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Universidad Autónoma de Querétaro Facultad de Ciencias Naturales
Elaboración de una Barra Alimentaria rica en Proteína, Fibra y Antioxidantes
TESIS
Que como parte de los requisitos para obtener el grado de Maestra en Nutrición Humana
Presenta: Gabriela Dávila Hernández
Santiago de Querétaro, Qro. Noviembre de 2007
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Universidad Autónoma de Querétaro Facultad de Ciencias Naturales Maestría en Nutrición Humana
ELABORACIÓN DE UNA BARRA ALIMENTARIA RICA EN PROTEÍNA, FIBRA Y ANTIOXIDANTES
TESIS
Que como parte de los requisitos para obtener el grado de Maestra en Nutrición Humana
Presenta:
Gabriela Dávila Hernández
Dirigido por: Dra. Miriam Aracely Anaya Loyola
SINODALES
Dra. Miriam Aracely Anaya Loyola Presidente
__________________________
Firma
Dr. Jorge Luis Rosado Loria Secretario
__________________________ Firma
Dr. Horacio Guzmán Maldonado Vocal
__________________________ Firma
M. en C. Araceli Aguilera Barreiro Suplente
__________________________ Firma
Dra. Olga Patricia García Obregón Suplente
__________________________ Firma
_______________________ Biol. Jaime Ángeles Ángeles Director de la Facultad de Ciencias Naturales
___________________________ Dr.Luis Gerardo Hernández Sandoval Director de Investigación y Posgrado
Centro Universitario
Querétaro, Qro. Noviembre, 2007
México
3
RESUMEN
Los cereales en combinación con leguminosas son una fuente alternativa de isoflavonoides y fibra, que pueden ayudar a controlar los niveles de colesterol en sangre, además de ser proteína de buena calidad ya que se complementan. El objetivo de este estudio fue elaborar una barra alimentaria a base de una combinación de cereal-leguminosa con alto contenido de fibra, proteínas y antioxidantes. Las combinaciones de cereales y leguminosas usadas para elaborar las barras nutricionales fueron: (1) amaranto-frijol, (2) amaranto-soya, (3) avena-frijol y (4) avena-soya. Ingredientes adicionales fueron azúcar, grasa vegetal, vainilla y agua. El análisis químico para determinar la composición nutrimental de las barras incluyó: grasa, fibra total y soluble, cenizas, proteína, humedad, energía y flavonoides. El análisis sensorial fue realizado por 100 jueces no entrenados para determinar el nivel de aceptación general, olor, color, sabor y textura. Se usó una escala hedónica que va del 0 al 9 para este propósito. El contenido calórico promedio de las barras fue de 242 ± 5.5 kcal por cada 50 g de porción. El contenido promedio de humedad fue de12.8 ± 1.2 %. El contenido promedio para grasa, fibra, proteínas e hidratos de carbono fueron de 9.2 ± 2.3 g, 11.9 ± 1.6 g, 15.9 ± 0.2 g y 56.84 ± 4.5g. El promedio del contenido de minerales fue de 2.4 ± 0.5g. Las barras conteniendo soya fueron altas en tuvieron en genisteina (5.6 mg/100 g) y de daidzeina (7.4 mg/100g). Las barras de frijol negro fueron ricas en daidzina (76.7 mg/100 g). La evaluación sensorial mostró que para el 40% de los jueces, el olor no era importante. Más del 50% de los jueces calificó de dulce el sabor de las barras a excepción de la mezcla de amaranto-frijol negro que fue calificada como insípida. La textura fue descrita como suave por la mayoría de los jueces. En conclusión estas nuevas formulaciones de barras nutrimentales fueron ampliamente aceptadas y son una buena fuente de isoflavonoides y proteínas, que puede ser una alternativa de alimento tipo botana.
(Palabras clave: barra alimentaria, fibra, proteínas, isoflavonoides)
4
SUMMARY
Cereals in combination with legumes are an alternative source of isoflavonoids and fiber that can help to control the levels of cholesterol in blood. Moreover, being protein of good quality, they complement each other. The objective of this study was to elaborate a nutritional bar based on a combination of cereal-legumes with a high content of fiber, proteins and antioxidants. The combinations of cereals and legumes used to elaborate the nutritional bars were: (1) amaranth-bean, (2) amaranth-soy, (3) oat-bean and (4) oat-soy. Additional ingredients were sugar, vegetable fat, vanilla and water. The chemical analysis to determine the nutrient composition of the bars included: fat, total and soluble fiber, ashes, crude protein, moisture, gross energy and flavonoids. A sensory analysis was performed by 100 untrained judges in order to establish the level of general acceptance, flavor, odor, color and texture. A hedonic scale from 0 to 9 points was used for this purpose. The mean caloric content of the bars was 242 ± 5.5 kcal for each 50g portion. The average water content was 12.8 ± 1.2 %. Average content for fat, fiber, protein and carbohydrate content in 100 g were 9.2 ± 2.3 g, 11.9 ± 1.6 g, 5.9± 0.2 g and 56.84 ± 4.5g. The mean mineral content was 2.4 ± 0.5g,. The bars containing soy were high in genistein (5.6 mg/100g) and daidzein (7.4 mg/100g). Black bean bars were rich in daidzin (76.7 mg/100 g). The sensory evaluation showed that for 40% of the judges the odor was not important. More than 50% scored as sweet the flavor of the bars, with an exception of the one with a mixture of amaranthus and black beans, which was qualified as odd flavor. The texture was described as soft for most of the judges. In conclusion these new formulations of nutritional bars were widely accepted and are good sources of isoflavonoids and protein that can be viewed as an alternative food snack.
(Key Words: alimentary bars, fiber proteins, isoflavonoids)
5
DEDICADO A
A mis padres, por su ejemplo. A mis hermanas, por su apoyo.
A mis amigos, por su cariño.
6
AGRADECIMIENTOS
A mi directora de tesis la Dra. Aracely Anaya Loyola por su paciencia, dedicación, atinados consejos y apoyo para el desarrollo de este trabajo de tesis. Al Dr. Horacio Guzmán Maldonado por su colaboración en la realización de la cuantificación de los antioxidantes contenidos en el producto elaborado en este trabajo de tesis. A la M.C. Araceli Aguilera Barreyro por su apoyo para la realización de los análisis composicionales requeridos en este trabajo de tesis. A mis profesores de la Maestría en Nutrición Humana por compartir sus conocimientos y gusto por la ciencia.
7
INDICE Página
Resumen ............................................................................................................................... i
Summary ............................................................................................................................... ii
Dedicatorias........................................................................................................................... iii
Agradecimientos.................................................................................................................... iv
Índice ..................................................................................................................................... v
Índice de tablas ..................................................................................................................... vii
Índice de figuras .................................................................................................................... viii
I. INTRODUCCIÓN. .......................................................................................................... 1
II. REVISIÓN DE LA LITERATURA ................................................................................... 3
2.1 Alimentos funcionales ..................................................................................................... 3
2.2 Cereales .......................................................................................................................... 4
2.3 Leguminosas ................................................................................................................... 6
2.4 Compuestos antinutricionales presentes en cereales y leguminosas ............................ 8
2.5 Antioxidantes e Isoflavonoides........................................................................................ 11
2.6 Fibra dietética .................................................................................................................. 12
2.7 Consumo de alimentos tipo botana................................................................................. 14
2.8 Problemas de salud asociados a colesterol y triglicéridos.............................................. 14
III. HIPÓTESIS ...................................................................................................................... 16
IV. OBJETIVOS..................................................................................................................... 16
V. MÉTODOS...................................................................................................................... 17
5.1 Diseño y elaboración de las barras................................................................................. 17
5.2 Preparación de las muestras para su análisis composicional ........................................ 19
5.2.1 Determinación de humedad, molienda y almacenado................................................. 19
5.2.2 Análisis bromatológico de las barras .......................................................................... 20
5.2.3 Determinación de proteína cruda................................................................................. 20
5.2.4 Determinación de extracto etéreo (grasa).................................................................... 21
5.2.5 Determinación de fibra detergente neutra.................................................................... 22
5.2.6 Determinación de cenizas ............................................................................................ 22
5.2.7 Determinación de hidratos de carbono por diferencia ................................................. 23
5.2.8 Determinación del valor calórico por calorimetría (energía bruta) ............................... 23
5.2.9 Determinación de isoflavonoides ................................................................................. 25
5.3 Evaluación sensorial de las barras elaboradas............................................................... 25
5.3.1 Análisis estadístico....................................................................................................... 26
VI. RESULTADOS Y DISCUSIÓN ....................................................................................... 27
6.1 Composición nutrimental de las barras elaboradas........................................................ 27
8
6.2 Contenido de proteínas en las barras elaboradas .......................................................... 29
6.3 Contenido de fibra en las barras elaboradas .................................................................. 32
6.4 Contenido de isoflavonoides en las barras elaboradas .................................................. 33
6.5 Evaluación sensorial de las barras elaboradas............................................................... 37
VII. CONCLUSIONES ........................................................................................................... 43
BIBLIOGRAFÍA...................................................................................................................... 44
ANEXOS................................................................................................................................ 48
9
INDICE DE TABLAS
Tabla Página 1. Contenido nutrimental de algunos cereales y leguminosas en 100 g de producto .......... 9
2. Contenido nutrimental de las barras alimentarias en 100 g de producto ......................... 28
3. Contenido nutrimental de algunas barras comerciales en 100 g de producto.................. 30
4. Contenido de proteína de las barras elaboradas en 100 g de producto........................... 31
5. Contenido de fibra de las barras elaboradas en 100 g de producto ................................. 34
6. Contenido de isoflavonoides de las barras elaboradas (mg/100 g).................................. 36
10
INDICE DE FIGURAS
Figura Página 1. Proceso general para la elaboración de las barras alimentarias ...................................... 18
2. Proceso de elaboración de las barras alimentarias .......................................................... 19
3. Resultados de la aceptación general de las barras elaboradas ....................................... 38
4. Resultados de la evaluación de la característica sensorial de olor de las barras elaboradas 39
5. Resultados de la evaluación de la característica sensorial de color de las barras elaboradas 40
6. Resultados de la evaluación de la característica sensorial de textura de las barras elaboradas
............................................................................................................................................... 41
7. resultados de la evaluación de la característica sensorial de sabor de las barras elaboradas 42
11
I. INTRODUCCIÓN
En la actualidad, la población se encuentra inmersa en el fenómeno
denominado transición nutricia, que acompaña a la transición demográfica y define
de manera muy importante a la transición epidemiológica. La transición
epidemiológica ha colocado a las enfermedades crónico-degenerativas en un lugar
preponderante dentro del perfil de salud de la población mexicana, independiente
de las regiones geográficas y las condiciones socioeconómicas. Los problemas
cardiovasculares, la diabetes mellitus, los tumores malignos y otros padecimientos
afectan a la población en su conjunto.
