Rev. Fac. Agron. (UCV) 36 (2): 53-57. 2010.
Caracterización físico-química y funcional de la harina de auyama (Cucurbita maxima L.) obtenida por secado en doble tambor rotatorio Gladiana Praderes*, Auris García y Emperatriz Pacheco† Laboratorio de Bioquímica de Alimentos del Instituto de Química y Tecnología, de la Facultad de Agronomía. Universidad Central de Venezuela. Apdo. 4579. Maracay 2101. Aragua. Venezuela
RESUMEN Para caracterizar físico-química y funcionalmente la harina de auyama (Cucurbita maxima L.) obtenida por secado en doble tambor rotatorio, se emplearon frutos en grado de madurez provenientes del municipio San Felipe, estado Yaracuy, Venezuela. Se acondicionó una muestra aleatoria de dos lotes de cinco auyamas cada uno (2 kg por fruto), obteniendo un puré a partir de una relación pulpa:agua de 1:3. Este puré fue sometido a secado en doble tambor rotatorio a una temperatura de 130ºC, presión de vapor de saturación de 40 psi y velocidad de secado de 0,27 rpm, obteniendo una harina con un contenido de humedad promedio de 4,65 g/100 g, asociada a una actividad de agua de 0,38 y pH de 5,69. La viscosidad aparente fue 200 cps, manteniéndose durante 8 min, lo cual fue atribuido a su alta afinidad de hidratación y solubilización. La harina presentó un contenido aceptable de ácido ascórbico (63,09 mg/100 g), almidón (13,67 g/100 g), fibra dietaria (7,67 g/100 g), proteína (7,21 g/100 g) y cenizas (6,52 g/100 g). La solubilidad fue de 83,8%, indicativo de la fácil dispersión del material en agua, con una capacidad de absorción de agua de 4,74 g/g. Se concluye que esta harina podría ser potencialmente útil para la formulación de productos alimenticios con altos contenidos de ácido ascórbico, fibra y proteína. Palabras clave: actividad de agua, viscosidad, ácido ascórbico, absorción de agua.
Physical chemistry and functional characterization of pumpkin (Cucurbita maxima L.) flour, obtained by drying in a double rotatory drum
ABSTRACT The physical chemistry and functional characteristics of pumpkin (Cucurbita maxima L.) flour were evaluated. The pumpkin flour was obtained by drying in a double rotatory drum. Mature fruits from the main production area located at San Felipe, Yaracuy state, Venezuela, were used. A randomized sample of two lots of five pumpkin each one (aprox. 2 kg/lot) was conditioned, and a puree with 1:3 pulp:water relation was obtained. The puree was subjected to drying in a double rotatory drum at temperature of 130°C, saturation vapor pressure of 40 psi, and a drying speed of 0.27 rpm, to produce a flour with a moisture content of 4.65 g/100 g, associated with a water activity of 0.38 and pH of 5.69. The apparent viscosity was 200 cps, maintained over eight minutes which was attributed to the high affinity of hydration and solubilization of the flour. In the chemical characterization, high ascorbic acid content (63.09 mg/100 g), starch (13.67 g/100 g), dietary fiber (7.67 g/100 g), protein (7.21 g/100 g), and ash (6.52 g/100 g), were found. Solubility was 83.8%, indicating the easiners dispersion of water with a water absorption capacity
*Autor de correspondencia: Gladiana Praderes E-mail:
[email protected] Recibido: febrero 27, 2009
Aceptado: mayo 28, 2010
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Praderes et al. / Caracterización de la harina de auyama
of 4.74 g/g. In conclusion, this flour could be potentially useful for the formulation of foods with high levels of ascorbic acid, fiber and protein. Key words: Water activity, viscosity, ascorbic acid, water absorption.
