Ca ac e ización p oximal y es udio de la es abilidad de
di e en es ma e ias p imas de in e és en la p epa ación de un
alimen o complemen a io des inado a la población in an il del
depa amen o del Chocó (Colombia).
T abajo Fin de Más e en Ciencia e Ingenie ía de Alimen os
P esen ado po :
Ad iana del Pila Ospina Sánchez
Di igida po :
D a. Gemma Mo aga Balles e os
D a. E a Ga cía Ma ínez
Uni e sidad Poli écnica de Valencia
Ins i u o Uni e si a io de Ingenie ía de Alimen os pa a el Desa ollo
Más e en Ciencia e Ingenie ía de Alimen os
Valencia, España
2014
1
CARACTERIZACIÓN PROXIMAL Y ESTUDIO DE LA ESTABILIDAD DE
DIFERENTES MATERIAS PRIMAS DE INTERÉS EN LA PREPARACIÓN DE
UN ALIMENTO COMPLEMENTARIO DESTINADO A LA POBLACIÓN
INFANTIL DEL DEPARTAMENTO DEL CHOCÓ (COLOMBIA).
A Ospina, E. Ga cía, G. Mo aga1.
RESUMEN
En es e abajo se es udia on di e en es ma e ias p imas de in e és pa a la p epa ación de un
alimen o complemen a io des inado a la población in an il del depa amen o del Chocó (Colombia),
en e las que se encuen an dos a iedades de plá ano de cocción en es es ados de madu ez
( e de, pin ón y madu o): popocho (Musa exó ica L.) y p imi i o (Musa acumina a AA), chon adu o
(Bac is gasipaes), cacao (Theobo ma cacao L.), pacó (Gus a ia supe ba (Kun h.) O. Be g) y quinua
(Chenopodium quinua). Se pa ió de las mues as secas y i u adas, analizándose el con enido en
humedad, cenizas, p o eínas, g asas y almidón. También se es udió la es abilidad de las mues as en
unción del ni el de humec ación. Pa a ello, és as ue on acondicionadas en cáma as con humedades
ela i as del 11% al 75% (20 °C). Una ez alcanza on el equilib io se ob u ie on las co espondien es
iso e mas de so ción, ajus ándose a cua o modelos desc i os en bibliog a ía: BET, GAB, Hende son y
Cau ie. Se analizó la empe a u a de ansición í ea (Tg) po calo ime ía di e encial de ba ido
(DSC) y se analiza on los cambios en las p opiedades mecánicas y óp icas de las mues as con
di e en e con enido en humedad. En gene al, el plá ano de ambas especies en es ado e de, posee
un mayo con enido en mac onu ien es y mayo alo ene gé ico. Pa a o mula un alimen o
equilib ado, de acue do con las ecomendaciones del apo e dia io ene gé ico de la die a, se ía
necesa io comple a el apo e de p o eínas. Dadas las ca ac e ís icas de los complemen os
es udiados, se ecomenda ía el empleo del chon adu o, quinua y cacao po su composición
equilib ada en mac onu ien es. En cuan o al es udio de es abilidad, las iso e mas de so ción se
clasi ica on de ipo II. El mejo ajus e de los da os de so ción se encon ó con el modelo de
Hende son, excep o pa a el pacó que ob u o un mejo ajus e al modelo de Cau ie. Ningún p oduc o
en pol o p esen ó p oblemas de apelmazamien o, únicamen e en el plá ano popocho pin ón y
madu o se obse ó un cie o ca ác e gomoso, con cambios signi ica i os en las p opiedades
mecánicas po e ec o de la humec ación, po lo que se analizó su empe a u a de ansición í ea,
llegándose a la conclusión de que pa a asegu a el es ado í eo de las mues as és as debe án se
almacenadas en e ige ación. En odas las mues as analizadas se obse ó un e ec o de la
humec ación sob e las p opiedades óp icas p esen ado cambios en la luminosidad, c oma y ono
impo an es a pa i de una humedad ela i a del 68% y 75%.
