Propiedades físicas de semillas y análisis proximal de

PROPIEDADES FÍSICAS DE SEMILLAS Y ANÁLISIS PROXIMAL DE
HARINAS DE CHENOPODIUM QUINOA WILLD COSECHADAS EN
DISTINTOS AÑOS Y PROVENIENTES DE LA PROVINCIA DE SALTA
N. S. Cervilla1*; J.R. Mufari*; E. Calandri* y C. A. Guzmán*
* Instituto de Ciencia y Tecnología de los Alimentos (ICTA, CONICET-UNC). Av. Vélez Sarsfield
1600, Córdoba 5016, Argentina
Natalia Soledad Cervilla. Avenida Vélez Sarfield 1611. C.P (5016). Teléfono (0351) 4334439. Correo
electrónico: [email protected].
Resumen
Resumen:
La quinoa, es un cultivo andino de gran valor alimenticio y amplia versatilidad en cuanto a condiciones de
cultivo y aplicaciones en la industria alimentaria. La demanda ha crecido de manera sostenible, sin embargo en
nuestro país la producción se realiza en pequeña escala por las familias rurales del NOA sin tecnificación. En
Argentina la oferta y desarrollo tecnológico para las distintas etapas del cultivo es escaso. Por lo mencionado,
el objetivo del presente estudio fue determinar y compendiar las características físicas de frutos de quinoa de
distintas cosechas (desde el 2007 al 2011) provenientes de la provincia de Salta a fin de aportar información
básica al área ingeniería para el diseño y optimización de maquinaria o procesos y conocer la composición
proximal de sus harinas. Las características físico químicas de los frutos y sus harinas variaron, sin embargo, no
siempre esas diferencias fueron estadísticamente significativas (p<0,05) como sucedió con los valores de
densidad real (g/mL), siendo el valor medio de 1,22 g/mL. En el lote 2009 se hallaron los valores más altos de
peso de cien granos (0,46 ± 0,01), diámetro equivalente (de) y rendimiento durante el tamizado con malla 1,70
mm (84,17 ± 0,72), estos valores ubican a los frutos dentro de la categoría de “Granos Grandes” propuesta por
el Instituto Boliviano de Normalización y Calidad (IBNORCA). Tres de los cinco lotes analizados corresponden
a la categoría de “Medianos”. El rango de de que pudimos hallar osciló entre 1,60-1,98 mm. El contenido de
proteínas osciló entre 13,4 a 17,32 % y los lípidos 6,70-9,64%. Los diferentes resultados entre lotes pueden
deberse a que pertenecen a distintas variedades, zonas de cultivo, condiciones ambientales y del suelo.
Palabras claves: quinoa, características físicas, características químicas.
Introducción
La quinoa, Chenopodium quinoa Willd, es un pseudo cereal de origen Andino, que fue ampliamente cultivado
en el territorio Incaico, formando parte de la alimentación básica de sus pobladores. Luego de la Conquista de
América por los españoles, su cultivo y consumo se redujo drásticamente por motivos de índole religiosa y
cultural siendo reemplazada por el trigo y cebada (Hunziquer, 1952).
Posee un importante valor alimenticio. Su característica más distintiva es la calidad de sus proteínas; ya que
presenta un adecuado balance de aminoácidos destacándose entre estos: lisina (Dini et al., 2005), histidina,
metionina y cisteína, cuyas concentraciones son en general mayores a las de los cereales tradicionales (Galwey,
1993). Su contenido proteico es de aproximadamente un 13,9% (Cardosa y Tapia, 1979), el aporte de lípidos
puede ser oscilar entre el 5-10% (Chauhan et al., 1992; Galwey, 1993), el almidón representa alrededor del 60%
del peso del grano y su característica más distintiva es el pequeño tamaño de su gránulo (1-2 µm) (Galwey,
1993). Existe una gran variabilidad en la composición química y física del grano de quinoa, dependiendo de
varios factores, tales como la variedad genética, las condiciones de cultivo, las características edáficas y del
medio ambiente.
Además del valor nutritivo de sus granos, la quinoa tiene un gran potencial económico, ya que toda la planta
puede ser utilizada. Las hojas se pueden consumir en ensalada, las semillas enteras o molidas en harina pueden
ser empleadas en una gran variedad de aplicaciones en alimentos. Las saponinas (sustancia amarga localizada
1
en el perisperma) que deben ser removidas para su consumo y que en la actualidad constituye principalmente un
desecho industrial, cuentan con un interesante nicho en la industria farmacéutica, de cosméticos, en detergentes
y en la industria minera (Montoya Restrepo et al., 2005).