INTRODUCCIÓN La auyama (Cucurbita maxima L.) es una hortaliza originaria de la zona comprendida entre México y Guatemala, y es cultivada en Venezuela en forma no intensiva en asociación con algunas leguminosas (Arguiñano, 2001; MAT, 2005). Esta Cucurbitacea es de tamaño variable, forma redondeada o achatada, piel lisa o rugosa de color amarillo, rojizo, anaranjado o verdoso, pulpa fibrosa de color amarillo con numerosas semillas aplanadas, ubicadas en una cavidad central hueca, consumiéndose en forma cocida y en sopas tipo crema (Arguiñano, 2001). Desde el punto de vista de la composición química y nutricional, Bracho y Pacheco (1996) y Márquez et al. (2002) señalan que presenta un alto contenido de agua y bajas concentraciones de carbohidratos (5,40 g/100 g), proteína (1,30 g/100 g), grasa (0,20 g/100 g) y fibra (1,50 g/100 g); así como un elevado nivel de vitaminas (A, B y C) y minerales (potasio, calcio y fósforo), que en su conjunto contribuyen a incrementar el funcionamiento del sistema inmunológico del individuo. Por los beneficios a la salud que aportaría el consumo de auyama, la industria está desarrollando alimentos de fácil y rápida preparación, tales como harinas instantáneas (Marín et al., 2006). Estos productos son obtenidos a través de procesos de secado bajo condiciones controladas de temperatura y tiempo, se reduce la cinética de destrucción térmica de algunas características físicas, químicas, sensoriales y nutricionales, manteniéndose la estabilidad y disponibilidad de nutrientes durante el periodo de vida útil del alimento (Torres et al., 2001; Vega y Lemus, 2006). La tendencia en la elaboración de harinas instantáneas se caracteriza por un reducido contenido de humedad, que resulta de importancia por favorecer las operaciones de empacado, embalaje, almacenamiento y transporte (Ratti, 2001; Maldonado y Pacheco, 2003), debido a un descenso de la actividad de agua a niveles (< 0,6) que inhiben el crecimiento microbiano y disminuyen la velocidad de reacciones deteriorantes, tales como oxidación de lípidos, reacciones enzimáticas y reacción de Maillard, entre otras (Meléndez et al., 2004; Vega et al., 2006; Marín et al., 2006; Belen et al., 2007). En atención a estas consideraciones, y a la poca información disponible sobre el tema, esta investigación plantea la caracterización físico, química y funcional de la harina de auyama obtenida por secado en doble tambor rotatorio.
MATERIALES Y MÉTODOS La investigación se realizó en el Laboratorio de Bioquímica de Alimentos, adscrito al Instituto de Química y Tecnología de la Facultad de Agronomía de la Universidad Central de Venezuela, y en la planta piloto del Centro de Investigaciones del Estado para la Producción Experimental
Agroindustrial (CIEPE), localizada en San Felipe, estado Yaracuy, Venezuela. Como materia prima se utilizaron frutos de auyama en grado de madurez hortícola y comercial, sanos, enteros, limpios, libres de plagas y enfermedades, los cuales provinieron del municipio San Felipe, estado Yaracuy. Los frutos se caracterizaron por tener forma achatada, color de piel y pulpa amarilla y peso promedio de 2 kg. La muestra fue tomada en forma aleatoria, y correspondió a dos lotes de cinco auyamas cada uno, para una muestra total de 20 a 22 kg (Covenin, 1981). Obtención de la harina de auyama Los frutos de auyama fueron previamente sometidos a las operaciones de selección, lavado, cortado en mitades, eliminación de semilla, pelado y troceado. Luego se sometieron a cocción (95ºC x 20 min) para su ablandamiento y homogeneizado, utilizándose en esta última operación una relación pulpa:agua de 1:3, para de esta forma obtener un puré a partir del cual se elaboró la harina. Este puré fue sometido a un método de secado hidrotérmico en un equipo de doble tambor rotatorio (Buflovak, modelo para laboratorio) a una presión de vapor de saturación de 40 psi, temperatura de secado a 130ºC y velocidad de secado de 0,27 rpm. Obtenida la harina, ésta se sometió a la operación de molienda, tamizado (malla 80 mesh 0,175 mm) y empacado en bolsas aluminizadas termoselladas (Scotchpak