Marco integrado de estadística y aprendizaje automático para la optimización termo-mecánica de masas compuestas de amaranto y chocho

Contenido principal del artículo

Rojas-Porras, Santiago Alexander
Hidalgo-Rodríguez, Johnny Fernando
Burbano-Pulles, Marco Rubén

Resumen

La optimización de formulaciones farináceas compuestas requiere enfoques analíticos capaces de integrar múltiples atributos reológicos interdependientes. El objetivo de este estudio fue evaluar el comportamiento termo-mecánico de masas formuladas mediante la sustitución progresiva de harina de amaranto por harina de chocho (0–40%). Los parámetros reológicos se determinaron mediante Mixolab, considerando consistencia, debilitamiento proteico, gelatinización, estabilidad térmica y retrogradación. El análisis se desarrolló mediante un enfoque integrado que combinó estadística univariada, análisis multivariado y aprendizaje automático. Los resultados evidenciaron diferencias significativas entre tratamientos, con efectos de gran magnitud en la consistencia inicial y la retrogradación, lo que indica una fuerte influencia de la formulación sobre el comportamiento estructural de la masa. El análisis multivariado permitió identificar patrones diferenciados y explicar una alta proporción de la variabilidad total del sistema, mientras que el aprendizaje automático confirmó la discriminación entre formulaciones y la estabilidad del ranking. En conjunto, la integración metodológica mejora la confiabilidad en la toma de decisiones y constituye una estrategia robusta para la optimización de masas compuestas en sistemas alimentarios complejos.

##plugins.themes.bootstrap3.displayStats.downloads##

##plugins.themes.bootstrap3.displayStats.noStats##

Detalles del artículo

Sección

Artículos

Cómo citar

Rojas-Porras, S. A., Hidalgo-Rodríguez, J. F., & Burbano-Pulles, M. R. (2026). Marco integrado de estadística y aprendizaje automático para la optimización termo-mecánica de masas compuestas de amaranto y chocho. Revista Científica Ciencia Y Método, 4(2), 513-532. https://doi.org/10.55813/gaea/rcym/v4/n2/209

Referencias

Adin, A., Krainski, E. T., Lenzi, A., Liu, Z., Martínez-Minaya, J., & Rue, H. (2024). Automatic cross-validation in structured models: Is it time to leave out leave-one-out? Spatial Statistics, 62, Artículo 100843. https://doi.org/10.1016/j.spasta.2024.100843 DOI: https://doi.org/10.1016/j.spasta.2024.100843

Araújo, S. O., Peres, R. S., Ramalho, J. C., Lidon, F., & Barata, J. (2023). Machine learning applications in agriculture: Current trends, challenges, and future perspectives. Agronomy, 13(12), Artículo 2976. https://doi.org/10.3390/agronomy13122976 DOI: https://doi.org/10.3390/agronomy13122976

Atudorei, D., Atudorei, O., & Codină, G. G. (2021). Dough rheological properties, microstructure and bread quality of wheat-germinated bean composite flour. Foods, 10(7), Artículo 1542. https://doi.org/10.3390/foods10071542 DOI: https://doi.org/10.3390/foods10071542

Bansal, S., Rodriguez, C. Z., Thompson-Witrick, K. A., Wang, Y., Taft, D. H., & Zhang, B. (2025). Machine learning-powered multi-omics for food microbiology and smarter food safety. Trends in Food Science & Technology, 163, Artículo 105145. https://doi.org/10.1016/j.tifs.2025.105145 DOI: https://doi.org/10.1016/j.tifs.2025.105145

Benjamini, Y., Drai, D., Elmer, G., Kafkafi, N., & Golani, I. (2001). Controlling the false discovery rate in behavior genetics research. Behavioural Brain Research, 125(1–2), 279–284. https://doi.org/10.1016/S0166-4328(01)00297-2 DOI: https://doi.org/10.1016/S0166-4328(01)00297-2

Benkadri, S., Salvador, A., Sanz, T., & Zidoune, M. N. (2021). Optimization of xanthan and locust bean gum in a gluten-free infant biscuit based on rice-chickpea flour using response surface methodology. Foods, 10(1), Artículo 12. https://doi.org/10.3390/foods10010012 DOI: https://doi.org/10.3390/foods10010012

Breiman, L. (2001). Random forests. Machine Learning, 45(1), 5–32. https://doi.org/10.1023/A:1010933404324 DOI: https://doi.org/10.1023/A:1010933404324

Chopin Technologies. (2012). Mixolab applications handbook: Rheological and enzyme analyses, analysis methods, studies and applications.

Chuqui-Paulino, F. J., Hidalgo Chávez, D. W., Ramírez Ascheri, J. L., Grassi Mellinger, C., Vargas-Solorzano, J. W., & Carvalho, C. W. P. (2025). Impact of whole cereal–pulse flours on the functionality and antioxidant properties of gluten-free extruded flours. Foods, 14(20), Artículo 3515. https://doi.org/10.3390/foods14203515 DOI: https://doi.org/10.3390/foods14203515

Codină, G. G., Mironeasa, S., Mironeasa, C., Popa, C. N., & Tamba-Berehoiu, R. (2012). Wheat flour dough Alveograph characteristics predicted by Mixolab regression models. Journal of the Science of Food and Agriculture, 92(3), 638–644. https://doi.org/10.1002/jsfa.4623 DOI: https://doi.org/10.1002/jsfa.4623