Tal como se mencionó, la quinoa es un producto típicamente agroindustrial. A pesar de esto, y de la demanda
mundial creciente para este grano, en nuestro país las principales provincias productoras (Jujuy, Salta) cuentan
con poca o nula tecnificación y la escasa producción que se realiza tiene como principal destino el consumo
interno por parte de las familias campesinas. Con respecto a la comercialización, es mayoritariamente informal,
donde la quinoa se vende generalmente sin lavar en los mercados locales de esas provincias, muchas veces
proveniente de la importación o del contrabando hormiga desde Bolivia y sin identificación varietal.
Las características físicas de los granos, tales como forma y tamaño, densidad, porosidad, peso y propiedades
organolépticas, son parámetros importantes para el análisis de calidad de los granos y para la aplicación de las
normas nacionales e internacionales (Machado Ospina, 2002).
Con respecto a la calidad que exigen los consumidores, se puede decir que ellos prefieren quinoa de grano
grande, de color claro y limpio, pero si el producto va a ser molido y vendido como harina el tamaño de la
quinoa deja de ser importante (Estudio de Quinua, 2003).
Para alcanzar cierta escala en el cultivo de este grano, es necesario resolver una serie de problemas,
especialmente en la poscosecha, como ya se mencionó anteriormente. La oferta de maquinarias para el cultivo
de la quinoa en Argentina es nula, limitando su desarrollo y expansión como alternativa productiva (Golsberg y
col, 2010).
Por los motivos mencionados, los objetivos del presente trabajo fueron caracterizar físicamente a los frutos de
quinoa cosechados en distintos años y provenientes de la provincia de Salta, a fin de aportar información básica
al área ingenieril y estimular el diseño y desarrollo de maquinarias y procesos que permitan incrementar el
desarrollo productivo de la quinoa en la región del NOA y conocer la composición proximal de sus harinas a fin
de establecer sus cualidades nutricionales.
Materiales y Métodos:
Material vegetal: los frutos de quinoa utilizados, provinieron de los departamentos Molinos (25°25′S 66°19′O)
(Cosechas 2007 - 2008) y La Poma (24°13′00″S) (Cosechas 2009, 2010 y 2011) de la Provincia de Salta
Argentina.
Selección y limpieza de los frutos a analizar: se utilizó un tamiz vibratorio (Zonytest) con movimiento
vibracional constante. Las mallas empleadas fueron de 2,36; 1,70; 1,80; 0,85 mm y el ciego o colector. El
tiempo de tamizado fue de 10 minutos. Para cada ciclo de separación mecánica, se colocaron 400 g de frutos.
Los frutos seleccionados para el análisis fueron los retenidos en la malla de 1,70 mm.
Preparación de la harina para el análisis proximal: Los procesos de clasificación y limpieza, desaponificado,
secado y molienda de las semillas se realizaron siguiendo la metodología descrita por Cervilla y col, 2009.
Parámetros físicos:
Las dimensiones: ancho (D1), largo (D2) y espesor (e) se midieron con calibre milimétrico (precisión
5x10-5 m), realizándose 20 repeticiones.
Fig. 1. Dimensiones de las semillas de quinoa: Ancho, largo y espesor (mm)
D1: ancho; D2: largo y E: espesor
2
El diámetro equivalente (de): fue calculado utilizando la siguiente expresión (Mohsenin, 1978):
de = (l*a*e)1/3
a: ancho; l: Largo; e: espesor.
Masa de los frutos: Se pesaron en una balanza analítica con precisión 0,0001 g 100 unidades seleccionadas al
azar.
Densidad aparente (ρb): se estableció según la relación masa/volumen en probeta de 25 ml y con balanza
electrónica con precisión 0,01 g (Vilche et al., 2003).
Densidad real (ρp) se midió por picnometría, utilizando benceno (lote 2009 y 2010) y tolueno (lote 2011) como
solvente y balanza electrónica con precisión 0,01 g.
Análisis de cenizas: se realizó por calcinación en mufla (marca Indef modelo 273) a 600 °C por 24 hs. Método
oficial de análisis de AOAC Internacional (1999), 923.03.
Análisis de proteína: se realizó según el método de Kjeldhal, empleándose un digestor Büchi K-424 y un
destilador semiautomático, Büchi K-350. Método oficial de análisis de la AOAC Internacional (1999), 984.13.
Para la conversión de nitrógeno a proteína bruta se empleo el factor 6,25.
Análisis de lípidos: Las grasas libres totales fueron determinadas por el método Soxhlet, con n-hexano como
solvente. Método oficial de análisis de la AOAC Internacional (1999), 920.39.