Esta llamada transición nutricia ha provocado cambios en los hábitos
alimentarios en la población mediante las campañas publicitarias de comida
“chatarra”. Otros factores de este fenómeno son la transculturación, la falta de
información y el ritmo de la vida diaria. Este cambio en los hábitos alimentarios se
ha visto reflejado en la aparición desde edades tempranas de niveles elevados de
colesterol y triglicéridos, mismos que son causantes de un mayor riesgo de
enfermedades cardiovasculares (Aguilar, 2002). Con esta transición de los hábitos
alimentarios han surgido nuevos productos comerciales como fuente de alimentos
ricos en nutrimentos, dichos productos son de fácil manejo, por lo que han
logrado gran aceptación y preferencia dentro de la población en general.
Esto ha llamado el interés por parte de diferentes disciplinas, tales como
la tecnología de alimentos, la medicina y la nutrición para desarrollar y mejorar
alimentos con materias primas de origen vegetal principalmente. Es por eso que
en los últimos años, las barras alimentarias a base de cereales son uno de los
productos de mayor aceptación en diferentes grupos de edades. Existen barras
altas en proteína diseñadas para atletas o deportistas de alto rendimiento.
También están las barras altas en fibra recomendadas para evitar el estreñimiento
y reducir o moderar los niveles de colesterol y triglicéridos en adultos (Escobar et
al, 1998).
12
Las combinaciones cereal-leguminosa se complementan desde las
perspectivas sensorial como nutrimental, dado que, el cereal cubre las deficiencias
de aminoácidos azufrados de la leguminosa y ésta cubre la deficiencia de lisina o
triptófano del cereal (Casanueva et al, 2001). Además, los cereales y las
leguminosas son buena fuente de fibra, la cual ha mostrado disminuir el riesgo de
padecer enfermedades cardiovasculares y diabetes, ya que controla y reduce las
concentraciones plasmáticas de colesterol y glucosa, así como la absorción de
grasa y el mantenimiento del óptimo peso corporal (Saltzman et al, 2001; Marquart
et al, 2002; Rubio, 2002; Liu et al, 2003; Anderson, 2004; Jensen et al, 2004).
Asimismo, se ha observado que varios antioxidantes contenidos en algunos
cereales y leguminosas ayudan a disminuir el riesgo de enfermedad arterial
coronaria por la reducción de lípidos en sangre, la presión arterial, y mejoran
algunos síntomas de la menopausia en la mujer (Jenkins et al, 2002, Marquart et
al, 2002, Zhuo, 2004, García y Villaseñor, 2005, Zhan y Ho, 2005).
Con base en lo anterior y tratando de innovar en la elaboración de
productos nuevos, atractivos para los niños, jóvenes y adultos, el objetivo de este
trabajo fue elaborar una barra alimentaria alta en proteína y fibra que además
contenga compuestos antioxidantes como los isoflavonoides. Para lo cual se
propuso hacer combinaciones de cereales y leguminosas tales como la avena, el
frijol, el amaranto y la soya, teniendo como antecedente que las combinaciones de
cereales y leguminosas mejoran la combinación de proteínas de origen vegetal y
que la soya y el frijol contienen compuestos antioxidantes como los isoflavonoides.
13
II. REVISIÓN DE LITERATURA 1. Alimentos funcionales
El término alimento funcional se usa para referirse a los alimentos, los
componentes o ingredientes de alimentos, o a productos elaborados, los cuales
presentan alguna acción curativa o preventiva más allá de sus propiedades
alimentarias (Casanueva et al, 2001).
Son muchos los factores que han contribuido al interés de los alimentos
funcionales. Uno de ellos es la creciente evidencia acerca del papel que juegan los
factores nutricionales en el mantenimiento de la salud y prevención de
enfermedades. Otro es la relación entre la alimentación y la ocurrencia de diez de
las principales causas de muerte en el mundo como son la enfermedad del
corazón, cáncer y diabetes, entre otras. Las investigaciones científicas han
demostrado reiteradamente la importancia del consumo de frutas, vegetales y
cereales integrales para la prevención de enfermedades crónicas (García y
Villaseñor, 2005).
Dichas enfermedades ocasionan que los costos de salud pública
aumenten de manera alarmante y, ante este hecho, los gobiernos de algunos
países han comenzado campañas de sensibilización hacia la población sobre el
mejoramiento de los hábitos de alimentación como un medio de prevención para
mejorar la calidad de vida y prevenir ciertas enfermedades. Por lo que, los
alimentos funcionales son la opción más viable para comenzar esta
sensibilización. Para ello, los gobiernos, así como la comunidad científica, deben
transmitir a la sociedad un mensaje claro sobre la función de estos alimentos y sus
beneficios, para evitar que se creen mitos acerca de ellos, sin olvidar el adoptar un
estilo de vida saludable acompañado de buenos hábitos, una dieta completa
equilibrada y el ejercicio regular para lograr un buen estado de salud por largo
(Macedo, 2002).
14
2. Cereales
Los cereales constituyen el más importante grupo de alimentos y
proporcionan cerca del 50 % del consumo total de proteína. Los cereales de
mayor producción a nivel mundial son el trigo, maíz, arroz, cebada y sorgo;
representando las dos terceras partes del alimento en el mundo (Borlaug y
Enkerlin, 1997). En México, el maíz y el trigo seguidos por el arroz son los
cereales de mayor importancia y, conjuntamente con el frijol, forman parte
importante del cuadro básico de la dieta del mexicano. Debido a su bajo costo,
disponibilidad y aceptación los cereales son los granos de mayor consumo y
representan una fracción importante en la dieta humana (Casanueva et al, 2001).
El contenido de proteína de los cereales es de alrededor del 10 y el 12 %
(Borlaug y Enkerlin, 1997). Sin embargo, se consideran, en la mayoría de los
casos, como proteínas de baja calidad o incompletas, ya que son deficientes en
aminoácidos esenciales como la lisina. Sin embargo, al combinar cereales y
leguminosas, como es el caso del maíz y el frijol, mejora la calidad de la proteína,
ya que el contenido de aminoácidos esenciales se complementa (García- Osorio y
Vázquez, 1997).
Además del aporte calórico y proteínico, los cereales son importantes por
su contenido de fibra dietética, la cual está asociada con la regulación de los
niveles plasmáticos de colesterol y triglicéridos (Birketvedt et al, 2000; Czerwinski
et al, 2004; Drzikova et al, 2005), así como una menor incidencia de cáncer de
colon (Slattery et al, 2004).
a) Avena (Avena sativa)
Aún cuando la avena no es uno de los principales cereales en el mundo,
recientemente ha cobrado importancia debido a algunas funciones relacionadas
con el mejoramiento de la salud de los humanos (Marquart et al, 2002). La avena
15
es una planta herbácea anual, perteneciente a la familia de las gramíneas. Las
especies más cultivadas son Avena sativa y Avena byzantina. Es rica en proteínas
de alto valor biológico, su contenido de lípidos en general, se compone de ácidos
grasos poliinsaturados, como el linoleico, que constituye del 40 al 45% de los
ácidos grasos totales, seguido por el oleico, del 25 al 30% y del palmítico, del 15 al
18%, los restantes son el esteárico, el linolénico y el láurico (Bonillas, 2002)
Además de su contenido de hidratos de carbono, sodio, potasio, calcio, fósforo,
magnesio, hierro, cobre, cinc, vitaminas B1, B2, B3, B6 y E, contiene una cantidad
importante de fibra dietaria como la celulosa y ß-glucano que contribuyen al buen
funcionamiento intestinal (Drzikova et al, 2005).
b) Amaranto (Amaranthus caudatus)
El amaranto (Amaranthus cruentus, Amaranthus leucocarpus), también
conocido en náhuatl como “huauhtli”, se convirtió en el segundo alimento más
importante después del maíz en el México Mesoamericano. El amaranto también
fue usado como un símbolo religioso ya que era empleado previamente mezclado
con sangre para formar esculturas de ídolos. Este uso religioso del amaranto hizo
que los españoles lo condenaran religiosamente, provocando el exterminio casi
total de su producción y uso, excepto como ingrediente del conocido dulce llamado
“alegría”, preparado con semillas de amaranto y miel (Casanueva et al, 2001).
