Determinación del tiempo óptimo de la fermentación del almidón de yuca

1-
2- Material y
métodos
3- Resultados y
discusión
4- Conclusiones
5- Bibliografia

1-
Introducción

El almidón ágrio, comunmente llamado de
"polvilho azedo", es un producto
típico brazileño obtenido por la fermentación natural del almidón de
yuca, ampliamente utilizado en la culinaria, en las
indústrias de alimentos y como
materia prima
inreemplazable en la confección de los "biscoitos de
polvilho" (Cereda 1983c). En Colombia, este
almidón fermentado es conocido como almidón
ágrio y es ampliamente consumido como un artículo
de panificación conocido como "pan de yuca"
(Cárdenas y Buckle, 1980).

El proceso de
extracción del almidón consiste en el lavado y en
el descasque de las raices de yuca, rallarlas éstas con
intensidad en abundante agua para la
exposición de los granos de almidón
y separarlos de las fibras y de los materiales
solubles.

La fermentación del almidón de yuca es un
proceso
natural, conducido bajo una capa de agua
sobrenadante. Los microorganismos que realizan la
fermentación provienen del medio ambiente
y del agua utilizado. El período de fermentación
varía según la región y las condiciones
climáticas. En las regiones tradicionales productoras del
almidón ágrio del Brasil la
fermentación lleva de 30 a 40 días, llegando a 60
días en la safra (Cereda, 1987).

Cárdenas y Buckle (1980) describieron el proceso
de la fermentación del almidón de yuca en
condiciones colombianas. Es producido por un proceso muy
semejante a la fabricación del "polvilho azedo" en el
Brasil,
variando el tiempo de
fermentación entre 20 a 30 días.

Con el propósito de acelerar la
fermentación y disminuir el tiempo de permanencia del
almidón en los tanques de fermentación algunos
productores utilizan "inóculos" como limón
ágrio y maíz
molido, aunque otros créen que el limón acelera la
fermentación, este método
produce um almidón ágrio de mala calidad. Otros
tantos, utilizan como inóculo el almidón
ágrio de las fermentaciones anteriores dejando los tanques
medio súcios de una fermentación para otra o
colocando en el fondo del tanque un poco de almidón
ágrio (Cereda, 1987).

Sea cual el procedimiento
utilizado en la fermentación del almidón, la
principal fase del proceso es caracterizada por la
formación de borbujas de gas en la masa de
almidón, espumas en la superficie del agua sobrenadante y
aumento de la acidez titulable. Estas señales características de la fermentación
del almidón de yuca fueron descritas por Cereda y Lima
(1981) en condiciones de laboratorio,
con y sin cambio del
agua sobrenadante, sin inoculación y sin suplementaciones
nutricionales. Estes autores observaron que los valores de
la acidez titulable oscilaban hasta el final del proceso,
aún cuando el pH
permaneciera estacionario, creyendo que el valor final
del pH 3.0,
probablemente sea limitante para ese proceso
fermentativo.

Algunos productores tienen su propio criterio para
definir el punto final del proceso fermentativo del
almidón de yuca, evaluando la superficie de la masa en
fermentación en el tanque o mismo la acidez en la boca,
entretanto, otros definen el punto final evaluando la calidad del
almidón ágrio realizando testes de
panificación en los cuales miden el poder de
expansión de los biscochos confeccionados (Nakamura y
Park, 1975; Cereda, 1987).

Cereda (1987) cita que el proceso de secado del
almidón después de fermentado es una otra
importante fase en el proceso de fabricación del
almidón ágrio. Generalmente, el secado es realizado
en esteras de bambú, con paños sobrepuestos o en
terrenos batidos o cementados, revestidos con plástico
negro. El período de secado varía de 8 a 14 horas,
expuestos al sol, lo que Cereda (1987) supone ser un proceso
limitante a la producción. Algunos productores tentaron
procesos
más eficientes y informan no haber obtenido un producto seco
con el mismo poder de
expansión, sugeriendo que más que el calor, es la
radiación
solar la responsable por esta característica.

