CARACTERIZACIÓN DE LA HARINA HARINA DE CÁSCARA CÁSCARA Y HARINA DE RAQUIS DE BANANO (M USA USA AAB) Y DE PLÁTANO (MU SA ABB) COMO INGREDIENTES EN PRODUCTOS DE PANIFICACIÓN
Anteproyecto De Proyecto Especial presentado por: Ricardo Antonio Wu Chen
Aprobado:
________________________ ________________________________ ________ Jorge Cardona, Ph.D. Asesor principal
____________________________ ____________________________________ ________ Luis F. Osorio, Ph.D. Director Departamento de Agroindustria Alimentaria
________________________ ________________________________ ________ Francisco J. Bueso, Ph.D. Asesor
____________________________ ____________________________________ ________ Paola Carrillo, M. Sc. Coordinadora Académica Departamento de Agroindustria Alimentaria
Zamorano, Honduras Octubre, 2013
1. INTRODUCCIÓN El banano y el plátano están considerados dentro de los alimentos básicos en el mundo (Emaga et al , 2006). El consumo del banano es básicamente como fruta fresca, aunque también se consume cocinado; en cambio el plátano se consume exclusivamente cocinado. La producción mundial de banano y plátano fue de 107 millones y 39 millones de toneladas en el año 2011, respectivamente (FAO, 2011). En América Central la producción de banano junto con el plátano ocupa el cuarto lugar en producción superado sólo por la caña de azúcar, maíz y leche de vaca, con una producción de casi 9 millones de toneladas estimadas en el año 2011 de los cuales el 93% son de banano (FAO, 2011). Se estima que la producción aumenta cada año. De ésta producción el 40% es considerada desecho o subproducto de estas industrias (Emaga et al , 2007). Se estima que en América Central el consumo anual del 2009 de banano fue alrededor de 2 millones de toneladas, y de plátano fue de un poco más de medio millón de toneladas (FAO, 2009). Sin embargo, sólo se procesa la pulpa generando así grandes cantidades de residuos o cáscara (Dormond et al , 1997). La industria de procesamiento de plátano y banano (tajaditas, cremas, purés) en Honduras y demás países de América Central y Latinoamérica está creciendo cada vez más, además es exportador de esta fruta. En la post-cosecha del racimo quedan subproductos como la cáscara, el raquis, hojas y pseudotallos que contienen elementos importantes y nutritivos que podrían ser utilizados en la alimentación humana (Carvajal et al 2002). En Honduras, al igual que en muchos países del trópico, parte de estos desechos son utilizados para convertirlo en abono orgánico o compost y para alimentación animal directamente. En Honduras como país productor de este rubro, se desperdician estos desechos. Miles y miles de toneladas de raquis de banano y de plátano son vertidos a la compostera o utilizados para hacer abono orgánico cada año sin conocer el potencial que hay en ello. Aprovechando estos desechos se podría obtener algún ingrediente más barato que pueda sustituir a otro y a la misma vez reducir la contaminación del ambiente (Taipe-Manrique y Matos-Chamorro, 2011). Adicionalmente, estudios anteriores han mostrado que el raquis de banano y plátano pueden potencialmente ofrecer nuevos productos con composiciones estandarizadas para varios usos industriales y domésticos, además de ser una rica fuente de fibra dietética (Emaga et al , 2007 y Mohapatra et al , 2010) y antioxidantes (González-montelonga et al , 2009). La fibra dietética es importante en la dieta humana, ya que ayuda a mejorar la digestión y además pocos alimentos la contienen (López, 2007). En este estudio se va a enfocar en aprovechar los desechos de postcosecha del banano y plátano (raquis) para utilizarlo como ingrediente en la elaboración de alimentos.
1.1 DEFINICIÓN DEL PROBLEMA Actualmente en Honduras, como en la mayoría de los países latinoamericanos se botan miles de toneladas de desechos de postcosecha de banano y plátano. Estos desechos tienen un potencial escondido, si se aprovechan estos desechos como fuentes de fibra dietética y proteína (Botero y Mazzeo, 2009), se podría obtener algún ingreso adicional a estas agroindustrias y también contribuiría con el ambiente reduciendo la contaminación por la generación de desechos sólidos.
