UNIVERSIDAD NACIONAL JOSÉ FAUSTINO SÀNCHEZ CARRIÓN
ESCUELA DE POST GRADO
MAESTRÍA EN CIENCIA DE LOS ALIMENTOS
ELABORACIÓN DE GALLETAS ENRIQUECIDAS CON CONCENTRADO PROTEICO FOLIAR DE ZANAHORIA ( Daucus
carota
)
Tesis para Optar el Grado de
MAESTRO EN CIENCIA DE LOS ALIMENTOS
AUTORA: Bach. CECILIA MAURA MEJIA DOMINGUEZ ASESORA: M(o). EDDA MALVINA DIONICIO MEJIA
HUACHO – PERU 2009 Nº de Registro:…………………….
DEDICATORIA
A mis padres y hermanos por su amor y sacrificio que me brindaron para lograr mis objetivos. A mis hijos: Leila y Junior por que son el motivo de mi superación. A Aldo, por su comprensión y apoyo constante para la culminación de esta investigación.
i
AGRADECIMIENTO
A la Facultad de Bromatología y Nutrición por brindar los laboratorios y la Planta Piloto de Panificación, para la ejecución de la presente investigación. A la EAP de Industrias Alimentarías de nuestra Universidad por su apoyo para el desarrollo del presente trabajo.
ii
RESUMEN
El presente estudio se realizó con el objetivo de evaluar la calidad nutricional de galletas enriquecidas con concentrado proteico foliar de zanahoria (CPFZ) ( Daucus Se determinó la composición proximal, contenido de hierro, calcio, magnesio y B-caroteno. Se ensayaron 3 niveles de enriquecimiento: 5% (T1); 10% (T2) y 15% (T3) y un grupo control de galletas no enriquecidas (T0).Se midió la aceptabilidad global y la aceptabilidad de los atributos sensoriales: sabor, textura, olor y color, a nivel de laboratorio utilizando 10 panelistas semi-entrenados y una escala hedónica no estructurada de 9 puntos. El rendimiento de la extracción del CPFZ fue de 5,2 g/100 g de hoja. Se halló que el CPFZ tienen un alto contenido proteico (43,8%), hierro (117mg%), calcio (1800mg%), B-caroteno (2,3mg%). El perfil de aminoácidos del CPFZ indicó un balance nutricional favorable excepto para triptófano y metionina. Los resultados del análisis microbiológico indicaron que las galletas enriquecidas estuvieron aptas para el consumo humano. La galleta T3 tuvo el más alto contenido proteico (11,33%), le siguió la galleta T2 (10,21%), galleta T1(8,84%) y por último la galleta T0 (7,39%); similar tendencia se observó en el contenido de Hierro, Calcio, Magnesio y B-caroteno. En la prueba sensorial, se halló diferencias significativas entre los promedios de las calificaciones de sabor (T0= 7,1; T1=7,6;T2= 6,7;T3= 4,6), textura( T0=7,1; T1=7,2; T2=5,7; T3=4,5) y olor (T0=7,2;T1=7,6;T2=5,1; T3=3,3). La galleta enriquecida con 5%( T1) tuvo la mayor aceptación (87%), y la galleta enriquecida con 15% (T3) tuvo un 80% de inaceptabilidad. Se concluye que el enriquecimiento de galletas con CPFZ incrementa notablemente el contenido proteico, de hierro, calcio y magnesio, siendo una buena alternativa de sustitución para la elaboración de productos de panificación u otros alimentos. De los 3 niveles de enriquecimiento ensayados en el presente trabajo (5%,10% y 15%), el nivel más adecuado de enriquecimiento sería el de 5% (T1), ya que estas muestran mayor aceptabilidad y mayores calificaciones de sabor, olor y textura que las galletas enriquecidas con 10% y 15%.
carota).
iii
ABSTRACT
This study was realized with the aim to assess the nutritional quality of enriched cookies with protein concentrated foliar of carrot (CPFZ) ( Daucus carota). Proximal composition, iron content, calcium, magnesium and B-carotene.was determined. It was tested three levels of cookies enrichment: 5% (T1), 10% (T2) y 15% (T3) and a control group of unriched cookies (T0).Overall acceptability and the acceptability of the sensorial attributes: taste, texture, odor y colour were measured at laboratory level using semi-trained panellists and a non-structured hedonic scale of 9 points. The yield obtained en the protein extraction was 5,2g/100g of leaf..It was found that the CPFZ has a high content of protein (43,8 %), iron (117mg%), calcium (1800mg%), and β-carotene (2.3mg%). The amino acid profiles of the CPFZ indicated favourable nutritional balance except for tryptophan and methionine which appear marginal. The results of microbiologic analysis of the cookies showed that they were adequate for human consumption. The T3 cookie had the highest protein content (11,33%), followed by the T2 cookie ( 10,21%), T1 cookie (8,84%), and at last T0 cookie (7,39%), similar tendency was observed for iron, calcium, magnesium y B-carotene. In the sensorial test, it was found significant differences between the averages of the flavor score (T0= 7,1; T1=7,6;T2= 6,7;T3= 4,6), texture ( T0=7,1; T1=7,2; T2=5,7; T3=4,5) y odor (T0=7,2; T1=7,6; T2=5,1; T3=3,3). The T1 cookie had acceptance higher (87%), and T3 cookie had unacceptability of (80%). It was concluded that enrichment of cookies with protein concentrate foliar (CPFZ) increase notably the protein, iron, calcium and magnesium, being a good alternative of substitution for the baking product elaboration or other foods. Of three levels of enrichment tested in the present work (5%,10% y 15%), the most suitable level of enrichment would be that 5% (T1), since these cookies show major acceptability and mayor score of flavor and texture that the cookies enriched to 10 y 15%.
iv
TABLA DE CONTENIDOS
Página CARATULA DEDICATORIA AGRADECIMIENTO RESUMEN Y ABSTRACT TABLA DE CONTENIDO INDICE DE TABLAS INDICE DE FIGURAS INDICE DE CUADROS INDICE DE GRÁFICOS I.
INTRODUCIÓN
1-2
II.
MARCO TEÓRICO 2.1 Zanahoria 2.1.1 Orígen 2.1.2 Clasificación Taxonómica 2.1.3 Descripción Botánica 2.1.4 Composición Química y Valor Nutricional 2.2 Valor Nutricional de las Fuentes Foliares 2.3 Factores Antinutricionales 2.4 Concentrado Proteico Foliar(CPF) 2.4.1 Definición 2.4.2 Antecedentes 2.4.3 Obtención del Concentrado Proteico Foliar 2.4.3.1 Métodos de Obtención 2.4.4 Extracción de proteínas 2.4.5 Factores que afectan la Extracción y precipitación de las proteínas 2.5 Hojas para la obtención de Concentrado proteico foliar 2.6 Calidad Nutricional y estudios realizados con el CPF 2.7 Galletas 2.7.1 Definición
3 3 3 3 4 6 7 13 14 14 14 17 19 27
2.7.2 2.7.3 Clasificación Proceso de galletería 2.7.4 Enriquecimiento de Galletas 2.8 Evaluación Sensorial 2.8.1 Definición 2.8.2 Clasificación 2.8.2.1 Pruebas Orientadas al Consumidor 2.8.2.2 Pruebas orientadas a los Productos v
38 39 40 42 42 43 43 44
29 31 32 37 37
III.
MATERIAL Y MÉTODOS 3.1 Material 3.1.1 Población 3.1.2 Muestra 3.1.3 Unidad de análisis 3.2 Métodos 3.2.1 Tipo de estudio 3.2.2 Diseño de la Investigación 3.2.2.1 Recolección de hojas de zanahoria 3.2.2.2 Obtención del CPF de zanahoria 3.2.2.3 Formulación y preparación de las galletas 3.2.3 Variables y Operacionalización de variables 3.2.4 Instrumentos de recolección de datos 3.2.4.1 Análisis Físico Químico del Concentrado proteico foliar 3.2.4.2 Evaluación de la galleta a) Análisis Químico proximal b) Evaluación Sensorial 3.2.5 Procedimiento y Análisis estadístico.
46 46
46 46 46 49 53 54 56 56 58 58 58 59
IV.
RESULTADOS
60
V.
DISCUSIONES
74
VI.
CONCLUSIONES
81
VII.
RECOMENDACIONES
82
VIII. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
83
IX.
88
ANEXOS
vi
INDICE DE TABLAS
Página Tabla II-1:
Comparación Química Bromatológica de la zanahoria por 100 gramos de parte comestible
7
Tabla II-2:
Composición bromatológica comparativa de algunas fuentes foliares (% materia seca)
8
Composición bromatológica de algunas fuentes foliares
10
Tabla II-4:
Contenido de nutrientes en hojas de yuca
11
Tabla II-5:
Métodos de Separación del Concentrado proteico del jugo verde
20
Contenido de aminoácidos en g/100 g de proteína del Concentrado Proteico Foliar comparado con la harina de Trigo
31
Composición Química del CPF de yuca
32
Tabla II-3:
Tabla II-6:
Tabla II-7:
Tabla II-8: Composición Nutricional de Concentrados Proteicos Foliares
vii
33
INDICE DE FIGURAS
Página Planta de zanahoria Raíz de zanahoria Sistema aéreo de la zanahoria Flujograma de obtención de concentrado proteico de hojas Figura 2-5: Extracción de Concentrado de proteína Foliar a nivel experimental de laboratorio Figura 2-6: Proceso de obtención de un concentrado proteico a partir de un extracto acuoso por tratamiento tèrmico Figura 2-7: Proceso de obtención de concentrado proteico a partir de extracto acuoso y cambio en pH (ajuste con HCL1N) Figura 2-8: Proceso de obtención de concentrados proteicos de un extracto acuoso con tratamiento térmico y de pH. Figura 2-9: Proceso de obtención de concentrados proteicos de un extracto acuoso, usando tratamiento térmico y/o cambios de pH (ajustes de pH con HCL 1N) y una decantación en frío. Figura 2-10: Obtención de concentrados proteicos a partir de una molienda en extractor obteniendo un jugo, que se somete a tratamiento térmico y una decantación en frío. Figura 2-11: Esquema de extracción de Proteínas de Hojas Figura 2-12: Concentrado proteico foliar: A) Precipitación con calor precipitación y B) con ácido 35 Figura 3-13: Diseño Experimental Figura 3-14: Flujograma de la producción del concentrado proteico foliar de zanahoria Figura 3-15: Elaboración de galletas enriquecidas con Concentrado Proteico Foliar de zanahoria.
Figura 2-1: Figura 2-2: Figura 2-3: Figura 2-4:
viii
4 5 6 19 21 22 23 23
24 24 27 46 49 53
INDICE DE CUADROS
Página Cuadro IV-1: Rendimiento por 100 Kg de hoja fresca de zanahoria en sus diferentes derivados
58
Cuadro IV-2: Rendimiento de la Extracción del Concentrado de Hoja de Zanahoria (Daucus carota)
59
Cuadro IV-3: Composición Químico proximal de la Hoja de zanahoria y el concentrado Proteico Foliar
60
Cuadro IV-4: Perfil de Aminoácidos del Concentrado Proteico Foliar de zanahoria (Daucus carota)
61
Cuadro IV-5: Composición Química Proximal y Aporte energético de las galletas enriquecidas con Concentrado Proteico Foliar de Zanahoria
63
de las galletas elaboradas con Cuadro IV-6: Perfil CPFde de aminoácidos zanahoria (mg/100g)
65
Cuadro IV-7: Análisis Microbiológico de las Galletas enriquecidas con Concentrado proteico Foliar de Zanahoria
Cuadro IV-8: Resultados de las evaluaciones sensoriales de las galletas enriquecidas con CPFZ a diferentes niveles de incorporación utilizando una escala hedónica. Cuadro IV-9: Porcentaje de Aceptación de las galletas enriquecidas con diferentes niveles de concentrado proteico Foliar de zanahoria.
ix
66
68 69
INDICE DE GRAFICOS
Página Figura 4-1: Concentrado proteico Foliar de zanahoria
59
Figura 4-2: Galletas enriquecidas con diferentes niveles de CPFZ
64
Figura 4-3: Evaluación sensorial de las galletas enriquecidas con CPFZ a diferentes niveles de incorporación
68
Figura 4-4: Porcentaje de aceptación de las galletas enriquecidas con CPFZ según Escala Hedónica.
70
Figura 4-5: Porcentaje de aceptación de las galletas enriquecidas con CPFZ
71
x
INDICE DE ANEXOS
Página
Anexo 1: Proceso de Obtención de Concentrado proteico Foliar de zanahoria
84
Anexo 2: Elaboración de galletas enriquecidas con CPFZ
89
xi
1
I. INTRODUCCIÓN
En el Perú el 25,4% de la población infantil menores de 5 años sufren desnutrición crónica, y el 56% presenta deficiencia de vitamina A, y que la gran mayoría está consumiendo más calorías que alimentos ricos en micronutrientes, presentando anemia en un 56%.1 Según el Ministerio de Educación, en la Región Lima Provincias, los niños de 6 a 9 años presentaron desnutrición crónica en un 19,3% durante el año 1999 y bajó al 14,7% en el año 2005, correspondiendo a la Provincia de Huaura un 11%.2 Entre los métodos prácticos para corregir las situaciones de desnutrición, históricamente se planteó el enriquecimiento de los alimentos, el cual ha demostrado en forma clara su factibilidad técnica, ventaja económica, efectividad para prevenir y corregir los desbalances nutricionales. Conocedores del alto potencial de productos agrícola de nuestra región como la betarraga, zanahoria, nabo, coliflor, rábano y camote, que cuentan con una demanda aceptable, y observándose el no consumo de las hojas frescas de estos productos a los cuales se les considera como subproductos de la poscosecha, surge la inquietud de comprobar las bondades nutricionales de estas hojas y su posterior utilización como insumo en la elaboración de diversos alimentos y proponerlos como nueva alternativa alimentaria. _____________________________ 1 2
Fondo de la Naciones Unidas para la Infancia (2004) ; El Estado de la Niñez en el Perú. UNICEFINEI. Instituto Nacional de Estadística e Informática- Perú. p. 36-40. Ministerio de Educación. Censos Nacionales de talla en escolares 1999 -2005-Unidad de Estadística Educativa. Lima
2
En la formulación de alimentos el criterio más importante en la selección del nivel de incorporación de cualquier ingrediente, es la contribución que éste tendrá en la aceptación del producto final. Se han efectuado algunos ensayos sobre la incorporación del concentrado proteico foliar(CPF) a los alimentos, bien sea en forma directa o como ingrediente, se ha determinado que el CPF producido contiene alrededor del 55% de proteínas y cantidades apreciables de hierro y provitamina A. En esta investigación se intenta dar al Concentrado proteico Foliar de zanahoria un uso alternativo en la alimentación humana directamente, con el fin de aprovechar su gran contenido de proteínas, así como de provitamina A y hierro, utilizando para ello un producto que tienen gran aceptación en la población como es la galleta. Por lo anterior, el objetivo del presente trabajo de investigación fue determinar si el concentrado proteico foliar de zanahoria podría ser incorporada a niveles moderados en la elaboración de galletas sin mostrar un efecto negativo en el nivel de aceptación de las mismas, así como su valor nutricional; por lo que la obtención de este producto permitirá por lo tanto contar con una nueva fuente alimentaría de gran valor nutritivo que favorecerá a la gran mayoría de la población infantil provenientes de zonas de alta pobreza de nuestra región y que no pueden satisfacer sus requerimientos nutricionales, contribuyendo de esta manera elevar el nivel nutricional de este sector más vulnerable.
