f) Harina de colza
Nombre común (científico): Colza (Brassica spp.)
Número Internacional del Alimento: 5-06-145
1. Diagnóstico
La colza es una oleaginosa de ciclo anual que pertenece a la familia de las crucíferas y al género de las Brassicas, siendo Brassica napus y Brassica campestris las especies más difundidas a nivel comercial.
Harina de colza
A partir de la década del ’70, el cultivo de colza tuvo un auge a nivel mundial, pasando a ser la segunda oleaginosa producida después de la soya, como proveedora de aceite.
Esto se dio gracias al mejoramiento genético, principalmente canadiense, que llevo a la creación de la “CANOLA” o “colza doble-cero”. El termino «Canola» es un nombre registrado por la Asociación Canadiense Occidental de prensadores de aceite y su nombre es una contracción de «Canadian oil, low acid».
El nombre fue elegido por razones de mercado y, a veces, se aplica mal a otras variedades de colza. Las variedades de canola deben contener menos de 2% de ácido erucico y de 30 micromoles de glucosinolatos por gramo de semilla, de ahí su denominación doble-cero. Los granjeros canadienses y estadounidenses cultivan principalmente variedades con baja proporción de ácido erucico y glucosinolato; en Europa generalmente se cultivan variedades de colza con alto contenido de ácido erucico, cuyo aceite es usado como lubricante industrial.
En Enero de 1985, la FDA (Food and Drug Administration) incluyó al aceite de canola como sustancia GRAS (Generalmente Reconocido como Seguro) para uso en alimentos para humanos.
Hay dos variedades de colza, la Argentina (Brassica napus) y la Polaca (Brassica campestris). La variedad Argentina tiene mayor potencial de producción y contenido de aceite que la variedad Polaca. La primera variedad requiere cerca de 95 días para alcanzar la madurez, mientras que la segunda necesita aproximadamente 80 días.
La canola se cultiva en muchos países para la producción de alimento de animales, aceite vegetal para consumo humano y como biodiesel. En Europa, la colza se emplea principalmente para alimento de animales debido a su alto contenido de lípidos y moderado contenido de proteína. En términos aproximados, los niveles de aceite de la semilla de colza – canola oscila entre 45 y 52%, lo que la hace comparable con otras oleaginosas como el girasol.
Producción Mundial
De acuerdo con la USDA (United States Department of Agriculture) en el año 2000 la colza fue la tercera fuente de aceite vegetal en el mundo, después de la soya y del aceite de palma, y segunda fuente mundial de proteína después de la soya, aunque representa solamente una quinta parte de la producción de la harina de soya. La FAO, reportó que en el 2003 la producción mundial de colza fue de 36 millones de toneladas (tabla 1).
Tabla 1. Producción mundial de colza en el año 2003
La harina de canola, por su mediano valor proteico, ha sido probada en un sinnúmero de dietas para distintas especies acuáticas. Está bien establecida como ingrediente en alimentos para salmón y trucha; ha sido rutinariamente usada por más de 20 años (Higgs et al., 1996).
En alimentos balanceados para salmones se emplea hasta un 20% de harina de canola; porcentajes mayores causan efectos negativos por el efecto de los glucosinolatos sobre la glándula tiroides, afectando la tasa de crecimiento. Las altas concentraciones de fibra y/o fitato en la harina de canola provocan un decrecimiento de la digestibilidad de los nutrientes y por ello se recomienda un máximo de 20% como nivel de inclusión.
También se emplea como reemplazo de la harina de pescado en dietas para otras especies acuícolas como el pez gato (Lim et al., 1998) y las tilapias (Higgs et al., 1989; Abdul-Aziz et al., 1999). Se ha intentado desarrollar concentrados de proteína de harina de canola, con el propósito de reducir el nivel de glucosinolatos, fibra y fitato, obteniéndose un ingrediente que puede ser incluido en mayor proporción en los alimentos balanceados (Mwachireya et al., 1999).
2. Procesos de Manufactura
El siguiente diagrama sumariza los pasos del proceso para la obtención de harina de canola:
A continuación se describe este proceso, en forma resumida:
La semilla limpia y previamente pre-acondicionada a 35 °C, pasa primero por molinos de rodillos ajustados para romper el mayor número de paredes celulares. Es importante obtener hojuelas con un grosor que fluctuá entre 0.3 y 0.38 mm debido a que por debajo o por encima de este rango las hojuelas son demasiado frágiles o disminuye el rendimiento de aceite, respectivamente.