1.2 ANTECEDENTES Anteriormente en Honduras, como en toda Latinoamérica, no se han hecho muchas investigaciones con la cáscara de banano y plátano. Las pocas investigaciones que se han hecho dan a entender que se debe investigar más en esta área bajo un concepto de aprovechar el subproducto. Carvajal et al (2002) diseñó unas hojuelas a base de harina de raquis de plátano, la aceptabilidad del producto fue satisfactoria demostrando el buen uso que se le puede dar a este subproducto del cultivo del plátano. Emaga et al (2006) hizo una investigación sobre los componentes químicos de las cáscaras y menciona que las cáscaras tienen proteína de buena calidad, constituyen cualitativamente una interesante fuente lipídica y es una buena fuente de fibra dietética; por esta razón recomienda su uso en la alimentación para aprovechar estos nutrientes.
1.3 LIMITANTES DEL ESTUDIO Limitantes:
El presupuesto limitante impide realizar estudios más complejos.
Alcances:
Desarrollar un subproducto útil como ingrediente y así obtener ganancias. Aprovechar los desechos dándoles un uso más adecuado.
2. OBJETIVOS
Estudiar una alternativa para el mejor manejo de los desechos de las musáceas. Desarrollar un nuevo ingrediente para aprovechar sus características nutricionales.
3. MATERIALES Y MÉTODOS
3.1 LOCALIZACIÓN DEL ESTUDIO El estudio se realizará en la Planta de Procesamiento Hortofrutícola (PHF) Zamorano y en el Laboratorio de Análisis de Alimentos de Zamorano (LAAZ).
3.2 MATERIALES Y EQUIPO 3.2.2 Materiales:
Raquis de banano (Musa AAA) y plátano (Musa AAB) Cáscaras de banano (Musa AAA) y plátano (Musa AAB) Ácido cítrico a-amilasa proteasa amiloglucosidasa etanol al 95%, 78% acetona buffer de fosfato 0.08M, pH 6. (Hidróxido de sodio) NaOH (Ácido clorhídrico) HCl Celite
3.2.3 Equipo:
Erlenmeyer de 2L Horno Baño maría Estufa Balanza analítica Bomba de vacío Equipo de succión Crisol de vidrio Crisol de vidrio de placa filtrante Malla de 40 mesh
PRIMERA PARTE
3.3 METODOLOGÍA 3.3.1Preparación de la harina. Se escogerán los raquis y las cáscaras que tengan las mejores condiciones: sin golpes, sin partes negras y recién separadas de la fruta (raquis) y de la pulpa (cáscara). Se lavarán, se desinfectarán, se pelarán, se trocearán y se sumergirán en una solución de ácido cítrico al 0.5% por 10 minutos para reducir el empardeamiento enzimático, luego se secarán en un horno a 60°C por 11 horas hasta llegar a una humedad de 15%. Las rodajas de raquis se molerán y se pasarán por una maya de 40 mesh para obtener la harina y se almacenará a 25°C (Botero y Mazzeo, 2009).
3.3.2 Proteína. El análisis de proteína se realizará por medio del método oficial de la AOAC 2001.11, método de digestión en bloque usando cobre como catalizador y destilación a vapor a ácido bórico. Se encenderá el bloque digestor se calentará a 420°C. Se pesará 1g de la harina en una balanza analítica y después se echará en un tubo Kjeldahl enumerado. Se agregarán al tubo dos tabletas de catálisis (3.5g K 2SO4 y 0.4g CuSO4 por tableta) y 12 ml de H 2SO4 con una pipeta. Se colocarán los tubos en la gradilla del equipo Kjeldahl y se colocarán en el bloque digestor. Se ajustará la unidad de evacuación de gases con las juntas colocadas sobre los tubos de digestión. Se accionará la trampa de succión de gases antes de que se produzcan. Se calentará hasta total destrucción de la materia orgánica, hasta que el líquido quede transparente, con una coloración azul verdosa, la digestión toma aproximadamente 60 minutos. Una vez finalizada la digestión, se colgará la gradilla para enfriar sin retirar la unidad de evacuación de gases. Cuando deje de echar humo se retirará la trampa y se apagará el succionador. Se dejará que los tubos se enfríen. Se agregará unos cuantos mililitros de agua deionizada a cada tubo. Se agregará agua a cada un volumen total de aproximadamente 80 ml. Destilación: en un matraz Erlenmeyer de 250 ml se adicionarán 50 ml de HCl 0.1N y unas gotas de indicador rojo de metilo 0.1% o bien 50 ml de ácido bórico 4 % con indicadores. Se conectará el equipo de destilación y se esperará unos instantes para que se genere vapor. Se colocará el tubo de digestión con la muestra diluida y las sales disueltas en un volumen no mayor de 10 ml de agua destilada, en el aparato de destilación cuidando de introducir la alargadera hasta el fondo de la solución. Se