UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO-PUNO
FACULTAD DE CIENCIAS AGRARIAS
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERA AGROINDUSTRIAL
DETERMINACIN BIOLGICA DE LA CALIDAD PROTEICA EN HARINA DE QUINUA
EXTRUIDA DE LA VARIEDAD NEGRA COLLANATESIS
PRESENTADA POR:
Bach. CECILIA ZEA ZEA
PARA OPTAR EL TITULO DE:
INGENIERO AGROINDUSTRIAL
PUNO - PER
2011UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO
FACULTAD DE CIENCIAS AGRARIAS
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERA AGROINDUSTRIAL
DETERMINACIN BIOLGICA DE LA CALIDAD PROTEICA EN HARINA DE QUINUA
EXTRUIDA DE LA VARIEDAD NEGRA COLLANA
TESIS
PRESENTADA POR:
Bach. CECILIA ZEA ZEA
PARA OPTAR EL TTULO DE:
INGENIERO AGROINDUSTRIAL
APROBADA POR EL JURADO REVISOR CONFORMADO POR:
PRESIDENTE DEL JURADO:
______________________________________Ing. M.Sc. Pablo Pari
Huarcaya
PRIMER MIEMBRO: ______________________________________M.Sc.
Amalia Quispe Romero
SEGUNDO MIEMBRO: ______________________________________Ing.
Wilber Incahuanaco Yucra
DIRECTOR: ______________________________________Ing. Eduardo
Manzaneda Cabala
ASESOR: ______________________________________Ing. Marienela
Calsin Cutimbo
PUNO - PER2011DEDICATORIA
NADA GRANDE SE HA LOGRADO EN EL MUNDO SIN PASIN
AGRADECIMIENTOS
A la Universidad Nacional del Altiplano, Facultad de Ciencias
Agrarias C.P. de Ingeniera Agroindustrial a los docentes por haber
compartido sus conocimientos y contribuir en la formacin
profesional.
Al Ing. M.Sc. Roger Segura Pea por contribuir con la direccin y
asesoramiento durante el desarrollo del presente trabajo de
investigacin.
Al Ph.D. Carlos Vlchez Perales, por el asesoramiento durante la
trabajo ejecucin de investigacin (Universidad Nacional Agraria la
Molina).
Al Dr. Enrique Morales Moreno , por su apoyo en la direccin y
asesoramiento para el desarrollo del trabajo de investigacin.
Al Ing. William Ramos Aro, por su apoyo incondicional para la
realizacin del trabajo de investigacin.
Lic. Roseline Margot Melo Zavaleta, por su apoyo incondicional
para la realizacin del trabajo de investigacin.
Al Seor Mauro Encargado del Laboratorio de Evaluacin Nutricional
de alimentos de la Universidad Nacional Agraria la Molina.
A todas las personas que colaboraron para la conclusin de la
presente Tesis.
NDICE
Pg.RESUMEN
I. INTRODUCCIN01II.REVISIN DE LITERATURA032.1. ORIGEN DE LA
QUINUA032.2. CLASIFICACIN TAXONMICA042.3. CARACTERSTICAS
MORFOLGICAS052.4. PRODUCCIN DE QUINUA102.5. QUINUA NEGRA
COLLANA112.6. CARACTERSTICAS FSICO QUMICAS DE LA QUINUA.132.6.1.
Protena132.6.2. Carbohidratos142.6.3. Lpidos152.6.4.
Minerales152.7. CALIDAD DE LA PROTENA162.8. EVALUACIN DE LA CALIDAD
PROTEICA172.8.1. Relacin de Eficiencia Proteica (PER)172.8.2.
Utilizacin de la Protena Neta (NPU)182.8.3. Valor Biolgico ( VB
)192.8.4. Digestibilidad ( D )202.9. PRINCIPALES FORMAS DE
TRANSFORMACIN Y USOS DE LOS GRANOS DE QUINUA202.10. EXTRUSIN DE
ALIMENTOS212.10.1. Proceso de extrusin232.10.2. Tratamiento
trmico242.10.3. Efecto de la Extrusin en la Calidad Proteica25III.
MATERIALES Y MTODOS263.1 LUGAR EXPERIMENTAL263.2 MATERIALES Y
EQUIPOS263.2.1 Materia Prima263.2.2 Materiales y Equipos de
Laboratorio263.3 OBTENCIN DE LA MATERIA PRIMA273.2.1. Obtencin de
harina de quinua extruida de la variedad Negra Collana.273.2.2.
Obtencin de harina de quinua cruda de la variedad Negra
Collana293.4 METODOLOGA EXPERIMENTAL303.4.1 Evaluacin de la
cantidad de protena de la harina de quinua extruida y harina cruda
de quinua Variedad Collana Negra.313.4.2 Determinacin de la calidad
de la protena de la harina de quinua extruida y harina cruda de
quinua Variedad Collana Negra313.4.3.1. Materiales y
equipos313.4.3.2. Animales experimentales313.4.3.3. Dieta323.4.3.4.
Conduccin experimental333.4.4.Diseo estadstico33IV.RESULTADOS Y
DISCUSIN364.1. Elaboracin de harina de quinua extruida364.2.
Evaluacin de la cantidad de protena de la harina de quinua extruida
y harina de quinua cruda de la Variedad Negra Collana 374.3.
Determinacin de la calidad de la protena en harina de quinua
extruida y harina de quinua cruda de quinua Variedad Negra Collana
38V. CONCLUSIONES43VI. RECOMENDACIONES44VII. BIBLIOGRAFA45VIII.
ANEXOS
NDICE DE CUADROS
Pg.
CUADRO
CUADRO
CUADRO
CUADRO
CUADRO
CUADRO
CUADRO
CUADRO
CUADRO
CUADRO
CUADRO
CUADRO
1.
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11.
12
Caractersticas de la semilla de algunas variedades de quinua
Avance de siembra campaa agrcola 2008/2009
Principales CaractersticasContenido de aminocidos esenciales de
diferentes variedades de quinua (mg/ g de protena)Composicin
Fsico-Qumica de la Quinua procesada en sus diversas presentaciones
segn INN (1994).Composicin porcentual y valor nutritivo de la dieta
formulada para la determinacin de la calidad en harina extruida de
quinua de la variedad Collana Negra.
Composicin porcentual y valor nutritivo de la dieta formulada
para determinar de la calidad en harina cruda de quinua de la
variedad Collana NegraEsquema experimental para evaluar la cantidad
de protena en las harinas de quinua extruida y cruda de la Variedad
Negra Collana.
Esquema experimental para evaluar la ganancia de peso en las
harinas de quinua extruida y cruda de la Variedad Negra
Collana.Composicin qumico proximal de la harina de quinua Negra
Collana en base a 100 g de muestra.Determinacin de la calidad de
las harinas de quinua extruida y cruda Promedio del consumo de
alimento y ganancia de peso de los grupos experimentales
alimentados con harina de quinua extruida y cruda.
09
1112
14213232343434373940
NDICE DE FIGURAS
Pg.
FIGURA
FIGURA
FIGURA
FIGURA
FIGURA
FIGURA
FIGURA
FIGURA
1.
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8.
Plantas de quinua mostrando diferentes colores y formas de
inflorescencia, en la zona de los salares de Bolivia
Quinua INIA 420 Negra Collana.
Extrusor
Diagrama de flujo para la obtencin de harina de quinua
extruida
Diagrama de flujo para la obtencin de harina de quinua
cruda.
Harina de quinua Extruida (a) y Harina de quinua cruda (b)
Porcentaje de protena de la harina de quinua extruida y harina
de quinua cruda de la variedad Negra Collana
Evolucin del peso promedio en ratas del grupo experimental
alimentado con harina de quinua extruida y cruda.
06
12232829363840
RESUMEN
El presente trabajo de investigacin evala la cantidad y calidad
proteica de la harina de quinua de la variedad Collana Negra
extruida, evaluando en su primera parte la cantidad mediante el
anlisis proximal de la harina de quinua cruda y harina extruida,
encontrndose que existe diferencia significativa ya que la harina
extruida presenta un porcentaje de protena total de 14.02 y la
harina sin extruir de 14.94 de quinua variedad Collana Negra, la
harina de quinua extruida presenta una prdida de protena por la
temperatura a que fue sometida por el proceso de extrusin. En la
segunda parte de este trabajo se evalu la calidad biolgica de la
proteica de la harina quinua extruida y harina sin extruir
encontrndose que la harina de quinua extruida es mayor que la
harina cruda, mostrando valores de 2,12 la relacin de eficiencia
proteica (PER), 65,28 valor biolgico (VB), 75 digestibilidad
aparente (DA), 79.17 digestibilidad verdadera (DV) y 48 de protena
neta (NPU), a comparacin de la harina sin extruir que muestra
valores de 0.50 la relacin de eficiencia proteica (PER), 52.27
valor biolgico (VB), 69,84 digestibilidad aparente (DA), 76,19
digestibilidad verdadera (DV) y 36.50 de protena neta (NPU). Los
resultados demuestran que la harina de quinua extruida presenta una
buena calidad proteica.I. INTRODUCCIN.