Seguidamente las hojuelas son sometidas a un ciclo de cocción que dura de 15 a 20 minutos a temperaturas que van de 80 a 105 °C. La cocción sirve para romper las paredes de las células que hayan resistido la ruptura mecánica, reducir la viscosidad del aceite, aumentar la velocidad de difusión de la pasta aceitosa, ajustar la humedad de las hojuelas (6%) y desnaturalizar las enzimas hidrolíticas cómo la mirosinasa que libera los productos indeseables de los glucosinatos.
Las hojuelas cocidas se prensan en una serie de prensas de tornillo continuo a baja presión que al rotar la pasta se comprime contra un ahogador ajustable liberando el aceite.
Figura 1. Esquema de procesamiento para obtención de la harina y el aceite de colza.
Este proceso permite remover entre el 60 y el 70% del aceite de las hojuelas de canola y formar una torta densa y durable.
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El aceite remanente (14-20%) contenido en la pasta prensada se lo extrae usando hexano para esto la pasta se la coloca en un extractor. Un grupo de bombas rocian el hexano encima de la pasta prensada para que por gravedad el solvente orgánico pase a traves de la pasta y con ello arrastre el aceite. La pasta saturada con hexano que sale del extractor contiene menos del 1% de aceite.
La recuperación del hexano desde el aceite de canola se lleva a cabo mediante la destilación en tanto que la remoción del hexano de la pasta se realiza en el desolventizador.
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La pasta se somete a una temperatura entre 103 y 107 °C por 20 min en el desolventizador para obtenerla libre del solvente orgánico con una humedad entre 15 y 18%. Finalmente, una vez reducida la humedad a menos del 10% se la granula para almacenarla como pellet o pasta.
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3. Parámetros de referencia
La harina de colza (canola) comprende entre el 50 y 60% del peso de la semilla cuyo contenido de proteína oscila entre 37 y 40%. Por la calidad de los aminoácidos que componen la proteína, la harina de colza se puede comparar con la harina de soya.
Tabla 2. Análisis proximal de la harina de canola apresador como porcentaje en base de alimento
Valores expresados como % de alimento seco. PNA: Polisacáridos no de almidón
Tabla 3. Perfil de aminoácidos de diferentes harinas de canola
Tabla 4. Contenido de minerales en la harina de canola
4. Valor alimenticio
4.1 Factores antinutricionales
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El aceite de colza está constituido por 20-55% de ácido erucico, un ácido graso monoinsaturado de 22 átomos de carbono, que se considerada un compuesto antinutricional porque en ratas causa acumulación de grasa seguida de necrosis del tejido cardíaco (Slinger, 1977)
Tabla 5. Composición de vitaminas en la harina de canola
Los glucosinolatos que contiene son compuestos termoestables que por si solos no causan daño, sino que por hidrólisis de la enzima mirosinasa provoca la formación de iones tiocianatos, isotiocianatos, nitritos y goitrina, dependiendo de las condiciones de hidrólisis.
Los tiocinatos y la goitrina inhiben la utilización del yodo por parte de la glándula tiroides lo cual conlleva a un mal funcionamiento de la glándula, causando hipertrofia, hiperplasia y disminución de la síntesis de las hormonas tiroideas y su concentración en sangre. Como consecuencia hay una reducción del crecimiento y de la ingesta y la utilización del alimento.
Solo los efectos de la goitrina no pueden ser reinvertidos con yodo dietético.
4.2. Digestibilidad
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4.3 Inclusión en la dieta
Tabla 7. Respuesta de diferentes especies de camarones peneidos a la inclusión de harina de canola en la dieta
Tabla 6. Digestibilidad in vivo de la harina de canola sometida previamente a un proceso de extrusión
g) Harina de lupino
Nombre común (científico): lupin, lupino, altramuz, chocho (Lupinus albus, Lupinus angustifolius, Lupinus luteus o Lupinus mutabilis)
Número Internacional del Alimento: 5-30-462 Semillas sin cáscara o descascarada de lupin Sweet
1. Diagnóstico
Se denomina lupino a la semilla cosechada de una especie de leguminosa del género Lupinus, de la familia Fabaceae.
Harina de lupino
Como la mayoría de las especies de esta familia, el lupino puede fijar nitrógeno de la atmósfera hacia amonio, fertilizando el suelo. Existen mas de 150 especies de lupino reconocidas (Lupinus albus, L. angustifolius, L. arboreus, L. luteus, L. mutabilis, L. nootkatensis, L. polyphyllus, L. texensis, etc) y hay también numerosos híbridos.