El amaranto es una planta que pertenece a la familia de las
amarantáceas. Tiene un alto valor nutritivo debido a la cantidad y calidad de sus
proteínas. Presenta el doble de proteína que el maíz y el arroz, y un 60 – 80 %
más que el trigo. De igual manera posee el doble de lisina que el trigo y el triple
que el maíz. Es rico en fibra dietética, calcio, hierro, amilopectina, metionina,
vitamina C y complejo B, grasas poliinsaturadas y es bajo en gluten (Marquart et
al, 2002; AMA, 2007).
16
En un lapso de 500 años casi se perdió la costumbre de cultivar
amaranto, cosecharlo y emplearlo en la preparación de alimentos. Hoy en día se
produce muy poco, su precio es alto de una manera desproporcionada y carece de
tradición culinaria, pero su futuro –como su pasado y precisamente debido a él- es
prometedor (Casanueva et al 2001).
3. Leguminosas
La familia leguminosae se compone de unas 18 mil especies, de las que
se aprovechan como alimento humano apenas unas 30. En la mayoría de los
casos se utilizan las semillas maduras, pero también sus vainas, raíces o frutos.
La combinación cereal-leguminosa ocupa un lugar común en la historia alimentaria
humana. Destacan las combinaciones formadas por la soya y el arroz, el garbanzo
o la lenteja y el trigo, y el frijol común y el maíz, pero hay muchas más. La
excelencia de las combinaciones cereal-leguminosa radica en que se
complementan desde las perspectivas tanto sensorial como nutrimental. En
particular, aunque no de modo exclusivo, existe mayor interés en sus proteínas
(Casanueva et al, 2001).
a) Soya (Glycine max)
Entre las semillas de leguminosas, la soya es la que se produce en mayor
cantidad en el mundo. Aunque la soya tiene sólo 16 % de aceite, su disponibilidad
es tan amplia que resulta atractivo extraerlo y utilizar la pasta residual en la
fabricación de alimentos para animales. En el resto del mundo sólo se emplea
para la alimentación humana tres o cuatro por ciento de la soya, a menudo como
ingredientes en productos industrializados (embutidos, leches, quesos y otros)
(Marquart et al, 2002). La soya carece de aceptación cultural en México con
excepción de los grupos minoritarios de vegetarianos y naturistas. El uso de la
soya en México se concentra hoy en día en productos industrializados, en los
cuales se usa como ingrediente (Casanueva, et al 2001).
17
La soya, un alimento básico en muchos países asiáticos, contiene
componentes valiosos como proteínas, isoflavonas, saponinas y fitoesteroles. Las
proteínas de la soya proporcionan aminoácidos esenciales. Cuando se come con
arroz, la soya proporciona proteínas similares a las que se encuentran en los
productos de origen animal (Marquart et al, 2002).
b) Frijol (Phaseolus vulgaris)
En México, el fríjol es la leguminosa más consumida (más de un millón de
toneladas por año (SAGARPA, 2007) y tiene a su favor milenios de experiencia
culinaria y la existencia de numerosas variedades. El garbanzo, que es producido
en México, la lenteja y otras leguminosas se incluyen poco en la dieta habitual de
los mexicanos (Casanueva et al, 2001).
La fibra que se encuentra en los frijoles ayuda a reducir los niveles de
colesterol en la sangre y reduce el riesgo de enfermedades crónicas, tales como la
diabetes, la obesidad y el cáncer. Los hidratos de carbono contenidos en los
frijoles son complejos. Esto significa que los frijoles satisfacen el hambre por más
tiempo y proveen energía por un período de tiempo más prolongado. Al combinar
los frijoles con otros granos como el trigo, maíz o arroz, se crea una proteína
completa. Los frijoles son además una fuente vegetal de hierro (Casanueva et al,
2001). El hierro se presenta en los alimentos en dos formas: hierro hem y no hem.
La diferencia entre ambos es su biodisponibilidad, mientras que el hierro hem,
presente en las carnes rojas, vísceras, y en menor medida en las carnes blancas,
es absorbido en buena cantidad (30%), el hierro de origen vegetal o no hem que
se encuentra en los alimentos de origen vegetal, sobre todo los de color verde
oscuro, leguminosas y cereales y posee muy baja biodisponibilidad ya que se
absorbe solamente de un 1% hasta un 10% (Ramírez et al, 2002).El combinar los
frijoles con alimentos con alto contenido de vitamina C, como los tomates o los
cítricos, ayuda a que nuestro organismo absorba el tipo de hierro que se
encuentra en los frijoles (Casanueva et al, 2001).
18
En la Tabla 1 se muestra el contenido nutrimental de algunos cereales y
leguminosas, observándose diferencias entre su contenido de nutrimentos, como
por ejemplo, la concentración de hidratos de carbono es mayor en el grupo de
cereales, mientras que la proteína esta presente en mayor cantidad en las
leguminosas.
4. Compuestos antinutricionales presentes en cereales y leguminosas
Las semillas de leguminosas junto con los granos de cereales, fueron de
los primeros alimentos seleccionados por el hombre; esta selección fue
probablemente muy difícil para el caso de las leguminosas ya que se trata de una
familia botánica amplia, con aproximadamente 600 géneros y alrededor de 18,000
especies; y aunque parezca irónico, esta familia tiene gran estima por su
importancia en la dieta humana y animal, contiene una amplia variedad de factores
tóxicos, por lo que se pueden considerar como plantas de cierto riesgo en su
consumo. A continuación se mencionan algunos compuestos antinutricionales que
pueden estar presentes en las leguminosas y los cereales (Casanueva et al,
2001).
a) Hemaglutininas. Las lectinas se presentan principalmente en las semillas de
leguminosas. Se ha observado que la unión de las lectinas a las células epiteliales
de la pared intestinal produce un efecto nutricional perjudicial al interferir con la
absorción de nutrientes, en tanto que otras lectinas actúan como inhibidores de la
biosíntesis de proteínas. Después de la cocción o del tratamiento con calor seco,
se destruyen las actividades de las lectinas de las leguminosas y sus efectos
tóxicos (Belitz y Grosch, 1985).
Hay que resaltar, que cuando no se inactivan adecuadamente las lectinas,
el efecto puede ser muy drástico. Las lectinas se pueden considerar como
autenticas enterotoxinas, a diferencia de los inhibidores de tripsina, los cuales se
pueden clasificar como agentes antinutricionales. Ambas proteínas dañinas son
19
Tabla 1. Contenido nutrimental (g/100 g, bs) de algunos cereales y leguminosas
Hidratos de carbono
Grasas,
Proteínas,
Fibra,
Energía, kcal
Cereales Amaranto 65.1 7.2 12.9 6.7 358.0 Arroz 78.8 1.0 7.4 0.4 364.0 Avena 67 .0 6.3 16.2 6.6 385.0 Maíz 69.6 4.8 8.3 12.2 350.0 Trigo 73.4 2.6 10.6 3.3 337.0 Legumbres Alubia 58.6 2.8 20.3 4.3 332.0 Garbanzo 61.0 1.8 20.4 5.0 373.0 Fríjol 55.4 2.5 21.8 4.0 322 .0 Haba 63.1 2.2 22.6 3.0 354.0 Lentejas 58.7 1.6 22.7 5.2 331.0 Soya 34.1 17.7 34.1 12.5 403.0
Fuente: Muñoz et al, 1996
20
parte de los denominados factores tóxicos termolábiles. Sobre esta última
denominación, hay que tener suma precaución, ya que en cada caso hay que
aplicar el tratamiento adecuado; además, si el material se somete a un
calentamiento severo, se puede dañar la calidad nutritiva de la proteína (OPS,
2005)
b) Oligosacáridos. La rafinosa, la estaquiosa y la verbascosa que se encuentran
en las leguminosas y en algunos cereales, se caracterizan por ser productores de
gases intestinales en el hombre; es decir, su consumo causa flatulencia. El tracto
intestinal del humano no sintetiza la α - galactosidasa, enzima que actúa sobre
estos oligosacáridos, y por lo tanto no son hidrolizados durante el metabolismo
normal de los alimentos. De esta forma llegan al íleon y al colon en donde los
microorganismos naturales los descomponen en sus correspondientes
monosacáridos, los que a su vez son fermentados anaeróbicamente para generar
anhídrido carbónico e hidrógeno y, además, algo de metano. La formación de
gases irrita las paredes intestinales, excita la mucosa y aumenta los movimientos
peristálticos, originando en algunos casos la imperiosa necesidad de evacuar el
intestino; en ocasiones, cuando la flatulencia es excesiva, puede incluso provocar
diarreas (Badui, 1999).
c) Fitatos. El ácido fítico, que se encuentra presente en cantidades varieables en
leguminosas y cereales, puede quelar el calcio (Ca), el magnesio (Mg), el zinc (Zn)
y el hierro (Fe) en el tracto intestinal, integrando los fitatos (hexafosfoinositol) que
no son aprovechados por el hombre, disminuyendo así la absorción intestinal de
estos minerales ( Ramírez et al, 2002).
d) Inhibidores de tripsina. Se encuentra en algunos cereales como el arroz y en
leguminosas como la soya, el garbanzo y algunos tipos de frijol, los cuales inhiben
el sitio activo de la molécula de tripsina Nutrimentalmente, los inhibidores de
tripsina causan un retraso en el crecimiento o un índice bajo de la Eficiencia
Proteica (PER). Este inhibidor al ser inactivado por tratamientos térmicos hace que
el PER aumente. Sin embargo, si se tratara de destruirlo completamente, las
21
condiciones para esto son bastante drásticas, ocasionando la degradación de
nutrimentos (OPS, 2005).
e) Saponinas. Son glucósidos que pueden causar hemólisis en eritrocitos. Las
saponinas poseen diferentes tipos de estructura química, pero todas ellas tienen la
propiedad de producir espuma, el término fue empleado por el químico Bucheltz
(de ahí su nombre del inglés "soap"). Se pueden extraer con agua o etanol
caliente con evaporación. La hidrólisis de estos compuestos produce el aglucón
sapogenina y diferentes azúcares (hexosas, pentosas, etc.). En sí, estas
sustancias tienen tres propiedades distintivas que son: sabor amargo; potentes
surfactantes y producen hemólisis de los eritrocitos. La soya, la avena y el
garbanzo contienen éstas sustancias (OPS, 2005).
