La quinua, kiwicha y cañihua poseen un valor nutricional altamente reconocido. Estos vienen siendo consumidos de manera tradicional, como harinas, hojuelas, en diversos platos y presentaciones. La producción industrial de derivados de la quinua, kiwicha y cañihua puede diversificarse mediante procesos de hidrólisis enzimática, empleando enzimas amilolíticas, y originando una fracción líquida rica en hidratos de carbono y una fracción sólida rica en proteínas. En ese sentido, el objetivo del presente proyecto de investigación es evaluar el empleo integral de las fracciones sólidas y líquidas en la elaboración de bebidas probióticas, bebidas para deportistas y alimentos proteicos libres de gluten. Diversas concentraciones de las fracciones hidrolizadas líquidas obtenidas de la quinua, kiwicha y cañihua serán evaluadas en la elaboración de bebidas probióticas libres de lactosa, determinando el crecimiento de bacterias probióticas benéficas para el ser humano, así como los cambios físicos y químicos ocurridos durante la fermentación y posfermentación en el jugo de tarwi. Asimismo, las bebidas para deportistas serán formuladas empleando las fracciones líquidas obtenidas de la hidrólisis enzimática de la quinua, kiwicha y cañihua, determinando las características fisicoquímicas y sensoriales de los hidrolizados obtenidos, y las características deseables en las bebidas a diseñar. Las fracciones sólidas adquiridas de la hidrólisis de los granos andinos y de la torta de tarwi residual serán evaluadas para su mejor aprovechamiento en el diseño de nuevos productos libres de gluten. Además de determinar formulaciones y procedimientos, se desarrollarán diversos prototipos de nuevos productos funcionales, siendo la presente propuesta de interés para los productores, empresarios y emprendedores del desarrollo de alimentos saludables, además de los consumidores en general.

El valor nutricional y funcional de los alimentos puede ser incrementado haciendo uso de los avances en la ciencia y tecnología de alimentos, como la biotecnología de alimentos, en cuanto al empleo de enzimas y microorganismos probióticos. Ello con la finalidad de desarrollar nuevos productos en beneficio de la población, dentro de los aspectos alimentarios, la salud y la calidad de vida, mediante una adecuada alimentación. El problema de investigación es que no se conoce si los microorganismos evaluados son viables o no en los diversos sustratos empleados. Por otro lado, se desconocen los niveles de hidrólisis para cada grano andino. Tampoco se conocen las características de las fracciones sólidas y líquidas resultantes de la hidrólisis enzimática, ni la composición de la torta de tarwi. Dicha situación limita el desarrollo de nuevos productos a partir de estas fracciones.

Las diversas cepas de bacterias lácticas son importantes en la elaboración de variados productos, por lo general de origen lácteo. Sin embargo, cuando se usa otro tipo de recurso de origen vegetal, resulta necesario generar condiciones favorables durante el proceso de elaboración: medios de cultivo, fermentación, envasado y vida en anaquel del producto. Todo ello para alcanzar la mayor supervivencia de dichas bacterias lácticas en los productos desarrollados.

El problema central en la elaboración de bebidas probióticas no lácteas radica en lograr la viabilidad de los probióticos empleados, debiendo estar presentes en un alto número, 108 – 109 ufc/g, en el momento de su consumo. En la actualidad, se desconoce el comportamiento que tendrán los probióticos cuando actúen en sustratos a base de jugo de tarwi e hidrolizados de quinua, kiwicha y cañihua. Tampoco se saben las características sensoriales que tendrán las bebidas, considerando las nuevas matrices alimentarias a formular y las características particulares de los granos andinos. También se desconoce la calidad sensorial de los hidrolizados y de los productos al intervenir los probióticos en los procesos fermentativos, por lo que es necesario evaluar la estabilidad de las bebidas en anaquel.

En la elaboración de bebidas para deportistas a partir de los hidrolizados de quinua, kiwicha y cañihua, se requiere del conocimiento de las características fisicoquímicas y sensoriales de los mismos, los cuales son desconocidos, por lo que es importante determinarlas para desarrollar las formulaciones más adecuadas bajo la normatividad de este tipo de bebidas.

Por otro lado, el aprovechamiento de los subproductos señalados, ricos en proteínas, también requiere del conocimiento de sus características fisicoquímicas, su composición nutricional, para formular y desarrollar nuevos productos en función a dichas características, que serán exploradas en la presente investigación.

La realidad de desarrollo tecnológico y de innovación, en la cual se encuentra el país, es que todavía no se han desarrollado las tecnologías necesarias para lograr un aprovechamiento integral y sustentable de los recursos disponibles, además de ser muy débiles las fuerzas existentes para concretar una innovación en emprendimientos reales.

