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Introduccin

El tamarindo chino (Averr-hoa carambola L.), tambin denominado fruto estrella, carambola y grosella china, es un fruto de gran demanda en algunos pases por su sabor y apariencia (Castillo y Cornejo, 2007). Pertenece a la familia Oxalidaceae, gnero Averr-hoa, del cual la especie A. carambola es considerada la ms importante desde el pun-to de vista comercial (Narain et al., 2001). Se le consume principalmente como fruta fresca, en ensaladas, y proce-sada en forma de mermelada, jalea, jugos, encurtidos y fru-ta glaseada con azcar o jara-

Palabras clave / Averrhoa carambola / bioprotena / Fermentacin alcohlica / Saccharomyces cerevisiae / Tamarindo chino /Recibido: 21/09/2010. Modificado: 03/08/2011. Aceptado: 04/08/2011.

Douglas rafael beln-camacho. Ingeniero de Alimentos y M.Sc. en Biotecnologa Alimenta-ria, Universidad Nacional Ex-perimental Simn Rodrguez (UNESR), Venezuela. Estudian-te de Doctorado en Ciencia y Tecnologa de Alimentos, Uni-versidad Central de Venezuela (UCV). Profesor, UNESR. Di-reccin: Laboratorio de Biomo-

lculas, UNESR. Canoabo, es-tado Carabobo, Venezuela. e-mail: biomoleculasdrbc@hot-mail.com.

carmen cedeo. Ingeniera de Alimentos, UNESR, Vene-zuela.

Isaac lpez. Tcnico Agrope-cuario. Personal Administrati-vo, UNESR, Venezuela.

0378-1844/11/09/682-07 $ 3.00/0

be glucosado, entre otros (Boynton et al., 2002). En Venezuela, el cultivo de este frutal ha despertado inters en aos recientes debido a su fcil manejo agronmico y a la diversidad de usos poten-ciales, que lo hacen atractivo para la comercializacin. Ello ha motivado la realizacin de estudios orientados a un me-jor aprovechamiento con fines econmicos. Garca y Moreno (2003) evaluaron al tamarindo chino como materia prima para la produccin de una bebida alcohlica tipo vino, mostrando excelente disponi-bilidad para la fermentacin con Saccharomyces cerevisiae y generando un producto de

buena aceptacin por sus cua-lidades sensoriales.

La fermentacin alcohlica es un proceso metablico anaerbico mediante el cual algunos microorganismos, principalmente levaduras, ad-quieren energa a partir de azcares, los cuales se trans-forman en etanol (C2H5OH) y CO2 como principales produc-tos, siendo S. cerevisiae, un hongo unicelular, la especie ms utilizada en la industria productora de bebidas alcoh-licas (Mesas y Alegre, 1999). Simultneamente a la degra-dacin de los azcares ocurre un aumento en la poblacin de los microorganismos parti-cipantes, la cual es separada

como subproducto una vez finalizada la fermentacin y constituye una fuente proteica no convencional que se ha empleado como una alternati-va alimentaria (Lee, 2000). La biomasa microbiana de levaduras ha resultado til en la elaboracin de panes, as como tambin en la produc-cin de extractos saborizantes, polisacridos y protenas, apli-cados como ingredientes en la formulacin de alimentos (Otero et al., 2000; Comabella et al., 2004). Por otra parte, se ha mostrado que la ingesta de dietas que contienen leva-dura como fuente proteica hasta proporciones de 30% no produce efectos txicos en el

caracTersTIcas FIsIcOQUMIcas Y PrOPIeDaDes FUNcIONales De la bIOMasa resIDUal De la FerMeNTacIN alcOHlIca De TaMarINDO cHINO (Averrhoa carambola l.)

