LOGRO
Participante
AUTORES
Ing. Olaydes Lozano Aguilar
Asesores:
Dra. Carmen Jacinto Hernández
M.C. Esteban Solórzano Vega
Dr. Héctor Hugo Rebolledo Robles
TITULO
"Obtención de pinole de alta calidad proteínica a partir de la mezcla de cereales y leguminosas"
CATEGORIA
Única Estudiantil
INSTITUCION
Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias (INIFAP) / Universidad Autónoma deChapingo
CONTACTO
Carretera Internacional S/N
Sección Tercera,
CP 74800 Tehuitzingo, Puebla
LADA: (52)
TELEFONO: 5954-2499 (INIFAP) // (595) 95216-42 (UACH)
FAX: (595) 595) 95216-42
RESUMEN
El pinole es un alimento prehispánico conocido tradicionalmente como una harina de maíz tostado que a veces es endulzado y mezclado con cacao, canela o anís. Actualmente se elaboran pinoles de amaranto, haba y garbanzo según la región dentro de la República Mexicana; este es un alimento con el que se pueden elaborar tortillas, atole, galletas, licuados, y dulces caseros. En general los pinoles presentan deficiencias de aminoácidos esenciales para el organismo humano, lo que limita la calidad de su calidad proteína. Con la finalidad de obtener un pinole de alta calidad proteínica, es decir un pinole que contenga todos los aminoácidos esenciales y en mayor cantidad, así como mayor cantidad de proteína, se formularon mezclas que incluyen harinas de cereales y leguminosas como maíz, amaranto, garbanzo, haba y lenteja en diferentes combinaciones y proporciones. Se realizó un análisis químico proximal en cada una de las harinas provenientes de granos tostados que incluyó la determinación de proteína, almidón, fibra cruda, aceite y azúcares totales; se determinó el perfil de aminoácidos esenciales (aminograma), inhibidores de tripsina y digestibilidad in vitro de la proteína, así como la evaluación sensorial en dos etapas; en la primera con un grupo de cinco catadores entrenados y en la segunda los productos finales fueron evaluados por un grupo de 30 jueces no entrenados, quienes realizaron la evaluación repitiéndola en dos sesiones. De la evaluación sensorial partiendo de 32 combinaciones cereal-leguminosa se seleccionaron catorce y de entre estas se seleccionaron las tres combinaciones con mejor balance de aminoácidos y aceptación sensorial. Los pinoles de Alta Calidad Proteínica producto de este trabajo de investigación cuya composición en mezcla es: 35 – 20 – 40 – 5 de maíz, amaranto, garbanzo y haba respectivamente; 35 – 20 – 40 – 5 y 30 – 20 – 40 – 10 de maíz, amaranto, garbanzo y lenteja, comparados con un pinole de maíz sobresalieron por cinco aspectos importantes: mayor cantidad, calidad y digestibilidad de su proteína, baja actividad residual de inhibidores de tripsina así como mayor o igual aceptabilidad de acuerdo a una prueba de evaluación sensorial orientada para consumidores. Los resultados del presente trabajo confirmaron que una combinación óptima de cereales con leguminosas eleva la calidad de la proteína sin demeritar la palatabilidad del alimento .
INTRODUCCIÓN Y ANTECEDENTES
Desde las épocas más primitivas, el hombre ha experimentado con los alimentos tratando de crear una dieta que le permita vivir en salud y disfrutar plenamente de la vida. En México gran parte de los requerimientos energéticos se satisfacen con el consumo de alimentos de origen vegetal como los granos de cereales y leguminosas; un producto tradicional elaborado principalmente a base de granos es el pinole el cual se le define como una harina de maíz tostado a veces endulzado y mezclado con cacao, canela o anís. Al igual que las tortillas, los tamales, el atole, el chocolate como dulce o como bebida, el pinole es uno de los muchos alimentos actuales que son de herencia indígena, (Anónimo). El pinole es un alimento prehispánico que se ha venido perdiendo debido a los cambios en los hábitos alimenticios, no obstante, algunos grupos étnicos como los Tarahumaras, Nahuas, Tepehuanes y Lacandones lo incluyen en su canasta básica; en zonas como el Bajío y la Mesa Central al pinole se le considera una golosina insustituible sobre todo durante el invierno. Esta confitería ha sufrido grandes cambios después de la conquista, así encontramos que en algunas partes de Guanajuato se elabora de garbanzo, en Jeréz, Zacatecas con haba, arroz y semilla de calabaza; en el Altiplano se hace a partir de maíces pintos o bien de amaranto (López, 1989). Pero ¿Qué pasa con su valor nutricio? Las proteínas vegetales por lo general son deficientes en uno o más aminoácidos esenciales a los que se les denomina limitantes. Una alternativa para mejorar el valor biológico de la proteína de los granos que se consumen es a través de las mezclas entre granos de cereales y leguminosas para dar a la calidad de la proteína consumida un valor superior que si se elaboraran y consumieran por separado así, el combinar cereales y leguminosas en un mismo producto da como resultado un incremento en la calidad de la proteína por la complementación de sus aminoácidos, (FAO, 1990).