5. Antioxidantes e Isoflavonoides
Los compuestos antioxidantes son compuestos presentes en los
alimentos que poseen actividades biológicas positivas y están siendo investigados
intensamente en todo el mundo. Existen varios tipos de antioxidantes que se
encuentran distribuidos ampliamente en la naturaleza, pero para propósitos de
este estudio sólo se mencionaran a los isoflavonoides.
Los fitoestrógenos son compuestos vegetales que son estructuralmente
parecidos a los estrógenos humanos y poseen una actividad estrogénica débil.
Aún cuando los fitoestrógenos se encuentran en una amplia variedad de plantas,
los frijoles de soya y los granos enteros parecen ser las fuentes más abundantes
de los alimentos consumidos regularmente. Dentro de los fitoestrógenos podemos
mencionar a los isoflavonoides, donde, la genísteina, la daidzeína y la gliciteína
son las de mayor importancia clínica (Mayo, 1998).
Se ha demostrado que los isoflavonoides tienen propiedades
antioxidantes. Tanto la daidzeína como la genisteína inhiben radicales libres,
22
peroxido de hidrógeno y al anión superóxido. También la genisteína ha mostrado
incrementar la actividad de algunas enzimas como las catalasas, superóxido
dismutasa y glutation reductasa (García y Villaseñor, 2005).
Se han propuesto diferentes mecanismos anticancer de los
isoflavonoides. Uno de los mecanismos más investigados es la inhibición de
enzimas que promueven la diferenciación celular mediante la estimulación del
factor de crecimiento. Se ha reportado que diferentes enzimas promotoras de
tumores, especialmente la ADN tripoisomerasa, la tirosinquinasa y quinasa
ribosomal, pueden inhibirse con algunos isoflavonoides, mayormente por la
genisteína (Yamamoto et al, 2003).
Otro mecanismo propuesto de inhibición del crecimiento canceroso por
los isoflavonoides es la inhibición de la angiogénesis, el crecimiento de vasos
sanguineos que alimentan al tumor. Una angiogénesis mal regulada puede
provocar un desequilibrio entre los factores angiogénicos y los inhibidores. Al
interferir con la angiogénesis, los isoflavonoides evitan el crecimiento del tumor y
su dispersión a otras partes del cuerpo (Yamamoto et al, 2003).
En diversos estudios alrededor del mundo se ha observado que la
ingestión de diferentes concentraciones de isoflavonoides de diferentes alimentos
de soya ha ayudado a reducir el riesgo de enfermedad arterial coronaria por la
reducción de lípidos en sangre y la reducción de la oxidación de LDL, de
homocisteína y de la presión arterial (Jenkins et al, 2002; Zhuo et al, 2004; Zhan y
Ho, 2005)
6. Fibra dietética
La fibra dietética es denominada como material presente en la pared de
las células vegetales a la cual confieren rigidez y que no se digieren en el tubo
digestivo alto de nuestra especie (Bourges, 1989).
23
Con base en su solubilidad, la fibra se divide en dos grupos: la fibra
soluble y la insoluble. Por lo general, en los alimentos existe una combinación de
ambos tipos de fibra en proporciones diferentes. La celulosa, la hemicelulosa y la
lignina son ejemplos de fibra insoluble. Las gomas, mucílagos, pectinas y algunos
tipos de hemicelulosa, son ejemplos de fibra soluble (Barragán, 2003).
La fibra dietética tiene diferentes efectos en el tubo digestivo. En la boca
estimula el flujo de saliva y la masticación al incrementar el volumen de los
alimentos. Cuando la fibra llega al estómago, diluye el contenido y retarda el
vaciamiento gástrico, efecto que se atribuye principalmente a la fibra soluble. La
fibra forma soluciones viscosas en el intestino delgado y retarda la absorción de
los hidratos de carbono y los lípidos, como los ácidos grasos y el colesterol.
También tiene capacidad para unirse a los ácidos biliares, con lo que disminuye su
reabsorción; además, atrapa algunas sustancias tóxicas. Aproximadamente 75%
de la fibra dietética, principalmente la soluble puede ser fermentada en el intestino
grueso por las bacterias que lo colonizan. La degradación de la fibra ayuda al
crecimiento y el mantenimiento de la flora bacteriana normal, que al ser degradada
produce agua, bicarbonato y ácidos grasos de cadena corta, los cuales actúan
como fuente energética para los colonocitos. Otro efecto importante es la
retención de agua mediante ósmosis, lo que aumenta el volumen de las heces y
acelera el tránsito intestinal (García et al, 2002).
La ingestión regular de fibra (20 g/día) ayuda a disminuir el riesgo de
padecer enfermedades cardiovasculares y diabetes, ya que controla y reduce las
concentraciones plasmáticas de colesterol y glucosa, así como la absorción de
grasa (Anderson, 2000; Saltzman et al, 2001; Rubio, 2002; Steffen et al, 2003;
Behall et al, 2004; Jensen et al, 2004; Nizami et al, 2004). También, se ha
observado que la ganancia de peso está inversamente relacionada con la
ingestión de fibra, por lo que es importante elegir alimentos de granos enteros a
los alimentos de granos refinados (Liu et al, 2003).
24
El interés de algunos segmentos de la población por incluir en su dieta
alimentos que promuevan su salud, ha motivado al desarrollo de alimentos
funcionales, siguiendo esta inquietud, Bárcenas y col. (2002), elaboraron una
barra con base cereal – leguminosa, con un contenido de proteínas de buena
calidad, como una colación en la dieta del adolescente con un contenido óptimo de
fibra.
7. Consumo de alimentos tipo botana
La creciente necesidad de nuevas fuentes alternativas capaces de ofrecer
proteína y otros nutrimentos y cualidades sensoriales aceptables, han generado la
importancia de ofrecer a través de bocadillos (barras de cereales) cantidades
óptimas de éstos nutrimentos (Escobar et al, 1998).
Desde 1999 han aparecido en el mercado de manera estas barras de
cereales diseñadas para ser consumidas para todos los grupos de edades, con
diversas características tales como bajas en grasa, hechas con cereales para
niños, hechas con frutas, para deportistas, entre otras Estas barras, aportan
mayores ventajas nutrimentales que en su forma natural por estar enriquecidos
con otros nutrimentos ya que contienen leche, nueces, pasas, frutas entre otros, y
son adicionadas con vitaminas y minerales. Además son de sabor y apariencia
agradable (Iñarritu y Vega, 2001).
8. Problemas de salud asociados con colesterol y triglicéridos
Las dislipidemias o alteraciones de los lípidos sanguíneos son uno de los
principales problemas de salud en México y el mundo. Entre las más importantes
se encuentran las concentraciones de colesterol (total y HDL; Lipoproteínas de
alta densidad) y triglicéridos elevados en sangre. Generalmente son
enfermedades asintomáticas y factores de riesgo para padecer ateroesclerosis
(Aguilar, 2002).
25
Los resultados de la Encuesta Nacional de Salud de 1999 muestran que
la prevalencia de casi todas las dislipidemias es significativamente mayor en las
personas con obesidad o sobrepeso que en el resto de la población (Olaiz et al,
2003). La frecuencia de estas anormalidades es igual en los casos con sobrepeso
que en los sujetos obesos, dato que sugiere que la dislipidemia debe buscarse
intencionadamente en los casos con un IMC (Índice de masa corporal) > 25 kg/m2.
Aguilar (2002) reportó que las dislipidemias más frecuentes fueron la
hipertrigliceridemia aislada (59.4%), la hipercolesterolemia aislada (35.5%), las
dislipidemias mixtas (18%), la hipoalfalipoproteinemia aislada (19.2%) y la
hipertrigliceridemia con concentraciones bajas de colesterol HDL (Lipoproteínas de
alta densidad) (21%).
Dentro de las medidas de prevención para las dislipidemias se encuentra
principalmente la regulación de las concentraciones plasmáticas de lípidos
dependientes de la dieta. Hay que considerar el exceso de peso corporal y el
hábito de hacer ejercicio en cada persona en particular. Para ello, es
recomendable diseñar un plan de alimentación y apegarse a él. Este plan
consistiría en disminuir consumo de lípidos. Cuando se incrementa la actividad
física se provoca una disminución de la concentración de triglicéridos y LVDL
(Lipoproteínas de muy baja densidad). El consumo de suficiente fibra soluble
disminuye las concentraciones de LDL (Lipoproteínas de baja densidad). Además
se recomienda el consumo de otros nutrimentos como la vitamina E, la
homocísteina y los folatos para disminuir las concentraciones de colesterol y
triglicéridos (Casanueva et al, 2001).