Douglas R. Beln-Camacho, Carmen Cedeo, Isaac Lpez, Mario Jos Moreno lvarez, David Garca y Carlos Medina

RESUMEN

Se evaluaron algunas caractersticas fisicoqumicas y propie-dades funcionales de los residuos de la fermentacin alcohli-ca del tamarindo chino (Averrhoa carambola L.), como posible fuente bioproteica de utilidad alimentaria. La pulpa de frutos maduros de tamarindo chino fue mezclada con agua (1 parte de pulpa y 4 partes de agua), adicionada de azcar comercial has-ta un contenido de slidos solubles de 24Brix y fermentada con Saccharomyces cerevisiae hasta un contenido final de slidos solubles de 13Brix. Luego se aplic tratamiento trmico (60C durante 20min) y se almacen a 10C durante 48h. El residuo fue separado mediante filtracin, prensado y secado (60C du-rante 24h). El rendimiento promedio en residuos fue de 8,28kg de residuos secos/100kg de fruta fresca. El subproducto obteni-

do present un contenido proteico de 68,35% y mostr diferen-cias significativas (p0,05) a la de la casena en el intervalo de pH de 6,00 a 10,00. Se concluye que el subproducto residual de la fermentacin alcohlica de tamarindo chino, es una fuente proteica cuyas propiedades funcionales permiten sugerir su uso en productos de panificacin, productos crnicos y en bebidas alimenticias especiales.

Mario Jos Moreno lvarez. Licenciado en Biologa, Uni-versidad de Los Andes, Vene-zuela. M.Sc. en Enseanza de la Biologa, Universidad Peda-ggica Libertador, Venezuela. Profesor, UNESR, Venezuela. e-mail: morenoalvarez@cantv.net.

David Garca. Ingeniero de Ali-mentos, UNESR, Venezuela. Profesor, UNESR, Venezuela. e-mail: davidemp2005@hot-mail.com.

carlos Medina. Ingeniero de Alimentos, UNESR, Venezue-la. Profesor, UNESR, Venezue-la.

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organismo (Passos de Oliveira et al., 2001). La utilidad de una fuente proteica es estable-cida en base a sus propieda-des funcionales, las cuales son definidas como el conjun-to de propiedades fisicoqumi-cas que rigen el comporta-miento durante el procesa-miento y almacenamiento de los alimentos y son determi-nadas por las protenas exis-tentes en los sistemas alimen-tarios, revistiendo importancia las capacidades de absorcin de agua y de aceite, la capa-cidad emulsificante, las pro-piedades espumantes y la so-lubilidad proteica, entre otras (Jayasena et al., 2010; Mora-les-De Len et al., 2007).

El objetivo del presente tra-bajo fue evaluar algunas ca-ractersticas fisicoqumicas, especficamente propiedades funcionales, de los residuos de la fermentacin alcohlica del tamarindo chino con S. cerevisiae, de tal manera de definir su potencial utilidad como fuente bioproteica ali-mentaria.

Materiales y Mtodos

Materiales

Se emplearon f r utos de tamarindo chino (Averrhoa carambola L.), cosechados en la poblacin de Aguirre, municipio Montalbn, estado

Carabobo, Venezuela, en es-tado de madurez de consu-mo, coloracin externa ama-rilla uniforme, tamao ho-mogneo y ausencia de da-os f sicos aparentes. La masa total de frutos selec-cionados fue de 12,3kg. A una muestra de 50 frutos les fue determinada la masa en una balanza analtica, y las dimensiones (longitud y di-metro) con un vernier segn las indicaciones de Narain et al. (2001).

La levadura utilizada para la fermentacin fue un pro-ducto comercial liofilizado marca Fleishman. En la pre-paracin del mosto se utiliz azcar comercial refinada.

Obtencin y caracterizacin fisicoqumica de la pulpa de tamarindo chino

Los frutos fueron lavados con agua potable, escaldados a 80C durante 5min en un equipo por carga marca Groen modelo TBD-17.20, despulpados en un equipo marca Dixie Canner modelo 17 provisto de malla de acero inoxidable con apertura de 0,90mm, el cual permiti la obtencin de la pulpa y la separacin simultnea de peri-carpio y semillas. Se determi-n el rendimiento referido a masa (kg) de pulpa obtenida por masa de frutos (kg) utili-

PHYsIcOcHeMIcal cHaracTerIsTIcs aND FUNcTIONal PrOPerTIes OF resIDUal bIOMass FrOM caraMbOla (Averrhoa carambola l.) alcOHOlIc FerMeNTaTIONDouglas R. Beln-Camacho, Carmen Cedeo, Isaac Lpez, Mario Jos Moreno lvarez, David Garca and Carlos Medina

