Alimento para niños preparado con harinas de maíz de calidad proteínica y garbanzo extruidos.

Roberto Gutiérrez Dorado, Oralia Guadalupe Cárdenas Valenzuela, Claudia Alarcón Valdez, José Antonio Garzón Tiznado, Jorge Milán Carrillo, Eduardo Armienta Aldana y Cuauhtémoc Reyes Moreno.

Roberto Gutiérrez Dorado. Ingeniero Químico, Maestro en Ciencias en Ciencia y Tecnología de Alimentos y Pasante de Doctor en Ciencias en Biotecnología, Universidad Autónoma de Sinaloa (UAS), México. Profesor Investigador, UAS, México.

Oralia Guadalupe Cárdenas Valenzuela. Ingeniero Químico, Maestro en Ciencias en Ciencia y Tecnología de Alimentos y Pasante de Doctor en Ciencias en Biotecnología, UAS, México. Profesor Investigador, UAS, México.

Claudia Alarcón Valdéz. Ingeniero Bioquímico, Instituto Tecnológico de los Mochis, México. Maestro en Ciencias, UAS, México.

José Antonio Garzón Tiznado. Ingeniero Agrónomo, UAS, México. Maestro en Ciencias en Fitopatología, Colegio de Posgraduados, Chapingo, México. Doctor en Ciencias en Biotecnología de Plantas, CINVESTAV-IPN, México. Profesor Investigador, UAS, México.

Jorge Milán Carrillo. Ingeniero Químico, Maestro y Doctor en Ciencias en Biotecnología Agrícola / Alimentaría, UAS, México. Profesor Investigador, UAS, México.

Eduardo Armienta Aldana. Ingeniero Bioquímico, UAS, México. Maestro y Doctor en Ciencias en Biotecnología de Plantas, CINVESTAV-IPN, México. Profesor Investigador, UAS, México.

Cuauhtémoc Reyes Moreno. Ingeniero Bioquímico, UAS, México. Maestro en Ciencias en Ciencia y Tecnología de Alimentos, Universidad Autónoma de Querétaro, México. Doctor en Ciencias en Biotecnología de Plantas, CINVESTAV-IPN, México. Profesor Investigador, UAS, México. Dirección: Lichis No. 1986; Colonia La Campiña; 80060 Culiacán, Sinaloa, México. e-mail: creyes@uas.uasnet.mx

RESUMEN

El presente estudio tuvo tres objetivos: 1) Determinar la mejor combinación de harina de maíz de calidad proteínica extruido (HME) y harina de garbanzo extruido (HGE) para producir un alimento para niños de alta calidad proteínica y elevada aceptabilidad sensorial, 2) formular el alimento infantil tipo atole a partir de la mezcla HME/HGE optimizada, y 3) evaluar las propiedades nutricionales de la mezcla HME/HGE optimizada y del alimento. Se aplicó la metodología de superficie de respuesta para determinar la combinación óptima HME/HGE. La mejor combinación HME/HGE fue 21,2:78,8%; esta mezcla tuvo contenidos (en materia seca) de 20,07% de proteína, 5,70% de lípidos y 71,14% de carbohidratos; su perfil de aminoácidos esenciales cubrió satisfactoriamente los requerimientos para niños de 2-5 años de edad recomendados por FAO/WHO, excepto para triptófano. El alimento infantil tipo atole derivado de esta mezcla tuvo un contenido de proteína de 4,52%, que es 14,4% de la energía del alimento, adecuado para un alimento para niños. Cada 100g de alimento infantil aportan 6,3-12,6% y 23,8-34,8% del requerimiento diario de energía y proteína para niños y niñas de 1-8 años de edad. El alimento infantil tuvo 62,1% de digestibilidad de la proteína in vitro, C-PER de 1,93 y calificación entre "me gusta mucho" y "me gusta extremadamente" en una prueba hedónica para aceptabilidad general. Este alimento podría utilizarse como alimento soporte del crecimiento infantil.

Weaning food from quality protein maize and chickpea extruded flours.

SUMMARY

The present study had three objectives: 1) To determine the best combination of quality extruded protein maize flour (EMF) and extruded chickpea flour (ECF) for producing a weaning food of high quality protein and high sensory acceptability, 2) to make a kind of infant food (atole) with an optimal EMF/ECF blend, and 3) to evaluate the nutritional properties of the optimized EMF/ECF mixture and the weaning food. Response surface methodology was applied to determine the optimal EMF/ECF combination. The best EMF/ECF combination was 21.2:78.8%. This mixture contained (in dry matter) 20.07% protein, 5.70% lipids and 71.14% carbohydrates; its essential amino acids (EAA) profile satisfactorily covered the requirements for children 2-5 years old recommended by FAO/WHO, except for tryptophan. The atole-type weaning food prepared with the optimized mixture had a protein content of 4.52%, which accounts for 14.4% of the supplied energy, suitable for a weaning food. Each 100g of the weaning food supply, respectively, 6.3-12.6% and 23.8-34.8% of the daily energy and protein requirements for children 1-8 years old. The weaning food had a 62.1% protein digestibility in vitro, a C-PER of 1.93, and was evaluated between "very liked" and "extremely liked" in a hedonic test for overall acceptability. This food could be used to support the growth of infants.