3
II. MARCO TEÒRICO
2.1 Zanahoria (Daucus carota) 2.1.2 Origen La zanahoria
es una especie srcinaria del centro asiático y del
mediterráneo. Ha sido cultivada y consumida desde la antigüedad por griegos y romanos. Durante los primeros años de su cultivo, las raíces de la zanahoria eran de color violáceo. El cambio de éstas a su actual color naranja se debe a las selecciones ocurridas a mediados de 1700 en Holanda, que aportó una gran cantidad de caroteno, el pigmento causante del color y que han sido base del material vegetal actual.
2.1.3 Clasificación Taxonómica3 Reino
:
Vegetal
División
:
Fanerògamas
Su-División : Clase :
Angiosperma Archiclamidea
Sub- clase
Umbeliflorales
Orden
:
Umbeliferaceae
Familia
:
Umbeliferas
Gênero
:
Daucus
Espécie
:
Nombre común:
Daucus carota
Zanahoria.
____________________________ 3
Texto de Botánica Aplicada (Recopilación Bibliográfica) Universidad Nacional DIAZ H (1995): José F.P.Sánchez CarriónHuacho-Perú.
4
2.1.4 Descripción La zanahoria es una planta bianual, pero cultivada como anual si se desea obtener la raíz comestible; en el segundo año florece aprovechando los nutrientes de la raíz, produciendo semillas. Tiene tallos estriados y pilosos, con hojas recortadas y flores blancas o rosadas. La raíz es fusiforme y jugosa. Según las diferentes variedades cultivadas, la raíz puede ser blanca, roja, amarilla o violácea.
Figura 1: Planta de zanahoria
a). Sistema radicular.- Consiste en una raíz primaria pivotante engrosada que, incluyendo parte del hipocotilo, constituye el órgano de consumo de la especie. Esta rodeada por numerosas raíces secundarias, ramificadas y finas, que se forman a partir de la mitad inferior de la raíz principal y que alcanzan una profundidad de hasta 1 m en el suelo.
5
En la segunda temporada, el crecimiento se reinicia a partir de las reservas almacenadas en la raíz pivotante, la que pasa a ser una estructura fibrosa a leñosa, no comestible.
Figura 2: Raíz de zanahoria
b) Sistema aéreo.- Durante la primera temporada de crecimiento el sistema caulinar es arrosetado, con un tallo pequeño y muy comprimido, en el cual se generan hojas grandes (30 a 60 cm), pubescentes, con peciolo largo, delgado, de base abrazadora, y de lámina fuertemente dividida (bi
o
tripinnatisecta) con segmentos lineales. Al inicio de la segunda temporada el tallo se elonga y ramifica en numerosos tallos florales, de 1 a 2 m de altura, que culminan en la inflorescencia (umbelas compuestas). De acuerdo a su ubicación en los tallos florales, las umbelas son terminales o primarias, secundarias, terciarias e incluso, cuaternarias, disminuyendo progresivamente de tamaño. Cada umbela contiene numerosas flores blancas, pequeñas, epíginas, en su mayoría hermafroditas, con cinco sépalos
6
pequeños, 5 pétalos blancos a púrpura, 5 estambres protándricos y un ovario bicarpelo, provisto de nectarios. El fruto desarrollado después de la polinización cruzadas entomófila es un esquizocarpo, formado por dos pericarpios (aquenios) espinosos que hacia la madurez se dividen ventralmente, conteniendo una semilla cada uno
Figura 3: Sistema aéreo de la zanahoria
2.1.5 Composición Química y Valor Nutricional. En la raíz de la planta cultivada hay alrededor de 89% de agua; 0,6 % de proteínas; 0,5% de grasa; 1,2 % de fibra; 7,3% de azúcares y muchas vitaminas, predominando la provitamina A (2000 a 12000 UI). Posee también hierro, potasio y calcio en niveles muy considerables y algo menos de fósforo. Aportan alrededor de 40 calorías por cada 100 gramos de alimento. (Tabla1)
7
El sabor de la zanahoria está regido por su composición en azúcares y flavonas, entre los azucares resulta muy importante la relación entre los hidratos de carbono reductores (fructosa y glucosa) y no reductores (sacarosa). El olor es fuerte aromático y típico. Las hortalizas no son tan agradables como las frutas, no obstante las hortalizas tienen olores y sabores que aunque menos prominentes que los sabores de las frutas son igualmente distintivos (FOX y CAMERON, 2004). El color anaranjado de la zanahoria se debe al contenido de α- y β- carotenos los cuales son precursores de la vitamina A.
Tabla 1 Comparación Química Bromatológica de la zanahoria por 100 gramos de parte comestible Componentes Energía Kcal Agua (g) Proteían (g) Grasa (g) Carbohidratos (g) Fibra (g) Ceniza (g) Calcio (mg) Hierro Retinol (ug%)
Zanahoria 41 89 0,6 0,5 9,2 1,2 0,7 33 0,5 1696
Harina de zanahoria 293 11,8 7,3 1,5 67,7 6,9 11,7 418 --6089
Fuente: Tablas Peruanas de Composición de Alimentos (1996)
2.2 Valor Nutricional de las Fuentes Foliares Las hojas de hortalizas presentan una composición muy variada de micronutrientes como minerales (calcio, magnesio, potasio, hierro, zinc, manganeso, cobalto y cobre) y vitaminas (Vitamina E,
Provitamina A y
complejo B, excepto la vitamina B12), los cuales constituyen una fuente principal para el ser humano.
8
Las hojas de vegetales tienen un modelo cualitativo constante de carotenoides, siendo las principales la luteína, β-caroteno, violaxantina y neoxantina. El αcaroteno, β- o α – criptoxina, zeinoxantina, anteroxantina y luteína 5,6-epóxido pueden encontrase como constituyentes menores (RODRIGUEZ AMAYA,
2000).
Las hojas de vegetales no consumidas (por ejemplo, hojas de zanahoria, betarraga o nabo), por lo general contienen de 33 a 92 ug/g de β-caroteno. Las hojas comestibles de zanahoria, la cual usualmente son descartadas tienen 2,10,1 ug/g de - caroteno y 2711 ug/g de - caroteno en el cultivar Brasilia y 8,05,4 ug/g de -caroteno y 209 ug/g de - caroteno en el cultivar Beta (ALMEIDA – MURADIAN y POPP, 2001 ). Estas hojas son buena fuente de fibra y muy bajos en grasa, pero contienen los ácidos grasos esenciales: ácido linoléico. y linolénico. La hoja en base seca contiene cerca del 25% de proteína (Tabla 2). Tabla 2: Composición bromatológica comparativa de algunas fuentes foliares (% materia seca) Materia Foliar Componentes Humedad Proteína Extracto Etereo Cenizas Fibra total Minerales (mg%) Calcio Hierro Magnesio
Fuente:
H. hoja yuca
H. hoja yuca
---34,37 12,52 6,52 21,40
7,80 25,5 8,48 7,58 34,64
Hojas deshidratadas yuca 11,6 22,7 3,3 8,3 18,8
Alfalfa
1 090,0 98,40 320,0
39,9 ---
900 42,5 700
---
Modesti Fátima 2007
Giraldo Toro 2006
Aletor y Adeogum 1995
Cortéz y Gallardo 2005
-----27,11 2,86 12,47 18,59
9
La hoja de yuca tiene un 77% de agua, 8,2% de proteína, 13,3% de carbohidratos solubles; 1.2% de grasa; 2,2% de fibra cruda en base húmeda y es considerada como una de los vegetales verdes con mayor concentrado de proteínas (NECOCHEA, 2002).
BUITRAGO ET AL, (2001) reportan que las hojas de yuca presentan un alto valor nutricional con un contenido de proteína de 22,7%; cenizas de 10,9 %; grasa de 6,8%; fibra 11%, tomadas con una humedad base de 7,80%. Otros investigadores han reportado que las hojas de yuca son limitantes en aminoácidos azufrados, como la metionina y en segundo lugar la fenilalanina. 4 En las hojas de todas las variedades de yuca de Brasil, también son deficientes en metionina y posiblemente marginal en triptófano en relación a la proteína referencial de la FAO; por lo que, la proteína de hoja necesitan ser suplementadas con otras fuentes de proteína rico en este aminoácido.5 El Dr. GUILLEN LORA (1999), manifiesta que las hojas de yuca tendrían propiedades proteicas y medicinales que sobrepasan a los de otros productos como maca, kiwicha, quinua, espinaca entre otros, y que las pruebas realizadas en diversos laboratorios indican que la hoja de yuca tiene un 77% de agua; 8% de proteína; 13,3% de carbohidratos solubles; 1,2% de grasa; 2,2% de fibra cruda, contiene los 8 aminoácidos esenciales; minerales como hierro, Calcio, potasio, fósforo magnesio, cinc y cobre; también alto contenido de β-caroteno y vitaminas A, B1, B2, B6 y B12 y ácido pantoténico.
_________________________ _. 4 5
RAVINDRAN, G; RAVINDRAN, V: (1988) Changes in the Nutritional Composition of cassava (Manihot sculenta Crantz) leaves during maturity. Food Chemistry Barking. V27, p. 299-309. MILLER, E .L. (1967). Determination of the tryptophan content of feedingstuff with particular reference to cereals .Journal. Science Food. Agriculture, 18:381-390.
10
Entre los factores que influyen en la composición nutricional de las fuentes foliares están relacionados con la edad de las plantas y la proporción hojas/ tallos. A mayor edad de las plantas, la proporción de tallo aumenta y con ella la cantidad de fibra. Sin embargo, a mayor proporción de hojas en relación con los tallos, se obtienen mayor concentración de proteína y un aumento del valor nutritivo.
(Tabla 3)
Tabla 3: Composición bromatológica de algunas fuentes foliares (% Materia seca)
Componentes Follajes
Materia Seca
Proteína
Proteína
Fibra
Extracto
Bruta
Verdadera
bruta
etéreo
Carbohidratos.
Autores
Leguminosas: Vigna unguiculata
---
18,5
14,0
34,0
2,5
8,5
Díaz y Padilla
Canavalia
---
22,2
14,0
30,0
2,5
9,8
Glycine max
---
14,0
10,0
30,0
2,5
7,5
Díaz y Padilla
Cajanus cajan
29,5
24,3
---
24,8
5,2
5,7
(1997) Udedible y Igwe
(1997) Díaz y Padilla (1997)
ensiformies
(1989)
No leguminosas: Manihot esculenta
15,3
24,2
18,15
20,7
6,4
6,07
Buitrago(1990)
---
16,7
---
17,1
7,9
12,5
Ross y Enrique
10,8
18,5
---
10,2
3,7
25,9
(1969) Ipomea batata
Gohl (1975)
Fuente: Savon Lourdes, 1999 .
BUITRAGO y GIL (2002), manifiestan que el contenido de nutrientes en hojas de yuca va a depender de la parte de la planta que se use para determinar su composición por ejemplo, si solo se utiliza lámina foliar, el contenido de proteína sería de 23-28% en base seca, pero si se incluyen los peciolos y las ramas verdes apicales el contenido se reduciría de 18-21%; una relación inversa se apreciaría en
11
el contenido de fibra que suele ser alrededor de 9% para lamina foliar, pero que aumenta a 20-25% cuando se incorpora toda la parte superior de la planta. (Tabla4).
De acuerdo a los nutrientes requeridos, la parte de la planta que se use determina su composición por ejemplo, si solo se utiliza lámina foliar, el contenido de proteína sería de 23-28%.
Tabla 4: Contenido de nutrientes en hojas de yuca (%)
Nutrientes
Hojas
Hojas y peciolos
Hojas, peciolos y tallos
Proteína
22,7
21,6
20,2
Cenizas
10,9
9,8
8,5
Grasas
6,8
6,3
5,3
11
11,6
15,2
7,80
9,0
7,60
Fibra Humedad base
Fuente: Buitrago y Gil 2002
El nivel relativamente alto en fibra y el volumen
del material foliar
conjuntamente con su contenido en factores antinutricionales ha estimulado el interés en el fraccionamiento foliar en un concentrado proteico foliar (CPF) y residuos fibrosos. Estos últimos son ideales para rumiantes, en tanto que los CPF lo son por lo menos en teoría para los monogástricos.
12
El rango de aminoácidos de las hojas verdes es similar al de la proteína animal excepto por el contenido marginal de metionina. Los experimentos con ratas, conejos y pollos de levante han revelado que la proteína es altamente digerible (81%) y que es mejor que la harina integral de pescado como suplemento proteínico para raciones de pollo de levante.
Las pruebas clínicas con niños en una dieta complementada con proteína foliar indicaron que el edema desapareció en 10 días, mejoró el apetito y los niños se tornaron mentalmente alertas. La diarrea cedió espontáneamente; hubo un buen aumento de peso y un aumento notable de proteínas séricas y albúminas.
2.3 Factores antinutricionales Son sustancias naturales sintetizadas por lo tejidos vegetales para protegerse de depredadores tales como bacterias, hongos, insectos y otros animales. Estos compuestos pueden srcinar una disminución en el consumo voluntario, interfiere en el proceso digestivo con la utilización metabólica del alimento comprometiendo la salud y los potenciales productivos de los animales que lo consumen. Las harinas foliares de leguminosas y de cultivos con alta producción de biomasa presentan una combinación diversa de compuestos antinutricionales, como son los taninos, cianógenos, saponinas, aminoácidos no proteicos (canavanina, mimosina), lectinas y alcaloides; siendo las más abundantes los taninos y las saponinas.(BUITRAGO 2001) Las proteínas que se enlazan a los taninos alteran su metabolismo e incluso las interacciones posteriores enzimas. taninos inhiben la actividad de las enzimas digestivas. Así la inhibición enzimática y la formación de complejos con los taninos y carbohidratos pueden reducir la digestibilidad.
