Las avenas son plantas herbáceas de la familia de las gramíneas, también conocidas como avena silvestre y avena desnuda. Son cultivos alimentarios comunes y se cultivan principalmente en las regiones templadas del hemisferio norte. La avena es un cultivo rico en diversas sustancias bioactivas y posee un valor nutricional superior al de muchos otros cereales (como la cebada, el maíz, el mijo, el sorgo, etc.). Contiene proteínas, grasas, compuestos enzimáticos, minerales y β-glucano, además de diversos nutrientes, con delicadas partículas de almidón que se digieren y absorben fácilmente, y presenta diversas funciones fisiológicas como reducir los lípidos en sangre, regular la glucosa y la presión arterial, y disminuir la inflamación gastrointestinal.

Ya en 2008 se demostró que la avena y los subproductos de la avena eran útiles en el tratamiento de la diabetes y las enfermedades cardiovasculares. Por ello, utilizar avena como materia prima para elaborar bebidas vegetales a base de cereales ofrece ventajas como un sabor delicado, gran valor nutritivo y beneficios para la salud.

En el experimento se utilizó avena como materia prima principal y se analizaron el tiempo de remojo, la relación material-líquido, el estabilizante, el sabor y las condiciones de esterilización para estudiar la tecnología de procesamiento de una bebida vegetal proteica de avena. Se desarrolló una bebida vegetal rica en fibra, que puede mejorar la competitividad en el mercado de las bebidas vegetales proteicas y satisfacer las necesidades diarias de los consumidores.

1 Materiales y métodos
1.1 Materiales y reactivos
Avena; sacarosa; carboximetilcelulosa sódica de grado alimentario; goma xantana de grado alimentario; monoglicéridos de grado alimentario; ésteres de sacarosa de grado alimentario.
1.2 Instrumentos y equipos principales
Refractómetro portátil; homogeneizador; centrífuga termostática; olla de esterilización; estufa eléctrica de temperatura constante; baño maría eléctrico de temperatura constante con pantalla digital; balanza electrónica.
1.3 Métodos de ensayo
1.3.1 Proceso de elaboración de bebida vegetal de avena
Selección de materia prima → remojo → filtrado → triturado y molienda → filtrado → mezcla → homogeneización → llenado → sellado → esterilización → envasado → producto terminado
1.3.2 Investigación sobre la tecnología de procesamiento de la bebida vegetal de avena
1.3.2.1 Experimento de un solo factor sobre la fórmula principal de la bebida vegetal de avena
1.3.2.1 1 Tiempo de remojo
Tomando 5,00 g de avena como referencia, se investigaron los efectos de distintos tiempos de remojo (10, 20, 30, 40, 50 y 60 minutos) sobre la absorción de agua y la expansión de la avena, manteniendo fijos el volumen de agua, el tiempo de reposo y el tiempo de filtrado.
1.3.2.1 2 Relación material-líquido
Tomando 5,00 g de avena como referencia, se investigaron los efectos de distintas relaciones material-líquido (1:5, 1:10, 1:20, 1:30 y 1:40) sobre la utilización de la materia prima y el contenido de sólidos solubles en la pulpa de avena, manteniendo fijos el tiempo de remojo y los parámetros del horno.
1.3.2.2 Ensayo de un solo factor del estabilizante compuesto de la bebida vegetal de avena
1.3.2.2 1 Adición de carboximetilcelulosa sódica
Tomando 200 mL de pulpa de avena, las cantidades de adición de goma xantana, monoglicéridos y éster de sacarosa se fijaron en 0,01 %, 0,03 % y 0,05 %, respectivamente. Se investigaron los efectos de diferentes adiciones de carboximetilcelulosa sódica (0,10 %, 0,15 %, 0,20 %, 0,25 % y 0,30 %) sobre la tasa de estratificación estática de la pulpa de avena.
1.3.2.2 2 Cantidad de adición de goma xantana
Tomando 200 mL de pulpa de avena, las cantidades de adición de carboximetilcelulosa sódica, monoglicéridos y éster de sacarosa se fijaron en 0,2 %, 0,03 % y 0,05 %, respectivamente. Se investigaron los efectos de diferentes adiciones de goma xantana (0,005 %, 0,010 %, 0,025 %, 0,040 % y 0,055 %) sobre la tasa de estratificación estática de la pulpa de avena.
1.3.2.2 2 Cantidad de adición de monoglicéridos
Tomando 200 mL de pulpa de avena, las cantidades de adición de carboximetilcelulosa sódica, goma xantana y éster de sacarosa se fijaron en 0,20 %, 0,01 % y 0,05 %, respectivamente. Se investigaron los efectos de diferentes adiciones de monoglicéridos (0,01 %, 0,03 %, 0,05 %, 0,07 % y 0,09 %) sobre la tasa de estratificación estática de la pulpa de avena.
1.3.2.2 3 Cantidad de adición de éster de sacarosa
Tomando 200 mL de pulpa de avena, las cantidades de adición de carboximetilcelulosa sódica, goma xantana y monoglicéridos se fijaron en 0,2 %, 0,01 % y 0,03 %, respectivamente. Se investigaron los efectos de diferentes adiciones de éster de sacarosa (0,01 %, 0,03 %, 0,05 %, 0,07 % y 0,09 %) sobre la tasa de estratificación estática de la pulpa de avena.
1.3.2.3 Ensayo ortogonal del estabilizante compuesto de la bebida vegetal de avena