Alimento para crianças preparado com farinhas de milho de qualidade proteínica e grãos-de–bico extrusado.

RESUMO

O presente estudo teve três objetivos: 1) Determinar a melhor combinação de farinha de milho de qualidade proteínica extrusado (HME) e farinha de grão-de-bico extrusado (HGE) para produzir um alimento para crianças de alta qualidade proteínica e elevada aceitabilidade sensorial, 2) formular o alimento infantil tipo mingau a partir da mistura HME/HGE otimizada, e 3) avaliar as propriedades nutricionais da mistura HME/HGE otimizada e do alimento. Aplicou-se a metodologia de superfície de resposta para determinar a combinação ótima HME/HGE. A melhor combinação HME/HGE 21,2:78,8%; esta mistura teve conteúdos (em matéria seca) de 20,07% de proteína, 5,70% de lipídios e 71,14% de carboidratos; seu perfil de aminoácidos essenciais cobriu satisfatoriamente os requerimentos para crianças de 2-5 anos de idade recomendados por FAO/WHO, exceto para triptófano. O alimento infantil tipo mingau derivado desta mistura teve um conteúdo de proteína de 4,52%, que é 14,4% da energia do alimento, adequado para um alimento para crianças. Cada 100g de alimento infantil aportam 6,3-12,6% e 23,8-34,8% do requerimento diário de energia e proteína para meninos e meninas 1-8 anos de idade. O alimento infantil teve 62,1% de digestibilidade da proteína in vitro, C-PER de 1,93 e qualificação entre "gosto muito" e "gosto demasiado" em uma prova hedônica para aceitabilidade general. Este alimento poderia utilizar-se como alimento suporte do crescimento infantil.

PALABRAS CLAVE / Alimento Infantil / Garbanzo / Maíz de Calidad Proteínica / Nutrición /

Recibido: 09/01/2008. Modificado: 29/09/2008. Aceptado: 01/10/2008.

La desnutrición es una de las principales causas de morbilidad y mortalidad en niños en la mayoría de los países en desarrollo (Alarcón-Valdez, 2004). Para minimizar las adversidades de la desnutrición se ha desarrollado alimentos infantiles suplementarios que son suministrados a través de programas gubernamentales. Mezclas de cereales y leguminosas han sido empleadas en la formulación de alimentos infantiles (Bressani, 1983), como pastas (Granito et al., 2003), papillas (Cerezal-Mezquita et al., 2007) y galletas (INCAP, 2002). En cuanto a la alimentación humana, el maíz es el tercer cereal en importancia, después del trigo y el arroz; sin embargo, posee un contenido proteínico relativamente bajo y una composición de aminoácidos esenciales desfavorable.

El maíz presenta deficiencias en lisina y triptófano, además de un desbalance leucina/isoleucina, lo cual contribuye al desarrollo de pelagra y kwashiorkor (Gopalan y Rao, 1975). Debido a la importancia nutricional del maíz, se han hecho importantes esfuerzos para mejorar la calidad de su proteína. Mertz et al. (1964) encontraron que el gen opaco-2 de un tipo de maíz aumenta significativamente la concentración de lisina. Desafortunadamente, este gen está asociado con una reducción del rendimiento de grano, el aumento de la susceptibilidad a la pudrición de la mazorca, endospermo harinoso suave y pobres propiedades para la molienda seca. Debido a estas propiedades indeseables, este maíz con alto contenido de lisina nunca fue cultivado con éxito en grandes superficies. Después de más de 20 años de esfuerzos interdisciplinarios, mejoradores de plantas y bioquímicos del Centro Internacional del Mejoramiento del Maíz y el Trigo (CIMMyT), México, han desarrollado líneas de maíz con endospermo duro y mejorados nutricionalmente, llamados maíces de calidad proteínica (MCP; NRC, 1988). Estas líneas poseen buenas propiedades agronómicas y de procesamiento, con un mejorado contenido de lisina y triptófano (Sproule et al., 1988; Bockholt y Rooney, 1992). Después de 10 años de esfuerzos interdisciplinarios, el CIMMYT y el Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias (INIFAP), México, han desarrollado con éxito 26 variedades e híbridos de MCP, principalmente para regiones tropicales y subtropicales, que son similares al maíz normal en rendimiento y otras propiedades agronómicas, y se está tratando de introducirlos en la producción comercial (INIFAP, 1999).