13
La presencia de algunos factores antinutricionales en las hojas de yuca como el ácido cianhídrico, tanino y fitina afectan la utilización de la proteína (ALETOR
y FASEUJI, 1997).Los valores promedios de cuatro variedades de hoja de yuca examinados variaron de 52.9 ± 8,9 mg% HCN; 9,7±3,6% taninos y 192 ±60.4 mg% de fitina.
Los taninos están asociados con la pobre palatabilidad en las dietas que lo contienen en niveles altos como un resultado de su propiedad astringente la cual es una consecuencia de su capacidad para enlazar con proteínas de la saliva y membranas de la mucosa. esta propiedad probablemente influencia la asimilación de los aminoácidos en dietas contiendo CPF yuca como fuente principal de proteína por lo tanto los aminoácidos parcialmente no disponible y así la reflejan en los parámetros de crecimiento.
2.4 Concentrado Proteico Foliar (CPF): 2.4.1
Definición: Es un alimento extremadamente nutritivo que se obtiene machacando hojas normales, para obtener jugo, que luego se coagula con agua caliente. La proteína resultante es un sólido, verde oscuro, de sabor fuerte, parecido al té o el heno y con textura similar a la del queso (GUZMAN Y BLANCO, 1981). El extracto foliar es el concentrado de hojas obtenidas de la separación de los nutrientes de la fibra insoluble en donde quedan concentrados macro y micronutrientes.
2.4.2 Antecedentes.El proceso de fraccionamiento o extracción de nutrientes de las hojas y de los pastos, se incrementa a comienzos del siglo XX. El interés en el tema alcanzó su momento culminante, cuando el temor real a una hambruna
14
provocada por un bloqueo naval llevó a los científicos a buscar métodos adicionales de autosuficiencia alimenticia. A partir de 1960 se incrementó el interés en hacer extracto de las hojas, comenzando el trabajo en dos lugares: En los países desarrollados comenzaron a usar el extracto de hojas secas para enriquecer el alimento para animales. Al mismo tiempo FIND YOUR FEET (Hojas para la Vida) una pequeña organización voluntaria establecida en Londres, Inglaterra, comenzó a promover el uso del concentrado de hoja para combatir la desnutrición de los niños que viven en los pueblos y aldeas tropicales. Find Your Feet ha comenzado programas para enseñarles a las mujeres a preparar el concentrado de hoja para niños desnutridos en México, India, Bolivia, Sri Lanka, Ghana, Nicaragua y Bangladesh. Estos programas han recibido apoyo financiero de las Naciones Unidas, la Comunidad Económica Europea, La Agencia Británico de Desarrollo de Ultramar, El Club Rotario Internacional entre otros. A mediados de los anos 1970, se emprendió en la India una serie de pruebas de alimentación. El proyecto más conocido tuvo lugar en Coimbatore, escogido por su experiencia en pruebas de alimentación humana, el estudio de Coimbatore se centró en niños de 2 a 5 años y mostró que el extracto de hojas suministradas en porciones de 15 gramos, promovía el crecimiento de los niños sin causar efecto lateral, y cubría los requerimientos de proteína. En los años 1975 -80, algunos responsables del grupo Corporativo Agrícola France-Luzerne, especializados en los forrajes deshidratados, descubrieron que unos de sus producciones, un concentrado de hojas de
15
alfalfa, podría ser utilizado en el consumo humano, mediante algunas modificaciones en el proceso de extracción. En 1978, un Programa de investigación para encontrar plantas tropicales adecuados para el fraccionamiento de proteínas de hoja fue organizado por la estación de Investigación de Agricultura tropical, USDA ( Ciencia y Educación), en Mayaguez, Puerto Rico. Al menos 500 plantas fueron sembradas y evaluadas como fuentes potenciales para la extracción del concentrado proteico de hojas (CPF) (TELEK, 1983). Desde el año 1989 SOYNICA (La Asociación Soya de Nicaragua) enseña la técnica artesanal del procesamiento de extracción de los nutrientes de las hojas verdes comestibles como alimento alternativo y complementario de la dieta diaria de las familias. Asimismo, obtienen desde 1994, extractos foliares de la alfalfa, e indican que los nutrientes extraídos de las hojas comestibles de color oscuro tienen una capacidad nutricional excepcional por sus altos componentes de proteínas, lípidos, calcio, hierro, magnesio, manganeso, cinc, cobre, β-carotenos, vitaminas y ácido fólico. En 1993,
el grupo Corporativo Agrícola France-Luzerne, crean la
Asociación para la Promoción de los extractos Foliares en Nutrición (APEF), asociación sin fines de lucro, con el objetivo de estudiar, perfeccionar y luego desarrollar esa innovación. Hoy en día, la APEF demuestra, que en el contexto mundial de la miseria y malnutrición, los extractos foliares aportan un camino hacia una solución, quizás parcial, pero eficaz y permanente, a las dietas alimentarías desequilibradas de las poblaciones en dificultad. Según informe de SOYNICA (2001) en Nicaragua, se lanzó al mercado el extracto foliar y dos cereales nutricionales con el fin de dar prestigio social
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al producto y mayor disponibilidad. Los cereales CRECIPINOL y CRECIAVENA contienen 5 gramos de extracto foliar seco por cada porción. Esta cantidad de extracto es un gran aporte en nutrientes de altos valores y sus resultados son inmediatos. SOYNICA los considera las “herramientas contra la pobreza” y un elemento seguro en la reducción d e
la pobreza. Aproximadamente 30,000 nicaragüenses
consumen extracto foliar con
algún grado de regularidad (esto incluye 20,000 niños que lo consumen en meriendas proporcionadas en los preescolares estatales). Las familias de mayores ingresos en Managua compran el extracto foliar en forma de mezclas para bebidas (pinol de maíz molido y avena para refrescos) en supermercados.
2.4.3 Obtención del Concentrado proteico Foliar (CPF) Los concentrados de proteínas de hoja deben considerarse
seriamente
como una fuente adicional de proteínas. Los concentrados de proteína de alfalfa son preparados en una gran escala comercial en Europa y los EEUU. Los criterios que se usan para la selección de plantas adecuadas para la extracción de concentrados proteicos son: Alto contenido de proteína y materia seca; buena extractabilidad de proteínas cuando es cortado en forma fresca y buen potencial de crecimiento. Las plantas deben fijar nitrógeno, ser erecta y fácilmente cosechadas mecánicamente y no ser tóxica en factores antinutricionales. (Telek,1983)
Existen diversos procedimientos para la obtención de un concentrado proteico foliar. Estos procesos consisten básicamente, de una extracción
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utilizando una solución extractora combinada con una operación mecánica que produce una ruptura celular para la liberación de los nutrientes solubles, produciendo un jugo verde y un residuo fibroso. El residuo fibroso es separado del jugo verde por medio de métodos convencionales de filtración o prensado. La siguiente etapa es la precipitación del jugo seguido de centrifugación, obteniéndose un sobrenadante y el CPF terminando con la deshidratación. Los métodos más usados para precipitar las proteínas es mediante la adición de ácidos Hay otras técnicas como la fermentación o uso de floculantes o la reducción de la constante dieléctrica por medio de la adición de solventes orgánicos como etanol, acetona, éter o butanol. 6 Los concentrados proteicos foliares pueden separarse en dos fracciones: cloroplásticas o fracción verde y la citoplasmática o fracción blanca. La proteína cloroplástica precipita cuando el extracto de hoja se calienta entre 55°C y 60°C. El precipitado se separa por centrifugación. El sobrenadante se calienta a 80°C y la proteína precipita. La fracción citoplasmástica es la que posee un mayor valor biológico y tienen entre el 12-15% de nitrógeno, en tanto que la cloroplástica tienen 8% y más cenizas, grasa y carbohidratos. Entre las ventajas de la obtención del CPF de las plantas tropicales se halla: la reducción del contenido de factores antinutricionales, la disminución de la voluminosidad de las harinas foliares y el incremento en el contenido de proteína y entre sus desventajas, el gasto de energía que implica la generación de vapor para su obtención. Para preparar un CPF es ________________________ 6
Oshima, M; Ueda, H. (1984) Effects of some treatments on the yield and the nutritive value of lucerne leaf protein concentrate. Japonese Journal of Zootechnical, Tokyo, v 55, N° 8, p 584590.
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necesario seleccionar la planta que se van a utilizar bajo los criterios de la extractabilidad de la proteína de las hojas y el contenido proteico de producto preparado.
2.4.3.1 Métodos de Obtención del CPF Varios procedimientos han sido descritos por la literatura para la obtención de concentrado proteico de hojas (CPF).En general, los procesos consisten básicamente, de una extracción utilizando una solución extractora combinada con una operación mecánica que provoca la ruptura celular
y la liberación de los nutrientes
solubles, produciendo un jugo verde y un residuo fibrosos. El residuo fibroso es separado del jugo verde por medio de métodos convencionales de filtración o prensado. La próxima etapa es la precipitación del jugo, seguido de centrifugación, obteniendo un sobrenadante y el CPF y finalizando con una deshidratación, conforme se ilustra en la Fig.4.
Los métodos de precipitación más utilizados, según la literatua son los que emplean ácidos o calentamiento. Hay otras técnicas diferentes como la fermentación, o uso de floculantes o la reducción de la constante dieléctrica por medio de la adición de solventes orgánicos tales como: acetona, etanol, butanol o éter .
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Hojas frescas
Filtración
Jugo verde
Residuo fibroso Ajuste de pH (3,0 a 4,0) Calentamiento (60º a 85ºC)
Precipitación
Centrifugación
Sobrenadante
Concentrado Proteico de hojas (CPF)
Deshidratación
Figura 4: Flujograma de obtención de concentrado proteico de hojas (Modesti 2006)
Según TELEK (1983), la separación de las proteínas del jugo se puede realizar por diversos métodos (Tabla 5); sin embargo indica que la más conveniente es la coagulación por inyección de vapor.
20
Tabla 5: Métodos de Separación del Concentrado proteico del jugo verde*
Tratamiento No medido 80 -84°C CALENTAMIENTO 60° y 84°C 55°, 64°, 82°C
ACIDO JUGO VERDE
SOLVENTES ORGANICOS
FERMENTACIÓN ANAERÓBICA FLOCULANTES
Fracciones Verde y blanco Verde Verde y blanco Verde y blanco
Verde
Referencia Rouelle, 1973 Pirie, 1971 Edwards et al; 1971 2 Telek, 1979 Pirie, 1971
Etanol, Acetona
Verde
Huang, 1971
n-butanol
Verde
Allison,1973 en Hove and Bailey 1975
Verde
Stahman, 1978
VERDE
Anelli et al., 1977y Knuckles, 1980.
* Telek L., 1983
En el proceso de fraccionamiento por calor, después del aislamiento de la proteína verde a 55° C, en muchos vegetales se pueden separar 2 fracciones de proteína blanca: una a 64° C y otro a 82° C, tal como se indica en la Figura 5. La fracción de proteína blanca preparado de la alfalfa es nutritivo, con una Relación de eficiencia proteica (PER) similar al de la caseína ( BICKOFF Y
ET AL, 1975).
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Hojas frescas Macerar Prensar
Jugo Verde
Residuo
Calentar 55°C
Precipitado centrifugar
Sólido
Líquido Calentar 64°C
secar
Precipitado
Proteina Verde
Centrifugar
Sólido
Líquido Calentar 82°C
secar
Precipitado centrifugar
Proteína blanca Sólido
Jugo Desproteinizado
secar
PROTEINA BLANCA
Figura 5: Extracción de Concentrado de proteína Foliar a nivel experimental de laboratorio (según Telek 1979)
22
CORTES Y GALLARDO (2005), propusieron 4 métodos para la obtención de concentrados proteicos de alfalfa. Estos métodos están basados en la extracción acuosa de la proteína y extracción del jugo, posteriormente su coagulación por tratamiento térmico y/o precipitación isoeléctrica, filtración y secado por liofilización. También efectuaron combinaciones de estos métodos y tratamiento en frío para favorecer la precipitación de la proteína (Figuras 6, 7, 8, 9 y 10)
Figura 6: Proceso de obtención de un concnetrado proteico a partir de un extracto acuoso por tratamiento tèrmico- (Cortés y Gallardo 2005)
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Figura 7: Proceso de obtención deconcnetrado proteico a partir de extracto acuosoy cambio en pH (ajuste con HCL 1N)- (Cortés y Gallardo 2005)
Figura 8: Proceso de obtención de concentrados proteicos de un extracto acuoso con tratamiento térmico y de pH. (Cortés y Gallardo 2005)
24
Figura 9: Proceso de obtención de concentrados proteicos de un extracto acuoso, usando tratamiento térmico y/o cambios de pH (ajustes de pH con HCL 1N) y una decantación en frío. (Cortés y Gallardo 2005)
Figura 10: Obtención de concentrados proteicos a partir de una molienda en extractor obteniendo un jugo, que se somete a tratamiento térmico y una decantación en frío. (Cortés y Gallardo 2005)
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El método que permite recuperar el 92% de proteína, es aquel en el que se utiliza como materia prima el jugo de alfalfa, se ajusta el pH al punto isoeléctrico de la proteína y se aplica un tratamiento térmico. Este rendimiento se podría mejorar si se aumentan el numero de extracciones o si se aplica un método de obtención del jugo y extracción acuosa sobre el residuo. 7
Estudios realizados por Satterlee (1980) ha mostrado que las mejores condiciones para recuperar las proteínas del jugo extraído de las hojas son temperaturas entre 65° y 85° C con ajustes de pH en el jugo Algunos de los compuestos de nitrógeno presente en el jugo verde no son precipitados por el tratamiento térmico. El Nitrógeno soluble en el jugo pardo residual puede ser 30 a 40% del contenido de N total en el jugo verde. Esto puede ser usado como substrato para la producción de levadura grado alimenticio.