Palab as cla es: Plá ano popocho, plá ano p imi i o, chon adu o, pacó, quinua, cacao, iso e mas de
so ción, ansición í ea, p opiedades óp icas y mecánicas.
RESUM
En es e eball es an es udia di e en s ma è ies p ime es d’in e ès pe a la p epa ació d'un alimen
complemen a i des ina a la població in an il del depa amen del Chocó (Colombia), en e les que es
oben dues a ie a s de plà an de cocció en es es a s de madu esa ( e d, pin ón i madu ):
popocho (Musa exò ica L.) i p imi iu (Musa acumina a AA), chon adu o (Bac is gasipaes), cacau
(Theobo ma cacau L.), pacó (Gus a ia supe supe ba (Kun h.) O. Be g) i quinoa (Chenopodium
1 G upo de In es igación e Inno ación Alimen a ia (CUINA). Depa amen o de Tecnología de
Alimen os. Uni e sidad Poli écnica de Valencia. Camino de Ve a s/n. 46022. Valencia.
2
quinoa). Es a pa i de les mos es seques i i u ades, anali zan -se el con ingu en humi a ,
cend es, p o eïnes, g eixos i midó. També es a es udia l'es abili a de les mos es en unció del
ni ell d'humec ació. Pe a això, es es an se p epa ades en camb es amb humi a s ela i es del 11%
al 75% (20ºC). Una egada an aconsegui l'equilib i es an ob ind e les co esponen s iso e mes de
so ció, ajus an -se a qua e models desc i s en la bibliog a ia: BET, GAB, Hende son i Cau ie. Es a
anali za la empe a u a de ansició í ia (Tg) i es an anali za els can is en les p opie a s
mecàniques i òp iques de les mos es amb di e en con ingu en humi a . En gene al, el plà an
d'ambdues espècies en es a e d, posseïx un majo con ingu en mac onu ien s i majo alo
ene gè ic. Pe a o mula un alimen equilib a , d'aco d amb les ecomanacions de l'apo ació dià ia
ene gè ica de la die a, se ia necessa i comple a l'apo ació de p o eïnes. Donades les
ca ac e ís iques dels complemen s es udia s, es ecomana ia l'us del chon adu o, quinoa i cacau pe
la seua composició equilib ada en mac onu ien s. Quan a l'es udi d'es abili a , les iso e mes de
so ció es an classi ica de ipus II. El millo ajus de les dades de so ció es a oba amb el model de
Hende son, excep e pe al pacó que a ob ind e un millo ajus al model de Cau ie. Cap p oduc e en
pols a p esen a p oblemes d'a apeïmen , únicamen en el plà an popocho pin ón i madu es a
obse a un ce ca àc e gomós, amb can is signi ica ius en les p opie a s mecàniques pe e ec e de
la humec ació, pe la qual cosa es a anali za la seua empe a u a de ansició í ia, a iban -se a la
conclusió que pe a assegu a l'es a i i de les mos es es es hau an de se emmaga zemades en
e ige ació. En o es les mos es anali zades es a obse a un e ec e de la humec ació sob e les
p opie a s òp iques p esen an impo an s can is en la lluminosi a , c oma i o a pa i d'una
humi a ela i a del 68% i 75%.
Pa aules clau: Plà an popocho, plà an p imi iu, chon adu o, pacó, quinoa, cacau, iso e mes de
so ció, ansició í ia, p opie a s òp iques i mecàniques.