Como la mayoría de los vegetales, posee factores antinutricionales, aunque en baja proporción; entre esos factores pueden citarse: inhibidores de proteasas, saponinas, fitoestrógenos y alcaloides (lupanina, anaginia, citosina y esparteina) aunque estos pueden ser reducidos sometiendo al grano a cualquier proceso térmico o a un lavado (desamargado) con agua (Francis et al., 2001; Burel et al., 2000). Tradicionalmente, no era considerado un grano utilizable en la alimentación debido a su alto contenido de alcaloides.
Las tres especies comerciales dominantes de lupinos referidas como dulces (figura 1) son Lupinus angustifolius (lupin azul), L. albus (lupin blanco) y L. luteus (Lupino amarillo); han sido cultivadas para alimentación de especies como pollos (Petterson, 2000) y para consumo humano porque contienen menor proporción de alcaloides que las variedades amargas.
Figura 1. Fotografías de las principales especies cultivadas de lupino
Lupino blanco (Lupinus albus)
Lupino azul (Lupinus angustifolius)
Chocho dulce (Lupinus mutabilis Sweet)
Lupino jaune (Lupinus luteus)
La semilla del lupino se caracteriza por contener un alto nivel de polisacáridos (celulosas, hemicelulosas y pectinas) solubles e insolubles y bajo contenido de almidón (Glencross, 2001).
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Dado su alto valor alimenticio se ha evaluado, con buenos resultados, como una alternativa para disminuir la proporción
de harina de pescado en dietas para especies acuícolas, como la trucha arcoiris (Oncorhynchus mykiss), la perca plateada (Bidyanus bidyanus), el camarón tigre (Penaeus monodon), el camarón blanco (Litopenaeus vannamei) y el abalon (Haliotis laevigata), entre otras (Smith et al., 2000).
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Producción Mundial
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El lupino dulce representa más del 95% de la producción y consumo mundial. El mercado internacional está liderado por Australia; la mayor producción corresponde a L. angustifolius (77%) y se cultiva en el clima mediterráneo, al sudoeste de Australia (Perry et al., 1998).
L.albus y L. luteus también crecen en esa región y en otras regiones de Australia, pero en cantidad mucho menor (Perry et al., 1998; Petterson et al., 2000). En el año 2004, Australia utilizó cerca de 35.000 t de harina de lupino dulce en alimentos para especies acuáticas, siendo el mayor productor mundial. (tabla 1) produciendo en ese año cerca de 760.000 t (FAO, 2004).
La producción de lupino en otros países se centra sobre todo en L. albus, con tonelajes significativos producidos en Chile, Egipto, Sudáfrica y Europa Oriental (sobre todo en la antigua URSS, Alemania y Polonia) (Perry et al., 1998) y L. luteus en Polonia. Chile produce y exporta lupinos amargos, su mercado son pequeños consumidores que lo emplean después de hidratarlo y desamargarlo (DIG, 2001). Chile también es el principal país latinoamericano que produce lupino a escala comercial, ya que este grano ha empezado a utilizarse en la alimentación de salmónidos. En el año 2003 se estimó que se necesitarían cantidades superiores a 10.000 t de lupino dulce para satisfacer la demanda de alimento (Ministerio de Agricultura, Chile), destinando el 30% a la producción de alimento para peces.
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Otras especies con potencial comercial incluyen a L. mutabilis Sweet en Ecuador, Bolivia y Perú (Jacobsen y Sherwood, 2002).
Tabla 1. Producción de mundial de lupino, en el período 2002-2004.
Valores expresados en toneladas. FAOSTAT Agriculture, 2004. (www.faostat.fao.org)
Ecuador dedica más de 5000 ha de cultivo a la variedad Andino del INIAP (L. mutabilis), entre monocultivos y cultivos asociados, alcanzando a producir hasta 3500 Kg/ha (Comunicación Personal, Eduardo Peralta, INIAP).
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2. Procesos de manufactura - Harina de Lupino:
La harina de lupino se obtiene a partir del grano, luego desamargar, descascar, secar y pulverizar a través de un tamiz de 1000 y finalmente por uno inferior a 300 (figura 2), para luego ser almacenada en sacos o baldes herméticamente sellados y mantenidos en ambientes frescos (Lucas, 2007).
Figura 2. Izquierda: Semillas y harinas de L. angustifolius, L. luteus y L. albus (Ilencross, 2001). Derecha: Harina de granos de L. mutabilis Uweet desamariado y descascarado.