2.4.4 Extracción de proteínas.La extracción de las proteínas de hojas dependerá en gran parte, del grado de desintegración celular, que afecta la cantidad de proteína que se obtenga durante el proceso. Esto porque, cuanto mayor es el rompimiento, mayor es la destrucción de las paredes de la célula y, consecuentemente mayor cantidad de proteínas serán obtenidas en el jugo ( PIRIE, 1987). _______________________ 7
CORTES SANCHEZ, A. y GALLARDO NAVARRO Y. (2005): Obtención de Concentrado proteico a partir de alfalfa (Medicago sativa). VII Congreso Nacional de Ciencia de los Alimentos y III Foro de Ciencia y Tecnología de Alimentos - México .
26
Para esto es necesario que se haga en un extractor mecánico, que provocará el rompimiento de las paredes celulares del vegetal, a través de corte, impacto, y aplicación de presión diferencial. Los subproductos de extracción, como sus respectivas composiciones y aplicaciones, lo podemos visualizar en la Figura 11. Pueden utilizarse como agentes de extracción, tanto el agua como soluciones moderadamente alcalinas (DERENZO & ALDEIA, 2000).
URRIBARI Y ET AL (2004 ), por ejemplo, utilizaron hidróxido de calcio en su trabajo, una solución muy común en la literatura, obteniendo como rendimiento máximo de extracción, 11,70% para pasto elefante a pH 12,6. Con relación a la eficiencia de las soluciones extractoras.
2.4.5 Factores que afectan la Extracción y Precipitación de las Proteínas. Los factores que pueden interferir en la extractabilidad y el rendimiento de la extracción se puede destacar la edad de la planta, una relación de proteína/fibra del vegetal, el equipo empleado para realizar el rompimiento celular, la composición del agente extractor, el tiempo y la temperatura de extracción (ESPÍNDOLA, 1987; DERENZO & ALDEIA, 2000;
URRIBARRI Y ET AL, 2004). Durante las etapas de extracción y precipitación, es de fundamental importancia controlar algunos factores para que no ocurran alteraciones en las características y rendimiento del CPF. La manipulación de las hojas durante la época de cosecha, la utilización de un equipo adecuado durante el proceso de extracción, en seguida, una coagulación de las proteínas lo más rápido posible.
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Hojas frescas
Extracción
Jugo verde
Residuo Fibroso
Coagulación
Sobrenadante
-Aminoácidos - Azúcares - Acidos grasos - Minerales
- Biofertilizante - Substrato para crecimiento microbiano
Concentrado Proteico de Hojas (CPF)
- Proteínas - Lípidos - Carbohidratos - Minerales
-Celulosa - Hemicelulosa - Lignina - Pectina - Proteínas - Lípidos - Amidas
-Forraje para rumiantes - Producción de biogas
- Suplemento para la alimentación humana y ración para animal
Figura 11: Esquema de extracción de Proteínas de Hojas (Espíndola, 1987)
Esto es importante para aumentar la eficacia y reducir el tiempo de proceso, una vez que al romper las estructuras celulares, son liberadas enzimas de acción proteolíticas y lipooxidasas, comprometiendo la calidad del CPF
(ESPINDOLA, 1987). También son liberadas, juntamente con las proteínas algunas substancias, como los polifenoles, que reaccionan con las proteínas
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formando complejos insolubles, disminuyendo la extractabilidad de las proteínas (DERENZO & ALDEIA, 2000). Se estima de que ocurra una unión entre proteínas-polifenoles y proteínascarbohidratos durante
la preparación del CPF, influyendo en la
digestibilidad proteica. Entre algunos factores principales para que ocurra esta unión, podemos destacar: el tiempo, las condiciones de procesamiento de la planta y, dependiendo de la concentración de polifenoles se puede perjudicar completamente la extracción de las proteínas de las hojas. En las diferentes literaturas se sugiere un pH inferior a 6 para la precipitación, pues el punto isoeléctrico de las proteínas de las hojas está comprendida entre 3 a 5. Para valores próximo a su punto isoeléctrico, las moléculas proteicas se manifiestan con un mínimo de interacciones con el agua y sus cargas y así pueden surgir agregados y conducir a una precipitación. Una alteración del pH puede significar alteraciones en el rendimiento y en la propia precipitación de las proteínas, causando interferencias en la formación del coagulo. El procesamiento térmico durante la preparación de los CPF puede contribuir para un aumento de la digestibilidad de las proteínas foliares acompañadas de una reducción de substancias antinutritivas. Temperaturas entre 75° C y 80° C para la precipitación son recomendadas, pues encima de estos valores pueden comprometer el valor nutritivo del CPF. Temperaturas encima de 100°C, además de causar daños a la proteína, podemos tornar a la lisina totalmente indisponible.
29
2.5 Hojas investigadas para la obtención de Concentrado proteico Foliar. El potencial que tiene la hoja vegetal como fuente proteica así como el follaje existente en los trópicos húmedos, obliga a investigar la posibilidad de obtener concentrados proteicos para ayudar a resolver el problema de la alimentación del hombre y animales. El porcentaje de proteína que se puede extraer de las hojas verdes de leguminosas aumenta a un máximo de 70% y hasta 90% en las hortalizas verdes en las primeras 8 semanas después de la siembra; estos niveles disminuyen entonces a valores bajos (20-40%) después de 11 semanas. Hasta 3000 kg de proteína/ha/año se puede obtener de estas hojas, lo que equivale a aproximadamente 3 veces la cantidad de proteína que se obtendría si las plantas se cultivaran solo por sus semillas. Diversas leguminosas tropicales han sido investigadas en Brasil para la obtención de concentrado proteico de hojas, como el frijol (Cajanus cajan, Canavalia ensiformes, L. Además de las leguminosas se han estudiado otras
como, el amaranto, betarraga, camote, yuca, caña de azúcar .Los CPF de alfalfa
son producidos en escala comercial en Francia, EUA, Hungría y Dinamarca, aplicado en la mayoría de las veces para la alimentación animal ( ( D Alvise et
al 2000). Según KENNEDY (2003), las hojas a las que se puede aplicar la extracción foliar son: hojas del frijol, mostaza, yuca, rábano, remolacha, zanahoria, jocote, guayaba, tamarindo, entre otros. Esta hojas son ricas en proteínas, vitaminas A, E y K, hierro, cinc, calcio, fósforo, potasio, sodio, magnesio, manganeso, cobre y ácido fólico.
30
2.6 Calidad Nutricional y Estudios realizados con el Concentrado Proteico Foliar (CPF). El extracto foliar es muy rico en vitaminas y minerales, especialmente en dos micronutrientes mas deficitarios en la dieta nicaragüense: Vitamina A y Hierro. El extracto foliar también presenta proteínas de alta calidad (aminoácidos esenciales) ácido fólico, vitamina E y otros minerales, incluyendo calcio, zinc, magnesio y cobre (SOYNICA) Gracias a su gran riqueza, sobre todo en lisina, triptófano, hierro calcio y vitaminas, el extracto foliar reequilibran las raciones compuestas de granos; favorecen el crecimiento y la resistencia hacia las enfermedades. La proteína foliar consiste de enzimas y algunas proteínas estructurales, constituyendo entre 70 y 80% del nitrógeno total. La proteína citoplásmica, libre de clorofila, es soluble en agua, es de mayor digestibilidad y posee un alto valor nutricional, mientras que, la fracción cloroplástica (proteína verde), insoluble en agua, es una lipoproteína en estado coloidal asociada con los cloroplastos, de menor digestibilidad y valor nutritivo La pared celular de las hojas contiene alrededor de un 10% de proteínas ( MODESTI et al 2007). La composición de 100 g de concentrado de hoja a 60% de humedad, según Kennedy (1999) tiene aproximadamente: 24 g de proteínas (proteína de alta calidad, equivalente a la carne o al pescado, menos que la leche o huevo, pero más que los granos y frijoles. 5 000 UI Vitamina A (beta-caroteno) 40 mg% de Hierro 720 mg% de Calcio 140 calorías
31
140 microgramos % de ácido fólico. Según LOWE, (2002) en un estudio realizado en Bolivia indica que la composición del concentrado de hojas en % de base seca es: Proteína 60,31 Energía Kcal 343,43 Calcio 191,48 mg Hierro 96,30 mg Vitamina A 14,57 mg RE
Pico Fonseca (2008) y Ayodeji proteínas en el concentrado
y colab. (2005), encontraron valores de
proteico foliar de yuca de 40,8% y 47%
respectivamente. En relación a micronutrientes
los concentrados proteicos
foliares de yuca, camote, frijol y alfalfa contiene niveles considerables, siendo mayor contenido de hierro en el CPF de frijol, seguido del camote y en cuanto a B caroteno el CPF de yuca presenta 622,2 ug/g y en menor cantidad el camote con 44,56ug/g (Tablas 6 y 7).
Tabla 6. Composición Química del CPF de yuca* (g/100 materia seca) Nutrientes Cantidad % Proteína 47 Fibra Cruda 2,0 Extracto Etéreo 21,6 Cenizas 7,8 Extracto Libre de Nitrógeno 15,9 Energía Bruta (MJ/kg) 524,3 Energía Digestible 461,0 Promedio de 3 variedades de yuca Fuente: Ayodeji O. Fasuyi and Valentín A. Aletor- 2005
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Tabla 7: Composición Nutricional de Concentrados Proteicos Foliares (materia seca) Nutriente Nitrógeno x 6.25 Hierro (mg%) Zinc (mg%)
Yuca 40,8 36,9 41,0
Triptófano B-caroteno % ug/g Digestibilidad
0,142 622,2 71,18
Concentrado proteico Foliar Camote Frijol Alfalfa 22,6 24,1 51,8 55,7 100,62 32,7 9,24 3,69 1,16 --44,56
0,23 595,8
0,374 57,54 78,06
Fuente: Pico Fonseca Sayda. 2008
El concentrado proteico foliar desecado contienen alrededor del 40% de proteína bruta, de la cual unas tres cuartas partes son proteína pura. La composición de aminoácidos es notablemente constante, cualquiera que sea el forraje verde utilizado como materia prima (Tabla 8). El valor biológico de la proteína foliar es intermedio entre la soya y el de la leche.
Los primeros resultados obtenidos, resaltan la capacidad nutricional de estos concentrados; los extractos foliares consumidos en bajas proporciones ( 6 a 10 gramos por día), corrigen eficazmente las carencias debidas a una mala nutrición, mejoran la salud de las personas y el desarrollo de los niños; permiten al igual, evitar algunas enfermedades srcinadas por una mal nutrición, como la anemia, las diarreas, las infecciones respiratorias y la ceguera. El extracto foliar contribuye a la economía familiar por medio de la prevención de desnutrición, anemia y enfermedades infecciosas. Promueve un buen crecimiento y aumento de peso en niñas/os menores. El extracto incrementa el nivel de hemoglobina y de la vitamina A. El extracto de hojas verdes es la fuente más rica de caroteno, el cual se transforma en vitamina A en el organismo humano.(Lowe 2002)
33
Tabla 8. Contenido de aminoácidos en g/100 g de proteína del Concentrado Proteico Foliar comparado con la harina de Trigo
Aminoácidos
Harina Trigo1
CPF de Yuca2
CPF Alfalfa3
Fenilalanina
5,30
6,26
2,50
Triptofano
1,20
2,31
1,0
Metionina
1,60
2,48
1,12
Leucina
7,70
9,65
4,43
Isoleucina
4,0
5,61
2,42
Valina
4,50
6,30
3,08
Lisina
2,30
6,30
3,2
Treonina
2,90
5,03
2,39
Arginina
6,13
Histidina
2,77
Acido aspártico
7,87
Acido glutámico Serina
11,34 5,08
Glicina
5,84
Alanina
6,34
Prolina Tirosina
4,84
2,42
Cistina
1,25
5,9
47
51
Proteínas: g% 1
10,9
Tablas peruanas de composición de alimentos 1999
2
Fosuyi y Aletor, 2005
3
LUZERNE – Francia 2000
de
34
Hay una asociación llamada “Leaf for Life /Find your feet” la cual usan el jugo de las hojas como un suplemento proteico para niños en países como la India. El producto resultante es llamado “Leafu” y ha mejorado notablemente la salud de
muchas personas. La otra ventaja de la proteína de hoja es que es soluble y de este modo fácilmente digerible semejante a otras formas de proteína.
La cantidad recomendada por el profesor Jean Claude Dillon, de extracto foliar de 10 gramos diarios para un(a) niño(a) de 10 kg de peso corporal aporta 300% de sus necesidades de vitamina A, 100% de hierro, 50% de ácido fólico, 40% de Vitamina B y 20% de sus necesidades en proteínas. Las cantidades recomendadas de extracto foliar son: 5 gramos por persona como complemento alimentario diario. 10 a 15 g diario para personas (niños(as) y adultos) desnutridos y/o anémicas como alimento de recuperación 10 a 15 g diario para mujeres embarazadas y madres lactantes 10 g diarios para personas convalecientes. Los concentrados proteicos de hoja de yuca (CPF) obtenido con al diferentes soluciones extractoras no muestran diferencias significativas en cuanto a composición química y porcentaje de rendimiento, siendo la mejor alternativa, el agua como solución extractora. El CPF de yuca obtenido fue de 57.5% y con una digestibilidad de 93,5%. En cuanto a las propiedades funcionales presenta buena capacidad de absorción de agua y de aceite, baja solubilidad de nitrógeno y más estabilidad de emulsión y formación de espuma. Asimismo el CPF de yuca obtenido con calor y medio acido tiene un coagulo bien formado y una textura bien definida y de fácil separación y que el obtenido
35
con calor presenta una coloración verde mas clara cuando se comparó con el CPF precipitado con acido8. (Figura 12)
(A)
(B)
Figura 12 : Concentrado proteico foliar: A) Precipitación con calor y B) precipitación con ácido
2.7 Galletas: 2.7.1 Definición.Las galletas son productos de consistencia más o menos dura y crocante, de forma variable, obtenidas por el cocimiento de masa preparada con harina, con o sin leudantes, leches, féculas, sal, huevos, agua potable, azúcar, mantequilla, grasas comestibles, saborizantes, colorantes, conservadores y otros ingredientes permitidos debidamente autorizados
(INDECOPI, 1992). _____________________________ 8
MODESTI, y et al, 2007: Characterization of cassava leaf protein concentrate obtained by heat and acid precipitation. Ciencia Tecnología Alimentos, Campinas, 27(3): 464-469, jul.-set. 2007
36
Estos productos son muy bien aceptados por la población, tanto infantil como adulta, siendo, consumidos preferente entre las comidas, pero muchas veces también reemplazando la comida habitual de media tarde. Sus ingredientes son principalmente harina, azúcar y materias grasas, además de leche y huevos en algunos casos. Esta composición química declarada hace suponer que estos productos constituiría una buena fuente calórica para el hombre y en especial para el niño( Zuccarelli et al., 1984).