OBJETIVOS
El presente trabajo de investigación tuvo como objetivo general proponer opciones para la elaboración de pinole de alta calidad proteínica que sea aceptable sensorialmente, a partir de la combinación de cereales y leguminosas bajo los siguientes objetivos particulares:
* Definir mezclas de cereales y granos de leguminosas para obtener un pinole de Alta Calidad Proteínica, con base en el balance estimado de aminoácidos.
* Evaluar la aceptación sensorial de las mezclas y seleccionar las mejores.
* Realizar el análisis químico proximal, determinar el perfil de aminoácidos y determinar la actividad de los inhibidores de tripsina de las harinas tostadas de cereales así como el análisis químico proximal de los productos terminados.
* Evaluar la digestibilidad in vitro de la proteína de los productos terminados
JUSTIFICACIÓN E IMPORTANCIA
En las zonas rurales donde comúnmente se presentan problemas de desnutrición, el incremento del valor nutrimental de los productos tradicionales, es una alternativa para mejorar el estado nutrimental de la población sin modificar radicalmente sus hábitos de consumo. Los productos obtenidos de tres combinaciones cereal-leguminosa presentan de 43 a 54 % mas de contenido de proteína en comparación con el pinole de maíz que es el mas empleado tradicionalmente asimismo la calidad de proteína es también superior. El producto obtenido es un alimento fácil de preparar que no requiere de equipos sofisticados para su elaboración; el pinole es un alimento que tiene la característica de que se le puede preparar desde un nivel casero con comal y metate para tostado y molienda de los ingredientes a usar o hasta un nivel industrial con tostadora y molino. Los productos obtenidos por ser alimentos con bajo contenido de humedad son de fácil conservación e incluso fácil de empacarse lo cual permitiría su distribución y uso en canastas básicas y/o desayunos escolares. Finalmente este trabajo tiene el mérito de rescatar y fomentar el uso de un alimento prehispánico de la dieta tradicional, a través del mejoramiento de la calidad nutrimental.
METODOLOGÍA, RESULTADOS Y CONCLUSIONES
Metodología
Materia prima. Se emplearon los granos de ocho especies agrícolas usadas en la alimentación humana: maíz (Zea mays L.) híbrido experimental, amaranto (Amaranthus hypochondriacus L.) var. Gitana, arroz ( Oriza sativa L.), cebada desnuda ( Hordeum vulgare L.), var. Cleopatra, garbanzo (Cicer arietinum L.) var. Blanco Sinaloa-92, haba (Vicia faba L.) var. Zacatecas-22, lenteja (Lens esculenta Moench) y frijol (Phaseolus vulgaris L.) var. Flor de durazno así como azúcar y canela.
Reactivos. Los reactivos utilizados para los análisis efectuados en este trabajo fueron los siguientes: mezcla reactiva de selenio, ácido sulfúrico concentrado, salicilato de sodio, solución Buffer de pH 7 y 10, yoduro de potasio neutro, hidróxido de potasio, dicromato de potasio, almidón, tiosulfato de sodio, éter de petróleo, alcohol etílico, reactivo de antrona, ácido perclórico, ácido clorhídrico, clorhidrato de benzoil arginina pnitroanilada, metil sulfóxido, hidróxido de sodio, solución buffer tris, caseinato de sodio, las enzimas: peptidasa tripsina, proteasa y quimiotripsina.
Equipos. Los equipos utilizados tanto en la obtención de harinas como en la realización de análisis fueron los siguientes: Molino eléctrico, Autoanalizador Technicon, espectrómetro UV-VIS, centrífuga, baño con control de temperatura, agitador magnético eléctrico, potenciómetro, Equipo Goldfish para extraer grasa, estufa, balanza analítica.