Eliminación de alcaloides
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La eliminación de alcaloides del grano de lupino se realiza por medio del desamargado en agua, que comprende un proceso de hidratación, cocción y lavado donde se controla la asepsia y la temperatura como puntos críticos de control (Palacios y Ortega, 1994; Villacrés et al., 1998).
Proceso de desamargado del grano
En recipientes de plástico se adicionan 4L de agua dulce/kg de grano durante 48 horas, realizando recambios de agua cada 12 horas.A medida que transcurre el tiempo el agua se enturbia, formándose espuma; el grano aumenta de tamaño por la hidratación. Pasadas las 48 horas se elimina el agua y se procede a la cocción en agua a ebullición, durante 40 minutos. El agua de cocción se torna de color amarillo oscuro por la eliminación alcaloides.
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Luego del proceso de hidratación y cocción se colocan 2L de agua/kg de grano cocido en agua de mar con flujo continuo durante 4 días, evitando que los granos se pierdan. Si no se cuenta con un sistema de flujo continuo los recambios deben hacerse entre 6 y 12 horas. El último día de lavado se cambia el agua de mar por agua dulce, para enjuagar antes de eliminar la cáscara. Se debe considerar que cuantos más días de lavado transcurran (<4 días) será proclive a cierto nivel de putrefacción.
Para facilitar el proceso la eliminación de la cáscara debe iniciarse cuando el grano está en remojo o después de eliminar el agua de remojo. Como último paso, los granos deben secarse en una estufa con ventilación a 40 ºC durante 12 horas.
3. Parámetros de referencia
Tabla 2. Análisis proximal del grano de lupino
Valores expresados como porcentaje como peso de materia seca (1) grano desamargado; (2) grano desamargado, descascarado y desgrasado; (3) grano entero; (4) grano descascarado; (5) transgénico
La concentración de grasas del grano varía considerablemente entre las diversas especies (tabla 3), con alta contenido de ácidos grasos monoinsaturados y, en menor grado, pero importante nivel de ácidos grasos polinsaturados (PUFA). Los ácidos oleico y linolénico son los principales componentes de los ácidos grasos totales (21-50%).
Tabla 3. Contenido de ácidos grasos de grano de diferentes especies de lupino
El perfil de aminoácidos del grano de lupino es comparable con el de la soya: alto en arginina, lisina, leucina y fenilalanina (tabla 4). La limitación notable del lupino es la deficiencia de metionina y cisteina.
Tabla 6. Contenido de vitaminas del grano completo de L. angustifolius
Tabla 4. Perfil de aminoácidos de grano de diferentes especies de lupino
Valores expresados como g/16g N
Tabla 5. Contenido de minerales del grano y harina de lupino
Valores expresados como g/kg de materia seca
Análisis microbiológico
Para determinar la calidad sanitaria del grano luego del proceso de desamargado, se realizan los siguientes análisis microbiológicos: recuento de aerobios totales (UFC/g), recuento de coliformes totales
Tabla 7. Análisis microbiológico y valores permitidos en el grano de lupino desamariado
(NMP/g), recuento de hongos y levaduras (UFC/g) y presencia de Escherichia coli.
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Para dietas de acuicultura se emplea harina de lupino cruda (cuando la harina no es sometida a ningún proceso térmico) y precalentado (proceso de extrusión) al cual se le atribuye la eliminación de los factores antinutricionales termolábiles que contiene (Ketola, 1982; De la Higuera et al., 1988; Burel et al., 1998; 2000; Francis et al., 2001).
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Con la finalidad de remover grasas, alcaloides y oligosacáridos, en varios trabajos se ha sometido la harina de lupino a un proceso de extracción empleando solventes orgánicos como el éter etílico o de petróleo y etanol en una relación de 2:1, logrando mejorar la calidad de la proteína (Glencross et al., 2003; Molina, 2004)
4. Valor alimenticio
4.1 Factores antinutricionales
El principal factor antinutricional del grano de lupino son los alcaloides cuya concentración depende la variedad y del medio ambiente donde se ha desarrollado la planta (Hettich, 2004).
En cerdos se ha reportado problemas de palatabilidad cuando fueron alimentados con dietas que contenían niveles >1000 mg/kg. Sin embargo, no existen reportes que atribuyan problemas directos de las dietas para especies acuáticas por la presencia de alcaloides.