ABSTRACT
In his wo k di e en aw ma e ials o in e es o he p epa a ion o a supplemen a y ood o he
child popula ion o he depa men o Chocó (Colombia) we e s udied. Two a ie ies o cooking
bananas in h ee ma u i y s ages (g een, ipe and ma u e): popocho (Musa exó ica L.) and p imi i o
(Musa acumina a AA), chon adu o (Bac is gasipaes), cacao (Theobo ma cacao L.), pacó (Gus a ia
supe ba (Kun h.) O. Be g) and quinoa (Chenopodium quinoa) we e used. The d ied and powde ed
samples we e analyzed in e ms o he wa e con en , ash, p o ein, a and s a ch. S abili y o he
samples as a unc ion o he mois u e le el was also s udied. Fo his, hey we e pu in chambe s
wi h ela i e humidi ies om 11% o 75% (20 °C). Once he equilib ium was eached, so p ion
iso he ms we e ob ained, and da a we e adjus ed o ou models desc ibed in li e a u e: BET, GAB,
Hende son and Cau ie. Glass ansi ion empe a u e (Tg) was measu ed by di e en ial scanning
calo ime y (DSC) and changes in he mechanical and op ical p ope ies o he samples wi h di e en
wa e con en we e analyzed. In gene al, bo h species o bananas in he g een s a e, had a highe
con en o mac onu ien s and highe ene gy alue. To o mula e a balanced ood, acco ding o he
ecommenda ions o daily ene gy in ake om he die , i would be necessa y o supplemen he
p o ein con en . As o he nu i ional cha ac e is ics o he supplemen s s udied, he use o
chon adu o, cocoa and quinoa could be ecommend o balanced mac onu ien composi ion. As o
he s abili y s udy, so p ion iso he ms we e classi ied o ype II. In gene al, so p ion da a we e bes
i ed o Hende son's model, excep o pacó which be e i ed o Cau ie’s model. Powde ed
p oduc did no show caking p oblems, only in ipe and ma u e popocho banana a ubbe y na u e
was obse ed, wi h signi ican changes in he mechanical p ope ies due o he mois u e. So ha i s
glass ansi ion empe a u e was analyzed, concluding ha o ensu e he glassy s a e samples should
be s o ed unde e ige a ion. In all samples analyzed, an e ec o we ing e ec on he op ical
p ope ies was obse ed. Changes in b igh ness, ch oma and one om a ela i e humidi y o 68%
and 75% we e obse ed.
KEYWORDS: Popocho banana, p imi i e banana, chon adu o, pacó, quinoa, cacao, so p ion
iso he ms, glass ansi ion empe a u e, op ical and mechanical p ope ies.
3
INTRODUCCIÓN
En la ac ualidad, debido a la si uación socioeconómica de di e en es países en ía de
desa ollo, la población in an il p esen a una die a inadecuada a ec ando a su no mal
c ecimien o y desa ollo. En el caso especí ico de Colombia, en el año 2010, según la
Encues a Nacional de la Si uación Nu icional (ICBF, 2011) las egiones con mayo
p e alencia de de iciencia alimen a ia e an la egión a lán ica (58,7%) y la paci ica (47,3%).
En es a úl ima egión se encuen a ubicado el depa amen o del Chocó, que epo a un
iesgo de desnu ición in an il de 64,2%, uno de los más al os a ni el nacional, con
impo an es de iciencias sob e odo de p o eínas y mic onu ien es.
En e los ecu sos de uso adicional en la alimen ación in an il del depa amen o del
Chocó, se encuen an los pe enecien es a la amilia de las Musaceae, des acándose el
popocho (Musa exó ica L.) y el p imi i o (Musa acumina a AA), los cuales se emplean en la
p epa ación de coladas y papillas (p ime a in ancia). A a és de un secado al sol, el
campesino lo pul e iza y ob iene una ha ina que se u iliza pa a el alimen o dia io de los
niños, conocido como “colada” (Go osque a e al., 2004). Sin emba go, se ha iden i icado
como posible uen e del p oblema el emp ano y ele ado consumo de es as coladas en
sus i ución de la leche ma e na. Po es a azón esul a impo an e o mula alimen os
complemen a ios que con ibuyan al apo e dia io de nu ien es, iden i icando ma e ias
p imas p opias de la egión que engan un al o consumo, acep abilidad y ca ac e ís icas
nu icionales adecuadas.