El garbanzo, por su parte, es una buena fuente de proteínas y carbohidratos; además, posee importantes cantidades de vitaminas (tiamina, niacina), minerales (Ca, P, Fe, Mg, K) y ácidos grasos insaturados (oleico, linoleico). Sin embargo, las proteínas del garbanzo son deficientes en aminoácidos azufrados (metionina y cisteína; Chavan et al., 1987; Reyes Moreno et al., 2004). Al mezclarlas, las proteínas de maíz y garbanzo se complementan unas con otras para producir proteínas de mayor calidad nutricional.

Varias tecnologías de procesamiento de alimentos tienen potencial para incrementar la biodisponibilidad y densidad nutritiva, seguridad alimentaria, estabilidad durante almacenamiento y palatabilidad, y pueden ser aplicadas para la preparación de alimentos infantiles. Entre estas tecnologías se incluyen aquellas tradicionales como rostizado, germinación, molienda, horneado, cocción, secado y fermentación (Bressani et al, 1984), así como nuevas tecnologías, las cuales actualmente son ampliamente usadas en la industria de alimentos, tales como el calentamiento por radio frecuencias, microondas, infrarrojos, perfusión instantánea y de alto calor, calentamiento óhmico y extrusión (Felows, 2000; Richardson, 2001). La extrusión generalmente es un proceso llevado a cabo a alta temperatura y en tiempo corto, y ofrece numerosas ventajas tales como versatilidad, alta productividad, bajos costos de operación, eficiencia energética, obtención de productos de alto valor biológico y elevada digestibilidad de las proteínas (Mercier, 1993; Milán-Carrillo et al., 2002). El presente trabajo tuvo tres objetivos: 1) Determinar la mejor combinación harina de maíz de calidad proteínica extruido (HME) / harina de garbanzo extruido (HGE) para producir un alimento infantil de alta calidad proteínica y elevada aceptabilidad sensorial, 2) formular el alimento infantil tipo atole a partir de la mezcla HME/HGE optimizada y 3) evaluar las propiedades nutricionales de la mezcla HME/HGE optimizada y del alimento elaborado.

Materiales y Métodos

Maíz (Zea mays L) de calidad proteínica variedad V-537C, y garbanzo (Cicer arietinum L) variedad Blanco Sinaloa 92 fueron proporcionados por INIFAP Valle de Culiacán, Sinaloa, México. Los granos fueron limpiados, guardados en recipientes herméticos y almacenados a 4ºC.

Preparación de harina de maíz extruido (HME)

La HME se preparó de acuerdo a Reyes-Moreno et al., (2003). Tres lotes de 500g de grano entero se fragmentaron en una licuadora doméstica (Osterizer^® 4655-813, Sunbeam, México) a baja velocidad hasta obtener fragmentos con tamaños que pasaron a través de una malla Nº10 (2mm). Los fragmentos fueron molidos en la misma licuadora a alta velocidad hasta obtener harina con tamaños de partícula que pasaron a través de una malla Nº40 (0,425mm). La harina de maíz se mezcló con cal en una proporción de 0,24g de cal por 100g de harina y la mezcla se ajustó a 28% de humedad con agua destilada. Cada lote se empacó en bolsa de polietileno y se almacenó a 4ºC por 12h. Antes de la extrusión las muestras se acondicionaron a 25ºC durante 6h. La extrusión se realizó en extrusor de tornillo simple Mod 20 DN (Brabender Instruments, Inc, NJ, EEUU) con diámetro de barril de 19mm, utilizando una temperatura del extrusor de 79,4ºC y velocidad de tornillo de 73,5rpm. Los extruidos se enfriaron a temperatura ambiente (25ºC) y fueron molidos (Cyclone Sample Mill, UD Corp., Boulder, CO, EEUU) hasta obtener una harina que pasara a través de una malla Nº80 (0,150mm). La HME obtenida se envasó en recipientes herméticos y se almacenó a 4ºC.

