CHIA: CARACTERÍSTICAS DE SUS

SUBPRODUCTOS Y APLICACIONES EN

TECNOLOGÍA DE LOS ALIMENTOS

MSc. Ing. Susana M. Nolasco

snolasco@fio.unicen.edu.ar

Núcleo TECSE (Tecnología de Semillas y Alimentos)

• Lugar de origen:

zonas montañosas

del sur de México y

norte de Guatemala.

• Uso en las civilizaciones

precolombinas: Alimento,

medicina, pinturas, cultos

religiosos.

Reemplazada durante la

Conquista española: por

trigo, cebada, entre otros.

• Países productores:

Argentina, Paraguay,

Bolivia, México,

Nicaragua, Australia,

Perú y Ecuador.

Núculas- Semillas (2 x 1,3 x 0,84 mm)

marrones, blanca

Cultivo actualmente revalorizado por sus cualidades nutricionales

- Elevado contenido de ácidos grasos esenciales (-3)

- Fuente de fibra dietética

- Alto contenido proteico

- Antioxidantes naturales

Omega3

LDL

colesterol y triglicéridos sanguíneos

Fibra dietética total (FDT), insoluble (FDI) y soluble (FDS)

Aceite

Harinas

residuales

Mucílago

CO-PRODUCTOS

Obtención y caracterización

del mucílago de chía

4)-b-D-xilp(1 )a-D-Glucp(1 4)-b-D-Xilp(1

2

4-O-methyl-a-GlucpA

Xilosa, glucosa, arabinosa, galactosa,

ácido galacturónico, ácido glucurónico.

Lin y col, Carbohydrate

Polymers, 23:13-18 (1994)

Timilsena y col. International Journal of

Biological Macromolecules 81: 991–999 (2015)

Exudación del

mucílago

(SEM) (80x)

Observaciones microscópicas (SEM)

200

mm 200

mm

200

mm

200

mm

5 min 10 min

30 min 60 min

Núcula entera

(133x)

Núcula entera post

extracción del

mucílago

(133x)

300 mm

100 mm

10 mm

30 mm

Capitani y col, Journal of the Science of Food

and Agriculture ,93(25): 3856-3862 (2013).

Obtención del

mucílago de chía:

Tecnologías

Condiciones operativas

Liofilización

Congelación

Concentración rotavapor

1 h 55ºC

Filtración malla comercial

vacío 220 mbar

Remojado semillas :agua

(1:20 p/v)

25±1ºC,1 h

Remojado semillas :agua

(1:10 p/v)

25±1ºC, 4 h

Mucílago de chía

Método I

(MSL)

Método II

(MFCL)

Liofilización

Congelación

Tamización malla Nº20 ASTM,

(840 mm)

Rendimiento

3,8-3,7% (b.s.)

200 mm

Capitani y col, Journal of Food

Engeneering , 149:70-77 (2015)

PRODUCTO

Lípidos

(% b.s.)

Proteínas

(% b.s.)

Fibra cruda

(% b.s.)

Ceniza

(% b.s.)

ELN

(% b.s.)

MSL 3,1-3,2 11,2-18,9 11,4-13,5 8,4-10,3 56,2-63,8

MFCL 0,9 6,8 18,0 9,8 64,6

Composición proximal del mucílago de chía

Optimización Método I (MSL):

• Temperatura de extracción

• Tiempo de extracción

• Relación semilla : agua

Rendimiento

12 % b.s.

Lípidos: 9 (% b.s.)

Proteínas 16 (% b.s.)

MSL - 25 ºC

MSL – T 85 ºC

Capitani y col, Journal of Food

Engeneering , 149:70-77 (2015)

Capitani y col. Datos no

publicados

MSE Remojado Secado

Separación

80 ºC, pH 8,

semilla :agua 1:40, 2 h Estufa de secado

50 ºC, 10 h

Frotación

Malla 40

Rendimiento 7%

Muñoz y col, Journal of Food

Engineering , 108:216-7224(2012)

MSE - 80 ºC

Propiedades funcionales

La solubilidad aumenta ligeramente con

la temperatura y el pH del medio acuoso.

• Alto grado de negatividad en el potencial

zeta en condiciones alcalinas.

• Mayor ionización de los grupos carboxilo

contenidos en ácidos urónicos a valores

de pH más altos.

• Polielectrolito aniónico.