En el depa amen o del Chocó la p oducción ag ícola se cen a en cinco cul i os:
plá ano de cocción (48,67%), yuca (18,87%), palma de acei e (10,7%), a oz secano manual
(9,58%) y maíz adicional (5,22%) además de o os p oduc os como ñame (0,94%), cacao
(0,30%) y ijol (0,02%). En e la p oducción de u as des aca la piña (41,4%), el chon adu o
(22,1%), el banano (15,5%) y el bo ojó (14,1%) (Minis e io de Ag icul u a y Desa ollo Ru al
de Colombia, 2011). Además de los p oduc os mencionados en las es adís icas ag ícolas de
la egión ambién se encuen an cul i os de u as como el pacó y u o de á bol de pan
(Medina e al., 2007).
Po su in e és pa a el p esen e es udio se selecciona on dos a iedades de plá ano de
cocción popocho (Musa exó ica L.) y p imi i o (Musa acumina a AA), chon adu o (Bac is
gasipaes), cacao (Theobo ma cacao L.), pacó (Gus a ia supe ba (Kun h.) O. Be g) y quinua
(Chenopodium quinua).
En gene al, en Colombia el cul i o de plá ano ep esen a uno de los sec o es más
adicionales de la ag oindus ia, donde un 4% de la p oducción nacional de plá ano se
des ina al me cado de expo ación, el es an e se des ina pa a el consumo in e no en
esco y una pequeña po ción, menos del 1 %, se des ina como ma e ia p ima pa a la
indus ia nacional p incipalmen e pa a elabo ación de ha inas, p ecocidos y snacks (Ag o
cadenas, 2004). En 2011 la p oducción de plá ano en el Chocó ue de 83.358 Toneladas lo
que supone ap oximadamen e el 3% de la p oducción nacional. La composición química del
plá ano, depende de la especie y del es ado de madu ez en el que se encuen e. En gene al
es ico en hid a os de ca bono, bajo en p o eínas y g asas, uen e i aminas (A, C, B1, B2 y
B6) y mine ales (po asio, magnesio y os o o), así como de ib a soluble e insoluble
(Ho somme , 2001). El polisacá ido p edominan e en es e u o es el almidón, siendo és e
emplazado po azuca es simples cuando a madu ando.
El cacao (Theobo ma cacao L), es comúnmen e conocido po se ma e ia p ima pa a la
p oducción de chocola e. Es á compues o p incipalmen e po g asa, po lo cual es una
uen e impo an e de ene gía, ambién se ca ac e iza po su con enido de poli enoles
1
(al ededo del 10%) (Rusconi y Con i., 2010). Algunos es udios han epo ado que el g ano
cacao seco con iene más compues os enólicos y mayo capacidad an ioxidan e que el é o
el ino in o (Lee e al., 2003). También se conoce po sus e ec os an isép icos, diu é icos,
an idep esi os y an ipa asi a ios (Edwa d e al., 2005).
El chon adu o (Bac is gasipaes), u o que p o iene de la palma ame icana, se
ca ac e iza po su con enido de ib a, g asa, β-ca o eno, aminoácidos esenciales, y un bajo
con enido de sodio y azúca (Fe nández e al., 1995; Yuyama e al., 2003). Debido a su al o
con enido de almidón y g asa hacen de es a u a una uen e impo an e de ene gía
(Clemen e al., 2004; Da Sil a y Clemen ., 2005; Le e me e al., 2005). Además de su
consumo en esco, se puede ob ene acei e de chon adu o, bebidas e men adas y
ha inas. Pe o a pesa de su al o po encial nu icional ac ualmen e en el Chocó la palma de
chon adu o se u iliza más pa a la ex acción de acei e, subp oduc o que se ob iene an es
de que la plan a uc i ique (Mo a e al., 1997).