2.7.2. Clasificación Según INDECOPI (1992), las galletas se clasifican:
a) Por su Sabor: - Saladas, Dulces y de Sabores Especiales.
b) Por su Presentación: - Simples: Cuando el producto se presenta sin
ningún agregado
posterior del cocido. - Rellenas: Cuando entre dos galletas se coloca un relleno apropiado. - Revestidas: Cuando exteriormente presentan un revestimiento o baño apropiado. Pueden ser simples y rellenas.
c) Por su Forma de Comercialización: - Galletas Envasadas: Son las que se comercializan en paquetes sellados de pequeña cantidad. - Galletas a Granel: Son las que se comercializan generalmente en cajas de cartón, hojalata o tecnopor INDECOPI (1992) además, específica los siguientes requisitos a considerarse en la fabricación de galletas:
37
i).Deberán fabricarse a partir de materias sanas y limpias, exentas de impurezas de toda especie y en perfecto estado de conservación. ii).Será permitido el uso de colorantes naturales y artificiales, conforme a la norma técnica 22:01-003 Aditivos Alimentarios. iii) Requisitos Fisicoquímicos: Deberá presentar los siguientes valores, los que se indican como cantidades máximas permisibles. Humedad 12% Cenizas totales 3% Indice de Peróxido 5 mg/Kg Acidez (expresado en ácido láctico) 0.10%
2.7.3. Proceso de Galletería.Existen 3 métodos básicos empleados en la elaboración de galletas: cremado, “mezcla en uno” y amasado ( Meneses,1994) .
1º. El Cremado (Creaming Up): Los ingredientes son mezclados con la grasa a fin de obtener una crema, prosiguiéndose con la adición de harina, pudiendo realizarse esta en dos o tres etapas. El de dos etapas consiste en mezclar todos los ingredientes incluyendo el agua (a menudo como agente emulsificante) con excepción de la harina y el agente químico durante 4 a 10 minutos de acuerdo al tipo y velocidad del mezclador; posteriormente se añade el bicarbonato de sodio y harina continuando con el mezclado hasta adquirir una consistencia deseada. En el caso de tres etapas, se mezcla la grasa, azúcar, jarabe, líquido (leche o agua), cocoa, etc., hasta obtener una crema suave, agregándose el emulsificador y mayor cantidad de agua.
38
Posteriormente se añade la sal, saborizante, colorante, el resto de agua mezclándose seguidamente con el propósito de mantener la crema y finalmente la harina, los agentes químicos y los otros ingredientes (Meneses,1994) El Mezclado “Todo en Uno”:
2º.
Todos los ingredientes son mezclados en una sola etapa incluyendo el agua; parte del agua se utiliza para disolver los agentes químicos, saborizantes, colorantes, prosiguiéndose con el mezclado hasta obtener una masa satisfactoria (Meneses, 1994).
3º. El Amasado: Consta de dos etapas: primero, la grasa, azúcar, jarabes, harinas y ácidos son mezclados hasta obtener una crema corta. Luego se añade agua (y/o leche) conteniendo los agentes alcalinos, sal, etc. mezclándose hasta alcanzar una masa homogénea. En la primera etapa, la harina es cubierta con la crema para actuar como una barrera contra el agua, formando el gluten con la proteína (Meneses ,1994).
2.7.4. Enriquecimiento de Galletas.Los alimentos enriquecidos son aquellos alimentos a los que se han adicionado nutrientes esenciales con el objeto de resolver deficiencias de la alimentación que se traducen en fenómenos de carencia colectiva. Las galletas han sido usadas en programas de enriquecimiento debido a algunas ventajas como su larga vida útil y su palatabilidad. En Perú, a inicios de los años sesenta se suplementaron diversos alimentos “culturalmente aceptados” como fideos, sopas, galletas y mazamorras en
poblaciones rurales del norte peruano.
39
En la Universidad Federico Villarreal, elaboraron galletas sustituyendo la harina de trigo por harina de merluza en 5, 10 y 15% en la formulación patrón, encontrándose que es aceptado por los consumidores la formulación del 10% con harina de merluza y el 7% de los panelistas detectaron la incorporación de la harina de pescado en las galletas ( López
y Dávila 2002). En Sri-Lanka y en Venezuela se han formulado galletas enriquecidas con soya y usadas para mejorar el estado nutricional de niños.
Cory y colab. (2004), utilizaron la harina desgrasada de girasol para la elaboración de galletas dulces tipo oblea rellenas de chocolate, sustituyendo en diferentes concentraciones la harina de trigo en 0,1,2 y3%. La suplementación dada incrementó el contenido proteico de 8.22 a 9.35%; siendo la del 2% de harina de girasol el que mejor se ajusta a los parámetros organolépticos que exige el consumidor para este tipo de producto.
Canett y colaboradores (2004), evaluaron la cascarilla de orujo como posible ingrediente en la elaboración de productos para el consumo humano, formulando galletas con 4 niveles de adición de cascarilla (0; 5; 7,5; y 10%), concluyendo que es posible utilizar, la cascarilla de orujo de uva a niveles de 5 y 7,5% los cuales no disminuyeron significativamente la digestibilidad de proteínas y razón neta de proteínas, presentando buena aceptación en el análisis sensorial, así como cantidades significativamente mayores de fibra dietética. La cascarilla de orujo de uva presenta altas concentraciones de proteínas, cenizas y fibra dietética.
40
Granito y colab. (2006) elaboraron galletas dulces sustituyendo la harina de trigo en un 25%, 30% y 35% con harina de caraotas blancas, Phaseolus vulgaris sin fermentar y fermentadas con la flora endógena de los granos a
42°C por 4 horas, encontrando mayor aceptación a las galletas sustituidas con 30% de harina de caraota sin fermentar y con 30%
de harina
fermentada, por lo que es posible extender la harina de trigo con harina de caraota blanca fermentada y sin fermentar, obteniendo una galleta dulce que puede ser usada como alimento complementario energético-proteico para la merienda escolar.
García y Pacheco (2007), evaluaron galletas dulces tipo wafer a base de harina de arracacha (Arracacia xanthorrhiza B), mezclada en un 10% y 12% con la harina de trigo, resultando un adecuado ingrediente en la formulación y elaboración de galletas dulces tipo wafer u oblea con alta aceptación sensorial en una sustitución del 12%, siendo una alternativa como fuente de fibra dietética y una forma de aprovechamiento de la arracacha.
2.8. Evaluación Sensorial: 2.8.1. Definición.La evaluación sensorial es el análisis de alimentos u otros materiales por medio de los sentidos. Es una técnica de medición y análisis tan importante como los métodos químicos, físicos, microbiológicos, etc (Anzaldúa, 1994).La evaluación sensorial se ha definido como una disciplina científica usada para medir, analizar e interpretar las reacciones percibidas por los sentidos (vista, gusto, olfato, oído y tacto) hacia ciertas características de un alimento o material. No existe ningún otro instrumento que pueda reproducir o reemplazar la respuesta humana; por lo tanto, la evaluación sensorial resulta un factor esencial en cualquier estudio sobre alimentos (Watts et al., 2001).
41
2.8.2. Clasificación.Las pruebas sensoriales han sido descritas y clasificadas de diferentes formas; la clasificación estadística de las evaluaciones sensoriales las dividen en pruebas paramétricas y no paramétricas, de acuerdo al tipo de datos obtenidos con la prueba. Los especialistas en pruebas sensoriales y los científicos de alimentos clasifican las pruebas en afectivas (orientadas al consumidor) y analíticas (orientadas al producto), en base al objetivo de la prueba. Las pruebas empleadas para evaluar la preferencia, aceptabilidad o grado en que gustan los productos alimentarios se conocen como “pruebas orientadas al consumidor”. Las pruebas empleadas para determinar las
diferencias entre productos o para medir características sensoriales se conocen como “pruebas orientadas al producto”. ( Watts et al., 2001).
2.8.2.1 Pruebas Orientadas al Consumidor: Las pruebas orientadas al consumidor incluyen pruebas de preferencia, aceptabilidad y hedónicas.
a. Pruebas de Preferencia.- Las pruebas de preferencia le permiten a los consumidores seleccionar entre varias muestras, indicando si prefieren una muestra sobre otra o si no tienen preferencia.
b. Pruebas de Aceptabilidad.- Las pruebas de aceptabilidad se emplean para determinar el grado de aceptación de un producto por parte de los consumidores.
c. Pruebas Hedónicas.- Las pruebas hedónicas están destinadas a medir cuánto agrada o desagrada un producto. Para estas pruebas se utilizan escalas categorizadas, que pueden tener diferente
42
número de categorías y que comúnmente van desde “me gusta muchísimo”, pasando por “no me gusta ni me disgusta”, hasta “me disgusta muchísimo”. Los panelistas indican el grado en que les
agrada cada muestra, escogiendo la categoría apropiada.
2.8.2.2 Pruebas Orientadas a los Productos: Las pruebas orientadas a los productos, utilizadas comúnmente en los laboratorios de alimentos, incluyen las pruebas de diferencias, pruebas de ordenamiento por intensidad, pruebas de puntajes por intensidad y pruebas de análisis descriptivo.
a. Pruebas de Diferencia.- Las pruebas de diferencia se diseñan para determinar si es posible distinguir dos muestras entre sí, por medio de análisis sensorial.
b.
Pruebas de Ordenamiento para Evaluar Intensidad.En las pruebas de ordenamiento por intensidad, se requiere que los panelistas ordenen las muestras de acuerdo a la intensidad perceptible de una determinada característica sensorial. Este tipo de pruebas se puede utilizar para obtener información preliminar sobre las diferencias de productos o para seleccionar panelistas según su habilidad para discriminar entre las muestras con diferencias conocidas. Las pruebas de ordenamiento pueden indicar si existen diferencias perceptibles en la intensidad de un atributo entre diferentes muestras, aunque no dan información sobre la magnitud de la diferencia entre dos muestras.
c. Pruebas de Evaluación de Intensidad con Escalas.- En las pruebas de evaluación de intensidad, se requiere que los
43
panelistas
evalúen
la
intensidad
perceptible
de
una
característica sensorial de las muestras, pero a diferencia de las “pruebas de ordenamiento para evaluar intensidad”; éstas
pruebas utilizan escalas lineales o escalas categorizadas, logrando medir la magnitud de la diferencia entre las muestras de acuerdo al mayor o menor grado de intensidad de una característica.
d. Pruebas Descriptivas.- Las pruebas descriptivas son similares a las pruebas de evaluación de intensidad, excepto que los panelistas deben evaluar la intensidad de varias características de la muestra en vez de evaluar sólo una característica.
44
III. MATERIAL Y MÉTODOS
El presente trabajo de investigación se realizó
en los laboratorios de Técnica
Dietética y Toxicología de los Alimentos, para la selección, lavado, picado y obtención del concentrado proteico de las hojas de zanahoria. La elaboración de la galleta se ejecutó en el Centro Experimental Panadería de la Universidad Nacional José Faustino Sánchez Carrión. Los análisis físicos químicos se determinaron en el Laboratorio de Control de Alimentos de la Facultad de Bromatología y Nutrición y Laboratorios La Molina Calidad de la Universidad Agraria La Molina. Lima.
3.1 Material
3.1.1 Población: Hoja frescas de zanahoria cultivadas en la campiña de Santa María. Huacho 3.1.2 Muestra o Materia prima: 200 kg de Hoja frescas de zanahoria 3.1.3 Unidad de Análisis: Concentrado Proteico Foliar de zanahoria (CPFZ) y galletas enriquecidas con el CPFZ.
3.2 Métodos 3.2.1 Tipo de estudio: Investigación Experimental Aplicada. 3.2.2 Diseño de la Investigación. (Ver Figura 13) 3.2.2.1 Recolección de las hojas de zanahoria.Las hojas fresca y madura se recolectaron en horas de la mañana muy temprano para evitar la pérdida de humedad de las hojas y transportados rápidamente laboratorio de Técnica Dietética y
45
Toxicología de los Alimentos de la Facultad de Bromatología y Nutrición. Se determinó la humedad y se procedió a la obtención del concentrado proteico de hojas (CPF).
46
Grado de sustitución % Harina de Trigo : % CPF 95,0
: 5,0 III. PRODUCTO
I.
Hojas frescas de zanahoria
II. CONCENTRADO PROTEICO
90,0
Galleta
FOLIAR DE ZANAHORIA 85,0
Indicadores Análisis químico bromatológico
: 10,0
Indicadores Aminograma
: 15,0
Indicadores Cómputo químico
Hierro
Análisis Químico-Bromatológico
B caroteno
Beta-caroteno Hierro
Figura 13 : Diseño Experimental
Análisis
Indicadores químico bromatológico
Evaluación
Sensorial
47
3.2.2 Obtención del Concentrado Proteico Foliar de zanahoria (CPFZ) Se hizo a nivel de laboratorio, considerando los diversos parámetros para su manejo sencillo y de fácil aplicación por personas interesadas en obtenerlo. Se realizó según la Figura 14 (Ver Anexo 1).
Cosecha y transporte de las hojas frescas.- Se realizó muy temprano por la mañana e inmediatamente se trasladó a los laboratorios de la universidad José Faustino Sánchez Carrión. Se recomienda hacer el corte de las hojas cuando presenta el mayor porcentaje de proteína y con una humedad del 75 al 85% (esto se logra cuando se cosecha antes de la floración y en las horas de la mañana).
Selección.- Esta operación se hizo teniendo en cuenta la sanidad de la hoja, eliminando los follajes u hojas que presentaron daños mecánicos (golpes, cortaduras, hojas marchitas), ataque microbiológicos o por insectos, así como material extraño (malas hierbas, piedras u otras partículas diferentes a la materia prima).
Pesaje.- Se pesó toda la materia prima (hojas o follajes) con la finalidad de determinar los rendimientos del proceso de obtención del CPF.
Lavado.- se sumergieron las hojas en agua potable para quitar el polvo y suciedad, esto se realizó en tinas y baldes, luego se retiraron las hojas para escurrirlo y pasar inmediatamente al corte o picado.
Corte o Picado.- En esta operación se logró reducir el tamaño del follaje, se realizó sobre tablas de madera con cuchillos de acero inoxidable en tamaño de 3 cm.