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4.2 Digestibilidad
Los resultados de algunos trabajos en los que se evalúo la digestibilidad de varias especies de lupino en especies de camarón comercialmente cultivados, se presentan en las tablas 9 y 10.
Tabla 8. Factores antinutricionales en semillas completas de varias especies de lupino
Tabla 9. Digestibilidad aparente de materia seca (DAMS) y proteína (DAP) de dietas conteniendo harina descascarada y concentrado de proteína de lupino (L. angustifolius), incluida en la dieta basal de camarones en reemplazo de la harina de pescado y trigo.
Tabla 10. Digestibilidad aparente de materia seca (DAMS) y proteína (DAP) de dietas conteniendo harina desengrasada proveniente de granos descascarado y desamariado de lupino (L. mutabilis) en reemplazo de la harina de pescado.
4.3 Inclusión en la dieta
Tabla 11. Respuesta de dos especies de camarones juveniles a la inclusión de harina de lupino en la dieta.
h) Harina de quinua
Nombres comunes (científico): kiuna, quinua, parca, quinoa, canigua, hupa, dahua, petty rice, sweet quinoa, inca rice, peruvian rice (Chenopodium quinoa)
Número Internacional del Alimento: no hay registro.
Harina de quinua
1. Diagnóstico
La quinua es una especie de dicotiledónea nativa de Sudamérica, de la región de los Andes, cultivada desde tiempos preincaicos y constituye parte del alimento básico de las comunidades andinas. La quinua es un grano, conocido como un pseudo cereal, de color blanco, rojo o negro, con un alto contenido de proteína.
Se caracteriza, al igual que otras halófitas de la familia Chenopodiaceae, por la acumulación de la sal, por la resistencia a la sequía y a las bajas temperaturas. Por eso es un grano alternativo atractivo para sembrar en las regiones áridas y semiáridas, donde la salinización de los suelos y la deficiencia de agua es el mayor problema de la agricultura. También se puede utilizar para limpiar suelos contaminados con sal, ya que se comporta como una halófita facultativa (Jacobsen et al., 2000).
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En el Ecuador existen variedades mejoradas por el Instituto Nacional Autónomo de Investigaciones Agropecuarias (INIAP), con mayor potencial de rendimiento y con una mejor tecnología para su producción.
Bolivia es el país con certificación para producir quinua orgánica que tiene una alta demanda en países europeos, pero actualmente la mayor producción de quinua para el resto del mundo corresponde a Bolivia y Perú.
Esta especie está entre los productos vegetales más importante en términos de proteínas, grasas y almidón, con un excelente balance de aminoácidos porque contiene uno de los niveles más altos de lisina y metionina (Prado et al., 2000), de fácil digestión y agradable sabor, que contiene también moléculas anticancerígenos (MAG, 2001). Se utiliza para consumo humano, en dietas para animales terrestres y es un potencial ingrediente para uso en acuicultura. La FAO cataloga a la quinua como uno de los alimentos con más futuro en el ámbito mundial (MAG, 2001).
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También contiene factores Antinutricionales (FANs) como saponinas, ácido fítico, inhibidores de tripsina y taninos (Ruales y Fair, 1993; Ando et al., 1999). Sin embargo, esta desventaja puede ser mejorada mediante el proceso de lavado y descascarado del grano, ya que en la cáscara se concentra gran parte de las saponinas (Reichert et al., 1986; Jacobsen et al., 1997; Chauhan et al., 1999)
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Aparentemente, en acuicultura no se ha evaluado el grano de quinua como alimento alternativo, excepto para el camarón blanco, especie para la que se reportan buenos resultados de crecimiento y digestibilidad (Cárdenas, 2004). Estos resultados alientan la realización de investigaciones con otras especies acuáticas con la finalidad de poder reducir el consumo de fuentes tradicionales como la harina de pescado y soya en la elaboración de alimentos balanceados.
Producción Mundial
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Los principales productores en América Latina son Bolivia, Perú y Ecuador. Las exportaciones de estos países se han incrementado en los últimos años. La FAO reporta un incremento de 489 tm en 1990 a 1463 tm en 1998. Entre 1999 y 2000, Bolivia produjo 21.900 tm de las cuales exportó 3.500, situándose hasta esa fecha como el mayor productor de quinua, seguido por Perú que produjo alrededor de 20.250 tm exportando 1800 tm; en tercer lugar figura Ecuador produciendo hasta 1200 tm de las cuales exportó 270 (Corporación Andina de Fomento).