Hoy en da constituye un problema incluir protenas de alta
calidad en las dietas diarias, especialmente en aquellas que
raramente consumen protena de origen animal y deben obtener
protenas de cereales, leguminosas y otros granos. Aun cuando el
aporte energtico de estos alimentos es adecuado, concentraciones
insuficientes de aminocidos esenciales (AAE) pueden contribuir a
aumentar la prevalencia de la desnutricin. Una alternativa para
contrarrestar el problema de la deficiencia de AAE es identificar
granos con protena de alto valor biolgico. La quinua de la variedad
Negra Collana es uno de los cereales que no han sido totalmente
explotados, ocupando un lugar predominante como alimento de alto
valor nutricional y econmico en zonas rurales y urbanas del Per.
Sin embargo diferentes variedades de quinua a pesar de su buen
contenido de nutrientes, concluyen que los aminocidos de las
protenas en las harinas crudas y sin lavar, no estn del todo
disponibles, porque contienen sustancias que interfieren con la
utilizacin biolgica de los nutrientes. Estas sustancias son los
glucsidos denominados saponinas.La quinua comn se caracteriza por
poseer un alto contenido proteico y energtico. Sin embargo, hacen
que disminuya la calidad proteica, en muchos casos las condiciones
severas de coccin, causando la disminucin de la calidad proteica
del alimento, debido principalmente al dao de aminocidos esenciales
susceptibles al tratamiento trmico. Por tanto es necesario
investigar e identificar los diferentes mtodos de coccin, como es
la aplicacin de extrusin como una tecnologa que aporte a satisfacer
la demanda constantemente creciente de protenas alimenticias,
eliminar factores antinutricionales y conservar la calidad de la
protena; adems de conocer el efecto que ejercen los tratamientos
tecnolgicos sobre la calidad nutritiva. Teniendo en cuenta que la
quinua contiene alto porcentaje de protena, pero por la accin del
calor podra ocurrir la desnaturalizacin de los aminocidos
indirectamente o directamente con el tratamiento trmico de extrusin
que ocurre conforme se incrementa la temperatura y humedad en el
procesamiento para desnaturalizar los aminocidos esenciales
altamente susceptibles, daando as parte de la protena del producto
en estudio.
Actualmente es necesario conocer el valor nutritivo que
presentan los alimentos o suplementos alimenticios que viene
consumiendo el hombre o sus animales domsticos. Bajo el trmino
valor de la protena o valor proteico se quiere realzar su utilidad
para fines tales como crecimiento, sustitucin de las perdidas
metablicas, reparacin de los tejidos daados, reproduccin o
lactacin, de acuerdo con la mentalidad de los consumidores.
Teniendo en cuenta las consideraciones mencionadas se han planteado
los siguientes objetivos:
-Evaluacin de la cantidad de protena mediante el anlisis fsico
qumico de la harina de quinua extruida y harina de quinua sin
extruir Variedad Negra Collana.
-Determinar la calidad de la protena en harina de quinua
extruida y harina de quinua sin extruir, mediante las pruebas de
valor biolgico, digestibilidad verdadera, digestibilidad aparente y
utilizacin de protena neta. II.REVISIN DE LITERATURA
2.1. ORIGEN DE LA QUINUA
La zona andina comprende uno de los ocho mayores centros de
domesticacin de plantas cultivadas del mundo, dando origen a uno de
los sistemas agrcolas ms sostenibles y con mayor diversidad gentica
en el mundo. La quinua, una planta andina, muestra la mayor
distribucin de formas, diversidad de genotipos y de progenitores
silvestres, en los alrededores del lago Titicaca de Per y Bolivia,
encontrndose la mayor diversidad entre Potos - Bolivia y Sicuani
(Cusco) Per. Existen pocas evidencias arqueolgicas, lingsticas,
etnogrficas e histricas sobre la quinua. Sin embargo, existen
evidencias claras de la distribucin de los parientes silvestres,
botnicas y citogenticas, lo que posiblemente demuestra que su
domesticacin tom mucho tiempo, hasta conseguir la planta
domesticada y cultivada a partir de la silvestre, proceso que
probablemente se inici como planta usada principalmente por sus
hojas en la alimentacin y luego por las semillas. Actualmente, las
especies y parientes silvestres se utilizan localmente como jataco
o llipcha (verdura de hoja) en muchas comunidades del rea andina.
Posteriormente, la especie fue adaptada a diferentes condiciones
agroclimticas, edficas y culturales, haciendo que la planta
presente una amplia adaptacin desde el nivel del mar hasta los 4000
msnm y usos diversos en las diferentes comunidades tnicas de
acuerdo a sus necesidades alimentaras (Mujica, 1988)
La quinua en el pasado ha tenido amplia distribucin geogrfica,
que abarc en Sudamrica, desde Nario en Colombia hasta Tucumn en la
Argentina y las Islas de Chilo en Chile, tambin fue cultivada por
las culturas precolombinas, Aztecas y Mayas en los valles de Mxico,
denominndola Huauzontle, pero usndola nicamente como verdura de
inflorescencia (Heiser y Nelson, 1974). Se considera que la quinua
se habra originado en el hemisfrio norte (Mxico y Estados Unidos),
en base a estudios de losChenopodiumcultivados, concluyendo
queChenopodium nuttalliaeyCenopodium quinoa, son conespecficos
distintos, pero conespecificos con sus formas silvestres
acompaantes, sugiriendo cambios en la nomenclatura existente, como
son incluir dentro deChenopodium quinoassp. milleanumlas diferentes
subespecies deCenopodium hircinumy a la especie mexicana cultivada
reducirla como una subespecie deChenopodium berlandierii, del mismo
modo sugiere que la quinua se habra derivado directamente de algn
tipo silvestre en los Andes (Wilson, 1976).
Se manifiesta que la quinuahabra evolucionado independientemente
en Sudamrica sin influencia de las especie del Norte, siendo los
posibles progenitoresCh. hircinumde tierras bajas o una especie
silvestre extinguida de los Andes, que pudo haber sido desplazada o
asimilada por el acompaante silvestre. Desde el punto de vista de
su variabilidad gentica puede considerarse como una especie
oligocntrica, con centro de origen de amplia distribucin y
diversificacin mltiple, siendo la regin andina y dentro de ella,
las orillas del Lago Titicaca, las que muestran mayor diversidad y
variacin gentica (Wilson y Heiser, 1979).2.2. CLASIFICACIN
TAXONMICALa quinua es una planta de la familiaChenopodiacea, tiene
amplia distribucin mundial, con cerca de 250 especies. Dentro del
gneroChenopodiumexisten cuatro especies cultivadas como plantas
alimenticias, como productoras de grano,Chenopodium quinoaWilld. y
Chenopodium pallidicauleAellen, en Sudamrica, como
verduraChenopodium nuttalliaeSaffordy Cenopodium. ambrosioidesL
(Giusti, 1970). Su clasificacin taxonmica se muestra a
continuacin.Reyno : VegetalDivisin : FenergamasClase :
DicotiledoneasSub clase : AngiospermasOrden :
CentrospermalesFamilia : ChenopodiceasGnero :ChenopodiumSeccin :
ChenopodiaSubseccin : CellulataEspecie :Chenopodium quinoa
Willdenow.Fuente: (Giusti, 1970)2.3. CARACTERSTICAS MORFOLGICASLa
quinua, es una planta herbcea anual, de amplia dispersin geogrfica,
presenta caractersticas peculiares en su morfologa, coloracin y
comportamiento en diferentes zonas agroecolgicas donde se la
cultiva, fue utilizada como alimento desde tiempos inmemoriales, se
calcula que su domesticacin ocurri hace ms de 7000 aos antes de
Cristo, presenta enorme variacin y plasticidad para adaptarse a
diferentes condiciones ambientales, se cultiva desde el nivel del
mar hasta los 4000 msnm, desde zonas ridas, hasta zonas hmedas y
tropicales, desde zonas fras hasta templadas y clidas; muy
tolerante a los factores abiticos adversos como son sequa, helada,
salinidad de suelos y otros que afectan a las plantas cultivadas (
Angel Mujica, 1988).Su perodo vegetativo vara desde los 90 hasta
los 240 das, crece con precipitaciones desde 200 a 2600 mm anuales,
se adapta a suelos cidos de pH 4.5 hasta alcalinos con pH de 9.0,
sus semillas germinan hasta con 56 mmhos/cm de concentracin salina,
se adapta a diferentes tipos de suelos desde los arenosos hasta los
arcillosos, la coloracin de la planta es tambin variable con los
genotipos y etapas fenolgicas, desde el verde hasta el rojo,
pasando por el prpura oscuro, amarillento, anaranjado, granate y
dems gamas que se pueden diferenciar. La semilla de quinua es el
fruto maduro de forma lenticular elipsoidal, cnica o esferoidal.
Presenta tres partes bien definidas que son: epispermo, embrin,
perisperma, el tamao de la semilla puede ser entre 1.5 - 2.6 mm de
dimetro dependiendo de la variedad, como tambin su color (Mujica,
1988).La planta, es erguida, alcanza alturas variables desde 30 a
300 cm, dependiendo del tipo de quinua, de los genotipos, de las
condiciones ambientales donde crece, de la fertilidad de los
suelos; las de valle tienen mayor altura que las que crecen por
encima de los 4000 msnm y de zonas fras, en zonas abrigadas y
frtiles las plantas alcanzan las mayores alturas, su coloracin vara
con los genotipos y fases fenolgicas.