Sobre la base del análisis de un solo factor, se seleccionaron los niveles óptimos de cuatro factores: la adición de carboximetilcelulosa sódica, la adición de goma xantana, la adición de monoglicéridos y la adición de éster de sacarosa. Con base en los resultados de evaluación de la calidad de la bebida, se realizó un experimento ortogonal de cuatro factores y tres niveles para determinar el estabilizante óptimo para la bebida vegetal de avena.

1.3.2.4 Determinación del contenido de sacarosa en bebidas vegetales de avena
De acuerdo con los mejores resultados obtenidos en las secciones 1.3.2.1, 1.3.2.2 y 1.3.2.3, el proceso se llevará a cabo según las etapas del proceso. Se añadirán alícuotas de 3%, 4%, 5%, 6% y 7% de sacarosa a una muestra de 50 mL, y se realizará una evaluación sensorial para determinar la cantidad óptima de sacarosa añadida.
1.3.2.5 Determinación de las condiciones de esterilización
Las muestras de bebida vegetal de avena preparadas se esterilizaron, respectivamente, a 110 ℃/25 min, 110 ℃/30 min, 115 ℃/20 min, 115 ℃/25 min, 121 ℃/15 min y 121 ℃/20 min, y se observó su estabilidad a temperatura ambiente durante 60 días.