Preparación de harina de garbanzo extruido (HGE)

La HGE se preparó de acuerdo a Milán-Carrillo et al. (2002). Doce lotes de 500g de grano entero se fragmentaron en una licuadora doméstica (Osterizer^® 4655-813, Sunbeam, México) a baja velocidad hasta obtener fragmentos con tamaños que pasaron a través de una malla Nº10 (2mm). Debido al proceso de molienda, la testa se separó de los cotiledones fragmentados y fue eliminada con una corriente de aire aplicada a los fragmentos con un abanico domestico. Los fragmentos, sin testa, fueron molidos en la misma licuadora a alta velocidad hasta obtener harina con tamaños de partícula que pasaron a través de una malla Nº40 (0,425mm), que se ajustó a 26,5% de humedad con una solución salina (0,25% NaCl y 0,75% de NaHCO₃ en agua destilada, p/v). Cada lote fue empacado en bolsas de polietileno y almacenado a 4ºC por 12h. Antes de la extrusión las muestras se acondicionaron a 25ºC durante 6h. Se utilizó el mismo extrusor empleado para la obtención de HME, a 151ºC y velocidad de tornillo de 190rpm. Los extruidos se enfriaron a temperatura ambiente (25ºC) y fueron moliedos (Cyclone Sample Mill) hasta obtener una harina que pasara a través de una malla Nº80 (0,150mm). La HGE obtenida se envasó en recipientes herméticos y se almacenó a 4ºC.

Preparación de alimentos para niños

Se prepararon 11 diferentes alimentos infantiles tipo atole a partir de 11 mezclas HME/HGE obtenidas por la combinación en diferentes proporciones de cada harina (Tabla III). Para la obtención de los alimentos se preparó una suspensión combinando 25g de mezcla, 8g de sacarosa y 80ml de agua purificada. La suspensión se calentó a 90ºC por 8min, se enfrió a temperatura ambiente (25ºC) por 30min y se evaluó sensorialmente para aceptabilidad (A) con panelistas adultos semientrenados, en una prueba hedónica para aceptabilidad general.

Evaluación sensorial

Las muestras (20g) de alimento se sirvieron en copas cuyas tapas se marcaron con números de tres dígitos seleccionados al azar. Para la evaluación se seleccionó un panel de 30 jueces de ambos sexos semientrenados de los estudiantes, profesores y personal (18-35 años de edad) de la Facultad de Ciencias Químico Biológicas de la Universidad Autónoma de Sinaloa, México. La evaluación y selección de los panelistas se basó en el interés de los participantes, agudeza para la detección de sabor y olor, y la capacidad de entender los procedimientos del ensayo, además de que declararon disfrutar de comer alimentos tipo atole. Los evaluadores fueron ubicados en compartimentos individuales con temperatura (25ºC) y humedad relativa (50-60%) controladas. Las muestras fueron evaluadas para aceptabilidad (A) con una escala hedónica de 6 puntos (0: me disgusta mucho; 5: me gusta extremadamente; Larmond, 1977). La evaluación sensorial se repitió tres veces en diferentes días.

Diseño para la preparación de mezclas de HME/HGE

Se seleccionó un diseño Lattice Simplex para mezclas (metodología de superficie de respuesta). Las proporciones de los componentes(X₁= HME y X₂= HGE) se expresaron como fracciones de la mezcla, siendo siempre 100% la suma (X₁+X₂) de las proporciones de los componentes. El diseño experimental generó 11 tratamientos. Las mezclas de cada tratamiento se evaluaron para proteína verdadera (PV) y lisina disponible (LD). A partir de cada mezcla se preparó un alimento infantil, y cada uno de ellos se evaluó sensorialmente para aceptabilidad (A). Se consideró como variables de respuesta a PV, LD y A. El modelo experimental se representa como

donde Y_k: variables de respuesta; b₁, b₂ y b₁₂: parámetros estimados para cada término lineal y la interacción, respectivamente. Se aplicó análisis de regresión múltiple y se obtuvo un modelo de predicción para cada variable de respuesta (Design Expert, 2002).

Combinación óptima de HME/HGE

Se aplicó la metodología de superficie de respuesta como técnica para determinar la combinación óptima de HME/HGE para producir un alimento para niños. El objetivo de la optimización fue encontrar un valor común óptimo para las tres variables de respuesta. Se aplicó el método de deseabilidad (De la Vara y Domínguez, 2002). Los tres modelos (uno para cada variable de respuesta) pueden ser evaluados en cualquier punto X= (X₁, X₂) de la zona experimental. Se procuró que todas las variables de respuesta tuvieran valores tan altos como fuera posible. Una vez calculadas las tres deseabilidades individuales se obtuvo la deseabilidad global para las tres variables de respuesta aplicando la función matemática de transformación D= (d₁d₂d₃)^1/3. El valor óptimo ideal es D= 1, siendo aceptables los valores entre 0,6 y 0,8. Para la realización de estas determinaciones se utilizó el paquete Design Expert (2002).

Composición proximal

Se emplearon los métodos de AOAC (1999): secado a 105ºC por 24h para humedad (925,098), incineración a 550ºC para cenizas (923,03); desgrasado con éter de petróleo en un equipo Soxhlet para lípidos (920,39C), y microKjeldahl (960,52) para proteínas (N´6,25). El contenido de carbohidratos se determinó por diferencia.