SUMMARY

caracTersTIcas FsIcO-QUMIcas e PrOPrIeDaDes FUNcIONaIs Da bIOMassa resIDUal Da FerMeNTaO alcOlIca De caraMbOla (Averrhoa carambola l.)Douglas R. Beln-Camacho, Carmen Cedeo, Isaac Lpez, Mario Jos Moreno lvarez, David Garca e Carlos Medina

RESUMO

Some physicochemical characteristics and functional proper-ties of by-products from carambola (Averrhoa carambola L.) al-coholic fermentation were evaluated as a possible food biopro-tein source. The carambola mature fruits pulp was mixed with water (1 part of pulp and 4 parts of water), plus commercial sugar up to 24Brix of soluble solids, and fermented by Saccha-romyces cerevisiae until 13Brix of final soluble solids content. Afterwards, thermal treatment (60C for 20min) was applied and stored at 10C for 48h. Suspended residues were separated by filtration, pressed and dried (60C for 24h). Residue average yield was 8.28kg of dried residue/100kg of fresh fruits. Protein

Avaliaram-se algumas caractersticas fsico-qumicas e pro-priedades funcionais dos resduos da fermentao alcolica da carambola (Averrhoa carambola L.), como possvel fonte bio--protica de utilidade alimentria. A polpa de frutas maduras de carambola foi misturada com gua (1 parte de polpa e 4 partes de gua), adicionada de acar comercial at um con-tedo de slidos solveis de 24Brix e fermentada com Saccha-romyces cerevisiae at um contedo final de slidos solveis de 13Brix. Em seguida se aplicou tratamento trmico (60C durante 20min) e se armazenou a 10C durante 48h. O res-duo foi separado mediante filtrao, prensado e secado (60C durante 24h). O rendimento mdio em resduos foi de 8,28kg de resduos secos/100kg de fruta fresca. O subproduto obtido

content in the obtained product was 68.35% and significant dif-ferences (p0.05) to that of casein at pH range 6.00-10.00. It is concluded that the by-products of chinese tamarind alcoholic fermentation are a poten-tial source of food protein that can be used in bakery and meat products, and in special food beverages.

apresentou um contedo protico de 68,35% e mostrou dife-renas significativas (p0,05) da ca-sena no intervalo de pH de 6,00 a 10,00. Conclui-se que o subproduto residual da fermentao alcolica de carambola, uma fonte protica cujas propriedades funcionais permitem su-gerir seu uso em produtos de panificao, produtos crnicos e em bebidas alimentcias especiais.

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zados, realizando para ello t res corridas con 4,0kg de frutos en cada una. A una muestra de pulpa le fue anali-zado, mediante mtodos des-critos en AOAC (1990), los siguientes parmetros: pH (potencimetro marca Hanna Instruments modelo pH1), s-lidos solubles (por refractome-tra, referidos a Brix), acidez titulable (expresada como g de cido ctrico/100g de pul-pa), azcares totales y azca-res reductores.

Preparacin del mosto

Se sigui el mtodo descri-to por Garca y Moreno (2003) de la siguiente manera: la pulpa fue mezclada con agua potable en proporcin 1:4 (pulpa:agua) para volme-nes totales de mosto de 15 litros. Se adicion azcar co-mercial para incrementar el contenido de slidos solubles a 24Brix. A continuacin se aplic tratamiento trmico a 70C durante 20min y se pro-cedi a enfriar hasta una tem-peratura de 30C. Al mosto preparado se le determin, con base en mtodos de la AOAC (1990): pH, acidez titu-lable, slidos solubles y az-cares totales. El mosto fue preparado por triplicado, utili-zndose en cada ocasin 3kg de pulpa.

Fermentacin del mosto

Cada una de las rplicas del mosto preparado (15 li-tros) fue colocada en envases de vidrio de 18 litros, previa-mente esterilizados y acondi-cionados para tal fin (descarga de CO2 hacia un recipiente con solucin acuosa de NaOH 2N, un punto para toma de muestra de fermento y recir-culacin de agua externa para mantenimiento de temperatu-ra). Luego, se inocul con S. cerevisiae previamente prepa-rada con base en el procedi-miento descrito por Belloso et al. (2007): se disolvieron 2g de la levadura liofilizada en 50ml de agua destilada y se adicionaron a una mezcla constituida por 60g de pulpa refinada, 20ml de agua desti-

lada, 20g de azcar comercial y 1g de cido ctrico, llevn-dose el volumen final de la preparacin a 250ml con agua destilada y agitada durante 1h a 30C. La cantidad de la pre-paracin de levadura incorpo-rada al mosto fue equivalente al 0,5% del total a fermentar.