Tal es así que, tecnológicamente, en el campo de las bebidas probióticas, bebidas para deportistas y formulación de alimentos a partir de dichos concentrados proteicos, no se dispone del know how necesario para su desarrollo con el empleo de quinua, kiwicha y cañihua. Por lo tanto, una de las causas a tomar en consideración es el desconocimiento tecnológico para ello. En ese sentido, se debe de revertir esta situación mediante el impulso de la investigación, innovación y emprendimiento en el país.

Al no generar nuevas alternativas de aprovechamiento de los recursos nacionales, quedaría solo el empleo tradicional de los granos andinos como se conoce en la actualidad, lo que deja de lado otras posibilidades de utilización y consumo que pueden lograrse a través del desarrollo de nuevos productos. De lo contrario, no existirían cambios ni nuevas posibilidades de desarrollo social y económico para el Perú.

La justificación de la investigación es el desarrollo de nuevos productos a partir de los granos andinos. La quinua, kiwicha y cañihua son importantes para propiciar un mayor consumo de los mismos y ampliar el número y tipo de consumidores. De esa forma, se dispondría en el mercado de nuevos productos a los tradicionalmente ya conocidos, tales como harinas, hojuelas, entre otros. Ello tendría un impacto en la producción agrícola de la quinua y, sobre todo, de la kiwicha y cañihua, no muy difundidos comercialmente frente a la quinua.

El desarrollo de nuevos productos, como las bebidas probióticas no lácteas, son de interés para las personas intolerantes a la lactosa, o que muestran alergenicidad a la leche y soya. Las nuevas bebidas a desarrollar para deportistas a partir de la fracción hidrolizada líquida de los granos andinos de quinua, kiwicha y cañihua constituyen también una línea importante de desarrollo, debido a la diversidad de presentaciones que pueden generarse. Con los subproductos obtenidos del proceso de hidrólisis enzimática de los granos andinos, y con la torta residual derivada de la extracción del jugo de tarwi, ricos en proteínas, se generan oportunidades de desarrollar nuevos alimentos libres de gluten para celíacos. La presente propuesta se orienta a un aprovechamiento integral de las materias primas, todos cultivados en zonas altoandinas de Perú.

En general, estos nuevos productos a desarrollar podrían ser consumidos por personas de cualquier edad, debido a sus características nutricionales funcionales. El empleo de granos andinos de quinua, kiwicha, cañihua y tarwi en productos transformados generaría valor agregado e incremento en su producción a causa del carácter innovador, nutricional y saludable de estos nuevos productos. El desarrollo de la presente propuesta daría origen a nuevos emprendimientos a partir de los granos andinos y tarwi, sumado a grandes perspectivas de llegar a mercados externos.

Tecnológicamente, el desarrollo de bebidas probióticas, para la presente propuesta, implica el empleo de microorganismos benéficos del género Lactobacillus y Bifidobacterium, los cuales provocan un descenso en la acidez del producto, y mejoran la conservación de dichas bebidas fermentadas, así como desarrollan características funcionales y sensoriales. Resulta necesario crear conocimiento tecnológico para aplicarlos en sustratos elaborados a partir de granos andinos y jugo de tarwi. En el procesamiento, es importante hidrolizar los granos andinos, obtener el jugo de tarwi, formular los sustratos, aplicar diversos cultivos lácticos y conducir los procesos de fermentación, estableciendo las condiciones favorables para el procesamiento y elaboración de estos nuevos productos. La presencia de probióticos en las bebidas, además de cambiar las características físicas, químicas y sensoriales de los sustratos empleados, generarán nuevas características saludables y nutricionales en las diversas bebidas probióticas a obtener, que serán evaluadas.

De la misma forma, es importante crear conocimiento tecnológico para formular y desarrollar nuevas bebidas de consumo general, en particular, para deportistas, a partir de la fracción líquida resultante de la hidrólisis enzimática de los granos de quinua, kiwicha y cañihua, bebidas que deben de reunir características sensoriales y de calidad. Finalmente, bajo un enfoque integral de aprovechamiento de las materias primas empleadas, se debe desarrollar tecnología para el aprovechamiento de subproductos con alto valor proteico, derivados del proceso enzimático, en el caso de los granos andinos y de la torta de tarwi resultante al extraer el jugo.