presionará el botón para adicionar sosa al 36%. Se colocará la palanca de vapor en posición ON hasta alcanzar un volumen de destilado en el matraz Erlenmeyer de 100-150ml, se lavará la alargadera con agua destilada, se recogerá el agua de lavado sobre el destilado. Una vez finalizada la destilación, se regresará la palanca de vapor a la posición original. Cálculos: Nitrógeno Kjeldahl, Kjeldahl, %= (V s V b) x M x 14.01 W x 10 Proteína cruda, %= % Kjeldahl N x F Donde, VS = volumen (ml) de ácido estandarizado usado para valorar una prueba. VB = volumen (ml) de ácido á cido estandarizado para valorar el blanco de reactivo M = molaridad de HCl 14.01= peso atómico de N W= peso (g) de la muestra 10= factor para convertir mg/g a porcentaje F= factor para convertir N a proteína
3.3.3 Extracto etéreo El análisis de grasa se realizará por medio del método oficial de la AOAC 991.36. Se pesarán 3g de muestra en un dedal. Se agregará arena a la muestra y se mezclará con una varilla de vidrio. Se colocará el dedal en el portadedal y y se secará en el horno por una hora a 125°C. Se sacará del horno y se dejará enfriar. Se transferirá al equipo equipo de extracción. Se agregará 40 ml de éter de petróleo para hervirlo por por 25 minutos. Se secará el contenido contenido por 30 minutos a 125°C 125°C en el horno, se dejará enfriar y se pesará. Cálculos: Contenido de grasa % = (B-C) x 100
A Donde, A= peso de muestra en gramos B= peso de la tasa de extracción después de secado. C= peso de la tasa de extracción antes de la extracción
3.3.4 Ceniza Para el análisis de ceniza se pesarán 100 g de muestra en un crisol y se pondrá en la mufla a una temperatura de 600°C. El residuo que quede serán las cenizas. Cálculos, % ceniza= peso crisol con residuos – peso de crisol Peso de muestra
3.3.5 Humedad Para el análisis de humedad se va a utilizar el peso de la humedad evaporada de la muestra puesta en la mufla para determinar cenizas. Cálculos, % humedad= peso de muestra húmeda – peso de muestra seca Peso de muestra húmeda
3.3.6 Fibra cruda El análisis de fibra cruda se realizará de acuerdo al método AOAC 962.09. Se pesarán 2 g. de la muestra y 200 ml de solución de H 2SO4 en un Erlenmeyer. Después se llevará a una hornilla y se
calentará a temperatura de ebullición durante 30 minutos. Se filtrará en un papel filtro y luego se lavará con H2O caliente para neutralizar la acidez. acidez. Después del filtrado se llevará llevará nuevamente a la hornilla eléctrica y se calentará a temperatura de ebullición durante 30 minutos con NaOH. Luego se filtrara en un papel y se lavará con agua caliente. Luego se pesará y se llevará el papel filtro con el residuo a la estufa durante una hora a 100°C. Se rasparán los residuos secos del papel filtro en el crisol y se llevará la mufla para calcinarlo durante 30 minutos a 600°C, luego se pesará la muestra calcinada. Cálculos, % ceniza= P1 - P2 x 100 Muestra Donde, P1= peso del papel filtro vacío – peso del papel filtro con muestra P2= peso del crisol vacío – peso del crisol con ceniza
3.3.7 Extracto libre de nitrógeno (Carbohidratos) El extracto libre de nitrógeno se obtendrá como diferencia entre el peso de la muestra de la harina y la suma de los anteriores parámetros medidos (humedad, cenizas, grasa, proteínas y fibra cruda). Cálculos: ELN = 100 – (%PC + % GC + % FC + % C + %H) Donde, PC= proteína cruda GC= grasa cruda FC= fibra cruda C= cenizas H= humedad
3.3.8 Actividad de agua Las mediciones de actividad de agua se realizarán utilizando el Aqualab®. Las muestras se introducirán dentro del aparato para determinar su actividad de agua. a gua.
3.3.9 Análisis de color El análisis de color se hará con el colorímetro Colorflex® (Hunter L,a,b). Las muestras serán introducidas al aparato para hacer las mediciones respectivamente.
3.3.10 Análisis estadístico. Se utilizará un un Diseño Completamente al Azar (DCA) con un arreglo factorial 2x2 con 2 variedades (banano y plátano) y 2 desechos (cáscara y raquis). Se realizarán 3 repeticiones para obtener un total de 12 unidades experimentales, las variables a evaluar serán los porcentajes de fibra dietética total (FDT), fibra dietética insoluble (FDI) y fibra dietética soluble (FDS); proteína cruda, extracto etéreo, humedad, ceniza, fibra bruta, carbohidratos, actividad de agua y color (tabla 1). Tabla 1. Diseño experimental 1.