El proceso fermentativo obviamente altera los granos del
almidón conferiendo al producto fermentado
características peculiares. Además del sabor y
aroma, las modificaciones que ocurren durante la
fermentación alteran sus características
físicas y químicas y reológicas (Nakamura et
al., 1976; Cárdenas y Buckle, 1980; Cereda, 1983a; Cereda,
1985; Camargo et al., 1988 y Asquieri, 1990).

La optimización de la producción del almidón ágrio,
requiere de un índice, de fácil
determinación, para la evaluación
de la calidad. Cereda (1983c), a través de informaciones
obtenidas en establecimientos comerciales propuso la hipótesis de que el almidón
fermentado de buena calidad produciria biscochos de buen volumen, puesto
que para el consumidor, la
principal calidad del almidón ágrio es su poder de
expansión, y es definido como la capacidad de aumentar el
volumen de la
masa confeccionada cuando introducida al horno (Cereda,
1983a).

El objetivo del
presente trabajo foi determinar el tiempo óptimo de la
fermentación del almidón de yuca evaluado por medio
de las propiedades físicas de los biscochos elaborados,
durante la fermentación natural del almidón de
yuca.

2- Material y
métodos

Obtención y fermentación natural del
almidón de yuca

Fueron realizados tres experimentos de
fermentación natural de almidón de yuca en
diferentes recipiente: en tanque industrial (E1), en
tanque experimental de laboratorio
(E2) y en becker (E3). En los tres experimentos
fué utilizado almidón extraido de raices de
yuca.

En los experimentos E1 y E2,
fueron procesadas 3,000 kg de raices de yuca. El proceso de
fermentación del experimento E2 fué
conducido de modo semejante al proceso industrial. Se
colocó el almidón extraido en tanque de
fermentación de cemento,
descubierto, con capacidad de 1,000 kg, que fué cubierto
con una capa de 10 cm de agua potable (agua sobrenadante) y
dejado a fermentar en condiciones naturales. La tomada de
ensayo del
almidón fermentado se realizó apartir del inicio
del experimento y a 4, 25, 32, 60 y 65 días de
fermentación. La desuniformidad de la tomada de ensayo
fué debido a la inestabilidad climática para el
secado, que impedió la tomada de las muestras cada 5
días de fermentación. El almidón
permaneció 65 días en el tanque de
fermentación.

En el experimento E1 se ha utilizado un de
los tanques de fermentación de la industria
seguiendo la técnica própia del almidonero. La
fermentación fué hecha en medio natural y la tomada
de ensayo se inició tomando muestras del almidón y
de 5 en 5 días hasta los 30 días, posteriormente a
los 40, 50 y 55 días de fermentación.

Después de la fermentación, el secado de
los almidones ha sido realizado en esteras de bambú y con
tejidos
sobrepuestos por períodos de 8 a 10 horas, dependiendo de
las condiciones ambientales.

La obtención del almidón en el laboratorio
se ha utilizado el método
descrito por Asquieri (1990) con modificaciones. Sesenta
quilogramos de raices de yuca fueron procesados. Las raices
fueron lavadas, despojadas de la cáscara, ralladas y
posteriormente trituradas a partículas menores en
presencia de agua abundante. El material obtenido fué
prensado manualmente con tejido de algodón para separar la
suspención de almidón del material fibroso, y
tamizados en tamiz de 200 mesh, separando el bagazo de la
suspención acuosa. Depués de la decantación
y remoción del sobrenadante, el almidón obtenido
fué llevado a fermentación en becker de 1,000 ml de
capacidad, en los cuales se adicionaron 1 kg de almidón y
agua potable suficiente para cubrir la superficie del
almidón. Los beckers, en total de 12, previamente
enumerados de 1 a 12, fueron protejidos con un tejido de gasa
fino para evitar la entrada de elementos extraños y
colocados en ambiente
abierto. La fermentación fué realizada hasta los 60
días y la tomada de ensayo se ha realizado tomandose el
almidón desde el inicio del experimiento y a cada 5
días, correspondiendo cada becker a una muestra. El
almidón, fermentado, fué depositado en bandejas de
aluminio para
el secado natural.