Dubat, A. (2010). A new AACC International approved method to measure rheological properties of a dough sample. Cereal Foods World, 55(3), 150–153. https://doi.org/10.1094/CFW-55-3-0150 DOI: https://doi.org/10.1094/CFW-55-3-0150

Duodu, K. G., & Minnaar, A. (2011). Legume composite flours and baked goods: Nutritional, functional, sensory, and phytochemical qualities. En V. R. Preedy, R. R. Watson, & V. B. Patel (Eds.), Flour and breads and their fortification in health and disease prevention (pp. 193–203). Academic Press. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-380886-8.10018-2 DOI: https://doi.org/10.1016/B978-0-12-380886-8.10018-2

Dvořáček, V., Bradová, J., Sedláček, T., & Šárka, E. (2019). Relationships among Mixolab rheological properties of isolated starch and white flour and quality of baking products using different wheat cultivars. Journal of Cereal Science, 89, Artículo 102801. https://doi.org/10.1016/j.jcs.2019.102801 DOI: https://doi.org/10.1016/j.jcs.2019.102801

Efron, B., & Tibshirani, R. J. (1993). An introduction to the bootstrap. Chapman & Hall/CRC. https://doi.org/10.1201/9780429246593 DOI: https://doi.org/10.1007/978-1-4899-4541-9

Galarza-Sánchez, P. C., Erazo-Luzuriaga, A. F., & Boné-Andrade, M. F. (2023). Uso de computación cuántica en la mejora de algoritmos de aprendizaje automático. Revista Científica Ciencia Y Método, 1(4), 16-30. https://doi.org/10.55813/gaea/rcym/v1/n4/25 DOI: https://doi.org/10.55813/gaea/rcym/v1/n4/25

Granato, D., Santos, J. S., Escher, G. B., Ferreira, B. L., & Maggio, R. M. (2018). Use of principal component analysis (PCA) and hierarchical cluster analysis (HCA) for multivariate association between bioactive compounds and functional properties in foods: A critical perspective. Trends in Food Science & Technology, 72, 83–90. https://doi.org/10.1016/j.tifs.2017.12.006 DOI: https://doi.org/10.1016/j.tifs.2017.12.006

Hadnađev, T. D., Torbica, A., & Hadnađev, M. (2011). Rheological properties of wheat flour substitutes/alternative crops assessed by Mixolab. Procedia Food Science, 1, 328–334. https://doi.org/10.1016/J.PROFOO.2011.09.051 DOI: https://doi.org/10.1016/j.profoo.2011.09.051

Jolliffe, I. T., & Cadima, J. (2016). Principal component analysis: A review and recent developments. Philosophical Transactions of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences, 374(2065), Artículo 20150202. https://doi.org/10.1098/rsta.2015.0202 DOI: https://doi.org/10.1098/rsta.2015.0202

Kharbach, M. (2025). AI-Powered Advances in Data Handling for Enhanced Food Analysis: From Chemometrics to Machine Learning. Foods 2025, Vol. 14, Page 3415, 14(19), 3415. https://doi.org/10.3390/FOODS14193415 DOI: https://doi.org/10.3390/foods14193415

Li, M., Zhang, Y., You, X., Wang, Y., Zhou, K., Wei, P., & Wei, L. (2023). Assessment of functional properties of wheat–cassava composite flour. Foods, 12(19), Artículo 3585. https://doi.org/10.3390/foods12193585 DOI: https://doi.org/10.3390/foods12193585

Meneses Quelal, O., & Pulles, M. B. (2025). Nutritional, functional and microbiological potential of Andean Lupinus mutabilis and Amaranthus spp. in the development of healthy foods—a review. Foods, 14(12), Artículo 2059. https://doi.org/10.3390/foods14122059 DOI: https://doi.org/10.3390/foods14122059

Meng, K., Gao, H., Zeng, J., Zhao, J., Qin, Y., Li, G., & Su, T. (2021). Rheological and microstructural characterization of wheat dough formulated with konjac glucomannan. Journal of the Science of Food and Agriculture, 101(10), 4373–4379. https://doi.org/10.1002/jsfa.11078 DOI: https://doi.org/10.1002/jsfa.11078

Mougan, C., & Nielsen, D. S. (2023). Monitoring model deterioration with explainable uncertainty estimation via non-parametric bootstrap. Proceedings of the AAAI Conference on Artificial Intelligence, 37(12), 15037–15045. https://doi.org/10.1609/aaai.v37i12.26755 DOI: https://doi.org/10.1609/aaai.v37i12.26755

Rico, D., González-Paramás, A. M., Brezmes, C., & Martín-Diana, A. B. (2020). Baking optimization as a strategy to extend shelf-life through the enhanced quality and bioactive properties of pulse-based snacks. Molecules, 25(16), Artículo 3716. https://doi.org/10.3390/molecules25163716 DOI: https://doi.org/10.3390/molecules25163716

Rigdon, S. E., Pan, R., Montgomery, D. C., & Freeman, L. J. (2022). Design of experiments for reliability achievement. Wiley. https://doi.org/10.1002/9781119237754 DOI: https://doi.org/10.1002/9781119237754

Sheng, X., Cui, Q., Yin, H., Xi, Z., Yi, J., Zhang, H., Xu, X., & Ma, Y. (2025). Application of hydrocolloids in the quality improvement of flour-based products. Trends in Food Science & Technology, 164, Artículo 105211. https://doi.org/10.1016/j.tifs.2025.105211 DOI: https://doi.org/10.1016/j.tifs.2025.105211