La raz es pivotante, vigorosa, profunda, bastante ramificada y
fibrosa, la cual posiblemente le de resistencia a la sequa y buena
estabilidad a la planta, se diferencia fcilmente la raz principal
de las secundarias que son en gran nmero, a pesar de que pareciera
ser una gran cabellera, esta se origina del periciclo, variando el
color con el tipo de suelo donde crece, al germinar lo primero que
se alarga es la radcula, que contina creciendo y da lugar a la raz,
alcanzando en casos de sequa hasta 1.80 cm de profundidad, y
teniendo tambin alargamiento lateral, sus raicillas o pelos
absorbentes nacen a distintas alturas y en algunos casos son tenues
y muy delgadas, muy excepcionalmente se observa vuelco por efecto
de vientos, exceso de humedad y mayormente es por el peso de la
panoja, la profundidad de la raz guarda estrecha relacin con la
altura de la planta. La profundidad de raz, las ramificaciones y
distribucin de las raicillas, varan con los genotipos, as las
ayaras tienen un sistema radicular profusamente ramificado y
fuertemente sostenido al suelo, lo cual impide su eliminacin
durante el deshierbo o rouging de plantas atpicas, tambin existen
genotipos que toleran mejor el exceso de agua por tener sistema
radicular extendido como es el caso de la Cheweca (Gallardo,et
al.;1997).Figura 1. Plantas de quinua mostrando diferentes colores
y formas de inflorescencia, en la zona de los salares de
Bolivia
El tallo es cilndrico en el cuello de la planta y anguloso a
partir de las ramificaciones, puesto que las hojas son alternas
dando una configuracin excepcional, el grosor del tallo tambin es
variable siendo mayor en la base que en el pice, dependiendo de los
genotipos y zonas donde se desarrolla, existen genotipos
ampliamente ramificados (quinuas de valle) incluso desde la base
(quinuas del nivel del mar) y otros de tallo nico (quinuas del
altiplano), as como genotipos intermedios, dependiendo del
genotipo, densidad de siembra y disponibilidad de nutrientes, la
coloracin del tallo es variable, desde el verde al rojo, muchas
veces presenta estras y tambin axilas pigmentadas de color rojo, o
prpura. El dimetro del tallo es variable con los genotipos,
distanciamiento de siembra, fertilizacin, condiciones de cultivo,
variando de 1 a 8 cm de dimetro. Las hojas son alternas y estn
formadas por peciolo y lmina, los peciolos son largos, finos y
acanalados en su parte superior y de longitud variable dentro de la
misma planta, la lmina es polimorfa en la misma planta, de forma
romboidal, triangular o lanceolada, plana u ondulada, algo gruesa,
carnosa y tierna, cubierta por cristales de oxalato de calcio, de
colores rojo, prpura o cristalino, tanto en el haz como en el envs,
las cuales son bastante higroscpicas, captando la humedad
atmosfrica nocturna, controlan la excesiva transpiracin por
humedecimiento de las clulas guarda de los estoms, as como reflejan
los rayos luminosos disminuyendo la radiacin directa sobre las
hojas, evitando el sobre calentamiento, presentando bordes
dentados, aserrados o lisos, variando el nmero de dientes con los
genotipos, desde unos pocos hasta cerca de 25, el tamao de la hoja
vara, en la parte inferior grandes, romboidales y triangulares y en
la superior pequeas y lanceoladas, que muchas veces sobresalen de
la inflorescencia, con apenas 10 mm de largo por 2 mm de ancho.
En muchas zonas del rea andina se utilizan las hojas tiernas
previas a la floracin como hortaliza de hojas apta en la
alimentacin humana, por su alto valor nutritivo ya que contiene
vitaminas, minerales y protenas de calidad, recibiendo el nombre de
llipcha en quechua y Chiwa en Aymara, encontrando alto contenido de
protenas (3.3% en promedio), siendo la variedad blanca amarga la de
mayor contenido (4.17 %) y Sajama la de menor contenido (2.79%),
(Cornejo, 1976). Las flores son pequeas, incompletas, ssiles y
desprovistas de ptalos, constituida por una corola formada por
cinco piezas florales tepaloides, sepaloides, pudiendo ser
hermafroditas, pistiladas (femeninas) y androestriles , lo que
indica que podra tener hbito autgamo como algamo, faltando
determinar con precisin el porcentaje de alogamia en algunos
genotipos, en general se indica que tiene 10 % de polinizacin
cruzada (Rea, 1969), sin embrago en algunas variedades alcanza
hasta el 80 % (Kcancolla), y en otras el 17 %. El fruto es un
aquenio, que se deriva de un ovario supero unilocular y de simetra
dorsiventral, tiene forma cilndrico- lenticular, levemente
ensanchado hacia el centro, en la zona ventral del aquenio se
observa una cicatriz que es la insercin del fruto en el receptculo
floral, est constituido por el perigonio que envuelve a la semilla
por completo y contiene una sola semilla, de coloracin variable,
con un dimetro de 1.5 a 4 mm, la cual se desprende con facilidad a
la madurez y en algunos casos puede permanecer adherido al grano
incluso despus de la trilla dificultando la seleccin, el contenido
de humedad del fruto a la cosecha es de 14.5% (Gallardo,et
al.;1997). El perigonio tiene un aspecto menbranceo, opaco de color
ebrneo, con estructura alveolar, con un estrato de clulas de forma
poligonal-globosa y de paredes finas y lisas.
El fruto es seco e indehiscente en la mayora de los genotipos
cultivados, dejando caer las semillas a la madurez en los
silvestres y en algunas accesiones del banco de germoplasma. La
semilla, constituye el fruto maduro sin el perignio, es de forma
lenticular, elipsoidal, cnica o esferoidal, presenta tres partes
bien definidas que son: Episperma, embrin y perisperma.
La episperma, est constituida por cuatro capas: una externa de
superficie rugosa, quebradiza, la cual se desprende fcilmente al
frotarla, en ella se ubica la saponina que le da el sabor amargo al
grano y cuya adherencia a la semilla es variable con los genotipos,
tiene clulas de forma alargada con paredes rectas; la segunda capa
es muy delgada y lisa, se observa slo cuando la capa externa es
translcida; la tercera capa es de coloracin amarillenta, delgada y
opaca y la cuarta capa, translcida, est constituida por un solo
estrato de clulas (Villacorta y Talavera, 1976).
El embrin, est formado por dos cotiledones y la radcula y
constituye el 30% del volumen total de la semilla el cual envuelve
al perisperma como un anillo, con una curvatura de 320 grados, es
de color amarillento mide 3.54 mm de longitud y 0.36 mm de ancho
(Carrillo, 1992), en algunos casos alcanza una longitud de 8.2 mm
de longitud y ocupa el 34 % de toda la semilla y con cierta
frecuencia se encuentran tres cotiledones (Gallardoet al.;
1997).
El perisperma es el principal tejido de almacenamiento y est
constituido mayormente por granos de almidn, es de color
blanquecino y representa prcticamente el 60% de la superficie de la
semilla, sus clulas son grandes de mayor tamao que las del
endosperma, de forma poligonal con paredes delgadas, rectas y con
grandes agregados de almidn, estos agregados estn compuestos por
miles de grnulos de almidn individuales, de forma exagonal en la
mayora de los casos.Cuadro 1. Caractersticas de la semilla de
algunas variedades de quinuaVariedadesColor granoFormaTamao
(mm)
SajamaBlancoCnica2.0 2.5
RealBlancoCnica2.2 2.8
KcancollaBlancoCnica1.2 1.9
Blanca de JulyBlancoCnica1.2 1.6
KoituMarrn cenicientoEsferoidal1.8 2.0
Misa JupaBlanco- RojoCnica1.4 1.8
Amarilla MaranganAmarillo anaranjadoCnica2.0 2.8
TunkahuanBlancoRedondo aplan1.7 2.1
IngapircaBlanco opacoEsfrico1.7 1.9
ImbayaBlanco opacoEsfrico1.8 2.0
CochasquiBlanco opacoEsfrico1.8 1.9
WitullaMoradoLenticular1.7 1.9
Negra de OruroNegroRedonda2.1 2.8
KatamariPlomoEsferoidal1.8 2.0
Roja CoporaquePrpuraCnica1.9 2.1
ToledoBlancoCnica2.2 2.8
PandelaBlancoCnica2.2 2.8
ChullpiCristalinoEsfrica aplan1.2 1.8
Fuente: . Mujica, (1996)2.4. PRODUCCIN DE QUINUALos principales
productores de este grano a nivel internacional son: Bolivia, Per,
Ecuador, y Colombia. Bolivia con ms de 47.534 ha cultivadas y
alrededor de 30.412 ton cosechadas, de las cuales un 49% es
consumida por las familias productoras, 35% se venden en los
mercados locales y el resto para mercados externos, constituyndose
as como el primer productor y exportador de quinua en el mundo,
siendo productores exclusivos tanto el altiplano central como sur
de Bolivia (Vias, 2000).
Le sigue el Per que viene incrementando su produccin habiendo
sembrado y cosechado cerca de 27000 ha, producidas especialmente en
Puno, Cuzco y Junn de las cuales gran proporcin se dedica al
autoconsumo y mercado interno, y mnimamente al mercado externo.