Diferencia total de color (DE)

El color superficial de las muestras se midió por triplicado utilizando un colorímetro CR-210 (Minolta, Japón). Las variables L, a, y b de las muestras (m) se registraron y compararon con los de un estándar (s) de color blanco de valores L_s=97,63, a_s=0,78, b_s=-0,25. La DE se calculó con la ecuación DE= ((L_s-L_m)² +(a_s-a_m)² +(b_s-b_m)²)^1/2

Actividad e índice de absorción de agua

Se determinó la actividad de agua (a_w) en muestras de harina de 5g acondicionadas a 25ºC, utilizando un medidor Aqua Lab CX-2 (Decagon Devices, Pullman, WA, EEUU) calibrado con solución saturada de KCl de a_w= 0,849 a 25ºC (Milán et al., 2000). Para el índice de absorción de agua (IAA) Se utilizó la metodología de Anderson et al. (1969). Una alícuota de 2,5g de cada muestra se suspendió en 30ml de agua destilada en un tubo de centrífuga de 60ml puesto previamente a peso constante. La suspensión se homogeneizó con una varilla de vidrio, por 1min a 25ºC y se centrifugó (3000g, 25ºC, 10min). El IAA se calculó a partir del peso del precipitado y se expresó como g gel /g sólidos (MS).

Proteína verdadera (PV)

Ésta se calculó a partir de la diferencia entre N₂ total (NT) y N₂ no proteínico (NNP). Para la determinación de NNP, ~0,5g de muestra se mezclaron con 20ml de una solución de ácido tricloroacético (ATA) 10% y se agitaron en un agitador orbital 21704-10, (Cole Parmer, Vernon Hills, IL, EUA) a 400rpm y 25ºC por 1h. El sobrenadante se aforó a 50ml con agua destilada y se tomó una alícuota para la determinación de N₂. El N₂ de la alícuota y el NT de la muestra se determinaron por microKjeldahl (960,52; AOAC, 1999). El contenido de PV se calculó como (NT-NNP)´6,25.

Lisina disponible (LD)

La lisisna disponible se determinó de acuerdo al procedimiento de Hurrel et al. (1979). Se utilizó colorante Naranja 12, el cual a pH ácido se liga a los residuos de lisina de las proteínas formando un cromógeno. Se colocaron muestras de 0,5g en matraces Erlenmeyer de vidrio. En la primera etapa (lectura A) en un matraz con la muestra se añadió 40ml de una solución de 1,3626g de colorante Naranja 12 por litro de solución reguladora de fosfatos (20g ácido oxálico + 3,4g de fosfato monobásico de potasio + 60ml ácido acético, pH 1,25). En la segunda etapa, correspondiente a la propionilación (lectura B), 0,2ml de anhídrido propiónico y 2ml de solución reguladora de fostafos se añadieron a otro matraz con muestra. Ambos matraces se agitaron a 400rpm y 25ºC por 1h. Se tomaron alícuotas (15ml) de cada matraz y se centrifugaron (5000g, 25ºC, 15min); cada sobrenadante se diluyó con agua destilada (1:100). Se midieron las absorbancias a 475nm con un espectrofotómetro UV-Visible 21D-1146 (Spectronic, Milton Roy, EEUU). Se construyó una curva estándar de lisina y la cantidad en la muestra se obtuvo restando la lectura B de la lectura A.

Digestibilidad proteínica in vitro (DP)

Se aplicó la metodología de Hsu et al. (1977). Se seleccionó un sistema multienzimático (Sigma Chemical, St. Luis, MO, EEUU) constituido por 8mg de tripsina pancreática porcia tipo IX (Sigma T-0303) con 15600U/mg; 15,5mg de quimotripsina pancreática bovina tipo II (Sigma C-4129) con 83,9 U/mg; y 6,5mg de peptidasa intestinal porcina grado III (Sigma P-7500) con 102 U/g; todo en 5ml de agua destilada. Mientras se agitaba en un baño a 37ºC, una cantidad específica de cada muestra se utilizó para preparar 50ml de una suspensión acuosa de proteína (6,25mg/ml) y se ajustó el pH de la suspensión a 8,0. A cada suspensión proteínica, mantenida a 37ºC y en agitación constante, se le añadió 5ml de solución multienzimática y se registró el pH a los 10min. La DP se calculó como DP= 210,46-18,10X, donde X es el pH registrado 10min después de añadir el sistema multienzimático a la solución proteínica (Hsu et al., 1977).