Determinación del pH y de la acidez titulable
del agua sobrenadante

En los experimentos E2 y E3, a
cada dos días se tomó muestras del agua
sobrenadante para la determinación del pH y de la acidez
titulable a fin de estudiar el comportamiento
de estas variables en
el decorrer de la fermentación.

Análisis química

En el procedimiento de
la evaluación
de la calidad del almidón se ha determinado la
composición química: humedad,
ceniza, proteína y fibra por el método de la
American Association of Cereal Chemists (1962) y, grasas, pH y
acidez titulável por el método de la Association of
Official Analytical Chemists (1984).

Determinación del almidón
degradado

El porcentaje de almidón degradado fué
determinado según Sandstedt y Mattern (1960).

Testes de panificación

Para el teste de panificación se usó la
formulación básica, sugerida por Cereda (1983c):
100 gramos de almidón, 25 gramos de aceite vegetal, 4
gramos de sal y 85 ml de agua. Se ha usado un molde con pico
patrón que caracterizó la forma de los biscochos en
10 cm de longitud y 7 mm de diámetro. Los biscochos fueron
asados a 200 ° C por 18-22 minutos y evaluados cuanto a la
expansión y densidad por las
seguintes equaciones:

Expansión = diámetro final
medio/diámetro de la matriz

Densidad = masa o peso medio/ volumen medio.

El diámetro final del biscocho fué medido
con pié de rey realizandose tres repeticiones para cada
biscocho con un total de 15 biscochos por intervalo de tiempo de
fermentación.

Análisis estadítico

Los datos fueron
submetidos a una análisis de variancia (ANOVA), teste de
Tukey al nivel de 5% para comparación de las medias
(Pimentel-Gomes, 1987), y análisis de regresión polinomial
(Snedecor y Cochran, 1974) hasta el tercer grado.

3- Resultados y discusión

pH y acidez titulable del agua
sobrenadante

Las variaciones del pH y de la acidez titulable del agua
sobrenadante de los experimentos E2 y E3
son presentados en los gráficos de la Fig. 1. Estes experimentos,
después de 24 horas, presentaron señales de
fermentación típicas de almidón de yuca
citados en la literatura (Cereda y Lima,
1981). En los primeros días de fermentación, las
curvas de pH disminuyeron rapidamente. Después de las 48
horas, las curvas disminuyen lentamente hasta alcanzar un
valor
mínimo a los 25 y 35 días de fermentación
realizada en tanque y en becker, respectivamente, quedando
constante hasta el final del experimento, aunque la curva de pH
de la fermentación en tanque experimentase ligeras
variaciones a los 34 y 54 días de fermentación.
Estes tiempos de fermentación donde los valores de pH
quedaron estacionários no
están de acuerdo con los obtenidos en la literatura (Cereda y Lima,
1981), posiblemente debido a las condiciones ambientales y de los
medios donde
fueron realizados los experimentos. De todas formas, en esta Fig.
1 se evidencia tres diferentes comportamientos de la
variación del pH para ambos experimentos, concordando con
los obtenidos por Cereda (1975) que constató la ocurrencia
de tres fases. La primera fase es asociada a la rápida
caída de la concentración del oxígeno
en el medio. Probablemente en esta fase comienza el ataque de
enzimos amilolíticos sobre el almidón granular,
propiciando una fuente carbonada para el metabolismo de
los agentes de la fermentación. En la segunda fase,
ocurren microorganismos más exigentes, productores de
ácidos
y gases. Para
Cereda (1975), esta fase es la más importante en lo que se
refiere a la producción del almidón ágrio de
buena calidad. Finalmente, en la tercera fase aparecen
microorganismos saprofíticos y contaminantes que,
además de consumir los ácidos orgánicos de
la superficie de los tanques, eses microorganismos pueden ser
responsables por las características del almidón
ágrio comercial.