Ecuador tiene aproximadamente 1000 Ha. en produccin , se ha
reportado en estos ltimos aos unas 200 Ha. de produccin , en los
Estados Unidos (Colorado), 800 Ha en Canad, 100 Has. en Dinamarca y
20 ha en Alemania, entre otros.En la actualidad se propicia la
produccin de quinua con posibilidades de una masiva
comercializacin. Las caractersticas mnimas de una variedad de
quinua debern ser libre de saponinas, de color uniforme, de tamao
grande (2.0 - 2.6 mm) y libre de impurezas. Los rendimientos de
quinua en el Per varan entre los 492 -2000 kg/ha en diferentes
departamentos, siendo Arequipa y Huancavelica los de mayor y menor
rendimiento respectivamente, como lo confirma datos del Ministerio
de Agricultura (2008). La regin de mayor produccin es el
departamento de Puno con el 70% de la produccin nacional le siguen
las regiones Junn, Cuzco y Ayacucho. En el siguiente cuadro se
muestra la produccin de quinua en el Departamento de Puno.En la
actualidad se propicia la produccin de quinua con posibilidades de
una masiva comercializacin. Las caractersticas mnimas de una
variedad de quinua debern ser libre de saponinas, de color
uniforme, de tamao grande (2.0 - 2.6 mm) y libre de impurezas. Los
rendimientos de quinua en el Per varan entre los 492 -2000 kg/ha en
diferentes departamentos, siendo Arequipa y Huancavelica los de
mayor y menor rendimiento respectivamente, como lo confirma datos
del Ministerio de Agricultura (2008). La regin de mayor produccin
es el departamento de Puno con el 70% de la produccin nacional le
siguen las regiones Junn, Cuzco y Ayacucho. En el siguiente cuadro
se muestra la produccin de quinua en el Departamento de Puno.Cuadro
2. Avance de siembra campaa agrcola 2008/2009
CultivoProyeccin
Siembra (Has)Avance
Siembra (Has)
Quinua25,20026,225
Cebada grano26,31024,423
Maz amilceo4,3604,176
Fuente DIA PUNOLa demanda en el mercado nacional e
internacional, por las quinuas de color sin importar el tamao de
grano va creciendo, este hecho va a favor de la seguridad
alimentaria, por lo que es necesario la revaloracin y recuperacin
las quinuas de color por su rusticidad y calidad del grano. Adems,
algunas de las quinuas de color son dulces y aptas para la
diversificacin de platos como: harinas, purs, sopas, torrejas,
pasteles, bebidas como la chicha y expandidos como el popcorn,
colorantes vegetales de uso y consumo en la alimentacin humana. Por
lo tanto, el INIA mediante el Programa Nacional de Investigacin en
Cultivos Andinos, E.E.A. Illpa, de acuerdo a los objetivos del
Instituto Nacional de Innovacin Agraria (INIA), como alternativa
para los productores, la agroindustria, exportadores y mercado
interno, hoy pone a disposicin de los productores del altiplano una
nueva variedad de quinua con las caractersticas mencionadas adems
con buen potencial de rendimiento, tolerante a las principales
enfermedades, heladas, veranillos prolongados (sequas),
caractersticas agroindustriales favorables, denominado INIA 420
NEGRA COLLANA.2.5. QUINUA NEGRA COLLANA
La variedad INIA 420 NEGRA COLLANA, es de amplia base gentica ya
que es un compuesto de 13 accesiones de 12 localidades, comnmente
conocidos como Quytu jiwras, que comercialmente se le asigna el
nombre de INIA 420 NEGRA COLLANA, como resultado de las pruebas de
identificacin, adaptacin y eficiencia desarrollados en el mbito de
la Estacin Experimental Agraria Illpa del Instituto Nacional de
Innovacin Agraria (INIA), y evaluaciones participativas en campos,
con agricultores de las Comunidades campesinas, Collana, Collpa,
Cieneguilla, Vizcachani, Kallachoco y Corcoroni de los distritos de
Cabana, Ilave, Maazo y Pilcuyo de la Regin Puno (INIA, 2008).
Figura 2. Quinua INIA 420 Negra Collana.Su mejor desarrollo se
logra en la zona agroecolgica Suni del altiplano, entre los 3815 y
3900 msnm, con clima fro seco, precipitacin de 400 a 550 mm y
temperatura de 4 a 15C. Sus principales caractersticas de la quinua
NEGRA COLLANA es como se muestra en el Cuadro 3.
Cuadro 3. Principales Caractersticas de la Quinua Negra
CollanaColor del tallo:Rojo oscuro
Color de panoja (cosecha):Plomo claro
Tipo de panoja:Diferenciada y Terminal
Color de Perigonio:Plomo claro
Color de epispermo:Negro opaco
Aspecto del perisperma:Opaco
Tipo de Crecimiento:Herbceo
Porte de la planta:Erecto
Color de axilas:Prpura
Color de estras:Prpura
Altura de planta (cm):94 a 110
Peso de 1.000 granos (g):2,85 a 2,89
Rdto promedio de granos (t/ha):3,01
Longitud de panoja (cm):32 a 36
Dimetro de panoja (cm):5,0 a 6,6
Madurez fisiolgica (das):136 a 140
Contenido de saponina:0,015 a 0,018
2.6. CARACTERSTICAS FSICO QUMICAS DE LA QUINUA.2.6.1.
Protena.
El contenido de protenas de la quinua esta en un promedio
ponderado de 12.3 g /100g. El porcentaje de protenas hallado en
distintas muestras de quinua vari entre 13,71 Y 11,16 g/ 100 g de
alimento. Estos valores coincidieron con los hallados por Collazos,
(1996), citado por Blanco et al., (2007) de 11,8 g/100 g de
alimento, y fueron ligeramente ms bajos que los hallados por Repo,
(1992), citado por Blanco et al., (2007) de 14,4 g/ 100 g de
alimento. Los valores ms bajos del trabajo se encontraron en Puna y
fueron de 11,06 g/l00 g de alimento. Existe una clara relacin
inversa entre el nmero de cosechas anuales que se obtuvieron en
cada departamento y el contenido proteico del grano que presentan.
Tambin debemos resaltar que en los lugares con quinuas ms pobres no
existen la acostumbrada rotacin de cultivo.La calidad de la protena
depende del contenido de aminocidos esenciales los cuales son ocho.
Cuando se habla de protenas hay que tomar en cuenta dos aspectos
bsicos: la cantidad y la calidad. La cantidad de protena es un
clculo hasta cierto punto difcil y para ello es necesario
determinar el porcentaje de humedad que contiene la quinua; sin
embargo esta cantidad no es tan importante como la eficiencia con
la que el cuerpo puede utilizar las protenas ingeridas. Esto lleva
al segundo punto, el de la calidad de la protena de quinua, y aqu
se trata de la superioridad en contenido de aminocidos esenciales
en relacin a las protenas de los cereales, es decir, cuntos y qu
cantidad de aminocidos esenciales proporcionan al organismo cada
protena para sntesis de tejidos. El cuadro 4.Presenta la composicin
de aminocidos de diferentes variedades de quinuas. Cuadro 4.
Contenido de aminocidos esenciales de diferentes variedades de
quinua (mg/ g de protena)Variedad de
quinuaIsoleusinaLeusinaLisinaMetioninaFenilalaninaTirosinaTreoninaTriptofanoValinaHistidina
Quinua (*)36605624415435114546
Quinua real de Puno(**)656079454957853
Quinua blanca de Huacayo(**)565458414040747
Quinua blanca de reno (**)655181505351775
Quinua blanca de Jauja (**)696376554854776
Quinua rosada de Puno (**)656171474649859
Quinua rosada de Cajamarca(**)685873514752959
Quinua de Pasto (***)42535121524251
Quinua de Ecuador (***)37814326514139
Quinua de Bolivia (***)41844624513952
Quinua Blanca ()655170323654846
Quinua amarilla-grande ()564359283043943
Quinua amarilla pequea ()6546652830521049
Quinua rosada (Junin) ()6965692040451330
Quinua blanca (Junin) ()7068742237451334
Quinua blanca (Puno) ()6969612241451241
Quinua ( &)6471662435481140
Quinua amarilla ()33786814372437114427
Quinua Blanca ()3872681239233794827
Quinua colorada ()3374641438254184528
Quinua Sajama ( )32696013362536103725
Promedio ponderado5363642842304494831
Fuentes:(*)FAO (1970).pg.40-41. (**))Chiriboga,J & D.
Velsquez. (1957).(***)Tapia, M. et.al. (1979).pg.158.()Vias,E.
et.al. En: Tapia,M et al., (1979)(&)White.L.P. et. al. En Tapia
M. et al., (1979).()Tellera, M. et. al. (
1978).2.6.2.CarbohidratosEl almidn se encuentra ampliamente
distribuido en diferentes rganos de la planta de la quinua como
carbohidrato de reserva. Es el componente ms abundante del grano se
presenta en un 66 %. El almidn es una mezcla de dos glucanos:
amilosa (almidn de cadena recta y ubicado en la zona amorfa) y
amilopectina (almidn de cadenas ramificadas y ubicado en la zona
cristalina. Es un importante aglutinante y espesante usado por
ejemplo en alimentos infantiles, sopas, productos de panadera,
salsas, etc. Los carbohidratos son la fuente de energa ms abundante
para el ser humano; sin embargo puede existir la imposibilidad de
absorber un carbohidrato de forma adecuada y en el lugar preciso,
debido a una deficiencia enzimtica o de un transportador
(deficiencia primaria) o a una deficiencia producida por
desnutricin o una enfermedad (deficiencia secundaria) (Szepesi,
1991).