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La producción de Ecuador es baja si se compara con Perú y Bolivia: según el Banco Central del Ecuador, hasta el 2002 se produjeron hasta 1329,22 kg/ha en 602.26 ha. En el 2004 exportó 400 tm de quinua (tabla 1) siendo los principales países importadores Estados Unidos, Alemania, Francia, Inglaterra, Colombia y Chile. Estados Unidos y Canadá también producen quinua, alrededor del 6% y 2,9% respectivamente, de la producción mundial.
2. Procesos de manufactura
Eliminación de saponinas
En Ecuador se somete tanto a la quinua amarga como a la dulce, al proceso industrial de escarificación que es una de las formas de desaponificar el grano de quinua por vía seca y que consiste en someter al grano a un proceso de pulido en máquinas especiales que eliminan la cubierta (descascarado) removiendo hasta las últimas partículas de cáscara, dándole al grano un aspecto más liso y limpio, por eso se lo denomina quinua perlada.
Un segundo pulido consiste en la fricción del grano, obteniéndose un material que se puede utilizar para la extracción de aceite (figura 1).
La quinua amarga es llamada así porque la cáscara es un material con alta concentración de saponinas que se debe extraer para la obtención de la quinua dulce, un salvado de mediano contenido de proteína y fibra.
Tabla 1. Producción mundial de quinua en el período 2002-2004
Usos
Generalmente la quinua comercializada como grano desaponificado o tostado, se utiliza para la elaboración de platos básicos y como un producto semi-industrial en la elaboración de productos de pastelería, harinas, fideos, entre otros. Los componentes de la quinua ofrecen varias alternativas para la industrialización del grano, entre ellas: harina cruda o tostada, hojuelas, quinua perlada, polvillos con o sin saponinas (CRS, CIP, FAO. 2003).
3. Parámetros de Referencia
En general, los granos destinados al usuario final sin procesamiento anterior, tienen que cumplir con los requisitos del «Council Directive 89/395/EEC», entre los cuales se incluye: uniformidad, color, tamaño del grano, infestaciones microbiológicas, piedras u otro material ajeno, olor, daño por insectos o daños mecánicos.
Figura 1. Esquema del proceso agroindustrial del grano de quinua post-cosecha.
Para la venta a una industria alimenticia, desde 1996 es obligatorio para toda la cadena de producción un plan Hazard Análisis Critical Control Point (HACCP), incluyendo también la producción agrícola.
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El perfil de aminoácidos de la quinua (tabla 3) demuestra que contiene altas cantidades de isoleucina, lisina, metionina y treonina, si se compara con el trigo y el maíz y cantidades similares de triptófano y cistina.
Tabla 2. Composición proximal y valor energético de quinua (Chenopodium quinoa)
Tabla 3. Perfil de aminoácidos del grano de quinua
El contenido de ácidos grasos como el oleico y linoleico en la quinua es comparable al del aceite de soya. Se ha demostrado que la quinua de origen Ecuatoriano tiene un alto contenido del ácido grasos esenciales como el ácido linoleico cuya concentración es superior al 50%.
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Las investigaciones sobre el contenido de minerales han demostrado que la quinua, comparado con otros cereales, contiene importantes porcentajes de Ca, Mg, K y especialmente de Fe.
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​Con respecto a las vitaminas, la quinua (C. quinoa y C. pallidicaule) tiene altos contenidos de vitamina A, B2 y E (Repo-Carrasco et al., 2001).
4. Valor alimenticio
4.1. Factores antinutricionales
La quinua se puede clasificar según su concentración de saponinas, en dulce (sin saponina o con menos del 0.11% en base al peso en fresco) o en amarga (con mas del 0.11% de saponinas) (CRS, CIP, FAO, 2003). Las saponinas son glicosídicos triterpenoides y representan el principal factor antinutricional, concentrándose en las capas exteriores del grano, que se pueden eliminar mediante un proceso industrial de descascarado por fricción o lavado manual con agua.
Tabla 6. Composición de vitaminas de varios productos derivados de la quinua
La eficiencia de este último proceso se incrementa con la utilización de limón en el agua; la cocción también elimina el sabor amargo y los efectos tóxicos de las saponinas (Jacobsen y Sherwood, 2002)
4.2 Digestibilidad
Los estudios de digestibilidad de la quinua en especies acuáticas son escasos. El único trabajo que se reporta es con el camarón Litopenaeus vannamei alimentado con una dieta conteniendo quinua lavada para reducir el contenido de saponinas y FANs.