Brand heat sealable poches, modelo 9062) hasta su posterior análisis. Características físicas Se evaluó la actividad del agua (Aqualab modelo Decagon cx-2, Decagon Devices, Pullman, EUA), color medido en colorímetro (Hunter Lab, modelo DP-9000 marca Gardnerr/Neotec) y el perfil de viscosidad mediante un viscosímetro Brookfield (Modelo LVF, serial 63127, Brookfield Laboratories Inc, Stoughton, EUA), empleando la aguja Nº 4 con una fuerza de corte de 30 rpm y suspensiones al 5%, señalando la estabilidad en el tiempo de la viscosidad absoluta en unidades de cps (Centipoises) (Pacheco, 2001). Características químicas Las características químicas se determinaron de acuerdo a metodologías descrita en la AOAC (1990) para el contenido de humedad (Nº 925.09), proteína (Nº 979.09), ceniza (Nº 923.03), grasa (Nº 920.39) y fibra dietaria (Nº 985.29). El almidón se determinó por el método multienzimático de Holm et al. (1986), ácido ascórbico por el método de titulación con el colorante 2,6-dicloro-indofenol (Covenin, 1982) y el pH según lo descrito en la norma www.revistaagronomiaucv.org.ve
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Propiedades funcionales Capacidad de absorción de agua Se determinó a partir de 1 g de harina, el cual se suspendió en 10 mL de agua destilada, posteriormente se centrifugó durante 25 min a 2500 rpm descartando el sobrenadante, con estandarización en la estufa a 50ºC durante 20 min. El cálculo del agua absorbida se determinó por diferencia de peso, expresando el resultado como cantidad de agua (g) absorbida por unidad de harina (g) (Wang y Kinsella, 1976). Solubilidad de la harina en agua fría Se suspendió 1 g de la harina (base seca) en 100 mL de agua destilada, luego se homogenizó y centrifugó a 5000 rpm durante 15 min. Posteriormente se tomó una alícuota de 25 mL del sobrenadante, la cual fue transferida a una cápsula de Petri y secada en estufa a 110ºC por 4 h. La solubilidad en agua se calculó por diferencia de peso, y se expresó en términos relativos (Eastman y Mopre, 1984). Análisis estadístico El análisis estadístico de los datos obtenidos a partir de las determinaciones físicas, químicas y funcionales se realizó por el método estadístico descriptivo, bajo un diseño completamente aleatorizado (Montgomery, 1991) utilizando el programa Statistix (1993).
RESULTADOS Y DISCUSIÓN En el Cuadro 1 se observa que la actividad de agua resultó adecuada para asegurar la estabilidad química y microbiológica del producto durante el almacenamiento a temperatura ambiente, al reducir la ocurrencia de cambios que alteren los componentes nutricionales del alimento, y mantener las características de color, sabor y textura de las harinas (Fernández et al., 1993; Pacheco et al., 2004; Testo, 2007). El color en la harina tuvo una tendencia hacia el amarillo oscuro, dado por los valores promedio de la intensidad o croma, matiz y luminosidad. Sin embargo, es de mencionar que el grado de oscurecimiento que indican los valores de croma y matiz se atribuyen a las reacciones de Maillard y a la caramelización que pudo ocurrir durante el proceso de obtención Cuadro 1. Características físicas de la harina de auyama deshidratada en doble tambor rotatorio. Características físicas Actividad de agua (aw) Color1 Luminosidad
Matiz Intensidad o croma
Valor (g/100 g) 0,38 ± 0,02 54,95 ± 0,08 13,73 ± 0,03 23,48 ± 0,04
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de la harina (Pacheco et al., 2004; García et al., 2007; García y Pacheco, 2007). El comportamiento de la viscosidad absoluta de la harina en función al tiempo fue estable (200 cps), probablemente debido a la existencia de una fuerza de asociación intramolecular (Bello et al., 2002; García et al., 2007). Esta respuesta sugiere que la harina de auyama podría ser un ingrediente adecuado para elaborar sopas tipo instantáneas dada la facilidad de su hidratación y solubilización, pero que requieren de la incorporación de harinas o almidones convencionales para elevar los valores de viscosidad, cuando la intención de su uso, sea generar sopas con características cremosas