2.6.3. Lpidos.
La quinua contiene entre 1.3 g de grasa/100g porcin comestible
(cocida) y 10.7 g de grasa /100 g (smola de quinua), con un
promedio ponderado de 5.4 g de grasa /100g . Cardozo cita a Bruin y
comenta que esta grasa es una mezcla de aceites que contiene 48.0%
de cido oleico (C18:1n-9), 50.7% de cido linoleico (C18:2n-6), 0.8%
de cido linolnico (C18:3n-3) y 0.4% de cidos grasos saturados
(Tapia et al., 1979)2.6.4. Minerales.Se indica que el contenido de
calcio en la quinua se encuentra entre 46 a 340 mg/100 g de materia
seca. Es responsable de muchas funciones estructurales de los
tejidos duros y blandos del organismo, as como de la regulacin de
la transmisin neuromuscular de estmulos qumicos y elctricos, la
secrecin celular y la coagulacin sangunea. Por esta razn el calcio
es un componente esencial de la alimentacin (Ruales et al. 1992)El
contenido de fsforo se encuentra en una concentracin de fsforo en
el rango de 145 a 540 mg/100 g de materia seca. El cociente Ca/P de
la quinua es 0.33, lo que significa que hay un exceso de fsforo en
relacin al calcio (el cociente debe ser no menor de 1.2, ni mayor
de 2.0). Tambin se encuentran otros minerales como: hierro de 1.3 a
3.2 mg/100 g de materia seca. (Tapia et al., 1979), potasio de 840
y 1145 mg/ 100 g de materia seca. (Ruales et al. 1992), magnesio de
270 mg de mg/100g de materia seca, sodio de11.5 mg de sodio/100 g
de materia seca, cobre de 0.6 y 1.2 mg/ 100 g de materia seca.2.7.
CALIDAD DE LA PROTENA
El valor nutritivo de una protena depende de la medida en que
aporte las cantidades de nitrgeno y aminocidos requeridas para
satisfacer las necesidades del organismo. Evaluar la calidad de una
protena consiste en comparar el contenido de aminocidos de un
alimento y las necesidades de aminocidos del cuerpo humano
(FAO-OMS, 1989). Se manifiesta que, si las proporciones de
aminocidos de una protena constituyen probablemente el determinante
ms importante de su calidad, los factores que siguen en importancia
son la digestibilidad de la protena y la biodisponibilidad de los
aminocidos que la constituyen. Ello se debe a que no todas las
protenas son digeridas, absorbidas y utilizadas en la misma
medida.
Las diferencias de digestibilidad entre las protenas pueden
deberse a diferencias inherentes a la naturaleza de las protenas
alimentarias (configuracin de la protena, unin de los aminocidos),
a la presencia de componentes no proteicos con influencia en la
digestin (fibra de la dieta, taninos y fitatos), a la presencia de
factores antifisiolgicos, a tratamientos trmicos, las protenas
resistentes a las hidrlisis enzimticas, fracciones de nitrgeno
soluble en agua, velocidad de transito de los alimentos en el
tracto gastrointestinal y la presencia de sustancias polifenolicas
que reaccionan con las protenas (Fukuda et al., 1982; citado por
Rojas, 2002).
Se sostiene que, en la especie humana, como en la mayor parte de
los animales, la nica fuente del grupo amino son los propios
aminocidos, que deben formar parte, por tanto, de la alimentacin,
incluidos en la protena de la dieta. As el organismo es capaz de
utilizar el grupo amino de algunos aminocidos (especialmente el
glutamato) para sintetizar los aminocidos por transaminacin
(Mataix, 2002).
Tambin se menciona que, la calidad de una protena alimenticia,
en trminos nutritivos, slo puede establecerse realmente mediante
ensayos de alimentacin, pero hoy se sabe lo suficiente con respecto
a la digestin de las protenas y a los efectos de las tcnicas de
procesado como para hacer predicciones bastante precisas (Coultate,
2007).
2.8. EVALUACIN DE LA CALIDAD PROTEICA
La evaluacin de protena de un alimento se lleva acabo partiendo
de lo ms simple a lo ms complejo. La evaluacin comienza con el
anlisis de nitrgeno y de aminocidos, la sigue una serie de
determinaciones qumicas especficas, y termina con las pruebas
biolgicas.
Los ensayos biolgicos se basan en la determinacin del
crecimiento o la retencin de nitrgeno en animales experimentales
como la rata, o en seres humanos, en funcin del consumo de protena.
Para obtener datos de una precisin fiables y significativos, deben
utilizarse varios animales en cada ensayo y analizar
estadsticamente los resultados; es preciso, adems, estandarizar las
condiciones de ensayo. El mtodo conocido como razn proteica neta
(NPR) representa una mejora sobre el ndice de eficiencia proteica
(PER), en el sentido de que se usa un grupo control alimentado con
una dieta libre de protena. Los mtodos convencionales para calcular
los requerimientos de protena, tanto de la cantidad como de su
calidad nutricional, son el valor biolgico (VB) y la utilizacin
neta de protena (NPU) que a pesar de sus limitaciones fueron
reconocidos por un grupo de expertos (FAO-OMS, 1989).
Manifiestan que la determinacin del crecimiento de animales de
laboratorio, especialmente en ratas al destete, constituye un
indicador ms realista de la calidad de los productos. Sin embargo
esta metodologa es poco factible de ser llevada a cabo a nivel
industrial, por lo que debe ser reemplazado por pruebas ms
sencillas y rpidas. Entre ellas se destacan la solubilidad proteica
y actividad uresica (Olguin, 2001).
2.8.1.Relacin de Eficiencia Proteica (PER)Este mtodo fue
desarrollado por Osborne et al. (1919), y es ms conocido como PER.
Es una medicin que determina la capacidad de la protena dietario
para promover crecimiento bajo ciertas condiciones estndar.
El principio de su determinacin es bastante simple y consiste en
controlar el crecimiento de los animales jvenes alimentados con la
protena del alimento problema para relacionar los gramos de peso
ganado con los gramos de protena consumida por un grupo de
ratas.
(Ecuacin 1)
El PER se mide en una escala que va del 1 a 4. El valor central
de la diferencia usualmente es 2.5 que corresponde al de la casena
de la leche.
2.8.2. Utilizacin de la Protena Neta (NPU)Este mtodo determina
la proporcin del nitrgeno ingerido y que el organismo retiene. Su
expresin es en porcentaje.
(Ecuacin 2)
La manera de determinar el nitrgeno retenido podra ser la tcnica
del balance, pero es complicado en sus determinaciones. De manera
prctica se puede obtener este ndice por la diferencia entre el
nitrgeno corporal de ratas alimentadas con la dieta problema menos
el nitrgeno corporal de ratas alimentadas con la dieta aproteica,
en el mismo ensayo, es decir:
(Ecuacin 3)
Donde Nx es el nitrgeno corporal al final del ensayo en ratas
alimentadas con la protena del alimento problema y Nk es el
nitrgeno corporal al final del ensayo del grupo aproteico.
(Ecuacin 4)
Este mtodo tambin podra estimarse matemticamente partiendo del
valor biolgico por la digestibilidad.2.8.3. Valor Biolgico ( VB )Es
un mtodo que cuantifica la fraccin del nitrgeno absorbido y que es
retenido por el organismo. Su expresin en porcentaje es como
sigue.
(Ecuacin 5)
Donde:
R = Nitrgeno retenido
A = Nitrgeno absorbido
El nitrgeno retenido (R) puede ser determinado por el mtodo del
balance y el nitrgeno absorbido puede ser calculado de la misma
forma en que se efecta para el caso de la digestibilidad.
Reemplazando en la ecuacin 5 se tiene entonces:
(Ecuacin 6)
Para ajustar el dato al valor biolgico verdadero debe
introducirse las correcciones para el nitrgeno metablico fecal
(NFk) y el nitrgeno urinario endgeno (NUk), Los cuales se
determinan con otro grupo de anlisis alimentados con dietas libres
de nitrgeno.
(Ecuacin 7)
Donde:
NI : Nitrgeno ingerido por el grupo alimentario con dieta
experimental
NF : Nitrgeno fecal excretado por el grupo experimental
NFk: Nitrgeno fecal metablico proveniente del grupo alimentado
con dieta aproteica.
