EVALUACIÓN NUTRICIONAL Y SENSORIAL DE POLVOS

PARA BEBIDAS A BASE DE PAPAYA, PLÁTANO VERDE Y SALVADO DE ARROZ. ÍNDICE GLUCÉMICO

Emperatriz Pacheco-Delahaye, Rodrigo Pérez y Mercedes Schnell

Emperatriz Pacheco-Delahaye. Bióloga, Universidad Central de Venezuela (UCV). M.Sc. en Ciencia de los Alimentos y Nutrición, Universidad Simón Bolívar (USB), Venezuela. Doctora en Ciencia Alimentaria, Universidad de París VII, Francia. Profesora, Facultad de Agronomía, UCV. Dirección: Instituto de Química y Tecnología, Facultad de Agronomía, UCV. Apartado 5081, El Limón, Estado Aragua, Venezuela. e-mail: olivier@telcel.net.ve

Mercedes Schnell. Médico y Master en Ciencias Fisiológicas, UCV. Ph.D. en Nutrción Clínica, University of London, Inglaterra. Profesora, Instituto de Medicina Experimental, Facultad de Medicina, UVC. e-mail: uglive@cantv.net

Rodrigo Pérez. Ingeniero Agrónomo, UCV. Preparador, Instituto de Química y Tecnología, Facultad de Agronomía, UCV.

Resumen

Se formularon polvos instantáneos para bebidas dirigidas a personas diabéticas, a base de lechosa o papaya, y plátano verde y salvado de arroz como fuentes de fibra dietética y almidón resistente. Se evaluaron los parámetros nutricionales, físicos y sensoriales, y se determinó el índice glucémico. El polvo de papaya presentó la mejor relación equilibrada de fibra insoluble/fibra soluble (1,4:1) en comparación al plátano verde y salvado de arroz. Una evaluación sensorial por jueces semientrenados permitió escoger dos formulaciones, los polvos F1 con plátano verde y F5 con salvado de arroz. Los polvos presentaron alta proporción de fibra dietética total, entre 12,8g/100g (F1) y 16,1g/100g (F5). Se observaron diferencias en los contenidos de proteína, grasa, cenizas y almidón resistente. Al determinar el índice glucémico en 10 jóvenes sanos, se encontró que la F5, con mayor contenido de fibra dietética total, provocó el menor incremento de glucemia. El índice glucémico de F1 fue 75% y el del F5 fue 39%, por lo que podrían ser beneficiosos para personas con regímenes especiales de alimentación. Específicamente el polvo F5 puede recomendarse para los diabéticos. Las bebidas preparadas con F1 y F5 tuvieron una aceptación entre 90% y 93%, respectivamente, para el panel sensorial. La evaluación microbiológica fue satisfactoria y la actividad de agua fue baja (aw= 0,40-0,43), lo que indica que son productos de larga duración.

Summary

Instant powder drinks for diabetics were formulated on a basis of papaya, and green plantain and rice bran as dietary fiber and resistant starch sources. Nutritional, physical and sensory parameters were evaluated, and the glycemic index determined. Papaya powder presented the best equilibrium in relation to insoluble/soluble fiber (1.4:1) when compared with green plantain and rice bran. After a sensorial evaluation of semi-trained arbiters, two formulations were selected, the F1 powder with green plantain and the F5 powder with rice bran. Powders presented high contents of total dietary fiber, ranging from 12.8g/100g (F1) to 16.1g/100g (F5). Differences in the contents of protein, fat, ashes and resistant starch were observed. By determining the glycemic index in 10 young healthy people it was found that F5, with the highest total dietary fiber contents, caused the least increase in glycemic response. The glycemic index of F1 and F5 was smaller than that of a glucose solution, indicating that they could be used by people with special diets, such as diabetic patients. F1 and F5 were accepted by 90% and 93% respectively, according to the sensorial panel. The microbiological evaluation of the powders was satisfactory and aw was low (0.40-0.43) indicating that they are products with long shelf life.