El desarrollo del proyecto contribuirá al fortalecimiento de la capacidad científica y tecnológica de la Universidad Católica de Santa María y de sus unidades académicas, en cuanto se refiere a sus recursos humanos dedicados a la investigación y formación de investigadores. Así, se generará una mejor cobertura para los alumnos y tesistas del pregrado y posgrado.

Modalidad de proyecto: Proyecto de investigación avanzado

Los proyectos deben ser presentados de manera asociativa (con una o más entidades asociadas).

La conformación mínima es la siguiente:

• Un investigador principal
• Un coinvestigador
• Un tesista de posgrado
• Un gestor tecnológico
• Un coordinador administrativo

Tipo de proyecto: Investigación aplicada

Subsector: Agroindustria y elaboración de alimentos

Sector: Estratégico

Lugar de ejecución del proyecto: Arequipa

Fecha de inicio: 01/12/2018

Fecha de cierre: 01/12/2021

Plazo de ejecución (meses): 36

Objetivo principal

El objetivo principal de la propuesta es evaluar el empleo integral de las fracciones sólidas y líquidas resultantes de la hidrólisis enzimática de los granos de quinua, kiwicha y cañihua, del jugo extraído de tarwi y de la torta residual de tarwi. Ello para elaborar bebidas probióticas, bebidas para deportistas y alimentos proteicos libres de gluten. La propuesta evaluará la utilización integral de los granos andinos (fracciones líquidas y sólidas) y del tarwi (jugo y torta de tarwi residual) a fin de obtener nuevos productos. Las bebidas probióticas del jugo de tarwi se obtendrán empleando la fracción líquida resultante de la hidrólisis enzimática de los granos andinos con bacterias lácticas. Además, se investigará, en el proceso de fermentación y posfermentación, la viabilidad de crecimiento microbiano en dichos sustratos, sus características fisicoquímicas y sensoriales. Con la fracción líquida, se estudiará su empleo en el desarrollo de nuevas bebidas para deportistas; y, con la fracción hidrolizada sólida de los granos andinos y la torta de tarwi, se investigará el desarrollo de nuevos productos libres de gluten para celíacos.

Objetivo específico 1

Determinar el grado de hidrólisis enzimática de granos andinos de quinua, kiwicha y cañihua empleando enzimas amilolíticas del tipo alfa-amilasa y amiloglucosidasa.

Objetivo específico 2

Evaluar los procesos de fermentación y posfermentación de sustratos formulados a base de jugo de tarwi e hidrolizados de quinua, kiwicha y cañihua empleando bacterias probióticas.

Objetivo específico 3

Diseñar, formular y elaborar bebidas para deportistas a partir de hidrolizados de quinua, kiwicha y cañihua como componente básico.

Objetivo específico 4

Diseñar, formular y elaborar nuevos productos libres de gluten, a partir de la fracción sólida hidrolizada rica en proteínas, de quinua, kiwicha, cañihua y torta de tarwi como principales componentes.

Institución responsable del proyecto

Universidad Católica de Santa María

RUC: 20141637941

Tipo de entidad: Universidades que se encuentren licenciadas o en proceso de licenciamiento por la SUNEDU

Régimen: Privado

Tipo de organización: Sin fines de lucro

Departamento: Arequipa

Provincia: Arequipa

Distrito: Yanahuara

Dependencias: Facultad de Ciencias e Ingenierías Biológicas y Químicas, Escuela Profesional de Ingeniería de Industria Alimentaria.

Investigador principal

Nombres: Edilberto

Apellido paterno: Flores

Apellido materno: Aguilar

Grado académico: Doctorado

Nombre del grado académico: Doctor en Ingeniería Química

Entidad: Universidad Católica de Santa María

Dependencia: Facultad de Ciencias e Ingenierías Biológicas y Químicas, Escuela Profesional de Ingeniería de Industria Alimentaria

Coinvestigador

Nombres: Danissa Carmen

Apellido paterno: Paredes

Apellido materno: Muñoz

Grado académico: Magíster

Entidad: Universidad Católica de Santa María

Dependencia: Facultad de Ciencias e Ingenierías Biológicas y Químicas, Escuela Profesional de Ingeniería de Industria Alimentaria

Coinvestigador

Nombres: Teresa Rusbi

Apellido paterno: Tejada

Apellido materno: Purizaca

Grado académico: Magíster

Entidad: Universidad Católica de Santa María

Dependencia: Facultad de Ciencias e Ingenierías Biológicas y Químicas, Escuela Profesional de Ingeniería de Industria Alimentaria