Análisis de aminoácidos

Se colocó 5-10mg de cada muestra en ampolletas de 2ml que contenían un estándar interno (norleucina) y 0,4ml HCl 6N. Las ampolletas fueron cerradas a vacío y colocadas en estufa a 110ºC por 24h. Se tomó un alícuota de 20µl del hidrolizado, se secó y se sometió a derivatización. Las muestras para determinación de cisteína se trataron primero con ácido perfórmico a temperatura ambiente por 18h (Hirs, 1967). El contenido de triptofano se determinó por separado. Las muestras se hidrolizaron en tubos de polipropileno con KOH 4,2M, que contenía 1% (w/v) de tiodiglicol, a 110ºC por 18h. Después de la hidrólisis, el KOH se neutralizó con ácido perclórico 4,2M. Se colectó el sobrenadante, se ajustó a pH 3 con ácido acético diluido y se tomó una alícuota de 50ml para su derivatización. El equipo fue calibra do con una mezcla de aminoácidos (Pierce Estándar H) suplementada con triptofano.

El análisis de aminoácidos se realizó en equipo Pico-Tag (Waters, Milford, MA, EUA) según la metodología propuesta por Cohen y Strydom (1988). El triptofano se analizó utilizando las condiciones descritas por Hariharan et al (1993). Como proteína control se utilizó caseína.

Relación de eficiencia proteínica calculada (C-PER)

Las C-PER fueron calculadas según el procedimiento sugerido por Satterlee et al. (1982) y reportado como método 982.30 por la AOAC (1999). Para el cálculo se requiere conocer la digestibilidad proteínica in vitro y el contenido de aminoácidos esenciales de la muestra analizada. Se empleó caseína como proteína de referencia. El C-PER se determinó utilizando la ecuación de regresión

C-PER= -2,1074 +2,8525(Z) -0,4030(Z²)

donde Z se calculó en base al perfil de aminoácidos y a la digestibilidad proteínica in vitro de la muestra y de la proteína de referencia, así como en relación a los valores estándares de FAO/WHO (1991) para aminoácidos esenciales.

Análisis estadístico

Los resultados obtenidos fueron analizados utilizando análisis de varianza (ANOVA) de una sola vía y prueba de rango múltiple de Duncan (p£0,5).

Resultados y Discusión

Propiedades de las harinas extruidas

Los contenidos de proteínas, lípidos y carbohidratos de la harina de maíz extruida (HME) que se presentan en la Tabla I coinciden con los reportados por Bello-Pérez et al. (2002) para harinas de maíz nixtamalizado. Por su parte, la harina de garbanzo extruido (HGE) presentó un contenido mayor (p<0,05) de proteínas y cenizas, y un contenido menor (p<0,05) de carbohidratos y lípidos que la HME (Tabla I). Khan et al (1995) reportaron en cuatro variedades diferentes de garbanzo contenidos (% en MS) de 23,1-26,79% de proteínas; 3,6-5,2% de lípidos; 2,8-3,6% de cenizas y 45,5-56,7% de carbohidratos. El intervalo de actividad de agua (0,50-0,51) de las harinas extruidas correspondió a valores donde la actividad enzimática, crecimiento de microorganismos y reacciones químicas ocurren muy lentamente (Labuza, 1980), lo cual favorece al producto en una vida de anaquel larga. La HGE tuvo mayor (p<0,05) DE que la HME (23,41 vs 12,95). En este trabajo DE representa la diferencia total de color en referencia a un estándar de color blanco. Valores mayores de DE significan harinas más oscuras. Por lo tanto, HGE fue más oscura que HME, lo cual también fue observado visualmente. HGE también tuvo mayor (p<0,05) IAA que HME (3,29 vs 2,82). Los mayores valores de DE e IAA de HGE no son debidos a los procesos de elaboración de las harinas extruidas, sino se deben a que la harina de garbanzo crudo, a partir de la cual se elaboró HGE, presentó mayores valores de DE e IAA (19 y 2,15g gel por g muestra seca, respectivamente) que la harina de maíz crudo (9,2 y 1,25g gel por g muestra seca) a partir de la cuál se elaboró HME. Durante la elaboración de HGE se presentaron menores incrementos de DE e IAA (23,2 y 53%, respectivamente) que durante la elaboración de HME (40,8 y 125,6%). El incremento de DE durante la elaboración de HGE y HME sugiere reacciones de oscurecimiento no enzimático durante el proceso de extrusión, en el cual se emplean altas temperaturas y contenidos de humedad intermedios. Estas condiciones de procesamiento favorecen las reacciones de Maillard de grupos amino con azucares reductores, lo cual conduce a la formación de compuestos de color (Bjorck et al., 1983). Por otro lado, la desnaturalización de proteínas, la gelatinización del almidón e hinchamiento de la fibra cruda que ocurren durante la extrusión podrían ser responsables del incremento de IAA de productos extruidos (Gujska y Khan, 1990).