Timilsena y col, Carbohydrate

Polymers 136:128-136 (2016)

CRA: Capacidad de retención de agua; CAb: capacidad de absorción de agua; CAd : capacidad de adsorción de agua;

0

40

80

120

160

200

CRA CAb CAd

g a

gua/

g m

ucílago

MOA19

MOM7

0

10

20

30

40

50

CRa CAMO

g a

ceite/

g m

ucílago

MSL

MFCL

CRa: capacidad de absorción de aceite; CAMO: capacidad de absorción de moléculas orgánicas

Capitani , Tesis (2015)

Timilsena y col, Carbohydrate

Polymers 136:128-136 (2016)

El índice de actividad de emulsión (EAI) y el

índice de estabilidad de la emulsión (ESI)

aumentaron con el incremento de la concentración

de mucílago, es decir, con un aumento en la

relación de mucílago a aceite.

Vázquez-Gutiérrez y col, Carbohydrate

Polymers 121: 411-419 (2015)

Efecto de actividad de agua sobre la

temperatura de transición vítrea del mucílago

de chía liofilizado.

* Estado vítreo en el rango de temperatura

considerado y para actividades de agua de

hasta 0,7.

Propiedades reológicas

La viscosidad aparente de las

dispersiones disminuyó al aumentar la

velocidad de deformación.

* Comportamiento pseudoplático.

Capitani y col, Journal of Food

Engineering, 149:70-77 (2015)

Comportamiento de flujo

Curva de ida Curva de regreso

MSL

MFCS

• Modelo de la ley de la Potencia

• n – comportamiento de flujo <1 : naturaleza pseudoplástica

• k – índice de consistencia

• El incremento de la concentración del mucílago produce el aumento de la

viscosidad y el grado de pseudoplasticidad de las dispersiones.

Capitani y col, Journal of Food

Engineering, 149:70-77 (2015)

0,1

1

10

100

1

10

100

1 10

tan

δ

G´,

G´´

(Pa

)

Frecuencia (Hz)MFCS

Símbolos - llenos : G´ (módulo de almacenamiento o elástico); -

vacíos: G´´ (módulo de pérdida o viscoso); líneas: tan (G´´/ G´)

G´ > G´´ : comportamiento elástico.

Polímero amorfo (rango tan δ 0,6 - 1,1),

con la propiedad de formar geles débiles

(G´ > G´´).

El efecto del conjunto de variables: concentración de mucílago, temperatura, pH,

fuerza iónica, presencia de sacarosa, tipo de mucílago, tipo de sal, sobre las

propiedades reológicas de las dispersiones de mucílago de chía.

Comportamiento de flujo pseudoplástico (n<1)

concentración de mucílago índice de consistencia (k) y tixotropía

presencia de sacarosa índice de comportamiento de flujo y tan δ

tipo de mucílago y de sal índice de consistencia (k) y tixotropía

Capitani y col, Journal of Food

Engineering, 149:70-77 (2015)

Comportamiento viscoelático

0,1

1

10

100

1

10

100

1 10

tan

δ

G´,

G´´

(Pa

)

Frecuencia (Hz)

0,25% 0,25%0,50% 0,50%0,75% 0,75%1,00% 1,00%

Aplicación del mucílago de chía:

Emulsiones O/W

• Mucílago de chía (0,75% pp), lecitinas modificadas de

girasol y aceite de girasol-chía (80:20 p/p).

Subproductos de chía y girasol como ingredientes

funcionales en emulsiones alimentarias

E. N. Guiotto ,M.I. Capitani, S. M. Nolasco,, M. C. Tomás

• Dispersiones de mucílago de chía, aceite refinado de

maíz y Tween 80.

Fase dispersa

(20 g aceite refinado de

maíz)

Fase continua

(dispersiones de mucílago de chía en agua)

Ultraturrax (9500 rpm, 1 min)

Punta sonicadora

(750 W, 3,5 min)

Homogeneización primaria

Homogeneización secundaria

Almacenamiento 4ºC, 120 días

0,25; 0,50; 0,75; 1,00 % p/p

0,1% Tween 80 (agente emulsificante) 0,01%

azida sódica (antimicrobiano)

Emulsiones aceite en agua (O/W 20:80 p/p)

Capitani y col. Seed Oil: Biological Properties,

Health Benefits and Commercial Applications,

Nova Science Publishers Inc., 4:55-68 (2015)

MSL 0,25%

MLS 0,75%

• Todas las emulsiones presentaron un alto

porcentaje de BSo (prom. 78,2 %).