Variedades
Desecho
Tratamientos
Plátano
Raquis Cáscara Raquis Cáscara
T1 T2 T3 T4
Banano
El análisis estadístico del experimento se realizará en el programa SAS 9.1 mediante un análisis de varianza (ANDEVA) con separación de medias Duncan y con una significancia de 0.05.
3.3.10.1 Hipótesis.
Nula: no existe diferencia diferencia significativa de los tratamientos sobre las variables variables evaluadas. Alterna: sí existe diferencia significativa de los tratamientos sobre las variables evaluadas.
SEGUNDA PARTE. Se escogerá a la mejor harina de raquis y a la mejor harina de cáscara. Estas harinas serán incorporadas a una matriz, la cual será una galleta. Tanto la harina de cáscara como la de raquis sustituirán a la harina de trigo en tres porcentajes: 30%, 20% y 10%. Habrá un control de 0% de sustitución.
3.3.11 Análisis de textura. El análisis de textura de las galletas se realizará con el Texturómetro Brookfield CT3. Las muestras serán comprimidas a una cierta velocidad un grado de compresión. Los parámetros a medir serán fuerza realizada, distancia a la máxima fuerza y trabajo a la máxima fuerza.
3.3.12 Análisis de color. El análisis de color se hará con el colorímetro Colorflex® (Hunter L,a,b). Las muestras de galleta serán introducidas al aparato para hacer las mediciones respectivamente. respectivamente.
3.3.11 Análisis sensorial. Se hará un análisis sensorial afectivo para determinar la aceptación del producto. Se hará un análisis estadístico para determinar diferencias (tabla 2). Tanto la harina de cáscara como la de raquis sustituirán a la harina de trigo en tres porcentajes: 30%, 20% y 10%. Habrá un control de 0% de sustitución y se harán 3 repeticiones para tener un total de 21 unidades experimentales.
Tabla 2. Diseño experimental 2.
Mejores harinas en I parte Raquis Cáscara
30% T1 T4
Porcentajes de sustitución en galletas 20% 10% T2 T3 T5 T6
0% T7
El análisis estadístico se realizará en el programa SAS 9.1 mediante un análisis de varianza (ANDEVA) con separación de medias Duncan y con c on una significancia de 0.05.
3.3.12 Análisis Económicos. Se realizará un análisis de costos totales para la elaboración de la harina, personal usado para la elaboración de las conservas, maquinarias, depreciación, entre otras.
3.3.13 Presupuesto. Material/instrumento Análisis proximal Actividad de agua Color Perfil de textura
Precio Lps. 366.81 122.27 28.13 56.27
unidad
cantidad 12 12 33 21
Total Lps. 4,401.72 1,467.24 928.29 1,181.67 7,978.92
3.3.14 Cronograma Actividades abr 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Revisión de literatura Elaboración de anteproyecto Presentación de anteproyecto Desarrollo de tratamientos a evaluar Análisis químicos Recolección de información Análisis de información Redacción del informe final Revisión final Presentación de tesis
2013 jun nov X X
dic X
ene X
feb X
mar X
abr X
2014 may jun X X
jul X
ago X
sep X
oct X
X
X
X X
X X X
X
X
X X
X X
X
X X
4. Bibliografía Alkarkhi, Abbas F.M.; Ramli, Saifullah bin; Yong, Yeoh Shin; Easa, Azhar Mat. Comparing physicochemical properties of banana pulp and peel flours prepared from green and ripe fruits. Food Chemistry vol. 129 issue 2 (2011) 312-318 p. Botero L., Juan D.; Mazzeo M., Miguel H. 2009. Obtención de harina de raquis del plátano dominico hartón, y evaluación de su calidad con fines de industrialización. Vector, volumen 4, enero- diciembre 2009, 83-94 p. Carvajal, L.L.; Sánchez, M.L.; Giraldo G.; Arcilla P., M.I. 2002. Diseño de un producto alimenticio humanos (hojuelas) a partir del raquis de plátano (Musa AAB Simmonds). Acorbat. Memorias XV reunión. Realizada en Cartagena de Indias, Colombia. 27 de octubre al 02 noviembre 2002. Medellín (COL): Asociación de Bananeros de Colombia AUGURA, 2002. 531-534 p. Dormond, Herbert; Boschini, Carlos; Rojas-Bourrillón, Augusto. 1997. Efecto de dos niveles de cascara de banano maduro sobre la producción láctea en ganado lechero. Agronomía Costarricense 22(1998) 43-49.
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