2 Resultados y análisis
2.1 Resultados de la prueba de un solo factor de la fórmula principal de la bebida vegetal de avena
2.1.1 Efecto del tiempo de remojo sobre la absorción de agua y el índice de expansión de la avena
A medida que aumenta el tiempo de remojo, la absorción de agua y el hinchamiento de la avena muestran primero una tendencia ascendente; cuando el tiempo de remojo es de 30 minutos, la absorción de agua y el índice de expansión de la avena alcanzan su máximo; después de remojarse durante más de 30 minutos, la absorción de agua y el índice de hinchamiento de la avena disminuyen; por lo tanto, se recomienda elegir un tiempo de remojo de 30 minutos para la avena.
2.1.2 Efecto de la relación material-líquido sobre la eficiencia de aprovechamiento de la materia prima de avena y el contenido de sólidos solubles en la pulpa de avena
El contenido de sólidos solubles disminuye gradualmente y tiende a estabilizarse a medida que aumenta la proporción de agua en la relación material-agua. La tasa de aprovechamiento de la materia prima aumenta primero con la proporción de agua en la relación material-agua. Cuando la relación material-agua alcanza 1:20 g/mL, la tasa de aprovechamiento de la materia prima alcanza su valor máximo y disminuye a medida que la relación material-agua sigue aumentando. Al combinar ambas curvas, la calidad óptima de la pulpa de avena se obtiene cuando la relación material-agua es de 1:20 g/mL.
2.2 Resultados de la prueba de un solo factor del estabilizante compuesto de la bebida vegetal de avena
Cuando la adición de carboximetilcelulosa sódica es del 0,3%, la bebida prácticamente no presenta estratificación tras 24 horas de reposo. Se puede observar que la adición de 0,3% de carboximetilcelulosa sódica puede mejorar la estabilidad de las bebidas vegetales de avena. Cuando la cantidad de goma xantana añadida es del 0,055%, después de 24 horas de reposo la bebida prácticamente no presenta estratificación. Se puede observar que la adición de 0,055% de goma xantana puede dotar a la bebida vegetal de avena de buena estabilidad. Al aumentar la cantidad de monoglicérido añadida, la tasa de estratificación estática de las bebidas vegetales de avena mostró primero una tendencia descendente. Cuando la cantidad de monoglicérido añadido fue del 0,07%, la tasa de estratificación estática de las bebidas vegetales de avena fue la más baja. Cuando la cantidad de monoglicérido añadido fue superior al 0,07%, la tasa de estratificación estática de las bebidas vegetales de avena aumentó. Por lo tanto, se recomienda elegir una adición de monoglicérido del 0,07%. Al aumentar la cantidad de éster de sacarosa añadido, la tasa de estratificación estática de la bebida vegetal de avena muestra una tendencia descendente. Cuando la cantidad de éster de sacarosa añadido es del 0,07%, la tasa de estratificación estática de la bebida vegetal de avena es la más baja. Cuando la cantidad de éster de sacarosa añadido es superior al 0,05%, la tasa de estratificación estática de la bebida vegetal de avena aumenta. Por lo tanto, se recomienda elegir una adición de monoglicérido del 0,07%.
2.3 Resultados de la prueba ortogonal del estabilizante compuesto de la bebida vegetal de avena
Los resultados del diseño experimental ortogonal con la tasa de estratificación estática como indicador se muestran en la Tabla 2, y los resultados y el análisis del diseño experimental ortogonal con la tasa de sedimentación centrífuga como indicador se muestran en la Tabla 3.
A partir de los resultados del análisis intuitivo de las Tablas 3 y 4, se puede observar que, cuando la tasa de estratificación estática se utiliza como índice de evaluación, la influencia de los cuatro factores sobre la tasa de estratificación estática sigue el orden B>A>C>D, es decir, cantidad de goma xantana añadida > cantidad de carboximetilcelulosa sódica añadida > cantidad de monoglicérido añadida > cantidad de éster de sacarosa añadida. A3B3C2D3 es el esquema de combinación óptimo. Cuando se utiliza la tasa de precipitación centrífuga como indicador, la influencia de los cuatro factores sobre la tasa de precipitación centrífuga es B>A>C>D, es decir, cantidad de goma xantana añadida > cantidad de carboximetilcelulosa sódica añadida > cantidad de monoglicérido añadida > cantidad de éster de sacarosa añadida. Aunque los indicadores de evaluación son diferentes, los cuatro factores presentan los mismos efectos primarios y secundarios, es decir, la goma xantana y la carboximetilcelulosa sódica son los principales factores de influencia, mientras que los monoglicéridos y los ésteres de sacarosa son factores secundarios. Tras una consideración integral, se toma principalmente como criterio de referencia la tasa de estratificación estática, y se selecciona A3B3C2D3 como la combinación óptima del estabilizante compuesto, que incluye 0,3% de carboximetilcelulosa sódica, 0,04% de goma xantana, 0,07% de monoglicérido y 0,07% de éster de sacarosa.
2.4 Efecto de la sacarosa en la calidad sensorial de la bebida vegetal de avena
Añadir respectivamente 2%, 3%, 4%, 5%, 6% y 7% de sacarosa para la evaluación sensorial. El efecto de la adición de sacarosa sobre el sabor de las bebidas vegetales de avena se muestra en la Tabla 4.
Cuando la cantidad de sacarosa añadida es del 4,0%, el dulzor de la bebida vegetal de avena es mejor.
2.5 Efectos de diferentes condiciones de esterilización sobre la estabilidad de las bebidas
La esterilización a alta temperatura tiene un cierto impacto sobre la estabilidad de las bebidas. Para el experimento se utilizaron diferentes temperaturas y tiempos de esterilización, y la estabilidad se observó después de 60 días a temperatura ambiente. El efecto de las condiciones de esterilización sobre la estabilidad de las bebidas se muestra en la Tabla 5.
La esterilización a 121 ℃ durante 15 y 20 minutos presenta el mismo efecto de estabilidad y cumple los requisitos higiénicos mediante pruebas microbiológicas. Por lo tanto, 121 ℃ y 15 minutos son las condiciones óptimas de esterilización.
Utilizando avena y azúcar blanca como materias primas principales, se desarrolló una bebida vegetal rica en proteínas mediante una serie de procesos como molienda, homogeneización y formulación. A través de experimentos de un solo factor y ortogonales, se obtuvo el proceso óptimo para la bebida vegetal proteica de avena: tiempo de remojo de la avena de 30 minutos, relación pulpa-agua de 1:20 g/mL, adición de carboximetilcelulosa sódica del 0,3%, adición de goma xantana del 0,04%, adición de monoglicérido del 0,07% y adición de éster de sacarosa del 0,07%. La adición de sacarosa al 4% mostró buena estabilidad después de la esterilización a 121 ℃ durante 15 minutos. Los resultados experimentales tienen cierto valor orientativo para la preparación y la práctica de producción de bebidas vegetales proteicas de avena.

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