NU : Nitrgeno urinario excretado por el grupo experimental
NUk: Nitrgeno urinario endgeno proveniente del grupo alimentado
con dieta aproteica.2.8.4. Digestibilidad ( D )La digestibilidad
mide la desaparicin de los nutrientes en paso a travs del tracto
gastrointestinal debido a la absorcin. Una prueba de digestin
implica cuantificar los nutrientes consumidos y las cantidades que
se eliminan en las heces, por lo tanto la digestibilidad puede ser
definida como el porcentaje de un alimento (materia seca y/o
nutrientes) ingerido que es absorbido .Se expresa como coeficientes
porcentuales de la digestin obtenida a partir de la siguiente
formula.2.9. PRINCIPALES FORMAS DE TRANSFORMACIN Y USOS DE LOS
GRANOS DE QUINUA.Segn Mjica y Jacobsen (2001), en ponencia
realizada sobre Potencial Agroindustrial y usos promisorios de los
cultivos andinos, menciona que Los productos transformados que se
pueden obtener a partir de los diferentes genotipos de quinua y su
uso son:
1. Smola de quinua Jiquira
2. Harina cruda de quinua Jacku
3. Harina cocida de quinua Pitu4. Hojuelas de quinua, quinuas de
mayor tamao buen contenido de grasa.
5. Harina de quinua cruda como sucedneo de la harina de
trigo.
6. Harina de quinua precocida para sopas instantneas.
7. Harina de quinua precocida, mezclada con chocolate. para
desayuno instantneo.
8. Harina de quinua para elaborar fideos, para elaborar tamales,
galletas, etc.
9. Harina de quinua de color para elaborar mazamorra morada o
amarilla o blanca.
10. Harina preparada de quinua para tortas y pasteles.
11. Harina preparada de quinua para Milkshake y Cocktails
12. Quinua reventada con chocolate y saborizantes Pipocas.
13. Chisitos de quinua Estruidos con diferentes sabores.
14. Hojas frescas encurtidas.
15. Hojas liofilizadas.
16. Leche de quinua
17. Concentrados proteicos, solo utilizando el embrin.
18. Germinados de quinua.
19. Colorantes de quinua
20. Grano de quinua perlado y seleccionado para uso directo.
21. Grano de quinua reventado como integrante de Musli
22. Usos varios de la saponina. (Medicinal, cosmtico,
industrial, etc).
23. Celulosa del talo para usos industriales (tripley, mapresa,
etc).
24. Pellets de la broza (Jipi y Kiri), para uso animal.
Cuadro 5. Composicin Fsico-Qumica de la Quinua procesada en sus
diversas presentaciones segn INN (1994).ComponentesUnd.
Med.HarinaHojuelasSmolaQuinua
CrudaQuinua
CosidaAfrecho de Quinua
Energa cal.341374376374101347
Agua g13.77.012.611.579.014.1
Protena g9.18.519.513.612.810.7
Grasag2.63.710.75.81.34.5
Carbohidratosg72.178.653.866.30.765.9
Fibrag3.13.88.31.90.78.4
Cenizag2.52.23.42.50.64.8
Calciomg181.0114.076.052.027.0537.0
Fsforomg161.0160.00.04242.061.0342.0
Hierromg3.74.73.67.51.64.0
Retinolmg0.00.00.00.00.00.0
Tiaminamg0.190.130.210.480.010.21
Riboflavinamg0.240.380.250.030.000.22
Niacina mg0.621.101.841.400.261.00
A. Ascrbicomg0.00.00.00.500.00.0
Fuente: Manual de compasin de alimentos del INN (1994)2.10.
EXTRUSIN DE ALIMENTOS
La palabra extrusin proviene del latn "extrudere" que significa
forzar un material a travs de un orificio. Se sostiene que es un
proceso que se aplica fundamentalmente para elaborar productos
diversos, especialmente derivados de cereales. Entre ellos se
destacan, cereales de desayuno, snacks, frmulas infantiles,
almidones y harinas modificadas, protena vegetal texturizada, queso
fundido, etc. Cuando la extrusin se realiza en caliente se puede
considerar un mtodo de conservacin (Mataix, 2002).
El sistema utiliza un extrusor caracterizado por un tornillo
sinfn, encerrado en un tnel en donde el material alimenticio se
desplaza con un movimiento rotatorio a temperaturas entre 115 y 190
C, durante 10 a 90 segundos, a presiones elevadas. Durante el
trayecto se va hidratando el material con agua o vapor de agua, con
el fin de obtener una masa de un grado determinado de hidratacin. A
la salida del extrusor y, como consecuencia de la cada de presin,
se produce una expansin del producto, el cual puede ser
directamente envasado o ser sometido a otras formas de procesado
como las frituras. (Mataix, 2002)
Tambin se indica que la extrusin como otros procesos
tecnolgicos, tiene efectos contrapuestos sobre el valor nutritivo
de los alimentos. Entre los beneficios se incluyen una mayor
biodisponibilidad mineral, la destruccin de factores
antinutricionales y el aumento en la digestibilidad de
macronutrientes. En cuanto a las prdidas nutricionales est la
agresin cidos grasos poliinsaturados, la generacin de productos no
deseables debido a la reaccin de Maillard, la inactivacin de
aminocidos y fitasa y la prdida parcial de vitaminas termolbiles,
todo lo cual va ha depender de las condiciones tcnicas de la
extrusin como temperatura, velocidad de giro del tornillo sinfn,
grado de humedad, presin, dimetro del troquel de salida, etc. De
una manera general, se puede decir que la prdida del valor
nutricional debido al proceso de extrusin no es ms elevada que la
que se produce en otros tratamientos trmicos (Riaz, 2004).
Ultimamente se utiliza con mayor frecuencia la tecnologa de
coccin por extrusin en el procesamiento de alimentos infantiles de
preparacin instantnea (Repo, 1998).
Las condiciones de HTST (Higt Temperature Short Time) de la
extrusin en caliente y el enfriamiento rpido del producto a la
salida de la boquilla, hacen que las prdidas vitamnicas y en
aminocidos esenciales sean relativamente pequeas. Temperaturas
elevadas y la presencia en el medio de azcares, provocan la reaccin
de Maillard y afectan a la calidad de la protena del alimento. Por
el contrario, temperaturas inferiores y concentraciones bajas en
azcares, provocan cambios en la estructura de las protenas que
mejoran su digestibilidad. La destruccin de los componentes
antinutritivos de los derivados de soya mejora su valor nutritivo
(Fellows, 1994).
La extrusin de las habas de soya destruye las enzimas (por
ejemplo: una ureasa que reduce su vida til y una lipoxidasa, que
provoca sabores desagradables por oxidacin del aceite de soya) y el
inhibidor de la tripsina que reduce la digestibilidad de la
protena, lo cual mejora la ceptabilidad, digestibilidad y vida til
del producto elaborado (Fellows, 1994).
Los productos extrudos presentan larga vida de anaquel debido a
las altas temperaturas usadas durante el proceso adems de que
ocurre una menor destruccin de nutrimentos y mejora la
digestibilidad (El-hadi et. al. 2003 y Stojceska et. al.,
2010).
Figura 3. Extrusor2.10.1. Proceso de extrusin
La extrusin en un mtodo de procesamiento utilizado en la
industria de alimentos ya que est demostrado que las propiedades
fsicas y qumicas del producto pueden mejorarse con el uso de este
tratamiento. La friccin bajo presin, produce un calentamiento que
inactiva inhibidores de tripsina en soya desgrasa (Mustakas,
1994).La coccin por extrusin de productos alimenticios requiere la
aplicacin de calor por tiempo suficiente para completar las
reacciones deseadas, usualmente de gelatinizacion de almidones. El
calor puede ser agregado por convencin o conduccin (Harper, 1981).
Los factores ms importantes de la extrusin que afectan
significativamente en la inactivacin de la ureasa en soja son: la
temperatura, humedad y tiempo de resistencia (Cabral, 1992). A
pesar de la importancia del monitoreo de la presin, esta muchas
veces no se realiza, los transductores de presin suelen ser caros y
requieren de un cuidado especial, mantenimiento y calibracin
(Kokini, 1992).2.10.2. Tratamiento trmico
La efectividad del proceso para eliminar los factores
antinutricionales depende ms de la precisin de los controles en
cada equipo, que del tipo de equipo. Si el procesamiento es
deficiente (poca temperatura o poca duracin del proceso) las
sustancias de actividad biolgica (inhibidor de tripsina y
lipooxigenasa principalmente) no son inactivados de manera
efectiva. Por otra parte, si el proceso trmico es exagerado aunque
se logre la inactivacin de las sustancias biolgicas, simultneamente
puede ocasionar una destruccin irreversible de ciertos aminocidos
(especialmente lisina), afectando severamente la calidad proteica
(Zaldivar, 2007).
Durante el tratamiento trmico a elevadas temperaturas, diversos
aminocidos experimentan cambios en sus cadenas laterales que
provocan prdidas nutritivas. La cistena y la serina son
responsables de convertirse en deshidroalanina, que puede formar
enlaces con las cadenas laterales de la lisina lo que produce
uniones irreversibles entre diferentes secciones de la cadena
polipeptdica. Adems de reducir el nmero de restos de lisina
disponibles, la formacin de enlaces cruzados de este tipo entre
cadenas aminoacdicas vecinas tiende a impedir la asimilacin de gran
parte del resto de la molcula protenica, puesto que dificulta el
desplegamiento y, por ende, el acceso a las enzimas proteolticas
del intestino (Coultate, 2007).