Aminoácidos esenciales (AAE) en las harinas extruidas

El contenido de AAE y la calificación química de las proteínas de HME y HGE se presentan en la Tabla II, que incluye además los requerimientos de AAE para niños de 2-5 años de edad recomendados por FAO/WHO (1991). Los contenidos de los AAE His, Leu y Phe+Tyr en ambas harinas, los azufrados Met+Cys y Val en HME, y de Lys, Trp y Thr en HGE, fueron mayores a las recomendaciones de FAO/WHO (1991). Otros AAE, como Thr en HME e Ile y Val en HGE, se encontraron a niveles comparables al patrón de referencia, mientras que Lys, Trp e Ile en HME, y los azufrados (Met+Cys) en HGE fueron identificados como AAE limitantes.

Modelos de predicción para las variables de respuesta

Proteína verdadera (PV). El contenido de PV de las mezclas HME/HGE varió de 8,06 a 18,17% (Tabla III). El análisis de regresión mostró que PV dependió significativamente de los porcentajes de HME (X₁; p£0,0001) y HGE (X₂; p£0,0001) y de la interacción HME-HGE (X₁X₂; pr0,0001), para Y_TP= 8,20X₁ +18,04X₂ -2,64X₁X₂. Este modelo de predicción explicó el 99,8% de la variación total (p£0,0001) en el contenido de PV de las mezclas HME/HGE.

Lisina disponible (LD). Los contenidos de LD de las mezclas HME/HGE fueron afectados por los porcentajes de HME (X₁; p£0,0001) y de HGE (X₂; p£0,0001) y por la interacción HME-HGE (X₁X₂; p£0,001) para Y_AL= 3,49X₁ +6,09X₂ -0,02X₁X₂. El modelo de predicción explicó el 99,9% de la variación total (p£0,0001) en el contenido de LD de las mezclas HME/HGE.

Aceptabilidad. Este parámetro dependió significativamente de los porcentajes de HME (X₁; p£0,0001) y HGE (X₂; p£0,0001) en las mezclas y de la interacción de los porcentajes HME-HGE (X₁X₂; p£0,01) para Y_A= 0,14X₁ +3,55X₂ -0,28X₁X₂. El modelo de predicción explicó el 95% de la variación total (p£0,0001) en los valores de aceptabilidad de las mezclas HME/HGE.

Optimización. El objetivo del proceso de optimización fue encontrar la mejor combinación HME/HGE para obtener valores óptimos de las tres variables de respuesta (PV, LD, A). Para la predicción de los valores óptimos, los modelos de predicción completos se consideraron en la función de deseabilidad (De la Vara y Domínguez, 2002). Los valores óptimos para las variables de respuesta se obtuvieron a una deseabilidad global de 0,878 como resultado de la combinación de 21,2g HME +78,8g HGE por 100g de mezcla (Figura 1). Esta combinación se denominó mezcla optimizada y se utilizó como ingrediente básico para la preparación de un alimento infantil.

Propiedades de la mezcla optimizada

Los contenidos de proteínas, lípidos y carbohidratos de la mezcla HME/HGE optimizada se presentan en la Tabla IV. Esta mezcla cubrió satisfactoriamente las recomendaciones de FAO/WHO para ingredientes básicos a utilizar en la preparación de alimentos para niños, es decir 16,1g de proteína, 6,0g de grasa y 375kcal por 100g de ingrediente (Mitzner et al., 1984).

Cuando se mezclan HME y HGE sus proteínas se complementan entre sí para producir una mejor calidad, cubriéndose las deficiencias en aminoácidos limitantes de manera recíproca. La HGE complementa las deficiencias en Lys y Trp de HME, y la HME complementa las deficiencias en azufrados (Met+Cys) de HGE (Tablas II y IV).

El contenido de AAE de la mezcla optimizada fue mayor que los requerimientos para niños de 2-5 años (FAO/WHO, 1991), excepto para Trp. La calificación química de AAE varió de 91,81 (Trp) a 153,40 (Met+Cys), y la calificación química más baja correspondió para Trp (91,81; Tabla IV). La mezcla optimizada tuvo una digestibilidad proteínica in vitro y un C-PER de 84,5% y 1,85, respectivamente (Tabla IV). Serna-Saldívar et al. (1999) llevaron a cabo estudios sobre el valor nutricional de mezclas de cereales-leguminosas, evaluando digestibilidad proteínica in vitro, perfil de aminoácidos, C-PER, y PER y reportaron digestibilidades in vitro y C-PER´s de 83,21-84,7% y 1,22-1,35 para pan de trigo fortificado con soya desgrasada y harina de sésamo, respectivamente. Estos investigadores concluyeron que los PER obtenidos utilizando la digestibilidad in vitro y aminoácidos subestimaron los valores obtenidos en ratas, sin embargo las diferencias absolutas entre los dos tratamientos fueron similares, indicando que la técnica de C-PER predijo la misma diferencia observada en el bioensayo en ratas. Se recomienda utilizar técnicas in vitro como indicador rápido y preciso de la digestibilidad in vitro y PERs en alimentos.