Humedad: Se determinó por desecación en estufa (Dalvo) a 100 °C, hasta peso constante de la muestra. Método
oficial de análisis de la AOAC Internacional (1999), 934.01.
Hidratos de carbono: se calcularon por diferencia (Wattanapat et al., 1994) según la fórmula:
Hidratos de carbono: 100 – (% de humedad + % de cenizas + % de proteínas + % de lípidos).
Resultados
Tal como se presenta en la tabla 1, dentro de las mediciones ortogonales prevalecen el largo y ancho por
sobre el espesor. Largo y ancho presentaron cierta regularidad entre lotes, a excepción de aquellos provenientes
de la cosecha realizada en del año 2009. El espesor fue menos regular entre los lotes, y continúan siendo el lote
2009 el más diferentes al resto.
El diámetro equivalente de los frutos permitó clasificarlos según el tamaño; de allí se desprende que los
retenidos en la malla 12(1,70 mm) de los lotes 2009 y 2011 resultaron “Granos de primera clase” pertenecientes
a la categoría “Grandes” según las normas del Instituto Boliviano de Normalización y Calidad y el resto se
ajustó a la categoría de “Granos de segunda clase” y tamaño “Medianos” (IBNORCA, 2006). El tamaño de los
frutos, junto con otras características como el contenido de saponinas, impurezas, color, humedad, entre otros,
son requisitos de calidad, según la citada norma.
El porcentaje de retención durante el tamizado (tabla 1), depende de la mayor o menor regularidad en el tamaño
de los frutos de la muestra original y por las dimensiones de los granos. De allí que existe una gran diferencia en
el rendimiento del tamizado entre los lotes 2009 y 2011, a pesar de que ambos pertenecen a la categoría
“Grandes”.
Tabla 1: Medidas ortogonales, diámetro equivalente y rendimiento en el tamizado
20071
20081
20092
20102
20112
D1
2,06 ± 0,08
2,04 ± 0,11
2,44 ± 0,11
2,09 ± 0,11
2,15 ± 0,10
D2
2,06 ± 0,01
2,08 ± 0,15
2,37 ± 0,15
2,14 ± 0,12
2,14 ± 0,10
E
De
% de
Retención en
Malla 12
Clasificación
IBNORCA
1,12 ± 0,30
1,68
0,96 ± 0,11
1,6
1,35 ± 0,12
1,98
1,05 ± 0,08
1,67
1,11 ± 0,12
1,72
80 ± 2,17
60,31 ± 6,16
84,17 ± 0,72
73,34 ± 0,9 59,38 ± 1,61
Medianos
Medianos
Grandes
Medianos
Intervalo de
Confianza (95%)
2,14-2,22
2,14-2,21
2,14-2,21
1,09-1,18
1,71-1,78
RANGO:
59,38-84,17
Grandes
3
1
Harari, S & Orecchia, A. 2009. Tesina de grado: “Chenopodium quínoa Willd estudio y caracterización de la semilla y su
harina. Diseño de un equipo escarificador. Aplicaciones y productos novedosos. Facultad de Ciencias Exactas Físicas y
Naturales. Universidad Nacional de Córdoba.
2
Resultados obtenidos en el presente trabajo.
La humedad de los granos, se encuentra por debajo del límite máximo permitido por la norma
boliviana (12%) (IBNORCA, 2006). Este requisito de calidad tiene gran importancia durante el
tratamiento poscosecha y almacenamiento, dada su relación con factores biológicos que causan daño
y afectan el valor nutricional y económico (calidad y peso) de las cosechas.
El peso de los frutos analizados en el presente trabajo (tabla 2), fue mayor que los reportados Varriano
Martson & De Francisco (1984), quienes hallaron que 350 semillas pesan 1 g, mientras que Vilche y
col (2003) observaron que incluso con humedades de hasta el 15%, el peso de 1000 granos no
alcanzaba los 3 g.
Los valores de densidad aparente (tabla 2) aportan información útil para el análisis de la transferencia
de calor a través de los granos, en el control de calidad, en la evaluación, cálculo y diseño de sistemas
de transporte, limpieza y clasificación.
Los resultados de densidad real son importantes en el diseño de sistemas de almacenaje, empaque,
deshidratación y transporte. Las semillas analizadas, presentaron mayores valores de densidad real que
aquellas con contenidos de humedad entre 4,6 y 15%, como las estudiadas por Vilches et al (2003).
Sin embargo, los valores de densidad aparente se encontraron dentro el rango establecido en el
presente trabajo (tabla 2).
Tabla 2: Densidad, humedad y masa de los frutos.