El proceso se mantuvo a 30 1C, siguindose su progreso por medicin del contenido de slidos solubles (Brix) diaria-mente, establecindose como final de la fermentacin aquel momento en que dicho par-metro se mantuvo constante. A continuacin se elev la temperatura a 60C por 20min y luego se mantuvo a 10C durante 48h.

Separacin de los residuos de fermentacin

Despus de reposar durante 48h, el fermento fue filtrado a travs de un lienzo fino. Los slidos retenidos fueron pren-sados en un equipo hidrulico a presin constante (25psi), mantenindose su aplicacin hasta que no dren ms lqui-do. Los slidos prensados fue-ron esparcidos en bandejas de acero inoxidable en capas de espesor de ~2mm, secados en una estufa de aire forzado a 60C durante 24h, molidos en un procesador de alimentos domstico marca Oster, pasa-dos por un tamiz de 600m y envasados en bolsas plsticas provistas de cierre hermtico.

Composicin qumica proximal del producto

Con base en procedimientos de la AOAC (1990) se le de-

termin a los residuos secos molidos: contenido de hume-dad, grasa cruda, protena cruda y ceniza total. El conte-nido total de carbohidratos fue establecido por diferencia.

Propiedades funcionales del producto

A los residuos secos moli-dos les fueron determinadas las siguientes propiedades: capacidad de absorcin de agua y capacidad de absor-cin de grasa segn procedi-mientos descritos por Granito et al. (2004); perfil de solubi-lidad proteica con base en el mtodo empleada por Calde-rn de la Barca et al. (2000); capacidad emulsificante y ca-pacidad espumante de acuerdo al procedimiento indicado por Wang y Johnson (2001). Como referencia de compara-cin de los valores obtenidos, tambin se determinaron estas caractersticas a una muestra de casena (Sigma).

Anlisis estadstico

Los resultados fueron re-presentados por valores pro-medios de tres repeticiones con sus respectivas desviacio-nes estndares. Los valores de las propiedades funcionales fueron comparados con aque-llos determinados a la casena mediante prueba t de Student (p

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valores de pH para el tama-rindo chino desde 2,16 (Tello et al., 2002) hasta 3,44 (Nara-in et al., 2001), este ltimo similar al determinado en el presente estudio, mientras que en los slidos solubles se han indicado valores desde 6,9Brix (Salazar y Guevara, 2002) hasta 10,83Brix (Nara-in et al., 2001). El pH es uno de los factores que inf luyen en el crecimiento y actividad de las levaduras en la fermen-tacin. En el caso del gnero Saccharomyces, Malherbe et al. (2007) afirman que es to-lerante a bajo pH, desarrolln-dose el proceso fermentativo en un intervalo de pH desde 2,8 hasta 4,2; en este sentido, el tamarindo chino presenta una acidez inica adecuada.

Por otra parte, el nivel de azcares (total: 8,16% y az-cares reductores 7,86%) le imparte al tamarindo chino cualidades como materia fer-mentable, aspecto importante en la produccin de bebidas alcohlicas, debido a que la transformacin de los azca-res en etanol y CO2 es el cambio deseado durante la fermentacin alcohlica, don-de la glucosa y la fructosa son los principales sustratos requeridos por las levaduras (Moreno-Arribas y Polo, 2005). En el tamarindo chino o carambola se ha identificado a la fructosa, glucosa y saca-rosa como los principales az-cares (Prez-Tello et al., 2001). El contenido de azca-res reductores encontrado (7,86%) es ligeramente supe-rior que al reportado por Te-llo et al., (2002) de 7,22%, mientras que Narain et al. (2001) hallaron una concentra-cin de 5,60% en frutos en estado de madurez de consu-mo; estos mismos autores han evidenciado variaciones en los parmetros antes mencionados relacionadas con el grado de madurez de los frutos.