Resumo

Se formularam pós instantâneos para bebidas dirigidas a pessoas diabéticas, a base de mamão ou papaia, e banana da terra verde e farelo de arroz como fontes de fibra dietética e amido resistente. Se avaliaram os parâmetros nutricionais, físicos e sensoriais, e determinou-se o índice glicêmico. O pó de papaia apresentou a melhor relação equilibrada de fibra insoluvel/fibra solúvel (1,4:1) em comparação ao banana da terra verde e farelo de arroz. Uma avaliação sensorial por juízes semi-treinados permitiu escolher duas formulações, os pós F1 com banana da terra verde e F5 com farelo de arroz. Os pós apresentaram alta proporção de fibra dietética total, entre 12,8 g/100 g (F1) e 16,1 g/100 g (F5). Se observaram diferenças nos conteúdos de proteína, gordura, cinzas e amido resistente. Ao determinar o índice glicêmico em 10 jovens sãos encontrou-se que a F5, com maior conteúdo de fibra dietética total, provocou o menor incremento de glicemia. O índice glicêmico de F1 foi 75% e o do F5 foi 39%, pelo que poderíam ser beneficiosos para pessoas con regimes especiais de alimentação. Especificamente o pó F5 pode recomendar-se para os diabéticos. As bebidas preparadas com F1 e F5 tiveram uma aceitação entre 90% e 93%, respectivamente, para o panel sensorial. A avaliação microbiológica foi satisfatória e a atividade de água foi baixa (aw= 0,40-0,43), o que indica que são produtos de longa duração.

Palabras clave / Alimentos para Diabéticos / Diabetes / Fibra Dietética / Índice Glucémico / Polvos para Bebidas /

Recibido: 11/09/2003. Modificado: 18/12/2003. Aceptado: 19/12/2003.

Introducción

La relación entre dieta y salud es cada vez más evidente, especialmente en los países subdesarrollados. La importancia de la presencia de la fibra dietética en la dieta se fundamenta en sus efectos en la prevención de enfermedades crónicas debido a que estudios epidemiológicos demostraron que se correlaciona con la baja incidencia de diabetes, hipertensión arterial y obesidad. (Jenkins et al., 1987; AACC, 2001).

Uno de los medios para medir directamente el efecto fisiológico de la fibra dietética y de alimentos ricos en fibra es la disminución de los niveles de glucosa en la sangre durante varias horas después de la ingesta del alimento es mediante la curva glucémica postprandial (American Diabetes Association, 1994).

Una de las fuentes de fibra dietética son los salvados y afrechos de cereales. El salvado de arroz es un subproducto de la molienda de arroz, el cual contiene 15-16% de proteína, un alto contenido de fibra dietética total (26-28%) de la cual 26% es fibra insoluble y 2,5% fibra soluble. (Abdul y Luan, 2000; Pacheco et al., 2002). Además contiene 18% de lípidos con un alto porcentaje de insaponificables. Esta fracción lipídica contiene compuestos antioxidantes como los tocoferoles, tocotrienoles y el d-orizanol, los cuales pueden disminuir el colesterol plasmático por excreción de esteroles y juegan un papel importante en la prevención del envejecimiento de la piel (Lloyd et al., 2000; Kahlon y Chow, 2000).

El almidón es el nutriente de mayor consumo que se digiere y absorbe en el intestino delgado a excepción de fracciones de almidón capaces de resistir la hidrólisis enzimática (Englyst et al., 1992; Tovar y Melito, 1996). Estas fracciones son conocidas como almidón resistente, definido como la suma del almidón y productos de la degradación del almidón que no se absorben en el intestino delgado de individuos sanos (Euresta, 1993). Englyst et al., (1992) han propuesto una clasificación para el almidón resistente; ésta comprende los almidones rápidamente digeribles, lentamente digeribles y almidones resistentes entre los cuales se tiene el almidón de bananos y plátano verde. El almidón de plátano verde pareciera disminuir el colesterol plasmático y triglicéridos en ratas (Pacheco et al., 1998). La ingesta de almidón resistente ha permitido establecer algunas implicaciones fisiológicas como la fermentación colónica y la modulación de la glucemia postprandial, y tiene influencia en el transito intestinal (Abia et al., 1993; Annison y Topping, 1994).

En muchos países como Venezuela se evidencia que entre las diez principales causas de muerte están las enfermedades relacionadas con un consumo deficiente de fibra, ocupando el primer lugar las enfermedades coronarias, y los casos de muertes por diabetes han aumentado en los últimos años (Herrera et al., 2002). El objetivo del tratamiento clínico mediante regímenes de alimentación no es únicamente disminuir el peso corporal, sino también ejercer acciones sobre los desórdenes fisiopatológicos de la diabetes como la hiperglucemia, la hiperlipidemia y la resistencia a la insulina (Luo et al., 2000; AACC, 2001). El mecanismo de acción de las fibras dietéticas se refiere a la reducción de la velocidad de absorción de los carbohidratos dietarios por la formación de un gel viscoso en el intestino delgado (Eastwood y Morris, 1992). Por ello, una de la soluciones para mantener la glucemia dentro de limites normales sería desarrollar alimentos, preferiblemente de consumo masivo, con alto contenido de fibra dietética y almidón resistente, de fácil preparación, sabor agradable, económicos y de larga duración.