Capitani y col. Seed Oil: Biological Properties,

Health Benefits and Commercial Applications,

Nova Science Publishers Inc., 4:55-68 (2015)

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

0 10 20 30 40 50 60 70

% B

ack-S

ca

teri

ng

Longitud del tubo (mm)

0

7

14

21

28

42

62

120

Estabilidad de las emulsiones O/W

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

0 10 20 30 40 50 60 70

% B

ack-S

ca

teri

ng

Longitud del tubo (mm)

0

7

14

21

28

42

62

120

perfil típico del QuickScan para emulsiones O/W

Zona II Zona I

• La adición de concentraciones ≥ 0,75% de

mucílago de chía mejora la estabilidad física

de emulsiones O/W.

• Emulsiones formuladas con 0,25 % de

mucílago presentaron proceso de

desestabilización por cremado.

Microscopía óptica de emulsiones O/W con

mucílago de chía (t = 0)

0,25% 0,75%

20 mm 20 mm

• La viscosidad de las emulsiones aumentó al incrementarse la concentración de

mucílago. Comportamiento de flujo pseudoplástico.

• El mucílago de chía -en su rol de agente espesante- incrementa la viscosidad de la

fase acuosa de la emulsión, reduciendo la movilidad de las gotas y favoreciendo la

acción del agente emulsificante, contribuyendo a la estabilidad de la emulsión.

Reemplazo total de emulsionante y estabilizantes por mucílago de

chía en la formulación de helados.

Buena calidad en lo que respecta a textura, prueba de fusión.

El color oscuro del mucílago empleado afectó las propiedades

sensoriales.

HELADOS

Campos y col, LWT-Food Science and

Technology , 65:874-883 (2016)

Películas

Mezcla de mucílago de chía y concentrado de proteínas de suero (1:3 y

1:4 a pH 7 y 10), usando glicerol como plastificante. Excelentes

propiedades mecánicas y baja permeabilidad al vapor de agua.

Películas biodegradables con subproductos de chía (mucílago y fracción

proteica) y aceite esencial de clavo de olor (AEC), usando glicerol como

agente plastificante. Se evaluó el efecto de la concentración de polímero

(1,0-3,0%) y de AEC (0,1-1,0%), así como del pH (7-10).

Efecto de la concentración de glicerol (25, 50 y 75 % p/p) en las

propiedades fisicoquímicas y mecánicas de películas formuladas con

mucílago de chía.

.

Muñoz L.A. y col. Journal of Food Engineering,

111:511-518 (2012)

Capitani y col. V Congreso Internacional de

Ciencia y Tecnología de los Alimentos, Argentina

(2014)

Dick. y col. Carbohydrate polymers 130:198-

205 (2015)

Sustitución del 25 % de aceite o huevo por

mucílago de chía. Reducción de kilocalorías y

grasa. Producto más nutritivo y de

características sensoriales aceptables.

Formulaciones con un máximo de 25g/100 g

de sustitución de grasa presentaron

características tecnológicas similares a la

referencia, manteniéndolas durante el

almacenamiento.

Tortas (pound cake)

Borneo y col. J. Am. Diet. Assoc.

110:946-949 (2010)

Ferrari Felisberto M.H. y col. LWT-Food

Science and Technology, 63:1049-1055

(2015)

Harinas, fracciones

ricas en fibra y

fracciones ricas en

proteínas de chía

Hsm

extracción mucílago

Hp Hs

Tamización (malla Nº100 ASTM, 149 mm)

Fracción gruesa

(rica en fibra)

Fracción fina

(rica en proteínas)

FRFp FRFs FRPp FRPs

Extracción de aceite

Semillas

Prensado en frío Sólido-líquido (solvente)

Extracción por prensado

75% b.s. (Hp)

Extracción con solvente

81% b.s. (Hs)

Hp FRFp FRPp Hs FRFs FRPs

Capitani y col., LWT- Food Science &

Technology , 45: 94-102 (2012)

11,4% L

6,3% C

Hs ≈

Hsm

27,6% FC

41,4% P

0,2% L

7,2% C

PRODUCTO

Lípidos

(% b.s.)

Proteínas

(% b.s.)

Fibra cruda

(% b.s.)

Ceniza

(% b.s.)

ELN

(% b.s.)

FRFp 10,8 33,7 28,3 6,0 21,1

FRFs 0,2 35,3 32,8 6,6 25,0

FRPp 13,4 45,6 11,7 7,8 21,5

FRPs 0,3 63,5 6,5 9,2 20,5

Capitani y col., LWT- Food Science & Technology , 45:94-102 (2012)

En todos los subproductos se detectó la presencia de componentes polifenólicos

(ácidos clorogénico y cafeico, quercetina) y tocoferoles en Hp, FRFp y FRPp.