48
Licuado o Pulpeado.- Se realizó usando una licuadora semindustrial de acero inoxidable, añadiendo agua en la proporción de 1 a 2 y la molienda en un tiempo de 3 minutos. Esta fue la etapa más crítica, ya que era necesario garantizar un buen molido o pulpeado para poder exprimir fácilmente el jugo y obtener la mayor parte de proteína presente en la pulpa o licuado de hojas. El objetivo de este proceso fue liberar los componentes presentes en las hojas y follaje de la zanahoria.
Filtración o Prensado.- se realizo a través de una tela tocuyo y se exprimió todo el jugo presente en la pulpa de hoja. La parte sólida correspondió a la Fibra indigerible y el jugo verde obtenido se paso a la siguiente etapa. El pH del jugo fue de 7. Este proceso se debe de hacer lo más rápido posible para limitar la hidrólisis de las proteínas celulares por las proteasas. Los elementos nutricionales, compuestos principalmente de proteínas protoplásticas y citoplásmicas, de pigmentos y vitaminas se concentran y recogen en el jugo verde.
Calentamiento.-
Se
realizó en ollas de aluminio
poco
profundas con tapa sobre fuego fuerte, hasta una temperatura de 85°C. El cuajo empezó a formarse a los 55 ºC, pero se lleva hasta los 85 °C, se enfrió por unos minutos y se procedió a separar el cuajo.
49
Hojas Frescas Pul eado
rensado Residuo Fibroso
Jugo verde Calentar 80-85ºC x 3 min.
filtrar
Fracción suero Coágulo proteína de hoja
Prensado, lavado y prensar otra vez
Concentrado proteico foliar (CPF)
Figura 14: Flujograma de la producción del concentrado proteico foliar de zanahoria (adaptado de Fellows 1987)
50
Separación del coágulo.- esto se realizó también a través de una tela muy fina con un tejido muy tupido, se exprimió todo el líquido posible del cuajo hasta obtener una pasta fácil de desmoronar en la palma de la mano, con una humedad de 60% aproximadamente. El líquido obtenido o jugo pardo, se descarta, o en su defecto se mezcla con la fibra indigerible, se seca, muele, pulveriza y se destina como alimento para ganado. El coagulo obtenido se lavó con 10 veces su volumen con agua potable, se revolvió bien y se dejó en reposo por 10-15 minutos, luego se prensó para obtener el cuajo lavado. Se puede agregar sal 5% al agua de lavado para darle mayor estabilidad al cuajo. Este paso
se recomienda cuando se
obtienen un cuajo de olor muy fuerte o de rápida formación de moho. Esta pasta húmeda verde (coágulo) contiene más de 50% de la materia nitrogenada total (MNT) cuyo 80% son proteínas puras, acompañadas de algunos aminoácidos libres o también péptidos. La termo coagulación permite la extracción del 8% de la materia seca y entre el 20 y 25% de las proteínas totales de srcen.
Secado.- El cuajo obtenido o concentrado proteico, se llevó a secar en la estufa a 50-60 °C con circulación de aire hasta obtener un CPFZ con menos del 10% de humedad.
Molienda o pulverizado.- El concentrado proteico foliar obtenido se muele o desmenuzó en un mortero y luego en un molino de mano hasta obtener un polvo fino de color verde oscuro.
51
Almacenamiento.- El concentrado proteico foliar de zanahoria obtenido se guardó en frascos de color ámbar y cerrados herméticamente, almacenándolo en un lugar fresco y seco.
3.2.4 Formulación y preparación de las Galletas El proceso tecnológico de elaboración de las galletas enriquecidas con el concentrado proteico foliar de zanahoria se llevó a cabo en la planta Piloto Panadería de la Universidad Nacional José Faustino Sánchez Carrión de acuerdo a la formulación y metodología empleada en esta panadería para obtener una galleta de suave textura.
A) Ingredientes empleados. Se empleo el concentrado proteico foliar de zanahoria (CPFZ), que presentó las siguientes características. Color.- verde oscuro Aroma.- sui géneris a hierba Sabor.- a hierba Textura.- polvo fino Aspecto.- pulverulento Los demás ingredientes fueron abastecidos por la Planta Piloto de panadería de la Facultad de Bromatología y Nutrición.
B) Formulación experimental.La formulación básica incluyó harina de trigo, azúcar, manteca vegetal, sal, vainilla y agua suficiente para obtener una masa de consistencia óptima. El concentrado proteico foliar de zanahoria fue sustituido 0, 5, 10, y 15% de la harina (peso/peso) en la formulación base.
52
C) Procedimientos para la Elaboración de Galletas con Concentrado Proteico Foliar de Zanahoria (CPFZ) ( Ver Anexo 2) Las mezclas fueron amasadas, laminadas y cortados en círculos de 7 cm de diámetro, 0.5 cm de espesor y 20 gr de peso aproximadamente. Seguidamente se hornearon a 150°C x 10 minutos, se dejaron enfriar y se almacenaron en bolsas de polietileno hasta la realización de los análisis sensoriales y químicos. (Figura 15)
3.4 Variables y Operacionalización de Variables VARIABLES
PARAMETROS
INDICADORES
INDEPENDIENTE Concentrado Foliar
de
Composición
Proteico
bromatológica
zanahoria
(CPFZ)
químico-
Físico-Químico
Provitamina A Hierro Perfil aminoacídico
DEPENDIENTE Calidad nutricional de la galleta elaborada
Análisis proximal Subjetivo- Afectiva
Análisis proximal Evaluación sensorial
53
Pesado de ingredientes
Batido de crema Harina de trigo e ingredientes y Extracto Foliar
Mezclado y Amasado
Laminado ( 7 cm. Diámetro)
Cortado
Horneado ( 150 ºC por 10 minutos)
Enfriado
Empacado (bolsas de polietileno)
Almacenamiento
Figura 15: Elaboración de galletas enriquecidas con Concentrado Proteico Foliar de zanahoria.
54
3.5 Instrumentos de Recolección de Datos Protocolo de Análisis proximal bromatológico Aplicación de técnicas experimentales a nivel de laboratorio Ficha técnica para la opinión de los consumidores según la Escala Hedónica de 9 puntos adaptado de Anzaldúa – Morales, A (1994), según Formato del Anexo 3 y 4.
3.5.1 Análisis de la Hoja y del Concentrado proteico foliar de zanahoria Composición centesimal.
Humedad.- se determinó el % de humedad, según el Método Gravimétrico (NTP
205.037-1975), a una temperatura de 100 -
105° C hasta peso constante.
Proteína Bruta.- Según el Método Kjeldahl (AOAC 920.872005).Se determinó en base al contenido de nitrógeno total y el factor utilizado para la obtención de la proteína bruta fue 6.25
Extracto Etéreo.- Método Soxhlet (NTP 205.041-1976).Se extrajeron las substancias solubles en éter etílico, a través de un extractor Soxhlet, luego de la evaporación del solvente, el Extracto etéreo se determinó por diferencia
Cenizas.- Se realizó por incineración de la muestra a 550° C en una mufla (Método de incineración directa (FAO- Food and Nutrition paper Vol. 14/7- 1986)
Fibra bruta.- Hidrólisis acida básica (NTP 2005-003-1980)
55
Extracto Libre de Nitrógeno (ELN).- Fue calculado por diferencia ( Collazos 1993).
Composición Mineral.- El calcio, Magnesio y hierro fueron determinados por espectrofotometría de Absorción Atómica (AOAC- 975-03-2005)
Determinación de Pro vitamina A o Beta caroteno.- Se aplicó el método de Cromatografía Líquida de Alta Resolución (AOAC 2000)
Análisis de Aminoácidos.- Método: cromatografía Líquida de Alta Eficiencia ( HPLC) (Analytical Biochemistry. 1984)
a) Preparación de la muestra para la hidrólisis ácida 5 g del concentrado proteico foliar de zanahoria se trató con éter de petróleo (100 ml) y se agitó (30 min.). El residuo se separó por filtración, se secó al horno (60°C, 2h) y se conservó en un desecador para su posterior utilización.
b) Determinación del perfil de aminoácidos Los aminoácidos se analizaron por Cromatografía Líquida de Alta Resolución (HPLC). Este método involucra tres etapas: hidrólisis ácida, resecado-derivatización y análisis cromatográfico de la muestra.
3.5.2 Evaluación de la galleta.Análisis Químico Proximal.- A partir de muestras de galletas previamente pulverizadas se efectuaron los análisis químicos proximales de los cuatro tratamientos. Se aplicaron los mismos
56
métodos usados para el CPFZ, para determinar Humedad, cenizas, fibra cruda, proteína cruda, grasa y carbohidratos.
Análisis microbiológico.- Se realizó siguiendo los métodos recomendados por la Comisión Internacional sobre especificaciones Microbiológicas para Alimentos (ICMSF) y comprendió la numeración de aerobios mesófilos, numeración de Hongos y numeración de coliformes.
Evaluación Sensorial.- para determinar el porcentaje optimo de sustitución de harina por concentrado proteico foliar de zanahoria, 10 panelistas semi-entrenados evaluaron por triplicado, los atributos: apariencia, sabor, textura, color y aceptabilidad global de galletas sustituidas al 0, 5, 10 y 15% con CPFZ, a través de una prueba de valoración con una escala hedónica no estructurada de 9 puntos (Ver Anexo 3): 9
me gusta muchísimo
78 6 5
mucho Me gusta bastante Me gusta ligeramente Ni me gusta ni me disgusta
4 3 2 1
me disgusta ligeramente Me disgusta bastante me disgusta mucho me disgusta muchísimo
Se calculó el % de aceptabilidad de la galleta empleando la siguiente fórmula: % Aceptabilidad= ( N/No) x 100 Donde: N = N° de personas que prefirieron la galleta X No= Número total de personas encuestadas.
57
3.5 Procedimiento y Análisis de Datos.- A los resultados obtenidos se les calculó la media y la desviación estándar. Para establecer las diferencias significativas entre muestras se empleó un análisis de varianza (ANOVA), con posterior comparación de medias (Test de Tukey) usando el programa estadístico SAS. (Sistema de Análisis Estadístico). El nivel de probabilidad empleado para todos los análisis estadísticos fue p= 0,05.
58
IV. RESULTADOS
4.1 Rendimiento de la obtención del Concentrado proteico Foliar de zanahoria En el Cuadro 1 se muestra el rendimiento de los diferentes derivados que se obtienen de la molienda de las hojas frescas de zanahoria por cada 100 Kg, correspondiendo un 62,6% de fibra, un 32,2% de suero desproteinizado y un 5,2% de concentrado foliar.
Cuadro 1: Rendimiento por 100 Kg de hoja fresca de zanahoria en sus diferentes derivados (%)
Batch
Concentrado
Fibra
foliar
Suero Desproteinizado
1
4,8
61,3
33,9
2
4,6
63,7
31,8
3
6,3
62,9
30,8
Promedio
5,2
62,6
32,2
Desviación estándar
0,93
1,22
1,58
Fuente: La Autora
En el Cuadro 2 se observa el porcentaje de rendimiento de obtención de concentrado foliar de zanahoria, teniendo como promedio un 5,2%.
59
Cuadro 2: Rendimiento de la Extracción del Concentrado de Hoja de Zanahoria (Daucus carota)
Batch
Hojas frescas
Concentrado Foliar
Rendimiento
(Kg)
(Kg)
(%)
1
36,26
1,73
4,8
2
33.42
1,52
4,6
3
23,33
1,46
6,3
Promedio
31,00
1,57
5,2
Desviación estándar
6,80
0,14
0,93
Fuente: La Autora
En el Gráfico 1 se aprecia el concentrado proteico foliar fresco de zanahoria obtenido, el cual presenta las siguientes características organolépticas:
Color: Sabor: Olor: Textura:
A
verde oscuro suigéneris ( a hierba) suigéneris a vegetal o hierba pasta cremoso
B
(A) (B) Gráfico 1: Concentrado proteico foliar de zanahoria (A) Fresco, (B) Seco
60
4.2 Composición Proximal y contenido de Hierro, Calcio y Beta caroteno en hoja y concentrado proteico foliar de zanahoria . En el Cuadro 3 se reportan los resultados de la composición químico proximal de la hoja de zanahoria y del concentrado foliar en base seca, valores obtenidos como promedio de 3 muestras con su respectiva desviación estándar, correspondiendo a las hojas de zanahoria: proteínas 25%, Lípidos 1,2; cenizas 14,3; fibra 33%; Hierro 58,2 mg %; calcio 560 mg % y magnesio 1,090 mg % y, para el Concentrado proteico Foliar: 43,8% de proteínas; 3,9% de lípidos; cenizas 7,3%; fibra 1,4%; calcio 1800mg%, magnesio 3200 mg % y hierro 117 mg %. En relación a provitamina A contienen 1,28 mg % y 2,3 mg % para la hoja y concentrado proteico respectivamente. Cuadro 3: Composición Químico proximal de la Hoja de zanahoria y el Concentrado Proteico Foliar ( g/100 g m.s)1
Componentes Humedad Proteína
Hoja de zanahoria
Concentrado proteico Foliar de Zanahoria
9,9 ± 0,5 25 ± 0,5
8,0 ± 0,68 43,8 ± 0,64
Lípidos
1,2 ± 0,1
3,9 ± 0,1
Cenizas
14,3 ± 0,5
7,3 ± 0,5
Fibra
33,0 ± 0,1
1,4 ± 0,2
Carbohidratos2 Energía metabolizable
17,4 ± 0,5 312,4 ± 6,0
35,5 ± 0,46 360,13 ± 7,4
Minerales. (mg%) Calcio Magnesio Hierro
560 ±1,0
1800,0 ± 1,7
1090,0 ± 2,0
3200,0 ± 2,0
58,2 ± 0,5
117,0 ± 0,5
Vitamina: (mg%) Provitamina A1 (β-caroteno) 1,28 ± 0,1 Materia seca, promedio de 3 determinaciones ± desviación estándar 2 Determinado por diferencia Fuente: La Autora
2,3 ± 0,2
61
4.3 Perfil de aminoácidos del Concentrado Proteico Foliar de zanahoria En el Cuadro 4, se presentan el perfil de aminoácidos del concentrado proteico foliar de zanahoria expresado en g/100 gramos de CPFZ en base seca y, observándose en menor cantidad histidina, triptófano y metionina. Cuadro 4: Perfil de Aminoácidos del Concentrado Proteico Foliar de zanahoria (Daucus carota) (g/100 g de CPFZ en base seca)
g/100g CPFZ Proteína
g/100 g proteína
43,8
Aminoácidos: Acido Aspártico
4,4
10,0
Acido Glutámico
6,1
13,9
Serina
2,2
5,0
Glicina
2,6
5,9
Histidina*
0,4
0,9
Treonina*
2,0
4,6
Alanina
1,6
3,7
Arginina Prolina
5,6 2,3
12,8 5,3
Tirosina
1,8
4,1
Valina*
2,8
6,4
Metionina*
0,7
1,6
Leucina*
3,5
8,0
Isoleucina*
4,1
9,3
Fenilalanina*
3,0
6,8
Lisina*
2,2
5,0
Triptófano*
0,6
1,4
*aminoácidos esenciales
Fuente: La Autora
62
4.4 Evaluación Nutricional de las Galletas 4.4.1 Composición Proximal, contenido en Hierro, B- caroteno y aporte energético En el Cuadro 5, se reporta la composición químico proximal de las diferentes galletas enriquecidas con Concentrado proteico Foliar de zanahoria, en proporción de 0% (T0); 5% (T1); 10% (T2) y 15% (T3), en la que se aprecia el incremento de los nutrientes que son aportados por el concentrado proteico foliar, como es: proteínas de 7,39 (T0) hasta 11,33% (T3); hierro de 0,21 a 11,02 mg %; calcio de 20,51 hasta 184,73.mg%; Bcaroteno de 0,45 hasta 0,65 mg% y de aporte energético promedio de 530,0 Kcal por cada 100 gramos. En relación al perfil de aminoácidos de las galletas formuladas, se observa también el incremento de dichos aminoácidos según se incrementa el porcentaje de inclusión del CPFZ, (Cuadro 6)
63
Cuadro 5: Composición Química Proximal y Aporte energético de las galletas enriquecidas con Concentrado Proteico Foliar de Zanahoria (g/100g)
Componentes
Formulaciones* T0
T1
T2
T3
Humedad Proteína
3,34 ± 0,28 7,39 ± 0,10
2,40 ± 0,39 8,84 ± 0,11
2,21 ± 0,26 10,21 ± 0,07
2,80 ± 0,34 11,33 ± 0,19
Lípidos
29,90± 0,61
28,90 ± 0,48
29,04 ± 0,50
29,50 ± 0,52
Cenizas
1,47± 0,01
1,49 ± 0,03
1,40 ± 0,01
1,58 ± 0,02
Fibra
0,42 ± 0,03
0,52 ± 0,03
0,54 ± 0,04
0,59 ± 0,03
Carbohidratos**
57,48 ± 0,95
58,18± 0,21
56,60 ± 0,32
54,2 ± 0,81
Valor energético (Kcal)
530,23 ± 2,04
528,15 ±4,25
532,79 ± 1,98
529.98 ± 2,96
Minerales: (mg%) Hierro
0,21 ± 0,02
3,80 ± 0,03
7,11 ± 0,18
11,02 ± 0,05
Calcio
20,51 ± 0,49
67,13 ± 0,20
130,08 ± 0,10
184,73 ± 0,46
6,20 ±0,1
99,07 ± 0,17
198,00 ± 0,11
297,0 ± 0,10
0,008 ± 0,01
0,10 ± 0,02
0,15 ± 0,01
0,20 ± 0,01
Magnesio
Vitaminas: mg(%) Provitamina A (β -carotenos
*T0 = Galletas sin Concentrado proteico foliar de zanahoria(CPFZ); T1 = Galletas con 5% de CPFZ; T2 = Galletas con 10% de CPFZ y T3 = Galletas con 15% de CPFZ.