Es recomendable que todo producto que se formule con el propósito de ser introducido en el mercado para regímenes especiales de alimentación sea estudiado desde el punto de vista del valor nutricional así como también por sus propiedades fisiológicas. Debido a la importancia de la fibra y el alto costo cuando se utilizan purificados, se propuso desarrollar formulaciones ricas en fibra dietética y almidón resistente a partir de insumos propios del país.

Los objetivos del presente trabajo fueron formular y elaborar polvos instantáneos para bebidas a base de lechosa o papaya madura, por ser una fruta tropical de gran consumo, plátano verde por su contenido de almidón resistente y salvado de arroz de alto contenido de fibra dietética, con leche en polvo descremada y sacarosa. Se estudiaron algunos parámetros nutricionales, físicos, sensoriales y microbiológicos de los productos formulados, así como su efecto en el índice glucémico en adultos sanos.

Materiales y Métodos

La materia prima para la elaboración de los polvos para bebidas instantáneas en agua se escogió en base a su contenido de fibra dietética y por ser cultivos tropicales. La papaya o lechosa (Carica papaya) fue adquirida en un mercado regional de un lote representativo. Es una fruta de sabor agradable y de alto consumo. El salvado de arroz (Oriza sativa) es un subproducto del arroz fue donado por PROMASA C.A. y estabilizado por calor posteriormente. El plátano verde (Musa paradisiaca) fue comprado de un lote de un supermercado regional. Los polvos de lechosa o papaya, salvado de arroz y plátano verde fueron obtenidos según el esquema tecnológico de la Figura 1 y luego fueron mezclados con leche en polvo descremada y sacarosa como edulcorante. Posteriormente se homogenizaron, empacaron y se almacenaron a temperatura ambiente.

Se analizaron cinco formulaciones, indicadas en la Tabla I, de las cuales se escogieron las de mayor aceptación por un panel organoléptico.

Análisis Químicos

Para los análisis químicos se aplicaron los métodos oficiales de la AOAC (1990), para determinar humedad, cenizas, proteínas (Nx6,25), grasa y almidón total. La fibra dietética soluble, insoluble y total se analizó aplicando el método enzimático gravimétrico de AOAC (1990) utilizando un kit de la marca Sigma con las enzimas amilasa termoestable, proteasa y amiloglucosidasa. Los azúcares reductores y totales se analizaron por el método Harsid 1936. Se determinó el almidón resistente a partir del residuo de fibra dietética según Goñi et al. (1996).

Análisis físicos y microbiológicos

Se midió el color con un colorimetro Hunter Lab, como luminosidad sobre una escala de 100 para blanco puro y 0 para el negro, determinando L a+(rojo) y b+(amarillo). El índice de actividad de agua (aw) fue medido en un equipo sensor de humedad AquaLab. Se determinó contaje de hongos y levaduras según FDA (1978).

Evaluación sensorial

La evaluación sensorial de cinco (5) formulaciones de los polvos reconstituidos en agua en una proporción al 20% se realizó mediante una prueba de cata llevada a cabo por un panel de 20 estudiantes de ambos sexos de la Facultad de Agronomía de la Universidad Central de Venezuela (UCV), con edades entre 20 y 28 años. A cada panelista se le suministro 20ml de cada bebida y una planilla de evaluación para que aportara su opinión en cuanto a color, viscosidad, apariencia, sabor y grado de aceptación. El objetivo de esta prueba fue determinar el grado de aceptabilidad de las diferentes bebidas. Se estableció una escala hedónica desde 1, la menos preferida hasta 5, la más preferida. Para el análisis estadístico de la evaluación sensorial se utilizó un diseño aleatorio, aplicándose una prueba de rangos múltiples.