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4.3 Inclusión en la dieta
Tabla 4. Composición de ácidos Grasos del aceite de quinua
Tabla 5. Contenido de minerales de quinua (Ehenopodium quinoa)
Tabla 7. Digestibilidad aparente de materia seca (DAMS) y proteína (DCR) en dietas para L. vannamei con reemplazo de la harina de pescado por la harina de quinua, en base proteica
Tabla 8. Respuesta de juveniles de L. vannamei a la inclusión de quinua en el alimento
i) Harina de maíz
Nombre común (científico): maíz, maize, corn, maïz, makka (Zea mays)
Número Internacional del Alimento:
Maíz: 4-02-935
Harina de maíz
Granos de destilería de maíz desecados/solubles (DDGS): 5-28-236
Granos de destilería de maíz desecados (DDG): 5-28-237
Harina de gluten de maíz: 5-28-242
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1. Diagnóstico
El maíz es una gramínea de la Familia Poacea cultivada para consumo alimentario, tanto humano como animal o procesado en gran variedad de productos industriales. El maíz puede ser utilizado como alimento en cualquiera de las etapas de su desarrollo.
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Desde el aspecto nutricional presenta mayor cantidad de grasa, hierro y fibra que el arroz. La principal proteína es la Zeina, que tiene un bajo contenido de los aminoácidos esenciales lisina y triptófano (FAO, 2001).
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Mediante el proceso de nixtamalización se logra mejorar el valor nutricional del maíz; consiste en la cocción del grano de maíz con cal para elaborar una masa que se usa comúnmente en tortillas. Este proceso facilita la remoción del pericarpio, controla la actividad microbiana, mejora la absorción de agua, incrementa el nivel de gelatinización del almidón y mejora el valor nutricional por el incremento en la cantidad de niacina (FAO, 2001).
La harina de gluten de maíz es un subproducto del proceso de molienda húmeda del maíz. Es una valiosa fuente de metionina utilizada para complementar otras harinas proteicas.
Además, por su alto contenido de xantofilas es un valioso elemento de pigmentación de alimentos de aves de corral. Comercialmente la harina de gluten de maíz tiene un contenido de entre 41% y 60% de proteína. Se utiliza en la formulación de dietas para aves, cerdos, ganado vacuno y dentro de la acuicultura se ha empleado en la formulación de dietas para peces como el turbot Psetta maxima (Regost et al., 1999) y la trucha arcoiris Oncorhynchus mykiss (Morales et al., 1994 y Gómez et al., 1995). Wu et al. (1995) obtuvieron una digestibilidad de proteína de 97% en dietas para la tilapia Oreochromis sp. También se reportan estudios donde se evalúa la inclusión de harina de gluten de maíz, combinada con harina de soya y carne en dietas para peces (Watanabe et al., 1993). Pongmaneerat et al. (1993) combinaron los mismos insumos en dietas para carpas Cyprinus carpio, adicionando algunos aminoácidos esenciales para mejorar la atractabilidad y palatabilidad. Todos estos trabajos presentan resultados de digestibilidad relativamente alta, aunque cuando se incluye una alta proporción de harina de gluten de maíz los filetes de pescado se tornan amarillos (Weede, 1997); este efecto puede ser enmascarado con la adición de astaxantina en las dietas (Skonberg et al., 1998).
En la figura 1 se presenta un esquema en el que se muestran los componentes del grano de maíz.
Producción Mundial
Por su producción, en la actualidad, el maíz es el segundo cultivo a nivel mundial y el primer cereal en rendimiento de grano/ha. Se utilizan más de 140 millones de hectáreas para su cultivo, produciendo más de 600 millones de toneladas. En el año 2004 Estados Unidos alcanzó una producción cercana a los 300 millones de toneladas (FAO, 2004); China cosechó 132 millones de toneladas destinando el total para consumo interno (tabla 1).
Entre sus derivados, durante 2003 se produjeron alrededor de 700 mil toneladas de DDG, junto con la harina, alimento y germen de gluten de maíz y hasta el 2005 la producción de Granos de Destilería de Maíz Desecados (DDG) en América del Norte fue de 7.8 millones de toneladas (Markham, 2005).
Figura 1. Componentes del grano de maíz
Tabla 1. Producción mundial de maíz durante el período 2002-2004
2. Procesos de manufactura
La industrialización de maíz comprende dos procesos tecnológicamente diferentes: la molienda húmeda y la molienda seca. Cada uno de ellos permite obtener distintos productos.