Fuente: La Autora
64
En la Gráfico 2 se puede apreciar que el concentrado proteico foliar de zanahoria le dá un color verde a las galletas, que se acentúa al incrementarse el nivel de enriquecimiento.
Gráfico 2: Galletas enriquecidas con diferentes porcentajes de CPFZ
4.4.2 Perfil de aminoácidos de las galletas enriquecidas con CPFZ. En el cuadro 6 se presenta el perfil de aminoácidos esenciales de las galletas enriquecidas con CPFZ en cantidades de 0, 5; 10 y 15%
65
Cuadro 6: Perfil de aminoácidos de las galletas elaboradas con CPF de zanahoria (mg/100g)
Aminoácidos
H. de
CPFZ
T0
T1
T2
T3
trigo Fenilalanina
581
3000
360,12
435,10
510,06
585,04
Isoleucina
435
4100
269,63
383,19
496,80
610,38
Leucina
840
3500
520.66
603,10
685,53
767.97
Lisina
248
2200
153,72
214,21
274,71
335,21
Metionina Treonina
174 321
700 2000
107,85 198,97
124,15 251,00
140,46 303,04
156,75 355,07
Triptófano
128
600
79,34
93,97
108,59
123,23
Valina
493
2800
305,60
377,08
448,57
520,07
*T0 = Galletas sin Concentrado proteico foliar de zanahoria (CPFZ); T1 = Galletas con 5% de CPFZ; T2 = Galletas con 10% de CPFZ y T3 = Galletas con 15% de CPFZ. Fuente. La Autora
66
4.5 Análisis Microbiológico de las Galletas. Los resultados de estos análisis se presentan en el cuadro 7, estos indican que las galletas están aptas para el consumo humano, ya que cumplen con los requisitos microbiológicos establecidos por el Codex Alimentarius y las normas establecidas por DIGESA.
Cuadro 7: Análisis Microbiológico de las Galletas enriquecidas con Concentrado proteico Foliar de Zanahoria
Prueba Numeración de aerobios mesófilos
Galletas
Especificaciones *
T0
T1
T2
T3
1x10
1x10
1x10
1x10
< 10
1x10
1x10
1x10
1x10
<10
<3
<3
<3
<3
<3
UFC/g Numeración de Hongos UFC/g Numeración de coliformes NMP/g
UFC= Unidad formadora de colonia; NMP= número más probable * Según Codex Alimentarius Normade sanitaria de humano. Criterios 2008Microbiológicos de Calidadde Sanitaria Inocuidad para los alimentos yybebidas consumo DIGESA -Ministerio Salud. e Lima Perú. Fuente: La Autora
4.6 Evaluación Sensorial de las Galletas En el Cuadro 8 se observan los valores de los atributos sensoriales por cada galleta formulada con CPF de zanahoria, siendo: olor, sabor, color, textura y aceptabilidad general, valorada con una Escala Hedónica de 9 puntos (Anzaldúa).
67
Cuadro 8: Resultados de las evaluaciones sensoriales de las galletas enriquecidas con CPFZ a diferentes niveles de incorporación utilizando una escala hedónica.
PANELISTAS 1 2 3 4 5 6
T0 7 7 7 8 7 6
OLOR T1 T2 8 5 9 7 8 6 8 7 8 1 8 5
T3 4 4 4 3 4 3
T0 7 8 7 8 7 8
COLOR T1 T2 9 9 1 1 7 3 7 7 8 9 1 6
T3 7 5 5 4 5 6
ATRIBUTOS SABOR TEXTURA T1 T2 T3 T0 T1 T2 9 9 6 7 5 4 5 8 8 5 7 9 8 4 8 8 4 6 7 3 5 2 7 4 7 6 7 4 9 5 5 7 8 2 4 8 6 4 7 6 7 4
T0 5 7 7 8 7 8
T3 8 8 7 7 7 7
86 7 65 3 67 71 46 5 7 8 76 45 78 86 76 46 87 9 8 7 5 4 7 6 5 6 8 9 6 4 7 8 6 5 8 6 4 4 8 7 5 5 7 7 5 5 8 9 7 4 10 Total 72 76 51 33 67 54 55 53 71 76 67 46 71 72 57 Promedio 7,2 7,6 5,1 3,3 6,7 5,4 5,5 5,3 7,1 7,6 6, 7 4,6 7,1 7,2 5,7 *T0 = Galletas sin Concentrado proteico foliar de zanahoria (CPFZ); T1 = Galletas con 5% de CPFZ; T2 = Galletas con 10% T3 = Galletas con 15% de CPFZ. Fuente: La Autora
ACEPTABILIDAD T0 T1 T2 T3 5 5 5 6 6 5 6 5 4 6 7 3 4 5 3 9 6 4
78 7 8 7 8 7 45 75 4,5 7,5 de CPFZ y
6 4 5 3 6 4 64 57 39 6,4 5,7 3,9
68
*T0 = Galletas sin Concentrado proteico foliar de zanahoria (CPFZ); T1 = Galletas con 5% de CPFZ; T2 = Galletas con 10% de CPFZ y T3 = Galletas con 15% de CPFZ. Fuente: Autora
69
Cuadro 9 Porcentaje de Aceptación de las galletas enriquecidas con diferentes niveles de concentrado proteico Foliar de zanahoria.
CATEGORÍAS Muestra
%
Me disgusta muchísimo
Me disgusta mucho
Me Me Ni me Me Me Me Me disgusta disgusta Gusta ni me Gusta Gusta Gusta Gusta bastante ligeramente Me disgusta ligeramente bastante mucho Muchísimo
T0
P Pa
-
-
-
-
-
6,7
33,3 40,0
60,0 100,0
-
T1
P Pa
-
-
-
6,7
6,7 13,4
26,6 40,0
46,6 86,6
6,7 93,3
6,7 100,0
T2
P Pa
-
-
-
-
40,00
46,7 86,7
13,3 100,0
-
-
T3
P Pa
-
-
33,3 0
46,7 80,0
13,3 93,3
6,7 100,0
-
-
-
p= % para categoría, pa= % acumulado hasta la categoría *T0 = Galletas sin Concentrado proteico foliar de zanahoria (CPFZ); T1 = Galletas con 5% de CPFZ; T2 = Galletas con 10% de CPFZ y T3 = Galletas con 15% de CPFZ Fuente: La Autora
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En el Cuadro 9, se reportan los porcentajes de aceptación de los panelistas para las diferentes formulaciones de galletas enriquecidas con concentrado proteico foliar de zanahoria, notándose la mayor aceptación para el tratamiento 1 el cual contiene un 5% de concentrado proteico foliar, exceptuando el T0 que es el testigo.
T0= galletas sin CPFZ; T1=Galletas con 5% CPFZ; T2= Galletas con 10% CPFZ y T3= galletas con 15% CPFZ.
Fuente: La Autora
71
*T0 = Galletas sin Concentrado proteico foliar de zanahoria (CPFZ);T1 = Galletas con 5% de CPFZ; T2 = Galletas con 10% de CPFZ y T3 = Galletas con 15% de CPFZ.
Fuente: La Autora
72
V. DISCUSIONES
5.1 Extracción del Concentrado proteico foliar de zanahoria (CPFZ) En el Cuadro 1 se observa que durante la molienda de hoja de zanahoria se obtuvieron tres derivados siendo el de mayor proporción la fibra con un 62,2% seguido del suero desproteinizado con 32,3% y un concentrado foliar de 5,2%, conteniendo el mayor número de nutrientes como son proteínas, minerales y vitaminas. la fibra así como el suero obtenido puede usarse para alimentación animal o como fertilizante por contener proteínas solubles y algo de minerales. Según el cuadro 2 se observa que el rendimiento logrado en la obtención del concentrado de hojas de zanahoria fue de un 5,2%, lo cual está dentro de los valores normales indicados por Kennedy (1993) para un concentrado proteico foliar con 60% de humedad. Si el porcentaje fuera mayor del 5% es probable que sea un concentrado muy húmedo, ya que el valor típico del rendimiento es 5% para el concentrado proteico foliar húmedo y del 2,5% en base seca.
La desintegración celular y la liberación de las proteínas contenidas en los diferentes compartimentos celulares de las hojas de zanahoria, se realizó en una licuadora, utilizando como agente extractor el agua, el cual permitió obtener un jugo verde de pH 6 y un concentrado proteico foliar con 43,8% de proteínas, que comparados con los valores reportados por Pico Fonseca (2008) fueron similares al de la yuca (40,8%), menor que el de la alfalfa (51,8%) y mayor concentración que el hallado en el camote (22.6%) y frijol (24,1%). Sin embargo Modesti (2006) y Medeiros et al (1999), obtuvieron buenos rendimientos de extracción de proteínas alrededor del 60%, utilizando como solución extractora el NaOH, pero reduciendo el pH de 9 a 46 para luego llevar a calentamiento y obtener el CPF, pero la desventaja de este procedimiento es el de perjudicar la disponibilidad de la lisina, por lo que se recomienda usar el agua como agente extractante, porque no hay diferencia en el contenido de proteína obtenido (55%).
73
La temperatura usada para la precipitación de las proteínas fue de 80-85°C, el cual favorece la obtención de un coágulo bien formado lo que facilita su separación del sobrenadante. El método de precipitación con calor es el método mas utilizado para obtener el CPF según las diferentes literaturas investigadas (Aletor et al 2002; Fasakin 1999; Fasuyi 2005; Fasuyi & Aletor 2005; Szymczyk, 1998).
5.2 Composición Químico Proximal de las hojas y del concentrado proteico foliar de zanahoria En el cuadro 3 se reportan los resultados de la composición químico proximal de las hojas de zanahoria y el CPF obtenido por precipitación con calor, expresado en gramos % en base seca. El valor de proteínas de las hojas de zanahoria es de 25% en base seca el cual es bastante elevado comparado con la harina de zanahoria que presenta 7,3% (Tabla Peruana de Composición de Alimentos).sin embargo las hojas de este vegetal presenta valores similares con la hoja de yuca de 3 variedades que presenta 23, 25 a 36,64% de proteína (Correa y colab. 2004; Madruga & Camara 2000; Melo 2005 y Modesti 2006); y valores superiores a la hoja de camote que contiene 18,5% (Goñi 1975); pero inferiores a la hoja de alfalfa que presenta 27,11% (Parada 1975). Las variaciones observadas en las diferentes hojas evaluadas se deben al tipo de cultivo, época de corte, densidad de siembra y proporción entre hojas (lámina foliar mas peciolos) y tallos, así como la parte de la planta que se usa para determinar su composición (Dominguez 1981) y Giraldo Toro (2006).
El nivel de proteínas del CPFZ (43,8%) aumento en un 75,2% en comparación al de la hoja de zanahoria. El concentrado proteico foliar de zanahoria contienen un valor proteico mayor que el encontrado en el CPF de camote (22,6%), frijol (24,1%) y similares al de la yuca (40,8%) en base seca e inferior al de la alfalfa 51,8% , según Pico Fonseca (2008). Las diferencias observadas en los valores de proteínas obtenidas se deben a los diversos métodos de precipitación empleados, a si como de la especie y del proceso mecánico empleado.