Los antinutrientes de naturaleza proteica y diferente
termoestabilidad, son inactivados mediante tratamiento trmicos
habituales durante el acondicionamiento de los productos antes del
consumo. La temperatura, el tiempo de aplicacin y las condiciones
de humedad a las que se lleve a cabo el tratamiento deben ser
rigurosamente controladas debido a que se corre el riesgo de
ocasionar, en eventuales casos de temperaturas y tiempo
anormalmente elevados disminucin de la biodisponibilidad de
aminocidos esenciales como la lisina, con defectos nutricionales de
gravedad variable (Badui, 2006), tambin se menciona que cuando el
grano se encuentra con un alto porcentaje de humedad se requiere
mayor tiempo y mayor temperatura para inactivar el inhibidor de
tripsina. La actividad del inhibidor de tripsina es destruida casi
a la misma velocidad con que se destruye la enzima ureasa, bajo
condiciones de cocinado (Albrech, 1966; citado por Salas,
1981).
2.10.3. Efecto de la Extrusin en la Calidad Proteica
La fuerza mecnica propia del extrusor puede desnaturalizar las
protenas a causa de la elevada fuerza de cizalla. Hay modificacin
de la red proteica, principalmente por disrupcin de las
alfa-helices (Belitz y Grosch, 1997). Las reacciones de la protena
durante la extrusin (expansin) son: Reaccin de Maillard por la
presencia de azucares reductores, desnaturalizacin, ruptura y
formacin de enlaces qumicos intermoleculares (peptdico y disulfuro)
y la formacin de complejos protenas-protena, protena carbohidratos
y protena - lpido (Cisneros, 2000).
El calentamiento por extrusin, produce alteraciones qumicas de
los restos de los aminocidos (deshidratacin de la serina o
desaminacin del glutamil e-N-lisina) Estos cambios pueden alterar
las propiedades nutritivas y funcionales de las protenas (Fennama,
1997). Condiciones de bajo contenido de humedad tienden a dar un
grado de proteccin a la desnaturalizacin proteica pero tambin crean
las condiciones apropiadas para la generacin de mayor cizalla y
altas temperaturas; al incrementar la temperatura de extrusin de
115 a 150C reduce la digestibilidad de la protena (Van Der Piel,
1992). Se evalu el efecto de la extrusin del grano de soya, tres
veces consecutivas, en la calidad nutricional. El producto rindi
resultados pobres, debido a la reduccin a valores
significativamente bajos del contenido de lisina disponible (Lam y
Sanchez, 1995).III. MATERIALES Y MTODOS
3.1 LUGAR EXPERIMENTAL
El trabajo de extrusin fue realizado en la Planta procesadora de
Cereales del Altiplano S.A.C-San Roman Juliaca y la parte
experimental se realizo en los laboratorios de Evaluacin Biolgica
de los Alimentos y Evaluacin Nutricional de Alimentos, del
Departamento de Nutricin, de la Facultad de Zootecnia de la
Universidad Nacional Agraria la Molina -Lima.3.2. MATERIALES Y
EQUIPOS
3.2.1. Materia prima
Se evalu la quinua de la variedad Negra Collana cosechado en la
localidad de Juliaca, Departamento de Puno a una altitud de 3,825
m.s.n.m. La materia prima present caractersticas favorables en
tamao de grano, para la elaboracin de harina de quinua extruida y
harina de quinua cruda de la variedad Negra Collana en la planta
procesadora de cereales del Altiplano S.A.C San Romn,
Juliaca.3.2.2. Materiales y Equipos de Laboratorio
a. Para la obtencin de harina extruida
Extrusor elctrico (Innova). 50 HP. Cap. 180-250 Kg. Balanza
analtica Ohaus Adventurer Molino de martillo (Jarcon) cap. 250 Kg.
Tamices N 0.5 mm de dimetro Bandejas de secadob. Para el anlisis
proximal de la materia primaEquipos
Micro kjendahl Estufa para la determinacin de la humedad marca
Memmert Mufla
Equipo Soxhlet Balanza analtica Ohaus Adventurer Potencimetro
410 Aplus TermoorionMateriales
Desecador con desecante silicagel Papel filtro whatman N 40.
Cronmetro
Matraces de 250, 500 y 1000 mL
Matraz esmerilado 250mL
Pipetas de 10 y 15 mL
Probetas de 10, 50 y 500 mL
Soportes
Vasos de precipitado de 25, 50, 100, 250 y 500 mL
Reactivos ter de petrleo 96% (Mallnckrodt)
Acido sulfrico concentrado al 1.25% Hidrxido de sodio al 1.25%
(Montana) Ethyl alcohol 96% (Montana) Agua destilada cido
clorhdrico fumante al 37% (Merck)
Hexanoc. Para el anlisis del valor biolgico
Tamices
Esptula
Tubos de ensayo largos
Balanza de reloj marca BERKEL de 5 kg de capacidad
Jaulas individuales no metablicas de acero inoxidable
12 unidades de ratones de la raza Holtzman de 21 a 25 das de
nacido destetados
Estufa marca Memmert3.3. OBTENCIN DE LA MATERIA PRIMA
3.3.1. Obtencin de harina de quinua extruida de la variedad
Negra CollanaCon la finalidad de evaluar la calidad de la protena,
se procedi a la obtencin de harina de quinua extruida, considerando
las siguientes etapas de proceso, como se muestra en la Figura
4.Figura 4. Diagrama de flujo para la obtencin de harina de quinua
extruida
Fuente: Elaboracin propia (2009).
Materia Prima. Luego de cosechada la quinua es lavada y
posteriormente secado al medio ambiente, la quinua fue decepcionada
en bolsas de polipropileno para su adecuada conservacin y
traslado.
Seleccin. Granos enteros sin presencia de daos y partculas
extraas.
Clasificacin y Limpieza. Se clasificaron los granos de quinua
homogneamente, descartndose impurezas como piedras, palos, etc.
Laminado. Para la extrusin, fue necesario realizar un previo
laminado con un laminador de granos.
Acondicionamiento. Para la extrusin, se acondiciono la quinua
laminada en un rango de porcentaje de humedad entre un valor de 14
a 16% de humedad.
Extrusin. Se utilizo un extrusor elctrico Monotornillo de la
marca InstraPor modelo americano, temperatura mnima 140C, manmetros
de presin de agua de 100 lb, flujmetro de agua nivel de 1.5, una
presin del extrusor de 350 lb/pulg2 (2.5 Mpa), velocidad del
tornillo de 350 rpm y una capacidad de 250 a 300 kg/h a temperatura
de 150C a 160C en humedades aproximadas del producto: 14% a 16%. A
un tiempo de residencia constante de 9 segundos.
Molienda. Se procedi a moler con un molino elctrico pulverizador
marca Micro Simple de 8.0 mm de dimetro de criba, obtenindose la
harina cocida de grnulos finos.3.3.2. Obtencin de harina de quinua
sin extruir de la variedad Negra CollanaCon la finalidad de evaluar
la calidad de la protena, se procedi a la obtencin de harina de
quinua sin extrudir , considerando las siguientes etapas de
proceso, como se muestra en la Figura 5.
Figura 5. Diagrama de flujo para la obtencin de harina de quinua
cruda.
Fuente: Elaboracin propia (2009)
Seleccin. Granos enteros sin presencia de daos y partculas
extraas.
Clasificacin y Limpieza. Se clasificaron los granos de quinua
homogneamente, descartndose impurezas como piedras, palos, etc.
Pesado. Se realiz en una balanza plataformaEscarificado. Se
realizo con la finalidad de eliminar la saponina, donde se someti
el grano a un proceso de friccin para eliminar las capas perifricas
del mismo (que son las que contienen las saponinas), en forma de
polvo. Lavado. Los granos escarificados fueron lavados en abundante
agua manualmente, con la finalidad de eliminar la saponina.Secado.
Se realiz con la finalidad de disminuir el porcentaje de humedad,
utilizando una secadora solar mantenindose en ella 8 horas
aproximadamente.Molienda. Los granos secos fueron sometidos a una
molienda, en un molino de martillos con mallas tamices de 0.5 mm.
3.4. METODOLOGA EXPERIMENTAL
Este presente trabajo de investigacin se dividi en dos
partes:
En la primera parte se evalu la cantidad de protena en la harina
de quinua extruida y harina de quinua sin extruir de la Variedad
Negra Collana, mediante el anlisis fsico qumico.
En la segunda parte se determino la calidad de la protena en la
harina de quinua extruida y harina de quinua sin extruir de la
variedad Negra Collana, mediante las pruebas del Mtodo Biolgico de
la Relacin de Eficiencia Proteica PER, valor biolgico VB,
digestibilidad verdadera VD, digestibilidad aparente AD y
utilizacin de protena neta NPU.3.4.1. Evaluacin de la cantidad de
protena de la harina de quinua extruida y harina sin extrudir de
quinua Variedad Collana Negra.
Se realiz el anlisis qumico proximal de las harinas de quinua
extruida y cruda de la variedad Negra Collana, en el laboratorio de
Evaluacin Nutricional de Alimentos de la Universidad Nacional
Agraria la Molina, para determinar el contenido de humedad, protena
total, extracto etreo, fibra cruda, ceniza y extracto libre de
nitrgeno, segn los mtodos recomendados por la AOAC (1990).3.4.2.