26
III. HIPÓTESIS
Una barra alimentaria elaborada a base de cereales y leguminosas ofrece
una alternativa como opción de alimento de colación, con características
sensoriales aceptables y alto contenido de proteína, fibra y antioxidantes.
IV. OBJETIVOS
OBJETIVO GENERAL
Elaborar una barra alimentaria con mezclas de dos cereales y dos
leguminosas de alto consumo en México, que tenga características sensoriales
aceptables y un alto contenido de proteína, fibra, y antioxidantes.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS 1. Diseñar, elaborar y analizar la composición bromatológica y energética de una
barra alimentaria con mezclas de dos cereales y dos leguminosas.
2. Llevar a acabo una evaluación sensorial con jueces no entrenados para
determinar el nivel de aceptación de las barras.
27
V. METODOS
Las barras se elaboraron con combinaciones de dos leguminosas y dos
cereales. Dentro de los cereales se escogieron al amaranto (Amaranthus
caudatus) y la avena (Avena sativa) por su alto contenido de proteínas (12.9 % y
16.20%, respectivamente), mientras que de las leguminosas se eligieron a la soya
(Glycine max) debido a su contenido de proteínas (34.10 %) y su contenido de
fibra (12.50%) y el frijol (Phaseolus vulgaris) debido a su alto consumo por la
población mexicana.
Las combinaciones de cereal-leguminosa fueron: amaranto-fríjol (barra 1),
amaranto-soya (barra 2), avena-fríjol (barra 3) y avena-soya (barra 4). La porción
alimentaria de la barra fue de 50 gramos, la cual se escogió de acuerdo a las
barras existentes en el mercado nacional.
Además de los cereales y leguminosas, la formulación de las barras
incluyeron como base los siguientes ingredientes: vainilla como saborizante, grasa
vegetal, azúcar y agua.
Una vez elaborada cada una de las barras se procedió a su análisis
composicional, el cual incluyó la determinación de humedad, cenizas, proteína,
hidratos de carbono, fibra soluble, grasa, aporte calórico, así como también su
perfil y concentración de isoflavonoides. También se realizó una evaluación
sensorial de las barras elaboradas para conocer su nivel de agrado y calificar sus
atributos organolépticos (Figura 1).
5.1 Diseño y elaboración de las barras
Las presentaciones de los cereales y leguminosas que se emplearon para
elaborar las barras fueron: amaranto en forma granulada (tradicional), avena
integral, frijol negro en forma de harina (molido crudo) y la soya en forma
texturizada.
28
Figura 1. Proceso general para la elaboración de las barras alimentarias.
La mezcla de ingredientes se hizo de acuerdo a los métodos tradicionales
de elaboración de galletas y barras, en las que se mezclaron primero todos los
ingredientes por un tiempo de 10 minutos. Las formulaciones de cada barra se
constituyeron por la mezcla de los cereales con las leguminosas en una
proporción 2:1 (cereal:leguminosa), 80 g de azúcar morena, 5 mL de esencia de
vainilla, 15 g de aceite vegetal y 80 mL de agua. Las mezclas de cereales
leguminosas fueron de 300 g totales. Una vez mezclados todos los ingredientes se
procedió a colocar las masas de cada formulación de las barras en charolas
previamente engrasadas y se precortaron antes de su horneado, el cual se llevó a
cabo a una temperatura de 120º C por un tiempo de 40 minutos. Las barras recién
horneadas se cortaron en porciones de 50 g, se dejaron enfriar, se desmoldaron y
se almacenaron en bolsas plásticas con cierre hermético para su conservación y
su posterior evaluación sensorial (Figura 2). Se procesaron un total de tres lotes
Barra Soya- avena
Barra Soya-
amaranto
Barra Frijol-avena
Barra Frijol-
amaranto
Análisis composicional (proteína, grasa, humedad, hidratos
de carbono y fibra soluble, perfil de
Isoflavonoides)
Análisis de resultados
Ingredientes base:
Azúcar, grasa vegetal, saborizante
(vainilla) y agua
Estandarización del método de cocción
Evaluación sensorial
29
de cada barra y se tomaron dos muestras aleatorias de cada uno para su análisis
bromatológico.
Figura 2. Proceso de elaboración de barras alimentarias
5.2 Preparación de las muestras para su análisis composicional
5.2.1 Determinación de humedad, molienda y almacenado. A cada muestra de
cada lote de las barras se les determinó primero la humedad, mediante el método
oficial de la AOAC (977.11) en horno de convección. Para lo cual se pesaron 20 g
de cada barra en la balanza analítica; se transfirieron las muestras a unas
charolas de aluminio y se colocaron en una estufa a 50 °C durante 24 horas.
Transcurrido este tiempo, se pesaron nuevamente las muestras y por diferencia de
pesos se determinó el contenido de humedad de las muestras.
Mezclar los cereales,
leguminosa y azúcar Añadir la grasa vegetal, el
saborizante y el agua
Vaciar la mezcla a
los moldes Hornear de 30 a 40
minutos a 120°C
Mezclar hasta
integrar todos los
ingredientes
Almacenado
30
Posteriormente, ya secas las muestras, se procedió a la molienda de las
barras utilizando un mortero y pistilo. Se almacenaron en contenedores cerrados
herméticamente, para los análisis composicionales restantes.
5.2.2 Análisis bromatológico de las barras.
Este análisis se realizó con métodos oficiales (AOAC, 1997). Los análisis
incluyeron: proteína (método Micro-Kjeldahl), fibra (tanto cruda como dietética
total), grasa (método Soxhlet), contenido total de minerales (cenizas) e hidratos de
carbono por diferencia.
El análisis de energía total gruesa (contenido calórico) se determinó,
usando una bomba calorimétrica. El contenido de isoflavonoides se cuantificó e
identificó por HPLC (Wang y Murphy, 1994)
5.2.3. Determinación de proteína cruda (Método Micro–Kjeldahl, AOAC
955.04)
Se pesaron 0.5g de cada muestra y se agregaron 5g de mezcla catalítica
(sulfato de potasio y oxido de mercurio en relación 10:1) y 10 mL de H2SO4
concentrado en cada tubo. Cada muestra se proceso en un digestor Büchi modelo
435 durante 1 hora a 460 °C hasta que los tubos adquirieron una coloración
verde-turquesa. Los tubos se dejaron enfriar por 15 min y se procedió a la
destilación de las muestras en un destilador Büchi modelo B-324. Terminado este
proceso se tituló el destilado resultante de cada muestra con solución de ácido
clorhídrico al 0.1N y punto final electroquímico.
La cantidad de proteína cruda de cada muestra se determinó de acuerdo
a las siguientes expresiones matemáticas:
% Nitrógeno Total = (V2 – V1) x N x 1.4 w
31
% Proteína Bruta = (V2 – V1) x N x 1.4 x 6.25
w
Donde:
W= Peso de la muestra problema en gramos
V1 = Volumen en mL de la solución de ácido clorhídrico 0.1 N requerido para la
titulación del blanco (ml)
V2= Volumen en mL de la solución de ácido clorhídrico 0.1N requerido para la
muestra problema
N= Concentración normal del HCl (0.1N)
El factor de 6.25 fue usado para la determinación de la proteína total ya
que corresponde al de cereales, forrajes y alimentos de origen vegetal
5.2.4. Determinación de grasas o extracto etéreo (Método de Soxhlet, AOAC
934.01)
Se pesaron 0.5 g de la muestra proveniente del análisis de humedad y se
colocaron en papel filtro Whatman No 1, dentro cartuchos de celulosa para la
extracción con éter de la materia grasa de la muestra. La extracción se llevó a
cabo en un extractor Soxhlet marca Büchi modelo 810, al cual se le añadieron 200
mL de éter de petróleo por muestra. Se conectó el extractor a un condensador de
reflujo y se extrajo la muestra, bajo reflujo, sobre baño de aceite durante 4 horas.
Transcurrido el tiempo y habiéndose evaporado a sequedad el extracto de éter de
petróleo, se añadieron 2 mL de acetona. Se secaron los matraces conteniendo el
residuo de grasa en una estufa de aire a peso constante. Se enfriaron en un
desecador, se pesaron y se hicieron los cálculos para obtener la cantidad de
grasa.