Alta actividad antioxidante

0

100

200

300

400

500

600

700

α γ δ Total

mg

/g

Tocoferol

Hp FRFp FRPp

b

ba a b

c

a

a

c

a

b

c

0,0E+00

1,0E-04

2,0E-04

3,0E-04

4,0E-04

5,0E-04

6,0E-04

mo

l/k

g

Hs FRFs Hp FRFp

abb b

b b

a

a

a

a

a

aaa a

b

b

aa

a abc

ab

b

c

PRODUCTOS

Actividad Antioxidante

(TEAC, mmol/g)

Hp 557 d

FRFp 446 c

FRPp 351 bc

Hs 227 a

FRFs 349 b

FRPs 215 a

Hsm 187 a

Capitani y col., LWT- Food Science & Technology , 45,:94-102 (2012)

Sustancias de origen vegetal que resisten la hidrólisis por parte de las enzimas

digestivas humanas, llegando intactas al colon donde algunas pueden ser

hidrolizadas y fermentadas por la flora colónica.

Incluye polisacáridos, oligosacáridos y lignina.

Fibra dietética

Retención de agua

Viscosidad

Evacuación gástrica

Sensación de saciedad

Índice de glucosa en sangre

y la absorción de colesterol

Fermentables

Ej.: gomas, mucílagos, pectinas,

ciertas hemicelulosas

Retención de agua

Volumen de la masa fecal

Tránsito intestinal

Escasamente fermentables

Ej.: celulosas, lignina, ciertas

hemicelulosas

Fibra dietética insoluble (FDI) Fibra dietética soluble (FDS)

Prevención de enfermedades:

hipercolesterolemia, diabetes, obesidad

Fibra dietética total (FDT), insoluble (FDI) y soluble (FDS)

Capitani, y col. Food Industry. Ed.

INTECH, 19: 421-437, (2013)

Propiedades

funcionales

35

40

45

50

55

60

65

70

75

0 10 20 30 40 50 60

BackS

catt

ering %

(25-3

0 m

m)

tiempo (min)

Hs FRFs FRPs Hsm

Hp FRFp FRPp

Cinéticas de desestabilización de emulsiones O/W

(50:50 p/p) CRA: capacidad de retención de agua

Propiedades

funcionales

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

a a a

b bc c

d

CR

a (

g/g

)

CRa: capacidad de retención de aceite

Productos Bibliografía

Evaluación de la utilización de harina de chía

(molienda semilla integral) y de grasa vegetal

hidrogenada en la formulación de tortas o

pastel (cake pound).

Luna Pizzarro P. y col. LWT - Food Science and

Technology 54:73-79 (2013)

Efectos de la sustitución de harina de trigo

por harina de semilla de chía (molienda

semilla integral), relacionados con distintas

fases y variables del proceso de panificación.

Verdú S. y col. Journal of Cereal Science 65:67-73

(2015)

Efecto de la sustitución de harina de trigo por

harina de chía- molienda de semilla integral-

(sin o con pre-hidratación) en panes. Efecto

de la incorporación de chía como gel.

- Zettel V. y col.·European Food Research and

Technology, 240(3):1-8 (2014)

- Silveira Coelho M., Salas-Mellado M.M. LW-

Food Science and Technology, 60:729-736 (2015)

-- Steffolani E y col. LWT - Food Science and

Technology. 61:401-406 (2015)

Rebanadas de pan y

estructura de la miga.), 90:10

pan de trigo sarraceno de

Tartaria y chía.

Pan con 5% harina de chía

baja en grasa

Productos Bibliografía

Evaluación del desempeño de la

pasta y el pan con incorporación de

Chía (harina entera, harina semi-

desgrasada (18,6% de aceite) y

harina con bajo contenido graso

(6,8% aceite). Base: harina de trigo.

Iglesias-Puig y Haros. European

Food Research and Technology,

237:865-874 (2013)

Efecto de la harina de chía

(molienda semilla integral) y de

diferentes hidrocoloides en la

reología de masas libres de gluten

a base de harina de castaña.

Moreira y col. LWT-Food Science

and Technology 50:160-166

(2013)

Elaboración de pan sin gluten

usando trigo sarraceno y harina de

chía (molienda semilla integral).

Constantini y col. Food Chemistry

165: 232-240 (2014)

La información actualmente existente sobre la semilla de chía y sus diferentes subproductos transforman a los mismos, no solo en un alimento de consumo directo sino también en ingredientes funcionales para su aplicación en diversos alimentos (emulsiones, microcápsulas, películas, productos panificados y otros), considerando los requerimientos industriales y las tendencias actuales de los consumidores con respecto a los efectos vinculados con la relación nutrición-salud.

¡Muchas gracias! Rescatando los cultivos del

pasado contribuiremos a

mejorar nuestra calidad de

vida presente y futura