El pacó (Gus a ia supe ba (Kun h.) O. Be g) es un u o que solo se cul i a en el
depa amen o del Chocó. La o ma de consumo po población a o descendien e es como
u a en esco o cocido en sopa (Ri as e al 2010). Des aca su con enido en g asa, p o eína
y mine ales (Fos o o y Hie o) (Le e me e al., 2006).
La quinua (Chenopodium quinua), des aca po su calidad p o eica, ica en aminoácidos
como la lisina, his idina y aminoácidos azu ados, ap oximándose al pa ón p o eico
especi icado po la FAO (Oshodi e al., 1999; Comai e al., 2007). Además con iene una
amplia gama de i aminas y mic oelemen os (Konishi e al., 2004; Bha ga a e al., 2006). La
quinua se clasi ica como un pseudoce eal po su al o con enido de almidón (50-60%) que
hace que u ilice como un ce eal, sin emba go su con enido de g asa y p o eína suele se
mayo que el de los ce eales. Según el Minis e io de Ag icul u a Colombiano en 2007 había
104 hec á eas cul i adas en odo el país, p incipalmen e en los depa amen os Cauca,
Na iño, Boyacá y Cundinama ca. Ac ualmen e en el me cado, se puede encon a la quinua
en di e en es p esen aciones: g anos pa a consumi en ensaladas, sopas y ha inas c udas e
ins an áneas, que se u ilizan en epos e ía, panade ía, ba idos, sopas; hojuelas pa a
ce eales, yogu s y u as (FAO, 2014a).
Pa a la o mulación del alimen o complemen a io se pa i á de las ma e ias p imas
secas y en pol o, po lo es ele an e es udia su es abilidad, ya que cuando se mezclen
hab á un lujo de agua debido a di e encias en ac i idad del agua (aw) (Ma inez-Na a e e
e al., 1998). La aw es una p opiedad e modinámica elacionada con la disponibilidad del
agua pa a pe mi i el c ecimien o de mic oo ganismos y pa a que se puedan p oduci
di e sas eacciones químicas y bioquímicas que a ec an a la es abilidad. Los alimen os con
una aw meno a 0,6 son es ables al c ecimien o mic obiano y son clasi icados como
deshid a ados (Medei os e al., 2006). La ac i idad del agua y el con enido de agua, son
pa áme os que han sido u ilizados pa a desc ibi la es abilidad de los alimen os y es án
co elacionadas po las iso e mas de so ción. Las iso e mas de so ción p opo cionan
in o mación impo an e de las condiciones óp imas de secado y almacenamien o que son
necesa ias pa a de e mina la ida ú il de un de e minado alimen o (Assuncão y Pena,
2007). Du an e los p ocesos de secado es común la apa ición de una ma iz amo a
(si uación de no equilib io e modinámico), que puede es a en es ado í eo (de g an
es abilidad dada la baja mo ilidad molecula ) o bien en un es ado gomoso. El cambio de
es ado í eo-gomoso iene luga a una empe a u a de ansición í ea (Tg). Al pasa de
es ado í eo a gomoso, los p oduc os en pol o pueden p esen a p oblemas de
apelmazamien o, que lle a a cambios en las p opiedades mecánicas del p oduc o que
pod ían elaciona se con la di e encia en e la empe a u a de almacenamien o y la Tg del
p oduc o, además de aumen a la elocidad con la que ocu en di e en es eacciones de
oxidación enzimá ica o no enzimá ica, pe dida de compues os olá iles, deg adación de
2

sus ancias bioac i as y modi icaciones en el sabo , po lo que pueden ac ua como
indicado es de la pé dida de calidad nu icional del p oduc o.