Molienda húmeda
En este proceso (figura 2) se remueve la mayor cantidad de almidón mediante el debilitamiento de los enlaces del gluten cuando el grano es macerado en agua a 50 ºC durante 30 a 40 horas.
El grano macerado se muele para separar el germen que una vez suspendido en una corriente de agua se lo separa mediante hidrociclones de los otros constituyentes del grano. El gluten, almidón y fibra contenidos en la suspensión son sometidos a una molienda fina donde la fibra es menos afectada lo que permite ser removida mediante tamizado. En tanto que el gluten y el almidón por tener diferente densidad son separados por centrifugación. El almidón se lo termina purificando hasta alcanzar una concentración del 99.5% para ser secado.
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En resumen, por cada 100 kg de maíz procesado (en base seca) se obtienen: 67 kg de almidón; 9 kg de germen; 16 kg de alimento de gluten y 8 kg de harina de gluten. Así también se pueden obtener otros productos como el hidrol, el salvado húmedo y el concentrado de licor, pero en menor cantidad.
Tabla 2. Coproductos del proceso de molienda húmeda del grano de maíz
Tabla 3. Coproductos de la molienda en seco del grano de maíz
Figura 2. Esquema del proceso de la molienda húmeda empleado para la separación de los diferentes componentes del grano de maíz
Molienda en seco
El proceso de molienda seca consiste en la reducción del tamaño del grano hasta donde sea económicamente factible la separación del pericarpio, germen y endosperma (figura 1) y su posterior clasificación, buscando con ello producir la máxima cantidad de endosperma y remover el germen y pericarpio para dar un producto con bajo contenido en grasa y fibra. El germen y el pericarpio son relativamente ricos en proteínas, grasa, vitamina B y minerales.
El germen, al igual que en la molienda húmeda, se separa y se destina a la extracción de aceite. La industria de la molienda seca de maíz exige granos duros, que rindan grandes proporciones de fracciones gruesas.
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3. Parámetros de Referencia
La calidad del producto aumenta constantemente gracias a los desarrollos en el proceso de la molienda húmeda. La separación de estas fracciones, a través del proceso de molienda húmeda, aumenta el valor nutritivo y económico de las mismas.
Tabla 8. Composición de ácidos grasos del maíz y productos
Valores expresados en % de proteína - (a) maíz amarillo de EEUU, FAO (1993); (b) Lucas (2007) expresado como materia húmeda g/100g proteína.
Tabla 9. Contenido de minerales de varios productos del maíz
Valores expresados como % de materia seca - (a) adaptado de www.botanical-online.com/maizharina.htm; (b) Weigel et al. (1997); (c) IOWA CORN. www.iowacorn.org.
Tabla 7. Perfil de aminoácidos de la harina de maíz y del gluten de maíz
Tabla 6. Normas de control de calidad del gluten de maíz (60% proteína). Especificaciones de análisis proximal {niveles recomendados de residuos y microbiológicos)
Tabla 5. Comparación de nutrientes de algunos coproductos de granos de destilería del maíz (100% materia seca)
Tabla 4. Análisis proximal del grano del maíz y sus coproductos
El grano de maíz contiene dos vitaminas solubles en grasa, la provitamina A o carotenoide y la vitamina E. Los carotenoides se hallan sobre todo en el maíz amarillo, en cantidades que pueden ser reguladas genéticamente. Según estudios recientes, si se mejora la calidad proteínica del maíz aumenta la transformación de beta-caroteno en vitamina A.
El maíz no tiene vitamina B12 y el grano maduro contiene sólo pequeñas cantidades, en caso de que las haya, de ácido ascórbico. Otras vitaminas, como la colina, el ácido fólico y el ácido pantoténico, se encuentran en concentraciones pequeñísimas. (FEEDNA, 2003).
Tabla 10. Contenido de vitaminas del grano y gluten de maíz
4. Valor alimenticio
La harina de gluten de maíz tiene un alto nivel de proteína cruda y vitaminas B y C, con un bajo contenido de fibra y cenizas, no contiene factores antinutricionales y es una excelente fuente de xantofila (102 mg/kg) y metionina, aunque deficiente en lisina (Regost et al., 1999).
4.1 Digestibilidad
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4.2. Inclusión en la dieta
Tabla 11. Digestibilidad aparente de proteína (DAP) en el camarón Litopenaeus vannamei
Tabla 12. Respuesta de diferentes especies de camarones juveniles a la inclusión de harina de gluten de maíz en la dieta