y espesas. Con relación a las características químicas (Cuadro 2) se determinó un pH y una humedad adecuados para asegurar la estabilidad química y microbiológica del producto durante el almacenamiento, y reducir el deterioro de las fracciones de valor nutricional del alimento (Fernández et al., 1993; Pacheco et al., 2004; Testo, 2007). El contenido de cenizas de la harina puede ser considerado elevado cuando es comparado con los 3,18 g/100 g de la harina de batata (Navas et al., 1999) y 4,14; 2,54 g/100 g de las harinas de mapuey morado y ñame, respectivamente (Rincón et al., 2000), aunque inferior cuando lo comparamos con harinas integrales de auyama (10 g/100 g) empleadas en alimentación animal (Pérez y Farías, 1979). El contenido de grasa resultó reducido, siendo ésto característico de la mayoría de las hortalizas (Osborne y Voogt, 1986; James, 1995). Por otro lado, se determinó un contenido de proteína similar al indicado por Rincón et al. (2000) para harina de mapuey blanco (7,40 g/100 g), aunque inferior al 8,31 g/100 g señalado por Navas et al. (1999) para harina de batata. El contenido de almidón es una característica que brinda propiedades espesantes, debido a la capacidad de absorber agua con el incremento de la temperatura, y la consecuente formación del gel (Sangronis et al., 2006; García et al., 2007). El contenido de fibra dietaria podría contribuir a la salud ya que su consumo tiene una influencia positiva sobre los procesos de digestión y absorción de nutrientes, debido a su capacidad hidrofílica, lo que permite el aumento del bolo fecal. Por otro lado, el contenido de ácido ascórbico puede resultar beneficioso por su efecto antioxidante, además de contribuir al mantenimiento de la integridad del sistema inmune, facilitar la absorción del hierro y ejercer un efecto protector sobre el riesgo al padecimiento de enfermedades crónicas degenerativas (Gallego, 2003). La solubilidad de la harina de auyama es indicativo de la fácil dispersión del material en agua, siendo esto atribuido a las fuerzas asociativas dentro de los gránulos presentes en la harina y a la presencia de polímeros de bajo peso molecular.
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Cuadro 2. Características químicas de la harina de auyama deshidratada en doble tambor rotatorio. Características químicas pH Humedad Ceniza Grasa Proteína Almidón Fibra dietaria Ácido ascórbico (mg/100 g)
Valor (g/100 g) 5,69 ± 0,01 4,65 ± 0,03 6,52 ± 0,06 0,92 ± 0,02 7,21 ± 0,03 13,57 ± 0,06 7,67 ± 0,08 63,09 ± 0,02
El valor de la capacidad de absorción de agua puede estar relacionada con el tamaño de la partícula y la alta fuerza asociativa intermolecular existente entre los polímeros de los carbohidratos presentes (Pacheco, 2001; Pacheco et al., 2004). De acuerdo a esta característica, se puede establecer que este producto deshidratado tiene una elevada capacidad de rehidratación y condiciones de material giroscópico, siendo esto un buen indicador de la calidad del producto deshidratado tipo instantáneo (Vega et al., 2006).
CONCLUSIONES La obtención de harina de auyama por secado en doble tambor rotatorio generó un producto con características funcionales de alta solubilidad y capacidad de absorción de agua, establecido por el equilibrio termodinámico de la humedad y el tamaño de la partícula, con un perfil de viscosidad estable en el tiempo por efecto de la alta fuerza intermolecular de sus componentes. Los resultados indican que esta harina podría ser utilizada para la formulación de productos alimenticios con alto contenido de ácido ascórbico, fibra y proteína.
AGRADECIMIENTOS Se agradece el apoyo financiero otorgado por el Consejo de Desarrollo Científico y Humanístico de la Universidad Central de Venezuela (PI-01.00.6809.2007) y al apoyo brindado por el Proyecto de Grupo PG-01.00.5994.2005. Igualmente se agradece a la Profa. Elevina Pérez del Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos-UCV, al CIEPE por facilitar las instalaciones de su planta piloto y a la TSU Gloria Betancourt de Pinto.
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