El obje i o de es e abajo ha sido ealiza el análisis químico p oximal (con enido en
humedad, cenizas, g asa, p o eína y almidón) de las ma e ias p imas seleccionadas y, a su
ez, es udia su es abilidad en unción del ni el de humec ación de las mues as, como
es udio p e io pa a diseña un alimen o a base de plá ano y o os alimen os
complemen a ios, de al a calidad nu i i a y es able en el almacenamien o. Se ob u ie on
las iso e mas de so ción de agua (20°C), se analizó la empe a u a de ansición í ea (Tg) y
la e olución de las p opiedades mecánicas y óp icas de las mues as con el obje i o de
iden i ica los con enidos de humedad y ac i idad del agua c í icos (CWC y CWA) que
de inen la pé dida de calidad de las ma e ias p imas es udiadas.
MATERIALES Y MÉTODOS
Ma e ias p imas
Los plá anos de las especies popocho (Musa exó ica L.) y el p imi i o (Musa acumina a
AA) en es es ados de madu ez ( e de, pin ón y madu o), chon adu o (Bac is gasipaes) y
pacó (Gus a ia supe ba (Kun h.) O. Be g) ue on p ocesados en la Uni e sidad Tecnológica
del Chocó (Colombia). Las mues as ue on peladas y co adas en odajas de 0,5mm de
espeso y se les some ió a a amien o de secado a 60 °C du an e 24 ho as. Una ez
llega on a la Uni e sidad Poli écnica de Valencia se i u a on (Te momix-Vo we k) y
en asa on en bolsas de acío pa a los pos e io es análisis. El cacao (Theobo ma cacao L.,
suminis ado po Mocada, B asil) y la quinua (Chenopodium quinua, suminis ada po
Vi alin, B asil) que se u iliza on en es e es udio ue on p oduc os come ciales en asados
lis os pa a su consumo y p oceden es de p oducción o gánica.
Análisis químico p oximal
A odas las ma e ias p imas empleadas en es e es udio se las ca ac e izó en sus
p incipales ca ac e ís icas nu i i as, a excepción de la quinua y el cacao, omándose en
es os casos los alo es epo ados en las espec i as e ique as. Todos los análisis se
ealiza on po iplicado. La me odología empleada pa a los análisis se desc ibe a
con inuación.
HUMEDAD
Las medidas del con enido en agua ue on e ec uadas median e el mé odo o icial
925.10, de la A.O.A.C. (1990). Es e mé odo consis e en la de e minación de la pé dida de
peso de la mues a median e desecación de la misma en una es u a de acío (Vacio em, J.P.
Selec a), a una empe a u a no supe io a 63 °C y p esión 10 mm Hg, dejando seca has a
peso cons an e.
CENIZAS
Las cenizas son el esiduo ino gánico que pe manece en la mues a pos e io a su
ignición u oxidación comple a de la ma e ia o gánica. La de e minación de cenizas se
e ec uó po calcinación a 550 °C siguiendo el p o ocolo A.O.A.C., 923.03 (1990).
3
SÓLIDOS SOLUBLES
Pa a la de e minación de los sólidos solubles (ºB ix) se empleó un e ac óme o digi al
po á il (Re ac o 3PX, Me le Toledo, Suiza) a una empe a u a de 20°C.
GRASA
La de e minación del con enido de g asa se e ec uó siguiendo el p o ocolo de la
A.O.A.C., 960.39 (1990). Se ealizó una ex acción di ec a de la ma e ia g asa con é e de
pe óleo en un ex ac o con inuo ipo Soxhle .
PROTEÍNAS
El análisis del con enido de p o eínas se ealizó de mane a indi ec a cuan i icando el
ni ógeno o al median e el mé odo de Kjeldahl (A.O.A.C. 928.08, 1990). El mé odo cons a
de 3 e apas: diges ión, des ilación y alo ación. Se calcula on los g de ni ógeno/100 g de
mues a. El po cen aje de p o eína se calculó mul iplicando el po cen aje de ni ógeno po
el ac o co espondien e, dependiendo del ipo de alimen o.