Año de Cosecha
Densidad
Real (g/mL)
Densidad
Aparente
(g/mL)
Peso 100
semillas (g)
Humedad
2007
2008
2009
2010
2011
Intervalo de
Confianza (95%)
1,19 ± 0,091
1,24 ± 0,111
1,16 ± 0,32
1,27 ± 0,012
1,26 ± 0,022
1,19 - 1,27
0,69 ± 0,012
0,72 ± 0,012
0,68 ± 0,012
0,67 ± 0,012
0,65 ± 0,012
0,67 - 0,69
0,32 ± 0,111
0,3 ± 0,021
0,46 ± 0,012
0,34 ± 0,002
0,35 ± 0,022
0,34 - 0,37
10,1 ± 0,001
11,45± 0,071
7,93 ± 0,062
10,45 ± 0,082
8,85 ± 0,052
8,0 - 10,31
1
Harari, S & Orecchia, A. 2009. Tesina de grado: “Chenopodium quínoa Willd estudio y caracterización de la semilla y su
harina. Diseño de un equipo escarificador. Aplicaciones y productos novedosos. Facultad de Ciencias Exactas Físicas y
Naturales. Universidad Nacional de Córdoba.
2
Resultados obtenidos en el presente trabajo.
Tabla 3: Composición proximal de harinas integrales de quinoa
LOTE
2007
2008
2009
2010
2011
Proteínas
16,58 ± 0,28
16,76 ± 0,13
13,40 ± 0,40
13,48 ± 0,65
17,32 ± 0,70
Grasas
9,64 ± 0,29
9,57 ± 0,89
6,86 ± 0,68
7,65 ± 0,09
6,70 ± 0,06
Cenizas
2,11 ± 0,03
2,13 ± 0,03
2,01 ± 0,00
2,44 ± 0,03
3,31 ± 0,16
Hidratos de Carbono
71,91 ± 0,88
72,30 ± 1,18
77,73 ± 1,08
76,42 ± 0,52
72,67 ± 1,17
Humedad
11,73 ± 0,26
11,86 ± 0,08
5,04 ± 0,06
10,27 ± 0,04
8,05 ± 0,25
4
La composición química-nutricional de las harinas integrales aquí estudiadas es variable, al igual que
las características físicas, y en esto influye la variedad genética de la que se trate, el nivel de fertilidad
del suelo y las condiciones del medio ambiente que sin dudas afectan a la expresión genómica de la
planta.
Los macronutrientes, las cenizas y la humedad, se encuentran dentro de los rangos propuestos por
Cardosa y Tapia (1979). Existen numerosos estudios que aportan datos acerca de la composición
proximal de las harinas, sin embargo, la mayoría de ellos no pertenecen a nuestro país. Es preciso
contar con basta información nacional para así establecer valores promedio a partir de datos que
contemplen la realidad local.
La harina obtenida en las condiciones mencionadas, como ya se mencionó, es del tipo integral, es decir
que se obtiene por molienda directa del grano entero, de allí que el contenido de lípidos, proteínas y
cenizas sea superior al de las harinas refinadas de trigo, obtenidas por molienda del endospermo
(Belderok, 2000).
Cabe hacer mención que la definición de Harina de quinoa establecida por el Código Alimentario
Argentino (CAA) hace referencia a la “Harina de quinoa desgerminada”, ya que valores de lípidos
inferiores al 1%, tal como lo reglamenta el CAA, sólo podrían ser alcanzados previa eliminación del
germen, ya que este macronutriente junto con las proteínas se localizan mayoritariamente allí
(Varriano Martson & De Francisco, 1984).
Los contenidos de lípidos se hallaron entre 6,7 y 9,6%, coincidentes con lo informado en bibliografía
(Wood et al., 1993; Ranhotra et al., 1993; Romo et al., 2006; Blanco Blasco et al., 2002), al igual que
las proteínas, las cenizas y los carbohidratos (Cardoza Gonzáles, A y Tapia Nuez, 1979; Tablas
Peruanas de Composición química de Alimentos, 2009).
Conclusión:
Los datos de parámetros físicos, podrán ser empleados por el área ingeniería, para el diseño y
optimización de equipos y procesos, de modo que nuestro país pueda responder al menos parcialmente
a la demanda mundial de quinoa con mayores y mejores niveles de producción. Para ello deben existir
políticas, programas y proyectos que estimulen la producción primaria y secundaria permitiendo
abastecer la demanda de granos y productos manufacturados derivados de estos, sin amenazar la
sustentabilidad de los sistemas alimentarios.
Las harinas integrales de quinoa, son de buen valor nutricional por el destacado aporte de lípidos,
proteínas, hidratos de carbono y cenizas.
5
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