32
5.2.5 Determinación de fibra detergente neutra (AOAC, 991.43).
Se pesaron 0.5 g de muestra y se colocaron en bolsas especiales para su
determinación. Las bolsas se acomodaron en las charolas y se colocaron dentro
del analizador de fibra con agua destilada y amilasa marca Ankom. El equipo
procesó las muestras durante 1 hora. Al finalizar ese tiempo se eliminó el agua del
lavado y se agregó agua destilada y amilasa. Cuando el equipo alcanzó una
temperatura de 90° C, la digestión se llevó a cabo por 5 minutos, se eliminó
nuevamente el agua del lavado y se agregó una vez más agua destilada y
amilasa. El ciclo se repitió 2 veces más. Las muestras se sacaron del equipo,
dejaron enfriar y se lavaron con acetona. Se colocaron en estufa y se dejaron
secar por espacio de 1 hora y se pesó su contenido. Los cálculos para obtener el
contenido de fibra se hicieron mediante la ecuación:
% FDN = (W3- (W1x C1)) X 100
W2
Donde:
W1= peso de la bolsa (g)
W2= peso de la muestra (g)
W3= peso de la bolsa + muestra después de los procesos de extracción (g)
C1= corrección de la bolsa blanco (peso después del secado/peso inicial)
4.2.6. Determinación de cenizas
En crisoles a peso constante se pesó alrededor de 1.5 g de muestra en
cada crisol. Se colocaron los crisoles en el interior de una mufla Riossa modelo
45-41 y se incineraron durante 3 horas a 550°C. Transcurrido el tiempo se
trasladaron los crisoles a una estufa a 100ºC y posteriormente a desecador a
enfriar. Una vez enfriados los crisoles se pesaron y se calculó por diferencia de
peso el contenido de cenizas (AOAC 900.02). El cálculo de cenizas se hizo
mediante la fórmula:
33
Contenido de cenizas (%) = (W2/W1) x 100 Donde: W1=Peso (g) de la muestra
W2=Peso (g) de las cenizas, el cual es igual a (Peso crisol + cenizas después de
incinerar – peso crisol vacío)
5.2.7. Hidratos de carbono por diferencia
El contenido de hidratos de carbono se determinó por diferencia a 100
gramos de la sumatoria de los porcentajes de humedad, fibra cruda, cenizas,
proteína cruda y extracto etéreo (grasa).
5.2.8. Determinación del valor calórico, energía bruta (Método FDA,
21CFR101-9)
Se pesaron 0.5 g de muestra de cada una de las barras previamente
preparadas y molidas hasta una textura muy fina. Se prepararon pastillas de estas
muestras y se colocaron en una cápsula de metal previamente pesadas y se
procedió a colocar un alambre de níquel-cromo de 10 cm de longitud, el cual fue
previamente pesado. Se procedió a colocar la cápsula con la muestra y alambre
dentro de la bomba calorimétrica, la cual se cerró y llenó con oxígeno. Los
electrodos del calorímetro se conectaron a la bomba, y esta se sumergió en una
cubeta con 2 L de agua destilada para su combustión.
El calorímetro se cerró y se comenzó la combustión por medio de la
ignición del alambre de níquel y un impulso eléctrico. Se registró el cambio de
temperatura en el termómetro acoplado al calorímetro hasta que esta permaneció
constante. Se apagó el equipo y se desmontó para sacar la bomba, retirar el
alambre que no fundió en la combustión y para pesarlo y hacer las correcciones
pertinentes.
34
Al contenido de la bomba calorimétrica se le agregó 1 mL de agua
destilada para hacer la extracción de posibles compuestos azufrados y nítricos
productos de la combustión de las proteínas, Esta agua de lavado se tituló con
NaOH 0.725 N, usando como indicador anaranjado de metilo, y se hizo la
corrección correspondiente (término e1 en la ecuación 1).
Como estándar y control del método se usó ácido benzoico en
presentación de pastillas de 0. 5 g.
La energía bruta se calculó en calorías por gramo de acuerdo a las
ecuaciones siguientes:
Ecuación 1:
W=(Hm+e1+e2)/t
En donde:
W= Energía equivalente en calorías por grados Celsius
H= Calor de combustión del ácido benzoico en calorías por gramo
m=Masa del ácido benzoico
t=temperatura neta corregida en grados Celsius
e1=Corrección de calorías por formación de ácido nítrico
e2= corrección de calor de combustión en calorías debida al residuo del alambre
Ecuación 2:
Hg=(tW-e1-e2)/m
Hg= Calor de combustión bruto, en calorías por gramo
t= diferencia entre temperatura inicial y final
35
W=Energía equivalente en calorías por grados Celsius (Ecuación 1)
e1=Corrección de calorías por formación de ácido nítrico
e2= corrección de calor de combustión en calorías debida al residuo del alambre
m= masa de la muestra
5.2.9. Determinación de isoflavonoides
Este análisis se realizó de acuerdo al método propuesto por Wang y
Murphy (1994). Para la extracción de isoflavonas, se pesó 2.5 g de muestra y se
mezcló con 2 ml de HCl (0.1 N) y 10 ml de acetonitrilo, posteriormente se agitó por
2 horas. Después del tiempo de extracción se filtró y se secó a una temperatura
menor de 30 ºC. Después la materia seca se disolvió en 10 ml de metanol al 80
%.
El análisis de HPLC de isoflavonas se efectuó con una separación de fase
reversa que se llevo a cabo en una columna Zorbax octadecilsilano (ODS)- C18
(5µm tamaño de partícula, 15 cm x 4.6 mm i.d), se usó una precolumna Zorbax
ODS-C18. En las condiciones de la fase móvil, el gradiente corrió a 1 ml/min y
consistió en solvente A: 0.1% ácido acético glacial en agua y solvente B: 0.1%
ácido acético en acetonitrilo. Durante el análisis el gradiente del solvente fue
programado de 15 a 35 % de B en A por 50 minutos y se mantuvo a 35% de B por
10 minutos. El detector UV se programo a 260 nm y el volumen de inyección fue
de 20 µl. Todos los solventes fueron filtrados a través de membranas de 0.45 µm.
Para la curva de calibración se emplearon estándares de isoflavonas:
daidzina, genistina, genisteina, daidzeina.
5.3. Evaluación sensorial de las barras
Para la evaluación sensorial de las barras se realizó una prueba de nivel
de agrado, utilizando la escala hedónica estructurada de 9 puntos (Ver anexos).
36
Durante la evaluación sensorial, a 100 jueces no entrenados se les
presentaron pequeñas porciones de las cuatro barras alimentarias en capacillos
de papel con un número de identificación, una hoja de respuesta con la escala
hedónica de 9 puntos y una encuesta sensorial para calificar los atributos de las
barras, consistentes en color, olor, textura y sabor. Se les dieron instrucciones
para evaluar cada barra por separado, y contestar la hoja de respuesta junto con
la encuesta sensorial que corresponda a cada barra evaluada por ellos. Como
material de enjuague entre muestras se utilizó jícama y agua.
5.3.1 Análisis estadístico
Se llevaron a cabo el análisis de varianza (ANOVA) para observar las
diferencias entre las barras en cuanto a su composición nutrimental, usando un
valor alfa de 5% y el paquete estadístico Statview V.S 01 de SAS Institute Inc.
1992-1998. Para conocer el nivel de agrado de cada una de las barras elaboradas
obtenido de la evaluación sensorial realizada por los jueces no entrenados, se
hicieron pruebas de frecuencias y se expresaron en porcentajes los resultados.
37
VI. RESULTADOS Y DISCUSIÓN
6.1 Composición nutrimental de las barras elaboradas
En la Tabla 2, se presentan los resultados del análisis químico proximal
de las cuatro barras elaboradas. El valor calórico de las barras fue mayor en la
barra de amaranto-soya, mientras que la barra avena-soya tuvo la menor cantidad
de kilocalorías y no se encontró diferencia significativa en el contenido energético
de las barras (P=0.65). El mayor contenido de hidratos de carbono lo tuvo la barra
de avena-frijol (54.6 g) y la barra de amaranto-frijol registró el menor contenido
(44.5 g), presentando diferencia significativa entre las barras (P=0.007). La
cantidad de minerales contenidas en las barras fue similar en cada una de ellas,
pero presentaron diferencia significativa entre ellas (P=0.001). El mayor porcentaje
de humedad lo presentaron las barras de amaranto-soya y avena-frijol (97.8%/100
g) y el menor lo presentó la barra de avena-soya (96.7%/100 g) presentando
diferencia significativa entre el porcentaje de humedad contenido en las barras (P=
0.001).
En la Tabla 3 se muestra el contenido nutrimental de algunas barras
alimentarias de las marcas Kellogg´s®, Marinela® y Bimbo®, elaboradas
principalmente con trigo, azúcar, leche en polvo y grasa vegetal. En relación al
contenido de hidratos de carbono, las barras comerciales presentan mayor
contenido de este nutrimento (hasta 78 g/100 g) que las barras elaboradas en este
estudio (44.5-54.6/100 g), con excepción de las barras All Bran®, NutriDìa® linaza
de la marca Kelloggs® y la barra Doble Fibra® de la marca Bimbo®, las cuales
tuvieron un contenido similar a las barras de este estudio (48-50g/100 g). A
grandes rasgos, el contenido de grasa en las barras cereal-leguminosa elaboradas
(7-9 g/100) es menor a la contenida en las barras comerciales (hasta 24.7 g/100 g)
excepto por las barras Fruty snack® de la marca Marinela®, special K®, Choco
Krispis® y NutriGrain® de Kelloggs®, las cuales tuvieron menor contenido de
grasa que las barras elaboradas de cereal-leguminosa (5.2-7.6 g/100 g).
38
Tabla 2. Contenido nutrimental de las barras elaboradas en 100 g de producto.
Valor calórico (kcal)
Hidratos de carbono
g
Extracto etéreo (grasa)
g
Humedad %
Minerales g
Amaranto- soya
489.7±53.9a 48.2±4.0ac 9.50±2.03a 97.8±0.2a 2.71±0.05a
Amaranto-frijol
464.7±35.4a 44.5±4.1ac 8.66±2.11a 97.1±0.2b 2.74±0.05b
Avena- soya
488.4±43.9a 45.5±1.7c
8.00±1.89a 96.7±0.2d 2.76±0.05d
Avena-frijol
504.3±75.1a 54.6±3.7ab 7.85±1.97a 97.8±0.4ac 2.59±0.05c
39
Referente al valor calórico, las barras elaboradas en este estudio
contienen cantidades ligeramente mayores de kilocalorías (464-504 kcal/100
g).que las barras comerciales (324-491 kcal/100 g).