Curvas de tolerancia glucosada

La población escogida para esta prueba estaba constituida por diez adultos sanos, estudiantes de la Facultad de Medicina de la UCV con edades entre 18 y 24 años. Las variables antropométricas utilizadas como criterios de inclusión fueron peso, talla y pliegues cutáneos, además del índice de masa corporal (IMC) calculado a partir de los dos primeros. Los valores de glucemia, colesterol y triglicéridos, en ayunas, debían estar dentro de límites normales y el IMC menor a 25. Además, se aseguró que no estuvieran ingiriendo ningún medicamento o suplemento dietético y se obtuvo el consentimiento de acuerdo al protocolo del Comité de Ética del Instituto de Medicina Experimental de la UCV, el cual sigue los lineamientos de la declaración de Helsinki para experimentación con humanos (WMA, 1997).

Los diez sujetos que cumplían con los criterios de inclusión fueron distribuidos al azar para practicarles tres curvas de tolerancia glucosada con intervalo de una semana. Luego de canular la vena cubital se extrajo una muestra de sangre y se administró la bebida experimental. La bebida fue preparada con el polvo F1 o F5 disuelto en 125ml de agua para obtener una merengada que aportara 50g de glucosa disponible. Se utilizó una solución comercial de glucosa (Glicolab), administrándose el volumen necesario para suministrar 50g de glucosa. Se extrajeron muestras de sangre a los 30, 45, 60, 90, y 120 minutos. Se centrifugó la sangre, se separó el plasma y se determinó la glucosa. La glucemia fue determinada tanto en ayuno como postprandial, utilizando un kit comercial (Ultralab) basado en el método colorimétrico descrito por Trinder (1969). Se determinó el índice glucémico siguiendo el método descrito por Jenkins et al. (1987) modificado por Wolever (1991).

Análisis estadístico

Con respecto a la composición química se recurrió al análisis de los datos mediante ANOVA, que permitió determinar la existencia o no de las diferencias significativas entre los análisis. A la evaluación sensorial se realizó una prueba de Friedman para cada una de las variables y en el caso de la glucosa sanguínea se aplicó un análisis de varianza (ANOVA) de dos vías y prueba de T pareada para p£0,05.

Resultados y Discusión

En la Tabla II se señalan los valores de rangos de medias para cada uno de los parámetros evaluados en la evaluación sensorial. Del análisis se determinó que existen diferencias significativas entre los tratamientos. Se encontró que las bebidas con polvo de plátano verde (F1) y la que contiene salvado de arroz (F5) fueron las preferidas en todos los parámetros evaluados color, viscosidad, sabor y preferencia global. Es posible que la combinación de los sabores del plátano verde y del salvado de arroz podría ser la causa de la baja puntuación de las bebidas F2, F3 y F4. En F1 y F5 el sabor a papaya prevaleció; sensorialmente ambos productos presentaron un color anaranjado tenue y el panel expresó que es de agradable sabor a papaya y poco dulce. En consecuencia se escogieron las formulaciones de los polvos F1 y F5 para los posteriores análisis.

La Tabla III muestra las cantidades de fibra soluble e insoluble de los polvos de papaya, salvado de arroz y plátano verde, observándose diferencias significativas (p£0,05) entre ellas. Los valores de fibra dietética total oscilan entre 8,76 y 28,08%. El mayor contenido de fibra soluble se obtuvo en el polvo de papaya (5,46g/100g)n en el que la relación fibra insoluble/fibra soluble fue cercana a 1 (1,4:1). La fibra soluble de los polvos de salvado de arroz y plátano verde fueron similares estadísticamente. La fibra soluble ha sido relacionada con una mayor capacidad de retener agua y formar soluciones viscosas en mayor proporción que el afrecho de trigo. Un ejemplo de ello son las fibras solubles de arabino xilano, que disminuyen la absorción de glucosa a nivel intestinal (Lu et al., 2000). Por otra parte el salvado de arroz mostró valores similares a otros estudios, confirmando el alto valor de fibra insoluble y la relativa baja proporción de fibra soluble (Abdul y Luan, 2000; Pacheco et al., 2002). Por otra parte, la presencia de fibra insoluble es beneficiosa para la función intestinal ya que aumenta el volumen de las heces y puede aumentar la velocidad de transito intestinal (Malkki, 2001). Los valores de fibra soluble e insoluble fueron similares a los publicados por Pacheco (2001) para el polvo de plátano verde.

