Development of a plant-based beverage with tarwi (Lupinus Mutabilis) milk, polysaccharides from cushuro (Nostoc Sphaericum), and blueberry extract

Abstract

Plant-based milk alternatives are a rapidly growing niche in functional beverages, driven by demand from vegans and lactose-intolerant consumers. However, commercial options often have low protein content (<1.5%) and contain additives. Tarwi, native to the Andes, is rich in protein (45%), oils, and essential nutrients, while blueberries offer flavor and health benefits. Cushuro (Nostoc sphaericum), is an Andean microalga and contains high protein content and polysaccharides (42%). The objective of this research was to develop a plant-based beverage (PBB) with tarwi (Lupinus mutabilis), polysaccharides from cushuro (PC) and blueberry extract (Vaccinium corymbosum)(BE), compared with a control sample with carboxymethyl cellulose (CMC), a commercial thickening agent. The beverage was optimized and characterized using a design of rotatable central composite of surface methodology with nine formulations and four replicates in the center point. The effects of three independent variables were examined: tarwi milk (45% to 55%) and polysaccharides from cushuro (0.05% to 0.2%). The variable blueberry extract content was used as the differential factor between these two conditions. The response variables were protein (%) content and viscosity coefficient (mPa·s). The optimized beverage showed high protein (2.72%) content, viscosity coefficient (23.05 mPa·s), °Brix (2.5), pH (4.49), and acceptable sensory attributes using a 1-to-9-point hedonic scale with 67% positive acceptance. This powdered beverage complied with the Peruvian normative NTP 203.111.2021. Thereby, the plant-based beverage could be a nutritious alternative to functional plant-based beverages.

El mercado de las alternativas vegetales a la leche ha experimentado un crecimiento considerable dentro del sector de las bebidas funcionales, impulsado por el incremento de consumidores veganos y personas con intolerancia a la lactosa. No obstante, las opciones comerciales suelen presentar un bajo contenido proteico (<1.5%) y contener aditivos. El tarwi (Lupinus mutabilis), una leguminosa andina, constituye una materia prima de alto valor debido a su elevado contenido de proteínas (45%) y micronutrientes esenciales. Asimismo, los arándanos (Vaccinium corymbosum) aportan propiedades sensoriales deseables y compuestos bioactivos con efectos benéficos reconocidos para la salud. El cushuro (Nostoc sphaericum), una microalga andina, posee niveles significativos de proteínas y polisacáridos (42%). El objetivo de la presente investigación fue desarrollar y optimizar una bebida vegetal formulada con leche de tarwi, polisacáridos de cushuro y extracto de arándano. El desempeño de esta formulación se comparó con una muestra control que contenía carboximetilcelulosa (CMC), un agente espesante de uso comercial. La optimización y caracterización se realizaron mediante un diseño central compuesto rotacional dentro del marco de la metodología de superficie de respuesta, que incluyó nueve formulaciones experimentales y cuatro réplicas en el punto central. Se evaluaron tres variables independientes: la proporción de leche de tarwi (45–55%) y de polisacáridos de cushuro (0.05–0.2%), mientras que la concentración de extracto de arándano se empleó como factor diferencial entre las formulaciones. Las variables de respuesta analizadas fueron el contenido de proteína (%) y el coeficiente de viscosidad (mPa·s). La formulación optimizada presentó un contenido de proteína de 2.72%, un coeficiente de viscosidad de 23.05 mPa·s, °Brix de 2.5 y un pH de 4.49. La evaluación sensorial mediante una escala hedónica de nueve puntos evidenció una buena aceptación por parte de los consumidores, con un 67% de valoraciones positivas. Además, la formulación cumplió con los requisitos de la norma peruana NTP 203.111.2021, lo que respalda su potencial como una opción funcional y con alto contenido proteico dentro del mercado de bebidas vegetales.