74
El contenido de grasa del CPFZ es de 3,9%, el cual es muy alto comparado con lo reportado para el concentrado de alfalfa que tienen 1% (SOYNICA) y se percibe un aumento del contenido graso del 3,9% en comparación al de la hoja (1,2%). Una posible explicación para esto sería el hecho de que durante la coagulación de las proteínas los lípidos posiblemente son coprecipitados, concentrándose en el concentrado proteico gran parte de los lípidos totales. Según las diferentes investigaciones (Aletor y Adeogum 1995; Ortega- Flores et al 2003) indican que el contenido del extracto etéreo en hojas de yuca varían de 3,30 a 16,0% en base seca y esas diferencias probablemente se deben al cultivar, edad de la planta, madurez de las hojas, entre otros.
En relación a los valores de cenizas en las hojas de zanahoria fue un 14,3% en base seca, siendo valores superiores a las encontradas en las hoja de yuca 4,6 a 8,3% (Aletor y Adeogum 1999; Melo 2005), y similares a la de la alfalfa 12,47% (Cortez y Gallardo 2005). Las concentraciones de cenizas en el CPF de zanahoria se redujo a un nivel de 7,3% en comparación al de la hoja; este contenido de cenizas en el CPFZ es superior al de la alfalfa que tiene 5,68% reportado por Heinemenn et al (1998) e inferior a 8,7% indicado por Molina (1989).
En cuanto al contenido de fibra en la hoja de zanahoria se encontró 33% valores similares a los reportados para la hoja de yuca que varían entre 28,9 a 35,4% (Correa et al 2004); Melo 2005; Reed et al., 1982 ). Estos valores encontrados de fibra se redujo drásticamente a 1,4% en el CPF de zanahoria y según lo reportado por Modesti (2007) no encontró fibra en el CPF de yuca obtenido por calentamiento, pero si en el tratado con acido obtuvo 1,64% en base seca.
En relación a la composición de minerales, se observa que la hoja de zanahoria presenta un 560mg% de calcio, el cual se incrementa considerablemente en el CPF que tienen 1800mg%; al compararse con la hoja de yuca esta tienen 1,09g% de
75
calcio pero esta concentración baja en el concentrado proteico de yuca a un nivel de 0,38%, debido posiblemente a las perdidas durante el proceso de extracción y que pueden estar formando parte del suero desproteinizado o ser parte de la fibra. En relación al Magnesio y al hierro también se concentran mas en el CPF de zanahoria, 3200 mg % y 117 mg%, por lo que es una fuente importante de estos minerales.
La concentración de hierro en hojas de zanahoria fue de 58,2mg% valores superiores a los encontrados en la hoja de yuca (17,4mg%), camote (37,8mg%) y menor que la hallada en hoja de frijol (250,4mg%). En el CPF de zanahoria el valor promedio hallado de hierro fue de 117,0 mg%, superior al CPF de yuca (36,9mg%), el de frijol (100,6mg%), camote (55,7mg%) y alfalfa (32,7 mg%) reportado por Pico Fonseca (2008); siendo una buena fuente de hierro y magnesio comparado a los otros alimentos, como por ejemplo la yema de huevo que contienen 5,8mg% de hierro, este se aprovecha un 100% por el organismo; en cuanto a los alimentos de srcen vegetal el aprovechamiento es de 15 a 30% (Franco 200). El hierro es pues esencial para la formación de hemoglobina, una proteína especializada en el transporte de oxigeno en el torrente sanguíneo y su deficiencia puede provocar caries, fatiga y cefalea, entre otros (Franco 2000, Vieira et al 2002).
El contenido de B- caroteno en la hoja de zanahoria es de 1,28 mg% y del concentrado proteico foliar 2,13 mg% que equivalen a 213 ug y 383 ug de retinol respectivamente.
5.3 Perfil de aminoácidos del Concentrado Proteico Foliar de zanahoria (Cuadro 4) En cuanto a la calidad proteica de la hoja de zanahoria y en este caso del CPF es de excelente calidad, siendo el aminoácido que se encuentra en menor cantidad es la histidina (0,9 g/100 g proteína), el triptófano (1,4g/100 g proteína) y metionina (1,6
76
g/100 g proteína), consecuentemente, las formulaciones a base de este concentrado proteico foliar necesitan ser complementadas con triptófano y metionina o alimentos proteicos ricos en estos aminoácidos. Asimismo, este CPFZ con alto contenido en lisina (5,0g/100g proteína), será de alto valor suplementario para los cereales y tuberosas las cuales son generalmente deficientes en lisina.
5.4 Evaluación Nutricional de las Galletas enriquecidas con CPFZ. 5.4.1 Análisis Químico Proximal, contenido de Hierro, y aporte energético. En el cuadro 5 se observa que la proteína aumento de 7,39% (T0) hasta 11,93% (T3) en base seca; indicando el análisis estadístico diferencias entre ambos valores. Las galletas dulce de avena con harina de trigo tienen un contenido de proteína de 7%, galletas waffer rellena con chocolate 6,9%; galleta dulce de soya con harina de trigo 12% (Tabla de Composición de Alimentos industrializados); galletas sandwichs con chocolate 4,97%; galletas “con queso 10,48%; galletas “crackers” con harina completa de trigo 10,78%
de proteína (Lorenz 1983; Warren et al 1983). Como se puede observar 3 de los casos anteriormente citados contienen proteínas en menor cantidad que las galletas tipo “alfajor” elaboradas
en este estudio y éstas a su vez tienen
menor cantidad de proteínas comparados a las galletas tipo “crackers” con queso y aquella elaborada con harina completa de trigo y valores muy similares a las galletas dulces de soya con harina de trigo. Al incrementar el porcentaje de enriquecimiento se observa que aumenta significativamente la cantidad de proteína, hierro y magnesio, lo cual permiten cubrir un buen porcentaje de los requerimientos diarios de los niños menores de 10 años.
La Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos recomienda una ingesta diaria (RDA) de 24 g de proteínas por día para niños de 4 a 6 años de edad. Una porción de 3 galletas (60 g) enriquecidos con CPFZ en porcentajes
77
de 5,10 y 15% cubren el 22, 26 y 28% de los RDA respectivamente, comparado con galleta no enriquecida (T0) que solo cubre el 19%. (ver cuadro 13)
La RDA de hierro es de 10 mg por día para niños de 0,5 a 10 años de edad. Una porción de 3 galletas (60 g) enriquecidas con CPFZ en 5,10 y 15%, cubren el 23%, 43% y 66% de la RDA respectivamente, en comparación con la galleta no enriquecida (T0) que solo cubre el 1,2%.
La RDA para el magnesio es de 250 mg como promedio para niños de 1 a 10 años de edad, por lo que una porción de 3 galletas (60 g ) enriquecidas con CPFZ a niveles de 5,10 y15% cubren el 24%, 48% y 71% de las RDA respectivamente en comparación a la no enriquecida que solo cubre el 1,5%.
En cuanto al valor energético aporta una ingesta calórica de 530 Kcal como por cada 100 gramos de galletas, lo cual hace muy interesante su consumo por niños que presentan desnutrición calórico- proteica.
5.4.2 Perfil de aminoácidos de las Galletas enriquecidas con CPFZ La calidad nutricional de las galletas elaboradas con CPF de zanahoria permiten obtener un producto de alta calidad nutricional por que presentan los aminoácidos esenciales, que no se presentan en los cereales (trigo), lo que permite complementar estas proteínas, ya que la harina de trigo es deficiente en lisina y rica en metionina y el Concentrado proteico foliar de zanahoria es rico en lisina y deficiente en metionina (Cuadro 6).
78
5.5 Análisis Microbiológico de las Galletas Los resultados del Cuadro 7 indican que los valores obtenidos están dentro de las especificaciones dadas por el Codex Alimentarius y las normas establecidas por DIGESA (Dirección General de Salud), demostrando que el tratamiento térmico empleado en la obtención del concentrado proteico foliar y el horneado de las galletas en las condiciones realizadas en el presente trabajo de investigación son adecuados para obtener un producto inócuo.
5.6 Evaluación Sensorial de las Galletas Elaboradas En el Cuadro 8 y Gráfico 3 observamos el grado de aceptabilidad dado por los panelistas por cada atributos de las galletas enriquecidas con el Concentrado proteico foliar de zanahoria (CPFZ), en el que se aprecia que la galleta del tratamiento T0 y el T1 tienen un grado de aceptación según la Escala Hedònica de 9 puntos de Me gusta bastante en lo que corresponde a los atributos de olor, sabor y textura a diferencia del tratamiento T3 que presenta rechazo por el consumidor para los atributos de textura, sabor y olor. En relación al atributo del color, a los panelistas les fue indiferente este atributo, indicando Ni me gusta ni me disgusta, lo mismo ocurrió con el T2, en el cual los panelistas indicaron ni me gusta ni me disgusta
En el Cuadro 9 y los Gráficos 4 y 5 se observan que las galletas enriquecidas con el 5% de CPFZ /T1) tienen un porcentaje acumulado del 87% de aceptación,
seguido por el
enriquecido con 10% (T2) que tiene un 60% y el tratamiento T3, que tiene un 15% del CPFZ,
presenta un 80% de rechazo. Esto nos muestra que la inclusión del 5% del
concentrado proteico foliar de zanahoria a las galletas tienen alta aceptabilidad por las características muy cercanas al testigo, presentando una textura suave, olor y sabor característico y agradable, aunque el color fue ligeramente diferente, aunque también la galleta con un 10% de CPFZ tuvieron aceptación menor debido a que el sabor se siente ligeramente a hierba y la textura un poco arenosa.
79
VI. CONCLUSIONES
1. El concentrado proteico foliar de zanahoria (CPFZ) presenta: 43,8% de proteína; hierro117mg%; calcio 1,800mg%; magnesio 3,200mg% y B-caroteno 2,3 mg% 2. El CPFZ presenta un balance favorable de los aminoácidos esenciales y no esenciales, excepto en triptófano y metionina, por lo que se puede usar para enriquecer las proteínas de las harinas de cereales y de tubérculos. 3. El máximo porcentaje de sustitución de concentrado proteico foliar de zanahoria en galletas admitido por los panelistas fue del 10%, sin embargo el que no presenta rechazo es del 5%.
4. De los 3 niveles de enriquecimiento evaluados en el presente trabajo (5%, 10% y 15%), el nivel más adecuado de enriquecimiento sería el de 5% ya que estas galletas presentan mayor aceptabilidad y mayores calificaciones de sabor, olor y textura que las galletas enriquecidas al 10y 15%. 5. El concentrado proteico foliar de zanahoria es una alternativa para la formulación de productos
horneados como son las galletas, debido a que la
calidad de la proteína de la harina de trigo es baja por su deficiencia en lisina y se complementa con el CPF ya que es buena fuente de lisina. 6. El enriquecimiento de galletas con concentrado proteico foliar de zanahoria (CPFZ) incrementa notablemente el contenido de proteína, hierro y magnesio, por lo que puede ser utilizada como alimento complementario energético proteico para el desayuno escolar.
80
VII. RECOMENDACIONES
1. Evaluar las propiedades funcionales del CPF de zanahoria para posibilitar su uso en el desarrollo de tecnologías para la elaboración de productos para consumo humano. 2. Evaluar en el concentrado proteico foliar de zanahoria la posible presencia de antinutrientes como ácido oxálico, acido fítico y taninos que pueden interferir con la disponibilidad de los nutrientes. 3. Realizar evaluaciones biológicas
en el concentrado proteico foliar para
determinar su valor biológico y la digestibilidad verdadera de las proteínas presentes en el Concentrado proteico foliar de zanahoria. 4. Usar otras fuentes foliares en enriquecimientos de alimentos como galletas o en formulaciones con premezclas de cereales, leguminosas o tubérculos.
81
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ANEXO 1 Proceso de obtención de concentrado proteico foliar de zanahoria a) Selección de hojas de zanahoria
b) Pesaje
c) Lavado
85
d) Molienda
e) Filtrado o prensado
Jugo Verde
86
Fibra (subproducto)
Calentamiento del jugo
Formación del cuajo o concentrado proteico
87
Filtrado y Prensado
Concentrado Proteico Foliar
Lavado del Concentrado foliar
88
Concentrado Foliar seco
Molienda del concentrado proteico foliar
Concentrado Proteico Foliar de zanahoria
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ANEXO 2
ELABORACIÓN DE GALLETAS ENRIQUECIDAS CON CONCENTRADO PROTEICO FOLIAR DE ZANAHORIA
Concentrado proteico foliar, que se sustituirá a la harina de trigo en 5,10 y 15%
Amasado de los ingredientes (formulación al 5% con CPFZ)
90
Masa con 10% de CPFZ
Masa con 15% de CPFZ
Laminado
Cortado de la masa
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Galletas con Concentrado proteico Foliar de Zanahoria al 5, 10 y 15%
Galletas sin CPFZ y enriquecidas al 20, 10 y 5% con CPFZ
Galletas con 0, 5, 10 y 15% de CPFZ
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Color de las galletas enriquecidas con CPFZ
Almacenamiento de las galletas
Galleta con mayor aceptabilidad formulada al 5% con CPFZ ANEXO 3
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ANEXO 3 PRUEBA DE ESCALA HEDÒNICA DE NUEVE PUNTOS NOMBRE:______________________________________________________________ FECHA:____________________
INSTRUCCIONES: Por favor, pruebe las muestras en el orden indicado de izquierda a derecha y ubique en la escala con una X. DESCRIPCION
VALOR
MUESTRA
Me gusta muchísimo
9
---------------
Me gusta mucho
8
---------------
Me gusta bastante
7
---------------
Me gusta ligeramente Ni me gusta ni me disgusta
6 5
-----------------------------
Me disgusta ligeramente
4
---------------
Me disgusta bastante
3
---------------
Me disgusta mucho
2
---------------
Me disgusta muchísimo
1
---------------
Adaptado de Anzaldúa - Morales, A. 1994
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ANEXO 4 EVALUACION SENSORIAL DE LAS GALLETAS
NOMBRE: ………………………………………………………………… FECHA:………………………………………
INSTRUCCIONES: Por favor, pruebe las muestras en el orden indicado de izquierda a derecha y ubique en la escala con una X. _______________________________________________________________
DESCRIPCION
MUESTRAS ……….
……….
……….
……….
_______________________________________________________________ Me gusta muchísimo
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Me gusta mucho
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Me gusta bastante
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Me gusta ligeramente
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Ni me gusta ni me disgusta
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Me disgusta ligeramente
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Me disgusta bastante
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Me disgusta mucho
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Me disgusta muchísimo ---------- ------------------- ---------________________________________________________________________ OBSERVACIONES:…………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………