En la Tabla IV se presentan resultados de algunos parámetros nutricionales de los polvos evaluados con leche descremada y sacarosa. El polvo F5 presentó mayores contenidos de proteína, grasa, cenizas y fibra dietética total que F1. Estos resultados son lógicos, ya que el polvo F5 contiene en su formulación 25% de salvado de arroz, importante fuente de nutrientes como proteínas, lípidos y fibra. El polvo F1 mostró el mayor contenido de almidón resistente (2,05%) ya que la harina de plátano verde contiene una mayor proporción, debido posiblemente a que los gránulos de almidón se encuentran encapsulados haciéndose resistentes a la hidrólisis por las amilasas digestivas (Faisant et al., 1995).

Los polvos F1 y F5 presentaron una óptima evaluación microbiológica (Tabla V). El índice físico aw de los polvos fue bastante bajo, lo cual le confiere gran estabilidad a los nutrientes durante el almacenamiento, ya que la actividad de agua, no el contenido de humedad, es el factor principal en la seguridad y calidad de un producto alimenticio. La actividad de agua influye en su estabilidad, sabor, color, olor y consistencia (Richard y Labuza, 1990).

Cabe destacar el bajo porcentaje de humedad logrado en el proceso de deshidratación de doble tambor aplicado para obtener los polvos.

El color del polvo F5 es más anaranjado que el F1 al comparar los valores físicos de "a" que indica las tonalidades rojas: el color que prevaleció fue el color anaranjado de la papaya.

El estudio de las pruebas fisiológicas representado en la Figura 2 muestra que el incremento máximo de glucemia fue provocado por el patrón de glucosa (Glicolab) y el menor incremento se obtuvo en el caso de la bebida preparada con el polvo F5. Se hace más evidente el efecto de la bebida F5 sobre la glucemia dado que el incremento provocado fue significativamente menor al provocado por las otras dos bebidas a los 45 y 60 minutos postprandiales (p³0,05).

A partir de los 45 minutos se aprecia una disminución por debajo de los valores del ayuno. La bebida F5, con mayor contenido de fibra dietética del salvado de arroz y papaya, provocó el menor incremento de glucemia; probablemente durante la digestión la fibra dietética soluble forma una barrera de difusión que disminuye la velocidad de llegada hasta la superficie intestinal. Se ha sugerido que las moléculas de glucosa pueden quedar atrapadas dentro de la estructura de la fibra. (Giacco, 2001).

Una forma de comparar y clasificar a los alimentos en cuanto a su efecto fisiológico es a través del índice glucémico, el cual se basa en el incremento de las concentraciones de glucosa en sangre después de la ingesta de 50g de carbohidratos, a partir de un alimento prueba con cantidad estándar de un carbohidrato de referencia (50g de glucosa o pan blanco). Siendo el índice glucémico (IG) la relación entre las áreas positivas de la respuesta glucémica de un alimento de prueba y la de la glucosa, tal como era de esperar, las bebidas formuladas presentaron un menor índice glucémico, siendo los valores 75% para F1 y 39% para F5 (Figura 3). Ambos resultados fueron estadísticamente significativos (p³0,05). Estos datos sugieren que ambas bebidas podrían ser beneficiosas para las personas con regímenes especiales de alimentación, especialmente la F5 en los casos de diabéticos tipo II.

Los resultados presentados ofrecen una apertura al estudio de formulaciones en bebidas pues se hace necesario, tal como lo propone Jenkins et al. (2000), evaluar cuidadosamente in vivo las nuevas preparaciones que se proponen para el consumo humano.

Conclusión

Se formularon y evaluaron dos polvos para bebidas dirigidos a regímenes especiales de alimentación como el caso de los diabéticos. El alto porcentaje de fibra dietética de los polvos reconstituidos provoca una respuesta glucémica menor que la carga equivalente de glucosa. El efecto más notable lo produjeron los polvos F5 con salvado de arroz. El índice glucémico de los polvos para bebidas es significativamente menor (p³0,05) que la solución de glucosa. La proporción de fibra soluble del polvo de papaya resultó alta y la relación de fibra insoluble/fibra soluble fue equilibrada. Los polvos para bebidas fueron aceptados sensorialmente por el panel integrado por jóvenes en un 90% y 93% para F1 y F5, respectivamente. La evaluación microbiológica fue excelente y la baja actividad de agua (aw) lo hace un producto de larga duración. Los polvos para bebidas diversificarían el uso del subproducto de arroz, la fruta de papaya y el plátano verde, aumentando la productividad local.

AGRADECIMIENTOS

Los autores agradecen la ayuda técnica de Gloria Pinto, a los estudiantes de las facultades de Medicina y Agronomía de la UCV, y el aporte financiero del CDCH-UCV (Proyecto 01374447-1999).

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