Determinacin de la calidad de la protena de la harina de quinua
extruida y harina sin extruir de quinua Variedad Collana Negra.La
evaluacin de la calidad de la protena de la quinua se efectu con
las siguientes pruebas biolgicas: Determinacin de la relacin de
eficiencia proteica (PER), el valor biolgico (VB), digestibilidad
aparente (DA), digestibilidad verdadera (DV) y utilizacin de
protena neta (NPU) en harina de quinua extruida y harina de quinua
cruda de la variedad Negra Collana. Para esto se ha considerando y
llevando a cabo varias actividades que se detallaran a
continuacin:3.4.3.1. Materiales y equipos
Se utilizaron jaulas metablicas individuales de acero
inoxidable, con comederos de 15 g. de capacidad, bebederos de
vidrio en un sistema especial para colectar heces y orinas
separadamente. Ver Anexo 5. (Foto 2)3.4.3.2. Animales
experimentales
Se utilizaron 12 ratas machos de 22 das de nacido raza Holtzman,
de los cuales 6 ratas se utilizaron para la evaluacin de harina de
quinua extruida y 6 ratas para la harina cruda de quinua, de los
cuales cada grupo de 6 ratas se colocaron al azar en las jaulas
metablicas individuales de acero inoxidable, para la permanencia de
las unidades experimentales. Ver Anexo 5. (Foto 3)3.4.3.3.
Dieta
La dieta fue preparada en base al anlisis proximal de la harina
extruda de quinua y harina de quinua cruda de la variedad Collana
Negra. A los requerimientos nutricionales de las ratas (NRC,1999).
Dicha dieta fue isoproteica e isocalorica con 10% de la protena Ver
Anexo 5. (Foto 4). La composicin de la dieta que presenta en los
Cuadros 6 y 7.Cuadro 6. Composicin porcentual y valor nutritivo de
la dieta formulada para la determinacin de la calidad en harina
extruida de quinua de la variedad Collana
Negra.INGREDIENTES(%)Kcal.
Harina extruida de quinua71.32273.72
Sales minerales4.00
Vitaminas5.0018.87
Grasa vegetal3.2028.80
Azucar6.5126.04
Maicena7.6126.79
Fibra2.365.81
Total100.00380.03
Valor Nutritivo CalculadoContenido en la Dieta
Proteina (%)
Energia (kcal/g.)10.08273.72
Cuadro 7. Composicin porcentual y valor nutritivo de la dieta
formulada para determinar de la calidad en harina de quinua sin
extruir de la variedad Collana Negra
INGREDIENTES(%)Kcal.
Harina cruda de quinua71.32267.77
Sales minerales4.00
Vitaminas5.0018.87
Grasa vegetal4.2938.61
Azucar5.0020.00
Maicena8.7030.62
Fibra1.694.16
Total100.00380.03
Valor Nutritivo CalculadoContenido en la Dieta
Proteina (%)
Energia (kcal/g.)10.52267.77
La dieta fue suministrada en un peso de 15 gramos de cada
muestra y se colocaron en los comederos, se proporciono durante las
primeras horas de la maana en los das de estudio.3.4.3.4. Conduccin
experimentalLa etapa experimental tuvo una duracin de 7 das, adems
del periodo de acostumbramiento duro 4 das. Ver Anexo 5. (Foto 1).
Se registro individualmente la ganancia de peso Ver Anexo 5. (Foto
5) y consumo diario de alimento, as como la excrecin de heces y
orina Ver Anexo 5. (Foto 6 y 7), despus del control de 7 das, las
muestras individuales de heces se molieron, mezclaron y
homogeneizaron para posteriormente ser analizadas para la
determinacin de nitrgeno, de mismo modo se procedi a mezclar y
homogeneizar las muestras individuales de la orina para ser
analizadas y determinar el contenido de nitrgeno.
Considerando el registro de la ganancia de peso y consumo diario
de alimento se procedi a calcular la Relacin de Eficiencia Proteica
(PER) y la Razn Protenica Neta (NPR). Considerando el consumo de
nitrgeno del animal y la cantidad de nitrgeno presente en las
heces, se calculo la Digestibilidad Aparente (DA) y Digestibilidad
Verdadera (DV). Para la determinacin del valor biolgico aparente
(VBA) se utiliz los registros tomados de la digestibilidad aparente
y adems el contenido de nitrgeno de la orina.3.4.4. Diseo
EstadsticoEn la presente investigacin, se utiliz un diseo
completamente al azar (DCA), con tres repeticiones por tratamiento,
para evaluar la cantidad de protena y para determinar la calidad
proteica se utilizo el diseo en bloque completamente al azar (DBCA)
en la ganancia de peso en vivo, con el fin de determinar si existe
o no diferencia significativa entre la harina de quinua extruida y
la harina de quinua cruda, segn el esquema experimental mostrado en
el Cuadro 8 y 9.Cuadro 8.Esquema experimental para evaluar la
cantidad de protena en las harinas de quinua extruir y sin extruir
de la Variedad Negra Collana.
FACTOR DE ESTUDIOVARIABLES DE RESPUESTA
% Proteina
TIPO DE HARINA
HARINA DE QUINUA EXTRUIDA
R1
R2
R3
HARINA DE QUINUA CRUDAR1
R2
R3
Cuadro 9.Esquema experimental para evaluar la ganancia de peso
en las harinas de quinua extruida y sin extruir de la Variedad
Negra Collana.
FACTOR DE ESTUDIOVARIABLES DE RESPUESTA
BloquePER
TIPO DE HARINA
HARINA DE QUINUA EXTRUIDA
R1
R2
R3
R4
R5
R6
HARINA DE QUINUA CRUDAR1
R2
R3
R4
R5
R6
Para el anlisis de varianza se uso el programa estadstico
Statgrafic Centurion, y para comparar los promedios de los
tratamientos se empleo la prueba de comparacin por la Diferencia
Mnima de Significacin, con un nivel de significancia del 5%.El
modelo aditivo lineal es el siguiente
Donde:
= Es la variable de respuesta de l j-esima observacin sujeto al
i-esimo tratamiento.
= Medida general o parmetro de cada tratamiento i (Ti = i - )
llamado el efecto del tratamiento i, este efecto es la desviacin de
la media del tratamiento i, con respecto a la media diagonal.
= Es el error aleatorio, el cual se asume distribuido
normalmente con media cero y variancia constante. Este error
aleatorio corresponde a la desviacin de las observaciones i, en el
tratamiento i, respecto a la media del tratamiento i ()
IV.RESULTADOS Y DISCUSIN4.1. Elaboracin de harina de quinua
extruida
Para la elaboracin de harina de quinua extruida se empleo 100 kg
de quinua Negra collana, del cual se obtuvo, un rendimiento en
harina de quinua extruida del 95% que equivale a 95 kg. Las
caractersticas organolpticas finales de la harina de quinua
extruida fue un producto homogneo de color caf claro (Figura 6-A)
con un sabor y olor caracterstico en coccin ,Se puede decir listo
para el consumo humano. Esto podra ayudar en el tema de la
desnutricin y por digestibilidad buena para los nios de 3 a 5 aos
.
Figura 6. Harina de quinua Extruida (a) y Harina de quinua sin
extruir (b)
Los granos andinos por su calidad nutritiva, es una alternativa
promisoria para cubrir las deficiencias de mal nutricin,
especialmente, para la poblacin infantil ancianos, madres gestantes
y lactantes, por cuya razn, el uso de quinua extruidos es una opcin
para mejorar la dieta alimentaria, los extruidos mejoran
significativamente la digestibilidad de los nutrientes.
Generalmente, la tecnologa de extrusin permite obtener productos de
calidad es decir, minimizan la degradacin o desnaturalizacin de
nutrientes, mejora la digestibilidad y destruye factores
indeseables o antialimentarios de los alimento Luque y Chaia
(2002), demuestran que el contenido de protenas de la mezcla de
quinua- qaiwa- cebada- maz- haba y soya, aumentan de 13.85 a 15.0 %
en un producto extrudo.
Segn Belitz y Grosch, (1997). la fuerza mecnica propia del
extrusor puede desnaturalizar las protenas a causa de la elevada
fuerza de cizalla. Hay modificaciones de la red proteica,
principalmente por disrupcin de las alfas de helices4.2. Evaluacin
de la cantidad de protena de la harina de quinua extruida y harina
de quinua cruda de la Variedad Negra Collana.Se evalu la cantidad
de protena mediante el anlisis proximal en la harina de quinua
extruida y harina de quinua sin extruir de la variedad Negra
Collana, como se muestra en el Cuadro 10. Segn la FAO, 1985, el
contenido de protenas de la quinua vara entre 11 a 21.3 g/100 g de
porcin comestible en la quinua, dependiendo de su variedad gentica
y la edad de maduracin de la planta, la localizacin del cultivo de
suelo, as tambin se demostr que la harina de quinua blanca es de
9.4 g/100 g de porcin comestible, comparndose con los resultados
obtenidos la quinua negra collana presenta mayor concentracin de
protenas encontrndose en 14.94 g/100 g de porcin comestible de la
harina de quinua cruda.
Cuadro 10. Composicin qumico proximal de la harina de quinua
Negra Collana en base a 100 g de muestra.ContenidoHarina de
quinua
Extruido
(%) Sin Extruir (%)
Humedad5.397.79
Protena total (N x 6.25)14.0214.94
Grasa5.756.73
Fibra3.704.64
Ceniza2.152.12
ELN68.9964.70
El anlisis de varianza indica que existe diferencia
significativa (p