ALMIDÓN
Pa a la de e minación del con enido de almidón se u ilizó la écnica pola imé ica
siguiendo el p o ocolo de Ewe s modi icado. El análisis consis ió en dilui la mues a en
ácido clo híd ico diluido calien e y pos e io men e desp o einiza con los eac i os Ca ez I
y II. Finalmen e se de e minó el ángulo de o ación de la luz pola izada de las mues as.
Iso e mas de so ción y ansición í ea
Todas las mues as ue on in oducidas, po iplicado, en cáma as he mé icas, a 20ºC,
que con enían disoluciones sob esa u adas de di e en es sales (LiCl, CH3COOK, MgCl2,
K2CO3, Mg (NO3)2, NaNO2 y NaCl), gene ándose ambien es con humedades ela i as en un
ango del 11% al 75% (G eenspan, 1977). El peso de las mues as (inicialmen e al ededo de
1 g) ue con olado pe iódicamen e has a alcanza peso cons an e (∆m < ±0,001g), donde
se asumió que las mues as habían alcanzado el equilib io e modinámico con el ambien e,
siendo su aw igual a la humedad ela i a (HR)/100. Con los alo es iniciales de humedad de
las mues as y la a iación de peso su ida en cada una de ellas, se calcula on las
humedades en el equilib io (we: g agua/g sólidos secos), cons uyéndose las
co espondien es iso e mas de so ción. Los da os de so ción ue on ajus ados al modelo de
BET (B unaue e al., 1938) (Ec. 1), GAB (Guggenheim, Ande son and de Boe ) (Van den Be g
and B uin., 1981) (Ec. 2), Hende son (Hende son., 1952) (Ec. 3) y Cau ie (Cau ie, 1970) (Ec.
4)
𝑤𝑒= 𝑤0 𝐶 𝑎𝑤
(1−𝑎𝑤 )(1+(𝐶−1)𝑎𝑤) (1)
Donde wo: humedad de la monocapa (g agua/g sólidos) y C: cons an e elacionada con
el calo de so ción.
4
we= w0 C K aw
(1−K aw )(1+(C−1) K aw) (2)
Donde wo: humedad de la monocapa (g agua/g sólidos), C: cons an e elacionada con el
calo de so ción de la monocapa y K: cons an e elacionada con el calo de so ción de la
mul icapa.
we= 0.01 �−log(1−aw
10 �1 n
⁄ (3)
Donde n y : pa áme os ca ac e ís icos del p oduc o.
we = e�aw×ln( )−1
4.5ws� (4)
Donde : cons an e ca ac e ís ica del ma e ial y ws: con enido de humedad de segu idad (g
agua/g sólidos)
Adicionalmen e, se analizó la empe a u a de ansición í ea (Tg), en aquellas
mues as donde se obse a on cambios apa en es en sus p opiedades mecánicas du an e
el p oceso de humec ación. Se empleó la calo ime ía di e encial de ba ido (DSC),
pensándose ap oximadamen e 10 mg de mues a en c isoles pa a DCS (P/N SSC000C008,
Seiko Ins umen es Inc., Tokyo, Japón) que ue on sellados y analizados en un DSC 220CU-
SSC5200 (Seiko Ins umen s Inc., Tokyo, Japón). La elocidad de calen amien o ue de 5
°C/min y ango de empe a u a de -100 a 100 °C, a iando de acue do al con enido de
humedad de la mues as. Pa a el ajus e de los da os de la empe a u a de ansición í ea
se u ilizo modelo de Go don y Taylo (Ec. 5) (Go don y Taylo , 1952).
Tg= (1−xw)Tg(s) + kxwTg(w)
(1−xw)+ kxw (5)
Donde xw: acción másica de agua (g agua/ g p oduc o), Tg: empe a u a de ansición
í ea (°C), Tg (w): empe a u a de ansición í ea del agua en es ado amo o (-135 °C), Tg (s):
empe a u a de ansición í ea de los sólidos anhíd idos (°C) y k: cons an e del modelo.