Fermentacin alcohlica del tamarindo chino

El desarrollo de la conver-sin de los azcares presen-tes en el mosto de tamarindo chino por accin de S. cere-

visiae fue monitoreado mi-diendo la var iacin en el contenido de slidos solubles (Brix) cada da. Los cam-bios observados se presentan en la Figura 1, donde se ob-serva un descenso desde una concent racin in icial de 24Br ix hasta 13Br ix, el cual se alcanz en el da 10 luego de comenzada la fer-mentacin y que se conside-r como el contenido f inal del proceso porque se man-tuvo sin variacin hasta el da 12. Los slidos solubles (Brix) son una medida de la concentracin de azcar en el medio (Alvarado y Agui-lera, 2001) y su disminucin durante la fermentacin evi-dencia la accin de la leva-dura en la transformacin de los carbohidratos fermenta-bles en etanol. En la fermen-tacin del tamarindo chino, puede afirmarse que la leva-dura utilizada present ma-yor actividad fermentativa durante los primeros ocho das, ya que en ese perodo el descenso en los Brix fue ms rpido que en das pos-teriores. La intensidad de la conversin est relacionada con el crecimiento poblacio-nal de la levadura en el me-dio; en efecto, Jamal et al. (2007) most raron que, en fermentaciones alcohlicas con cepas S. cerevisiae, en los primeros dos das se pro-duce un incremento de la concentracin de biomasa y luego desciende gradualmen-te a partir del cuarto da de fermentacin. Relacionando esta experiencia con lo ob-

servado durante la fermenta-cin de A. carambola , el descenso rpido en los Brix del mosto en los primeros tres das puede ser conse-cuencia del aumento en la poblacin de la levadura uti-lizada.

En general, los resultados encontrados se corresponden o podran relacionarse con la fermentacin alcohlica de otras frutas, aunque existen diferencias en la velocidad y,

por lo tanto, el tiempo nece-sario para alcanzar los valo-res finales deseados. Frazier y Westhoff (2003) han sea-lado lapsos globales para fermentacin de uvas hasta de 16 das, mientras que en otras materias primas, como pulpa de caf (Belloso et al., 2007), se ha logrado en 37 das o ms, y en mosto de pulpa de cacao (Ribeiro et al., 2007) con un contenido inicial de 22Brix y pH 3,8 la fermentacin tard 50 das. Los factores ms influ-yentes en la velocidad de conversin de azcares por levaduras son: caractersticas de la cepa utilizada, concen-tracin inicial de azcar en el medio, condiciones am-

bientales como pH y tempe-ratura, as como la presencia de nutrientes necesarios para el crecimiento microbiano (Khongsay et al., 2010). Con base en las variaciones de los slidos solubles en pro-cesos fermentativos alcohli-cos sealadas por Malherbe et al. (2007), el comporta-miento exhibido por el mos-to de tamar indo chino se considera normal y, por lo tanto, la pulpa de esta fruta presenta buena aptitud para la fermentacin alcohlica en las condiciones en que se aplic el ensayo y constituye una alternativa para la gene-racin de bebidas alcohli-cas.

Rendimiento en residuos de fermentacin

En cada etapa del proceso aplicado se midi la masa de cada salida referida a resi-duos, que son el objeto de estudio en este trabajo. Los resultados se presentan en la Tabla I I , donde en la co-

rriente de entrada a la fer-mentacin (mosto) se ha considerado, para f ines de clculo, solamente la propor-cin de pulpa de tamarindo chino presente en ella; en este caso 3,00kg de pulpa en cada corrida de ensayo, lo que equivale a una masa promedio de frutos enteros de 3,26kg (con base en el rendimiento en pulpa previa-mente calculado en 0,919kg de pulpa/kg de fruta fresca). En esta condicin, el pro-ducto final dado por los resi-duos de fermentacin secos pulverizados fue de 0,27kg (promedio de tres corridas fermentativas), que referido a la cantidad de fruta fresca usada equivale a un rendi-

Figura 1. Variacin de los slidos solubles durante la fermentacin de tamarindo chino.

TABLA IIBALANCE dE MASA PARA LA OBTENCIN

DEL PRODUCTO PROTEICOEtapa Entrada (kg) Salida (kg) Rendimiento (%)

Fermentacin 3,00 0,01 1,00 0,03 33,33 0,032Prensado 1,00 0,03 0,42 0,02 42,00 0,036Secado 0,42 0,02 0,27 0,01 64,29 0,022

-Valores promedios (n= 3) desviacin estndar.