Obtención de harinas. Se realizó el acondicionamiento de los granos que incluyó: a) tostado del grano b) molienda. En el caso del haba se retiró manualmente la testa o cubierta del grano en forma previa al tostado.
Análisis químico proximal. En las harinas seleccionadas para elaborar pinole, una vez tostadas, se realizó un análisis químico proximal que incluyó contenido de proteína, almidón, aceite, fibra cruda y azúcares totales. Asimismo se determinó el contenido de inhibidores de tripsina y el contenido de aminoácidos esenciales (aminograma). Se realizó también un análisis para determinar la digestibilidad in vitro de la proteína de los pinoles de alta calidad proteínica.
Evaluación sensorial. Se realizaron tres diferentes pruebas de evaluación sensorial de alimentos: a) prueba de triángulo, b) prueba de ordenamiento por preferencia y c) escala hedónica. Para su aplicación se requirió la formación de dos paneles de catación; uno formado por cinco personas seleccionadas después de un entrenamiento con la prueba de triángulo para que ayudaran a realizar las pruebas de ordenamiento por preferencia que se utilizaron para definir mezclas, tamaño de partícula, contenido de azúcar y contenido de canela; el otro panel integrado por 30 personas se encargó de evaluar las mezclas finales mediante una prueba afectiva utilizando una escala hedónica de cinco puntos que para fines de análisis estadístico fue calificada de +2 a -2.
Análisis estadístico. El análisis estadístico sobre cualidades nutrimentales de los pinoles de alta calidad proteínica consistió en un análisis de varianza y pruebas de comparación de medias de Tukey para las variables contenido de proteína y digestibilidad in vitro de la proteína.
Los resultados de la evaluación sensorial de los pinoles de alta calidad proteínica se analizaron mediante un análisis de varianza sobre las observaciones transformadas a rangos dentro de bloques por la prueba de Friedman y una prueba de comparación de medias de Tukey en un diseño de bloques al azar con dos repeticiones en un análisis no paramétrico. Se utilizó un nivel de significancia de 0.05 para definir si existió o no diferencia estadística entre los pinoles de Alta Calidad Proteínica y un pinole de maíz considerado testigo.
Resultados y Discusión
Los resultados de las pruebas de ordenamiento por preferencia indicaron que el tamaño óptimo de partícula para el pinole fue el obtenido de la molienda con malla de 1mm. El contenido de canela y azúcar en las mezclas con los que se obtuvo un buen sabor fue el 12% de azúcar y 1.2% de canela en relación al peso total de la mezcla.
Se formularon 32 combinaciones mezclando harinas de cereales ( maíz, amaranto, arroz y cebada) y leguminosas (frijol, garbanzo, haba y lenteja) provenientes de granos tostados mediante evaluación sensorial se seleccionaron 14 de ellas, que mostraron mayor aceptación. Las mezclas que incluyeron frijol y cebada desnuda se eliminaron porque no fueron aceptables sensorialmente ya que los catadores determinaron que el frijol deja un fuerte resabio en el paladar mientras que la cebada presentó una textura y sabor no aceptable; los granos de maíz, amaranto, arroz, garbanzo, haba y lenteja fueron encontrados como sensorialmente aceptables.
Los resultados de la prueba de ordenamiento por preferencia para las 14 mezclas sobresalientes indicaron que las mezclas que incluían arroz fueron menos aceptables que las que incluyeron otros cereales como el maíz y el amaranto. Se formularon combinaciones con un cereal y dos leguminosas, considerando el contenido de aminoácidos esenciales y el nivel de aceptabilidad de cada una de las 14 mezclas con el fin de obtener mezclas de mejor calidad tanto sensorial como nutrimental. Las mezclas así como los resultados de su evaluación sensorial mediante una prueba de ordenamiento por preferencia y sus aminoácidos limitantes con respecto al patrón de referencia de la FAO (1973).