Coinvestigador

Nombres: Emille del Pilar

Apellido paterno: Flores

Apellido materno: Rivera

Grado académico: Magíster

Entidad: Universidad Católica de Santa María

Dependencia: Facultad de Ciencias e Ingenierías Biológicas y Químicas, Escuela Profesional de Ingeniería de Industria Alimentaria

Tesista

Nombres: Tesista no identificado

Apellido paterno: Tesista no identificado

Apellido materno: Tesista no identificado

Tipo de tesis: Maestría

Entidad: Universidad Católica de Santa María

Gestor tecnológico

Nombres: Gestor tecnológico no identificado

Apellido paterno: Gestor tecnológico no identificado

Apellido materno: Gestor tecnológico no identificado

Entidad: Universidad Católica de Santa María

Coordinador administrativo

Nombres: Josseph Andre

Apellidos: Valverde Kopa

Entidad: Universidad Católica de Santa María

Rubros financiables

• Recursos humanos (hasta 50% del monto financiado)

1. Incentivo monetario para el investigador principal y coinvestigadores: no debe sobrepasar el máximo de S/ 2,000 mensuales por investigador.
2. Pago a los tesistas: no debe sobrepasar el máximo de S/ 1,500 mensuales por tesista.
3. Pago al personal técnico o asistente de investigación: no debe sobrepasar el máximo de S/ 1,000 mensuales por técnico.
4. Honorarios o incentivos para un gestor tecnológico: no debe de sobrepasar el máximo de S/. 1,500 mensuales.

• Equipos y bienes duraderos (hasta 20% del monto financiado)

Corresponde a la adquisición de equipos menores para el proyecto de investigación.

• Materiales e insumos

1. Materiales, insumos, reactivos, accesorios, componentes electrónicos o mecánicos, bienes no inventariables.
2. Material bibliográfico, tales como manuales, bases de datos, libros especializados, otros, y/o suscripciones a redes de información (en físico o electrónico).
3. Software especializado para el desarrollo de los proyectos de investigación.

• Viajes

Corresponde a los gastos de viajes relacionados a actividades propias del proyecto de investigación.

Los gastos que aplican para este rubro son los siguientes:

1. Pasajes: terrestres, aéreos, nacionales e internacionales, en clase económica.
2. Viáticos: comprenden los gastos por concepto de alimentación, hospedaje y movilidad (hacia y desde el lugar de embarque), así como el desplazamiento en el lugar donde se realizan las actividades. El concepto de viáticos es aplicable para estancias cuya duración sea menor a los quince (15) días calendario, considerando los topes máximos diarios detallados en el Anexo 2.
3. Manutención: comprenden los gastos de alojamiento, alimentación y movilidad local durante su permanencia en el lugar sede del objeto del beneficio otorgado, o desplazamientos relacionados con el mismo. El concepto de manutención es aplicable siempre que se trate de una estancia cuya duración sea mayor o igual a quince (15) días calendario, considerando los topes máximos diarios detallados en la convocatoria.
4. Seguro de viaje: el seguro es de carácter obligatorio y su valor debe estar de acuerdo al precio de mercado. La cobertura típicamente incluye gastos médicos de emergencia, muerte accidental, invalidez e imprevistos logísticos durante el viaje (retraso de vuelos, demora o pérdida de equipaje, robos, etc.). El precio del seguro puede variar en función a la edad, duración del viaje y el destino. Se puede financiar hasta un máximo de S/ 2,000.

• Servicios de no consultoría.

Corresponde a los gastos de contratación de personas naturales o jurídicas para la ejecución de actividades de índole técnica especializada, consideradas como críticas para lograr el buen resultado del proyecto de investigación: servicios de laboratorio, colección de datos, procesamiento de muestras, análisis y diseño.

• Otros servicios

Corresponde a los gastos de contratación de personas naturales o jurídicas para la ejecución de actividades complementarias del proyecto de investigación, tales como:

1. Actividades de difusión:

1. Gastos de organización de taller de cierre del proyecto.
2. Costo de publicación de artículos en revistas indizadas.

• Costo de inscripción para participar en eventos o para discutir los resultados con personal interesado o calificado.

1. Actividades complementarias de la investigación:

1. Gastos de importación y desaduanaje de materiales, insumos o equipos relacionados al proyecto de investigación que se adquieran en el extranjero.
2. Gastos relacionados a la obtención del título o grado.

• Gastos relacionados a la solicitud de patentes.

1. Gastos de mantenimiento correctivo para los equipos adquiridos u otro equipo de laboratorio que deba usarse en el proyecto.

• Gastos de gestión (hasta 10% del monto financiado)

Corresponde al incentivo monetario para el coordinador administrativo, útiles de oficina y servicios de imprenta.