- 18 y Andino INIA cód. A-SS-18 (Tabla 3).

El contenido promedio de amilopectina de los granos germinados de las variedades de “trigo” Andino INIA fue 71,43%, INIA 405 San Isidro 72,44% y Centenario 72,04%. El mayor contenido de amilopectina del grano germinado de la variedad fue 74,83% y el menor de 68,63% correspondientes a Andino INIA cód. A-SS-18 y Andino INIA cód. A-SS-18 (Tabla 3).

Durante la germinación se producen enzimas líticas entre estas están, la α-amilasa y β-amilasa, que actúan en la degradación del almidón conduce a la formación de una mezcla de azucares simples, a mayor concentración de amilasa, mayor formación de estos azúcares, por lo que se consideró que los valores de amilasa encontrados en la presente investigación son elevados, siendo de importancia por estar relacionados con la formación de azúcares (^{Moongngarm y Saetung, 2010}; ^{Wu et al., 2013}; ^{Kalita et al, 2017}).

Análisis estadístico y selección de variedades

De acuerdo con el análisis de varianza unidireccional, no se encontró una diferencia estadística significativa entre las variedades respecto al porcentaje de humedad y almidón total, sin embargo, si se encontró una diferencia estadística significativa entre las variedades respecto al porcentaje de proteína, siendo la variedad Andino INIA la de mayor concentración, tanto en el grano maduro (Tabla 4).

Tabla 4 Análisis de varianza unidireccional del grano maduro de las variedades Andino INIA, INIA 405 San Isidro y Centenario 

Producto de nuestros resultados, se propone para la industria de bebidas fermentadas una variedad con elevado contenido de almidón y bajo contenido de proteínas, que corresponden a las variedades INIA 405 San Isidro y Centenario; teniendo en consideración que en las bebidas fermentadas un elevado contenido de proteína ocasiona turbidez, astringencia y defectos en la bebida, sin embargo, valores bajos brinda estabilidad a la espuma, además de brindar nitrógeno amino libre como fuente de energía para para procesos de fermentación de la levadura, así mismo, un elevado contenido de almidón, actúa como fuente de glucosa y dextrinas, y es inversamente proporcional con el porcentaje de proteína (^{Muñoz-Insa et al., 2013}). Sin embargo, en este estudio no se pudo demostrar esta correlación.

Por otra parte, para la industria de alimentos, se recomienda una variedad de “trigo” con elevado contenido de proteína, la cual sería Andino INIA. Debido a que el valor proteico de un alimento se mide con base en dos factores: el balance proteico y contenido de aminoácidos esenciales. Durante la etapa de germinación, los compuestos de almacenamiento de la semilla se movilizan por una variedad de enzimas sintetizadas y activadas, lo que resulta en una mejor degradación de la proteína y biodisponibilidad de minerales como calcio y hierro; por esta razón se emplean granos de alto contenido proteico para la industria alimentaria con el fin de aprovechar sus bondades nutricionales y permitir a los consumidores una alimentación sana (^{Mäkinen et al., 2013}; ^{Forero et al., 2016}).