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miento promedio de 8,28kg de residuos secos/100kg de fruta fresca (8,28%).

Composicin qumica proximal del residuo de fermentacin

El residuo de la fer-mentacin alcohlica de ta-marindo chino present en su composicin (Tabla III) un importante nivel proteico (68,35%), caracterstica que le impar te potencial idad como posible fuente de pro-tenas en la formulacin de alimentos. El segundo com-ponente, en proporcin, fue la fraccin considerada como carbohidratos totales (25,10%), mientras que en proporciones mnimas se en-contraron grasa cruda y ce-niza. En extracto y concen-trado proteico de levadura subproducto de la elabora-cin de cerveza, se han en-contrado concentraciones de protena de 36,04 y 71,40%, respectivamente, con aportes en carbohidratos de 8,81 y 15,31% (Otero et al., 2000), mientras que Yamada et al. (2003) han determinado con-tenidos proteicos de 39,6% en base seca para levadura integral (usando el factor 5,8 en la conversin del N2 total a protena, lo que equivale a 42,71% empleando el factor 6,25 aplicado en el presente estudio). Por otro lado, en biomasa deshidratada (hume-dad 5,77%) de la levadura Kluyveromyces marxianus producida en lactosuero, se ha reportado un contenido de protena cruda de 53,71% (Cor i de Mendoza et al ., 2006). En tal sent ido, se puede considerar a los resi-duos del proceso aplicado como un producto bioprotei-co, porque la f raccin de protena contenida en ellos proviene de la actividad ce-lular de la levadura utilizada y en cant idad acorde con protena unicelular de leva-duras subproducto de proce-sos industriales. Por lo tanto, en la produccin de bebidas alcohlicas tales como el vino de tamarindo chino, el

producto de inters es la be-bida, es decir, la produccin de etanol en la mayor canti-dad posible, pero siempre se or igina una masa residual que puede tener utilidad se-gn sean su composicin y propiedades funcionales, y cuyo aprovechamiento apor-tara valor adicional al pro-ceso fermentativo.

Propiedades funcionales del producto proteico

Capacidad de absorcin de agua. La capacidad de ab-sorcin de agua de la bio-protena de S . cerevisiae obtenida de la fermentacin a lcohl ica del t amar indo chino fue comparada con la capacidad de la casena , determinadas en igualdad de condiciones. Los resulta-dos se muestran en la Figu-ra 2a. Los valores determi-nados fueron significativa-mente diferentes (p

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Morales-De Len et al ., 2007).

Capacidad emulsificante. La capacidad emulsificante (Fi-gura 3a) determinada al pro-ducto proteico y a la casena empleada como referencia, present diferencias signifi-cativas (p

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inters. Comportamientos si-milares al de la bioprotena de S. cerevisiae proveniente de la fermentacin de tama-rindo chino han sido seala-dos para productos proteicos de diferentes fuentes, aunque las proporciones de solubili-dad difieren de un producto a otro y con variantes en el pH de mnima solubilidad (Chiang et al., 1995; Calde-rn de la Barca et al., 2000; Lqari et al., 2005; Beln Ca-macho et al., 2007; Ba-laswamy et al., 2009). Por otra parte, la biomasa de S. cerevisiae ha mostrado un mayor nivel de solubilidad en comparacin con los resulta-dos de Cori de Mendoza et al. (2006) en biomasa de K. marxianus, lo cual puede es-tar influenciado por diferen-cias en la estructura qumica de las protenas de cada mi-croorganismo. El comporta-miento exhibido permite in-ferir que el producto proteico obtenido puede utilizarse en alimentos y bebidas cidas.

conclusin

El fruto del tamarindo chi-no (Averrhoa carambola L.), es una materia prima fcil-mente fermentable por Sac-charomyces cerevisiae, pro-ceso que genera un subpro-ducto residual que, de acuer-do a su composicin qumica y propiedades funcionales, podra ser una fuente protei-ca de utilidad en la formula-cin de alimentos tales como productos de panificacin y crnicos, as como tambin en bebidas alimenticias ci-das especiales.

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