Los resultados obtenidos de las combinaciones anteriores hicieron evidente que tanto el maíz como el garbanzo fueron los granos de sabor preferido por los catadores ya que en las combinaciones que no incluían maíz los catadores pedían ese sabor característico, no aceptaron su sustitución por amaranto; cuando se combinaron haba y lenteja se observó que se presentaron los sabores menos aceptables debido a su sabor fuerte que dejó un resabio en el paladar de los catadores. La mayor aceptabilidad del maíz y garbanzo se atribuye principalmente a su contenido de azúcares totales que es mayor a las demás harinas. Con las observaciones y las condiciones de deficiencia de aminoácidos esenciales en las mezclas se notó que aún existían limitantes para que esas mezclas fueran de alta calidad proteínica. De este modo se desarrollaron las siguientes mezclas combinando dos cereales y tres leguminosas (Cuadro 5); considerando las observaciones de las mezclas anteriores, en estas nuevas mezclas se incluyó maíz y amaranto en cada una de ellas por las siguientes razones: el maíz es básico en nuestra dieta y por lo general habitual en nuestro paladar, por lo tanto su ausencia hace sentir que falta algo muy importante, es decir el maíz es nuestra cultura y el amaranto se incluyó por ser fuente importante de triptofano. El garbanzo por ser agradable al paladar se dejó en proporciones más elevadas que el resto con 45 al 60%. En esta ocasión lo más importante fue evaluar las proporciones de haba y lenteja. En el Cuadro 4 se presentan los resultados de la evaluación sensorial para estás mezclas y sus problemas de deficiencias de aminoácidos.
En estas mezclas finales las proporciones en las que se encuentran cada una de las especies principalmente amaranto, haba y lenteja fueron el máximo tolerado por los catadores encargados de realizar las pruebas de ordenamiento por preferencia. Se procuró que la cantidad de amaranto no se excediera encubriendo el sabor del maíz; el haba y la lenteja por su sabor fuerte que no fue de mucho agrado.
Análisis químico proximal. En el Cuadro 5 se presentan los resultados del análisis químico proximal realizado a las cinco harinas seleccionadas provenientes de granos tostados utilizadas para la preparación de pinoles de alta calidad proteínica.
Contenido de aminoácidos esenciales en los pinoles tradicionales. En el Cuadro 6 se presenta el contenido de aminoácidos esenciales de los pinoles que se elaboran de una sola especie comparados con los valores de necesidades diarias establecidos por la FAO (1973). Lo anterior dado que en México tradicionalmente el pinole se elabora según la región a base de maíz, amaranto, garbanzo, e inclusive haba que se prepara acompañada de otras especies vegetales.
El pinole elaborado únicamente de maíz es limitante en lisina y triptofano ya que sus valores cubren en un 39 y 32 % de los requerimientos de lisina y triptofano respectivamente. El de garbanzo se puede notar que se encuentra limitante en metionina, triptofano, treonina y leucina con 40.5, 26, 1.8 y 0.6 % respectivamente por debajo de los requerimientos mientras que el de amaranto presenta una insuficiencia en isoleucina, leucina, valina, metionina, treonina, triptofano y fenilalanina cuyos valores se encuentran en un 29.3, 24.9, 21.4, 19.1, 14.3, 7.0 y 4.2 % por debajo de los requerimientos establecidos.
La deficiencia en algunos aminoácidos que existe en los pinoles elaborados de una sola materia prima puede ser compensada mediante una suplementación cereal-leguminosa logrando con esto un alimento de mayor calidad proteínica. En el Cuadro 7 se presenta el contenido de aminoácidos esenciales de las mezclas o pinoles de alta calidad proteínica obtenidos en este trabajo.
Las cantidades de lisina y triptofano contenidas en los pinoles de alta calidad proteínica son superiores a los encontrados en un pinole de maíz, es decir, cubren en mayor proporción los requerimientos. En el caso de la lisina es aporte es suficiente de acuerdo a los requerimientos mientras que para triptofano se logró aumentar aproximadamente en un 30% en comparación con el de maíz. En una comparación realizada entre el contenido de aminoácidos esenciales de un pinole de garbanzo y los tres pinoles de alta calidad proteínica se observó que estos tres últimos cubren perfectamente las necesidades de treonina y leucina detectados deficientes en el pinole de garbanzo. La metionina en los pinoles de alta calidad proteínica se logró aumentar de 1.31 g de metionina/ 100 g de proteína en garbanzo a 2.01, 1.99 y 1.91 en las mezclas 35-20-40-5 de maíz, amaranto, garbanzo y haba; 35-20-40-5 y 30-20-40-10 de maíz, amaranto, garbanzo y lenteja respectivamente.