Composición y propiedades nutritivas del atole preparado con la mezcla optimizada

En la Tabla V se presenta la composición química y las propiedades nutricionales del alimento infantil preparado con la mezcla optimizada (21,2g HME +78,8g HGE en 100g de mezcla). El alimento infantil tuvo un contenido de 4,52g de proteínas, 1,28g de lípidos, 24g de carbohidratos, 0,69g de cenizas y 126kcal por 100g. El contenido de proteínas, lípidos y carbohidratos representa el 14,4; 9,2 y 76,4% del contenido energético del alimento infantil.

Una dieta bien balanceada para niños debe disponer 9-15% de la energía a partir de proteínas, 35-45% de las grasas y 45-55% de carbohidratos (Cerezal-Mezquita et al., 2007). Con base en ello, el alimento infantil tipo atole elaborado a partir de la mezcla optimizada de HGE y HME, presentó un contenido de carbohidratos superior y un contenido de lípidos inferior a la recomendación, lo cual es característico de este tipo de alimentos (atoles), con la diferencia que el contenido de proteínas del alimento infantil, el cual se encuentra dentro del intervalo recomendado, es superior al de los atoles elaborados a base de harina de maíz. Por otro lado, la cantidad de energía recomendada a consumir por niños y niñas físicamente activos con edades de 1-3 años es 1000-1400kcal/día, para niñas de 4-8 años es 1400-1800kcal/día y para niños de 4-8 años es 1600-2000kcal/día. Así mismo, un nivel seguro de ingestión de proteínas para niños y niñas es de 13 y 19g/día para las edades de 1-3 y de 4-8 años, respectivamente (USDA, 2005). Una porción (100g) del alimento infantil aporta el 9,0-12,6%, 7,0-9,0% y 6,3-7,9% de los requerimientos diarios de energía para niños y niñas de 1-3 años, niñas de 4-8 años y niños de 4-8 años, respectivamente; así como aporta el 34,8% y el 23,8% del requerimiento diario de proteína para niños de 1-3 y 4-8 años de edad, respectivamente. Además, el alimento tuvo valores de digestibilidad proteínica in vitro y C-PER de 62,1% y 1,93, respectivamente. Los panelistas (adultos semientrenados) en una prueba hedónica para aceptabilidad general, evaluaron al alimento infantil como sensorialmente aceptable, ya que le otorgaron calificación de 4,31 en una escala hedónica de 6 puntos (0-5). Esto significa que la aceptabilidad se encuentra entre me gusta mucho y me gusta extremadamente.

Conclusiones

La combinación óptima de harina de maíz de calidad proteínica extruido (HME) y harina de garbanzo extruido (HGE) para producir un alimento infantil tipo atole de alto valor nutricional fue HME/HGE= 21,2/78,8%. Cada 100g de esta mezcla contiene 20,07g de proteína, 5,70g de lípidos, 71,14g de carbohidratos y 3,09g de cenizas. Además, cubre satisfactoriamente los requerimientos de aminoácidos esenciales (EAA) para niños de 2-5 años recomendados por la FAO/WHO, excepto para Trp, con calificación química de 91,81. El alimento preparado con esta mezcla tuvo un contenido de proteína de 4,52% que representa el 14,4% de la energía del alimento, lo cual es adecuado para un alimento para niños. Cada 100g del alimento aportan 6,3-12,6% y 23,8-34,8% del requerimiento diario de energía y proteína para niños y niñas entre 1 y 8 años de edad. El alimento tuvo 62,1% de digestibilidad de la proteína in vitro, C-PER de 1,93 y calificación entre me gusta mucho y me gusta extremadamente en una prueba hedónica para aceptabilidad general. Este alimento podría utilizarse como alimento soporte del crecimiento infantil.

AGRADECIMIENTOS

Esta investigación fue financiada por la Universidad Autónoma de Sinaloa, México, a través del Programa de Fomento y Apoyo a Proyectos de Investigación 2007 y por el Consejo Estatal de Ciencia y Tecnología de Sinaloa, en su Convocatoria para Apoyo a Proyectos de Investigación 2006.

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