En la Fig. 2 observase que ambas las curvas de acidez
titulable tienen un punto inicial semejante, evidenciando un
ligero aumento hasta los 10 días de fermentación.
Aunque las curvas presenten aumento hasta el final del
experimento, la acidez para el agua
sobrenadante del experimento E3 aumentó
rapidamente después de los 10 días hasta los 20
días, iniciando luego, un aumento lento hasta los 60
días de fermentación. Por otro lado, la curva de la
acidez titulable del experimento E2 fué
aumentando lentamente hasta el final de la
fermentación.

Composición química

Los datos obtenidos
de las análisis químicas (Tabla 1 y 2) demuestran
la influencia del tiempo de fermentación en la
composición química del
almidón de yuca. El contenido de cenizas y grasas
presentaron poca variación, en cuanto los cantidad de
proteína y fibra aumentaran durante el proceso, con
valores
más elevados para los provenientes de la industria. El
aumento en los cantidad de fibra y cenizas es atribuido a la
contaminación por materiales
extraños (insectos, arena, pajas, etc.) durante la
fermentación. Los microorganismos que se desenvuelven
sobre el almidón producen resíduos
metabólicos, que según Cereda (1973), son
responsables por el aumento del contenido de proteína en
el material fermentado.

La Tabla 3 y Fig. 3 muestran la tendencia decreciente de
la variación del pH de los almidones obteniendose menores
valores para el almidón del experimento E1 en
relación al experimento E2. Los valores de
pH de los almidones obtenidos del experimento E3 no
correlacionaron significativamente con el tiempo de
fermentación (P<8). En este experimiento se ha
observado disminución hasta el cuarto día de
fermentación, seguido de aumento de esta variable. El
experimiento E1 demostró durante el tiempo de
fermentación valores inferiores a los demás. Estes
hechos confirman la complejidad del proceso
fermentativo.

La elevación de la acidez titulable a
través del tiempo de fermentación, fué mayor
para los almidones del experimento E1 y menor para el
experimento E3 (Fig. 4). Atribuyese el aumento de la
acidez de los almidones a la formación de ácidos
orgánicos por el consumo de
azúcares inicialmente presentes en el medio fermentativo y
por la degradación parcial del almidón en
carboidratos facilmente asimilables por microorganismos
amilolíticos, hecho comprovado por Cereda y Giaj-Levra
(1987) a través de identificación
cromatográfica de los azúcares presentes en
el agua
sobrenadante, a lo largo de la fermentación.

Almidón degradado

En la Fig. 5 se observa para el almidón
fermentado a través del experimento E1 un
aumento de los granos de almidón degradado mayor y
más rápido en el inicio, posiblemente debido a la
carga microbiana inicialmente presente en el tanque de
fermentación, já que en la industria, el produtor
utiliza los tanques de fermentación sin limpieza
prévia, quedando entrañados en las paredes y en el
fondo de los mismos, material fermentado de los processos
anteriores facilitando la rápida degradación del
almidón. Al contrario, en recipientes limpios
(experimentos E2 y E3) hubo aumento lento
del porcentaje de almidón degradado, posiblemente debido a
la
contaminación del material en fermentación por
microorganismos presentes en el medio
ambiente.

El porcentaje del almidón degradado de los
almidones obtenidos del experimento E2 presentaron
coeficiente de correlación de -0.779, con el valor del pH
y de 0.710, con el valor de la acidez titulable, significativos
al nivel de 1% de probabilidad. En
cuanto que la correlación respectiva entre estes
parámetros para el experimento E1 fué de
-0.869 (P<1) y 0.644 significativo al nivel de 5% de probabilidad.
Mientras que el porcentaje de almidón degradado de los
almidones obtenidos del experimento E3 no
correlacionacen negativamente con sus respectivos valores de pH,
éstes presentaron correlación positiva con la
acidez titulable de 0.748, significativo al nivel de 6% de
probabilidad. Estes resultados reafirman la hipótesis de la
producción de resíduos metabólicos en la
formación de ácidos orgánicos originados de
la degradación del almidón por los microorganismos
presentes en los medios de
fermentación levantado por Cereda et al.
(1982).