6.2 Contenido de proteínas de las barras elaboradas
En la Tabla 4 al comparar los valores obtenidos en el análisis proximal se
encontró que el contenido de proteína fue menor en la barra de frijol-avena (11.26
g), mientras que el mayor contenido se detectó en la barra de avena-soya (20.89
g). Esto era de esperarse dado que la soya y la avena utilizadas son ricas en este
nutrimento. Las 4 barras elaboradas presentaron diferencia significativa respecto a
su contenido proteínico (P=0.001). El contenido de proteínas fue menor a lo
esperado de acuerdo a los cálculos teóricos realizados con las tablas de valor de
alimentos, ya que se esperaban cantidades de proteína entre 18 y 30 g.
Esto difiere de lo señalado por Lee et al (1998), quienes obtuvieron un
incremento en el contenido de proteína en una mezcla de cereal – leguminosa
(trigo – garbanzo) de 14.31 g a 16 g por cada 100 g de muestra. Retomando lo
anterior, García-Osorio y Vázquez (1997), encontraron que la aplicación de
tratamientos térmicos favorece el aumento del contenido proteínico en las mezclas
de cereal – leguminosa. La disminución en el contenido de proteínas obtenido en
las barras elaboradas puede explicarse dado el tiempo del proceso y tratamiento
térmico a la que fueron expuestas y que tuvieron un efecto negativo en
comparación de los resultados mencionados por los autores antes mencionados.
Al comparar el contenido de proteína de las barras elaboradas a base de
cereal-leguminosa con los de algunas barras comerciales elaboradas a base de
trigo y suero de leche (Tabla 3), se observa que las barras comerciales presentan
menor contenido de proteína (3.5-11.9g/100 g).
40
Tabla 3. Contenido nutrimental de algunas barras comerciales en 100 g de
producto.
Valor calórico (kcal)
Hidratos de carbono
g
Proteínas g
Fibra g
Grasas g
All Bran® natural
400 52.5 7.5 16.2 17.5
All Bran® cosecha frutal
384 48 7.6 15.3 17.9
NutriGrain® manzana
358 69 5.1 2.5 7.6
NutriGrain® frutos tropicales
392 75 3.5 3.5 7.1
NutriDía® linaza
447 50 10.5 9.2 23.6
NutriDía® amaranto yoghurt
392 64 7.1 12.5 12.5
Zucaritas® 428 76 4.7 -- 9.5 Choco Krispis®
368 78 5.2 5.2
Froot Loops® 444 72 5.5 -- 13.8 Special K® vainilla
409 72 9.0 2.2 6.8
Special K® naranja
375 66 4.1 4.1 8.3
Bran Frut® manzana
410 75 5.2 3.2 15.2
Bran Frut® piña
401 65 5.2 3.2 15.2
Multigrano® linaza
454 65 9.2 8.5 22.1
Multigrano® nuez
491 58 8.5 5.8 24.7
Doble fibra® ciruela pasa
395 61 8.5 19.7 13
Doble fibra® chocolate
407 50 8.5 19.7 13
Plus vita® 404 65 7.2 0.9 14.5 Plus vita® frutos del bosque
436 73 7.7 8.6 12.2
Natura® almendras
476 61 11.9 4.7 19.0
Natura® avena
476 64 11.9 4.7 19.0
Fruty snack® 324 64 4 6.4 5.6 Fuente: grupo Bimbo® y Kelloggs®
41
Tabla 4. Contenido de proteínas de las barras elaboradas en 100 g de producto.
Proteínas g
Amaranto-soya 14.31±0.14b
Amaranto frijol 15.57±0.07a
Avena-soya 20.89±0.03d
Avena-frijol 12.93±0.17c
42
6.3 Contenido de fibra de las barras elaboradas
Los resultados del análisis de fibra de las barras elaboradas procesadas
se muestran en la Tabla 5. El contenido de fibra para las barras no varió
significativamente (P=0.524) entre 12.39 y 11.26 %.
Al comparar el contenido teórico de fibra esperado (alrededor de 5 g), de
acuerdo a tablas de composición de alimentos, para la barra de amaranto-frijol, se
observó un aumento con respecto al contenido obtenido del análisis composicional
(12.39 g). En este sentido Saura-Calixto et al (1992) proponen que la asociación
entre los almidones y proteínas, taninos y proteínas, y taninos y almidones que se
presentan en diferentes alimentos de origen vegetal después de ser sometidos a
tratamientos térmicos (como cocción) causan un aumento en la fibra. Carnovale y
Lintas (1995), refirieron que un mismo tipo de tratamiento térmico puede tener
efectos diferentes en el contenido de fibra de los alimentos y señalaron que la
cocción promueve el rompimiento de sus componentes (celulosa, hemicelulosa,
lignina, pectina, gomas), además de propiciar la interacción y enlace de sus
carbohidratos con proteínas y lípidos, así como la generación de cambios
cualitativos y/o cuantitativos sustanciales que varían la composición total de la
fibra dietética.
Con base en lo anterior, Lintas y Cappeloni (1988) propusieron que
debido al bajo contenido de lípidos presentes en las leguminosas, el aumento de
la fibra dietética no puede explicarse solo por interacción entre lípidos y
carbohidratos, sino que el tratamiento casero y/o comercial promueven otro tipo de
interacciones que aumentan el contenido de polisacáridos no amiláceos y/o
propicia la formación de almidones modificados, capaces de resistir la acción
enzimática y en consecuencia aumentar el contenido de fibra del alimento en
cuestión. Con lo antes descrito se puede agregar que la combinación de la
leguminosa con el cereal mejoró notablemente la propiedad nutrimental de las
barras en cuanto a fibra total se refiere.
43
A pesar de haber obtenido un resultado favorable al tener un aumento en
la cantidad de fibra en la barra de amaranto-frijol, para la barra de avena-soya se
esperaba una mayor cantidad (24 g/100 g) de acuerdo a los cálculos teóricos
realizados con las tablas de valor nutrimental y como se observó, la cantidad final
fue de 11 g. Lo cuál podría ser debido al tratamiento térmico al que fueron
sometidas las barras, que como ya se mencionó, pueden tener efectos distintos
sobre los nutrimentos, en este caso sobre la fibra de las barras elaboradas.
Al comparar el contenido de fibra en las barras cereal-leguminosa (11 –12
g/100g) en relación al encontrado en las barras comerciales (0.9-12.5 g/100g) fue
mayor, con excepción de las barras Doble Fibra® de Bimbo® y All Bran® de
Kelloggs® que tuvieron un contenido entre 15 y 19 gramos.
No hay antecedentes con respecto a la fibra dietética y mezcla cereal-
leguminosa para la comparación con los resultados obtenidos en esta
investigación.
La importancia de la fibra dietética radica en el hecho de que se han
efectuado muchos estudios que relacionan la ausencia de esta fibra con diversos
problemas de salud tales como: constipación, diverticulosis, colitis, hemorroides,
estreñimiento, cáncer de colón y en el recto, problemas cardiovasculares y
diabetes (Rubio, 2002; Jensen et al, 2004). Por lo que la barra elaborada y
procesada brinda los beneficios propios de la fibra dietética, previniendo la
aparición de alguno de los padecimientos antes mencionados.
6.4 Contenido de isoflavonoides de las barras elaboradas
En relación al contenido de daidzina (Tabla 6), en las barras de amaranto-
frijol y avena-frijol no se encontró diferencia significativa (P= 0.47). De igual
manera las barras de amaranto-soya y avena-soya no presentaron diferencia
significativa con referencia al contenido de daidzeína (P=0.17), ni de genisteína
(P=0.07).
44
Tabla 5. Contenido de fibra en las barras elaboradas en 100 gramos de producto.
Fibra g
Amaranto-soya 12.32±1.75a
Amaranto frijol 12.39±1.72 a
Avena-soya 11.69±1.45 a
Avena-frijol 11.26±1.48 a
.
45
El cotenido promedio de genistina fue significativamente diferente entre las barras
de avena-soya, amaranto-frijol y avena frijol (P=0.0032). El mayor contenido de
genistina lo presentó la barra de avena-soya, atribuyéndoselo a que la soya es rica
en este isoflavonoide.
Los isoflavonoides han mostrado efectos equilibrantes en las hormonas
reproductivas, ya que ejercen efectos agonistas (estrogénicos) y antagonistas
(antiestrogénicos) moderados dependiendo del nivel presente de estrógenos
endógenos (Zhan y Ho, 2005). Algunos receptores celulares de estas hormonas
se ligan a los receptores β, compitiendo con el 17-β-estradiol, reduciendo así la
carga total de estrógenos en el cuerpo ejerciendo su acción antiestrogénica. Su
acción estrogénica la realizan conforme la producción natural de estrógenos
disminuye al iniciar la menopausia, al aportar sus efectos estrogénicos. También,
se ha observado que el consumo de estos isoflavonoides en la dieta ayuda a
reducir el 17-β- estradiol, el cual aumenta la duración del ciclo menstrual, mismo
que se ha observado es factor de riesgo de cáncer mamario. La explicación es
que al prolongarse ciclo menstrual, la fase folicular se extiende y la fase lútea se
acorta. Debido a que las células del seno proliferan de dos a tres veces más
rápido durante la fase lútea que en la folicular. El incremento en la duración del
ciclo puede acortar la exposición del tejido mamario a los estrógenos en la fase
lútea. De igual manera, el consumo de isoflavonoides se ha asociado con una
disminución en el riesgo de padecer cáncer de próstata y colon (Yamamoto et al,
2003).