Estas cantidades alcanzan a cubrir el 91.52, 90.75 y 87.04% de las necesidades mientras que un pinole de garbanzo cubre el 59.5%. En comparación con el pinoles e amaranto son superiores en cuanto al contenido de treonina, leucina, isoleucina, valina y fenilalanina; las cantidades en las que se encuentran estos aminoácidos son suficientes para cubrir las necesidades del cuerpo humano. Para el caso del aminoácido metionina, se encontró que los pinoles de alta calidad proteínica cubren el 91.36, 90.45 y 86.81% de las necesidades de este aminoácido en las siguientes mezclas: 35-20-40-5 de maíz, amaranto, garbanzo, haba; 35-20-40-5 y 30-20-40-10 de maíz, amaranto, garbanzo y lenteja respectivamente. Estos porcentajes cubren una mayor proporción del requerimiento que el pinole de amaranto para el aminoácido metionina. Con lo que respecta al aminoácido triptofano, los pinoles de alta calidad proteínica satisfacen en promedio el 62.3% de los requerimientos de este aminoácido. En comparación con los pinoles tradicionales, los pinoles de alta calidad proteínica permiten minimizar las deficiencias que se encuentran en pinoles elaborados de una sola especie vegetal aportando con ello una proteína de mejor calidad para los consumidores.
Contenido de proteína en los pinoles de alta calidad proteínica. Por su contenido de proteína los pinoles de alta calidad proteínica son superiores con poco más del 4% que el pinole tradicional elaborado a base de maíz.
Digestibilidad in vitro de la proteína. Los valores de digestibilidad de los pinoles de alta calidad proteínica estuvieron en promedio en 84.5%. El porcentaje de digestibilidad determinado en cada uno de estos pinoles es superior al pinole de maíz que presentó 81.88%. Con una prueba de comparación de medias Tukey con una P < 0.05 y una DMS de 1.0286 se observó que los pinoles de alta calidad proteínica no son estadísticamente diferentes; si existe diferencia entre ambos con respecto al pinole de maíz. En este caso, la proteína que satisface en mayor proporción las necesidades de aminoácidos fue el más digerible.
Inhibidores de tripsina. En los Cuadro 9 y 10 se presenta la actividad de los inhibidores de tripsina encontrados en las harinas de los granos tostados usados en la elaboración de pinole y en los pinoles de alta calidad proteínica respectivamente.
Teóricamente, el contenido de inhibidores de tripsina fuese mayor si no se hubiesen tostado los granos de dónde se obtuvieron las harinas, ya que se ha reportado que estas sustancias tóxicas son parcialmente eliminadas por tratamiento térmico a temperaturas relativamente altas, (Liener, 1962; Díaz, 1997).
En los pinoles de alta calidad proteínica los contenidos de inhibidores de tripsina variaron de 1.025 a 1.155 mg TI-1 g. Estas cantidades fueron más bajas que las encontradas en las harinas de leguminosas utilizadas para la elaboración de pinoles de alta calidad proteínica debido básicamente al resultado de combinar materiales que contienen inhibidores de tripsina con los que no tienen porque así la proporción de estos disminuye.
Evaluación sensorial de los pinoles. El análisis de varianza aplicado a los resultados transformados a rangos dentro de bloques de la prueba de evaluación sensorial (escala hedónica) aplicada a las mezclas finales, (Cuadro 11) indicó que existen diferencias significativas entre repeticiones es decir, los catadores fueron consistentes en sus calificaciones, y fueron capaces de detectar diferencias en el nivel de grado de preferencia hacia los productos evaluados. Del total de los catadores no entrenados que evaluaron los pinoles, el 66.7% es consumidor habitual de pinole el resto 33.3% no lo es, e inclusive esta prueba sirvió para que algunos de ellos probaran por primera ocasión al pinole.
Conclusiones
Los resultados del presente trabajo de investigación confirmaron que una combinación óptima de cereales con leguminosas puede brindar un producto en elevada calidad de proteína sin demeritar la palatabilidad.
Los pinoles de alta calidad proteínica, producto de este trabajo de investigación, fueron superiores al pinole elaborado con uno sólo de los granos que conforman la mezcla por varios aspectos:
De 43 a 54 % mas de contenido de proteína
La calidad de la proteína
La mayor digestibilidad de su proteína
Su sabor aceptable
El triptofano es el único aminoácido limitante en los pinoles de alta calidad proteínica
cubriendo de 61% a 63% de los requerimientos establecidos por la FAO (1973).
Los pinoles de alta calidad proteínica son una excelente fuente de aminoácidos esenciales para la dieta de la población mexicana.
RECOMENDACIÓN. El uso de maíz azul o variedades de maíces de alta calidad de proteína (QPM) en la elaboración de los productos puede mejorar el contenido de triptofano, acercándolo mas a los valores de proteína de máximo valor biológico establecidos por la FAO.