Testes de panificación

Se puede verificar en la Tabla 4 que los biscochos que
presentaron mayor expansión y menor densidad fueron
obtenidos a los 32 días de fermentación del
experimento E3, mientras que en la del experimento
E2, a los 30 días. Ya en el experimento
E1 no hubo diferencia significativa para la mayor
expansión en los 15, 20 y 30 días, presentando
menores valores de densidad desde el quinto hasta los 40
días de fermentación.

La expansión y la densidad de los biscochos
confeccionados con almidones obtenidos del experimento
E3, no correlacionaran con el tiempo de
fermentación. Entretanto, para los experimentos
E1 y E2, estes parámetro
correlacionaran cuadraticamente con el período de
fermentación, sin embargo presentando bajos coeficientes
de determinación (0,5006 y 0,7848;
respectivamente).

Los mayores valores de expansión y menores
valores de densidad correspondieron a los biscochos
confeccionados con almidones del experimento E1, y los
menores valores de expansión y mayores valores de densidad
corresponden a los biscochos hechos con almidones obtenidos del
experimento en becker.

Estes valores de expansión y densidad sugieren la
existencia de un punto óptimo de fermentación para
la producción de un almidón ágrio de
óptima calidad. Como era esperado, estes resultados
fortalecen el
conocimiento empírico del almidonero. Utilizando
recipientes de fermentación conteniendo restos de
almidón ágrio de fermentaciones anteriores, como en
el caso del experimento E1, o adicionando una cierta
cantidad de almidón ágrio, consiguese disminuir el
tiempo de fermentación del almidón de yuca
obteniendose un almidón ágrio de óptima
calidad que forma un biscocho menos denso y voluminoso. La
disminución del tiempo de fermentación es explicada
por el hecho que el almidón ágrio que quedó
en el tanque industrial utilizado contiene alta carga microbiana
que producen enzimos amilolíticos que facilitan la
rápida degradación de los almidones produciendo los
ácidos orgánicos realzan el sabor y el aroma como
también las propiedades físicas de los
biscochos.

Por la Tabla 4, observase que el punto óptimo de
la fermentación del almidón de yuca, en las
condiciones de este trabajo, encuentrase al redor de los 30
días del proceso fermentativo cuando se utiliza
recipientes de fermentación previamente higienizados
(experimentos E2 y E3). Por outro lado,
cuando la fermentación es realizada en tanques conteniendo
restos de almidón ágrio, la fermentación es
acelerada, obteniendose a los 15 días un almidón
ágrio de óptima calidad.

4-
Conclusiones

Los resultados obtenidos mostraron que la
determinación del tiempo óptimo de
fermentación del almidón de yuca depende de la
carga microbiana inicialmente presentes en los recipientes de
fermentación. El almidón ágrio de
fermentaciones anteriores dejado entrañado en las paredes
y fondo del tanque de fermentación favorece la
aceleración de este proceso obteniendose un almidón
ágrio de óptima calidad a los 15 días de
fermentación. El valor del pH y de la acidez
titulável del agua sobrenadante en este tiempo de
fermentación encuentrase en torno de los 4.90
y 1.80, respectivamente y la calidad del almidón
ágrio muestra una
composición química de 15.7% de humedad, 0.38% de
cenizas, 0.003% de grasas, 1.25% de proteínas,
1.15% de fibras, 4.07 de pH y 1.40 de ácidez titulable, en
base seca. Presenta 2.20% de almidón degradado y forma
biscochos con 3.441cm/cm de expansión y 0.072
g/cm3 de densidad.

5-
Bibliografia

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FIGURA 1 – Variación del valor del pH del agua
sobrenadante durante la fermentación natural del
almidón de yuca, en la producción del
almidón ágrio.

FIGURA 2 – Variación de la acidez titulable del
agua sobrenadante durante la fermentación natural del
almidón de yuca, en la producción del
almidón ágrio.

FIGURA 3 – Variación del pH del almidón
durante la fermentación natural del almidón de
yuca, en la producción del almidón
ágrio.