De acuerdo a los resultados de Franke et al (1994) donde se muestra que el
contenido de daidzina para el frijol negro y la soya texturizada son mayores a 50
mg/100 g, se puede apreciar que las cantidades encontradas en las barras de
avena-soya y avena-frijol son aceptables, por lo que se puede decir que estas
barras son una buena fuente de estos antioxidantes.
46
Tabla 6. Contenido de isoflavonoides de las barras elaboradas (mg/100 g)
Daidzina Genistina Daidzeína Genisteína
Amaranto-soya
nd nd 7.22±0.06a 5.89±0.30a
Amaranto frijol nd 0.86±0.09a 7.49±0.28a 5.26±0.33a
Avena-soya 62.94±5.34a 1.52±0.18b nd nd
Avena-frijol 76.73±29.5a 0.98±0.14a nd nd
nd= no detectado
47
6.5 Evaluación sensorial de las barras elaboradas
Con respecto a los resultados de la evaluación sensorial, en la Figura 1 se
muestra el nivel de agrado de los 100 jueces no entrenados hacia las cuatro
barras elaboradas a base de cereal y leguminosa; observándose una mayor
frecuencia en la calificación 7 para la escala hedónica equivalente a “gusta
moderadamente” para las barras de amaranto- soya, avena-frijol y avena-soya,
mientras que la barra de amaranto frijol mostró una mayor frecuencia en la
calificación 6 que corresponde a “gusta un poco”.
La calificación promedio de las barras de acuerdo a la escala hedónica
fue de 6.3 para la barra amaranto-soya, 5.7 para la barra avena-soya, 5.1 para la
barra avena-frijol y la menor calificación promedio la obtuvo la barra amaranto-frijol
con 4.9.
Comparando los resultados obtenidos entre las barras se observa mayor
frecuencia en “gusta moderadamente” (37.9 %) para la barra amaranto-soya en
relación con la barras avena-frijol (25%) y avena-soya (31%) que tuvieron la
misma calificación, lo que se traduce en un mayor agrado para la barra elaborada
con amaranto-soya por parte de los jueces (Gráfica 1).
Con respecto a la evaluación de las características sensoriales de las
barras elaboradas a base de cereal–leguminosa, se observa en la gráfica 2 que la
característica de olor de las cuatro barras fue calificada como indiferente por la
mayoría de los jueces. En cuanto al color, como se observa en la gráfica 3, la
mayoría de los jueces eligió la opción de no gusta para las barras amaranto-frijol,
avena-frijol y avena-soya, no así la barra de amaranto-soya que gustó a los
jueces. Referente a la textura la mayoría de los jueces optó por calificar de suave
a las cuatro barras como se observa en la gráfica 4. En la gráfica 5 se presentan
los resultados referentes al sabor de las barras, observándose que las barras de
amaranto-soya, avena-frijol y avena soya obtuvieron mayor puntuación en la
categoría dulce mientras que la barra amaranto-frijol fue calificada como insípida.
48
0
2
4
6
8
10
12
9 8 7 6 5 4 3 2 1
escala hedónica
%
amaranto-frijol amaranto-soya avena-frijol avena-soya
Gráfica 1. Resultados de la aceptación general de las barras elaboradas.
49
23.3
40 41.3 46
.6
63.3
50
55.1
43.3
13.3
10
3.4
10
0
10
20
30
40
50
60
70
amaranto-frijol
amaranto-soya
avena-frijol avena-soya
%
agradable
indiferente
desagradable
Gráfica 2. Resultados de la evaluación sensorial del atributo olor.
50
19.3
50
10.3
37.9
38.7 43
.3
44.8
44.8
41.9
6.6
44.8
17.2
0
10
20
30
40
50
60
amaranto-frijol
amaranto-soya
avena-frijol avena-soya
%
gusta
indiferente
no gusta
Gráfica 3. Resultados de la evaluación sensorial de atributo color.
51
53.3
83.3
68.9 83
.3
33.3
16.6 24
.1
16.6
13.3
3.4
0
20
40
60
80
100
amaranto-frijol
amaranto-soya
avena-frijol avena-soya
%
suave
semicrujiente
crujiente
Gráfica 4. Resultados de la evaluación sensorial para el atributo de textura.
52
29
72.4
51.7 56
.6
67.7
17.2
44.8
23.3
3.2 10
.3
3.4
200
1020304050607080
amaranto-frijol
amaranto-soya
avena-frijol avena-soya
%
dulce
insípido
muy dulce
Gráfica 5. Resultados de la evaluación sensorial para el atributo de sabor.
53
VII. CONCLUSIONES
El análisis bromatológico y energético de las barras arrojó resultados
satisfactorios en cuanto al contenido de proteínas, fibra e isoflavonoides de las
barras alimentarias elaboradas. En contraste con estos resultados, lo obtenido en
la evaluación sensorial de las barras no fue lo esperado, ya que las características
sensoriales de olor y color no fueron del agrado de los jueces no entrenados que
realizaron la evaluación.
El contenido nutrimental de las barras elaboradas en el presente estudio
es óptimo comparado con el contenido de algunas barras alimentarias de algunas
marcas comerciales presntes en el país.
La propuesta de barras alimentarias elaboradas a base de cereal-
leguminosa del presente estudio resultan ser una opción de alimento para
cualquier grupo de edad, ya que debido a sus características nutrimentales
referente a su contenido de fibra, proteínas e isoflavonoides las convierten en un
producto que puede ayudar a complementar la alimentación de las personas, con
la ventaja de que algunos de sus componentes pueden coadyuvar en la
prevención de algunas enfermedades crónico-degenerativas que actualmente
predominan en gran proporción de la población.
54
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58
ANEXOS
59
EVALUACIÓN SENSORIAL INSTRUCCIONES:
1. Usted va a evaluar 4 muestras diferentes de un producto tipo barra
alimentaria.
2. Anotar el número que tiene escrito la muestra a evaluar en la casilla
correspondiente.
3. Marque con una X la calificación que usted le da a cada una de las
características de la barra (color, textura, olor y sabor).
4. Proceda a probar la muestra (masticarla y pasársela) y marque con una X
en la escala hedónica la calificación que le da. No es necesario
terminarse el trozo de muestra sí usted no lo desea.
5. Al terminar de evaluar una muestra, tome un poco de agua, después coma
un trocito de jícama y vuelva a tomar agua para eliminar cualquier residuo
de la muestra anterior.
6. Proceda a evaluar la segunda muestra, teniendo en cuenta que la
evaluación es INDIVIDUAL y no se tiene que comparar con la que usted
evaluó anteriormente.
7. El orden de evaluación de cada muestra es indiferente.
8. Repita los pasos 2-6 para cada muestra.
9. Al terminar de evaluar las 4 muestras le pedimos entregue su formato.
GRACIAS POR SU PARTICIPACIÓN!
60
Número de muestra
Número de muestra
Número de muestra
Número de muestra
COLOR Gusta(10) ___ Indiferente(5) ___ no gusta (0) ___
COLOR Gusta(10) ___ Indiferente(5) ___ no gusta (0) ___
COLOR Gusta(10) ___ Indiferente(5) ___ no gusta (0) ___
COLOR Gusta(10) ___ Indiferente(5) ___ no gusta (0) ___
TEXTURA Suave (0)___ Semicrujiente(5)__
Crujiente (10)___
TEXTURA Suave (0)___ Semicrujiente(5)__ Crujiente (10)___
TEXTURA Suave (0)___ Semicrujiente(5)__ Crujiente (10)___
TEXTURA Suave (0)___ Semicrujiente(5)__ Crujiente (10)___
OLOR Agradable (10)___ Indiferente(5)___ Desagradable(0)___
OLOR Agradable (10)___ Indiferente(5)___ Desagradable(0)___
OLOR Agradable (10)___ Indiferente(5)___ Desagradable(0)___
OLOR Agradable (10)___ Indiferente(5)___ Desagradable(0)___
SABOR Insípido (0) ___ Muy dulce (5) ___ Dulce (10)___
SABOR Insípido (0) ___ Muy dulce (5) ___ Dulce (10)___
SABOR Insípido (0) ___ Muy dulce (5) ___ Dulce (10)___
SABOR Insípido (0) ___ Muy dulce (5) ___ Dulce (10)___
ESCALA HEDÓNICA Estructurada 9__gusta muchísimo 8 __gusta mucho 7__gusta moderadamente 6__gusta un poco 5__me es indiferente 4__disgusta un poco 3__disgusta moderadamente 2__disgusta mucho 1__disgusta muchísimo
ESCALA HEDÓNICA Estructurada 9__gusta muchísimo 8__gusta mucho 7__gusta moderadamente 6__gusta un poco 5__me es indiferente 4__disgusta un poco 3__disgusta moderadamente 2__disgusta mucho 1__disgusta muchísimo
ESCALA HEDÓNICA Estructurada 9__gusta muchísimo 8__gusta mucho 7__gusta moderadamente 6__gusta un poco 5__me es indiferente 4__disgusta un poco 3__disgusta moderadamente 2__disgusta mucho 1__disgusta muchísimo
ESCALA HEDÓNICA Estructurada 9__gusta muchísimo 8__gusta mucho 7__gusta moderadamente 6__gusta un poco 5__me es indiferente 4__disgusta un poco 3__disgusta moderadamente 2__disgusta mucho 1__disgusta muchísimo
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