FIGURA 4 – Variación del valor de acidez
titulable del almidón durante la fermentación
natural del almidón de yuca, en la producción del
almidón ágrio.

FIGURA 5 – Variación en el porcentaje de
almidón degradado durante la fermentación
natural del almidón de yuca, en la producción
del almidón ágrio.

TABLA 1 – Contenido de Humedad, ceniza y grasas de los
almidones obtenidos durante la fermentación del
almidón de yuca.

Medias seguidas por letras distintas en las colunas
difieren entre si al nivel de 5% por el teste de
Tukey.

E1, E2, E3 =
experimento en tanque industrial, becker y tanque experimental,
respectivamente.

C.V. = Coeficiente de variación.

TABLA 2 – Contenido de proteína y fibra de los
almidones obtenidos durante la fermentación del
almidón de yuca.

Medias seguidas por letras distintas en las colunas
difieren entre si al nivel de 5% por el teste de
Tukey.

E1, E2, E3 =
experimento en tanque industrial, becker y tanque experimental,
respectivamente.

C.V. = Coeficiente de variación.

TABLA 3 – Variación del pH de los almidones
obtenidos durante la fermentación del almidón de
yuca.

Medias seguidas por letras distintas en las colunas
difieren entre si al nivel de 5% por el teste de
Tukey.

E1, E2, E3 =
experimento en tanque industrial, becker y tanque experimental,
respectivamente.

C.V. = Coeficiente de variación.

TABLA 4 – Propriedades físicas de los
biscochos hechos con almidones durante la fermentación
del almidón de yuca.

Medias seguidas por letras distintas en las colunas
difieren entre si al nivel de 5% por el teste de
Tukey.

C.V. = Coeficiente de Variación.

Resumen

En este trabajo se ha determinado el tiempo final de la
fermentación del almidón de yuca a través de
las propiedades físicas de los biscochos preparados con el
almidón ágrio. El proceso de fermentación
del almidón fué realizado en condiciones naturales
em tanque industrial, tanque experimental y becker, bajo una capa
de agua sobrenadante. Se tomaron muestras del agua sobrenadante
de los experimentos realizados en tanque experimental y en becker
y se a evidenciado tres fases características de la
variación del pH y aumento del valor de la acidez
titulable durante el período de la fermentación.
También se ha observado la ocurrencia de diversas
alteraciones en las características del almidón y
de los biscochos elaborados en función
del tiempo de fermentación. Los productos
fermentados presentaron variación en la composición
química y aumento en el porcentaje del almidón
degradado. Las variaciones de estes parámetros fueron
mayores para los almidones ágrios fabricados en tanque
industrial. La expansión y la densidad de los biscochos
posibilitaron la evaluación de la calidad del
almidón ágrio permitiendo la detección del
tiempo óptimo a los 15 días del proceso de
fermentación en tanque industrial.

Términos para indexación:
almidón de yuca, almidón ágrio,
almidón fermentado, polvilho azedo, biscochos de
yuca.

Summary

This work had the main objective of determining the
optimum point of the fermentation cassava starch through physical
properties of the prepared biscuits with the sour cassava starch.
The fermentation process starch was realizing in natural
conditions using three different recipients: industrial tank,
experimental tank and becker, under a supernatant water layer. In
the samples for the supernatant water the fermentation in the
experimental tank and in the becker was evidencing three
characteristic phases the variation of the pH and increasing the
titration acidity values during the fermentation time. Also, it
was observed the occurrence from diverse alterations in the
characteristics starch and in the biscuits fabricated in function
the fermentation time. The fermented products was presenting
variation in the chemical composition and increasing in the
damaged starch. The variations of these parameters were majors
for the sour cassava starch obtained in industrial tank. The
expansion and the density values of biscuits allowed the
evaluation for sour cassava starch quality, permitting the
detection of the optimum point fifteen days after the
fermentation process occurs in industrial tank.

Index words: Cassava starch, sour cassava starch,
fermented starch, biscuits of cassava.

Autor:

Diego P. R. Ascheri
Universidade Estadual de Goiás
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