P opiedades mecánicas
Una ez las mues as alcanza on el equilib io se ealizó un ensayo de comp esión
usando un analizado de ex u a TA-XT Plus (S able Mic o Sys ems, L d. UK) con una sonda
cilínd ica de 10 mm de diáme o. La mues a ue deposi ada en capsulas de aluminio, se
ealizó un ensayo de comp esión con una dis ancia ija de 1 mm y con una elocidad de
0,5mm/s. Cada ensayo se ealizó po iplicado. Se egis ó la cu a ue za-dis ancia y a
pa i de ella se egis ó la ue za máxima ob enida en cada ensayo (Fmax) (Telis y Ma ínez-
Na a e e., 2009).
P opiedades óp icas
Pos e io al ensayo de comp esión se e ec ua on las medidas de colo en la supe icie
de las mues as deposi adas en las capsulas de aluminio empleadas pa a el ensayo
mecánico. Se u ilizó un espec ocolo íme o Minol a CM-3600d (Japón). Se ob u ie on las
coo denadas CIE L*a*b* u ilizando como e e encia el iluminan e D65 y obse ado 10º.
5
Pa a calcula la di e encia de colo (ΔE*) se omó como e e encia la mues a equilib ada en
la cáma a con la meno humedad ela i a.
Análisis es adís ico
Se ealiza on análisis de la a ianza (ANOVA) con un ni el de signi icación del 95%
(p<0,05), empleando el p og ama S a g aphics Cen u ion XV. Se ealiza on compa aciones
del cambio de colo y ue za máxima, de las mues as equilib adas a di e en es ac i idades
de agua.
RESULTADOS Y ANÁLISIS DE RESULTADOS
Análisis químico p oximal
En la abla 1 se mues a la ca ac e ización en mac onu ien es p incipales de las ha inas
de plá ano popocho y p imi i o en sus es es ados de madu ez ( e de, pin ón y madu o),
así como del chon adu o, pacó, quinua y cacao. Los esul ados se exp esa on en g
compues o po 100 g amos de ma e ia seca con ines compa a i os. Los esul ados
ob enidos es án en conco dancia con los publicados po o os au o es (To ealba, 2007), así
como los epo ados en la base de composición de alimen os de la USDA. Además se
calculó el alo ene gé ico de las mues as como la suma de las calo ías apo adas po cada
g amo de g asa (9 Kcal/g), ca bohid a os (4 Kcal/g) y p o eínas (4 Kcal/g). El plá ano
cons i uye una buena uen e de ene gía, i aminas y mine ales. Sus ca ac e ís icas
nu icionales dependen de las condiciones ag onómicas del cul i o, la a iedad de plá ano y
su es ado de madu ez (Adão y Gló ia, 2005). El alo ene gé ico del popocho disminuyó
cuando aumen ó el g ado de madu ez, mien as pa a el p imi i o en su es ado e de y
pin o apo an las mismas Kcal/100g de ha ina, disminuyendo su apo e caló ico al madu a .
Es as di e encias es án elacionadas con la a iación de los mac onu ien es p esen es en
es as u as du an e su madu ación. En las dos a iedades se obse a on alo es muy
simila es en el apo e ene gé ico. Se obse ó un aumen o signi ica i o (p<0,05) de la
humedad con el g ado de madu ez en las dos a iedades de plá ano. El con enido de
cenizas del popocho esul ó signi ica i amen e (p<0,05) mayo en es ado madu o, mien as
que el plá ano p imi i o p esen ó mayo (p<0,05) con enido en ma e ia ino gánica en el
es ado e de. En cuan o a las p o eínas y g asas no se ad i ie on di e encias signi ica i as
en e las especies de plá ano, pe o den o de sus es ados de madu ez en ambas el meno
con enido de p o eínas y g asa ue en el es ado madu o.
En las u as, el con enido en sólidos solubles ep esen a p incipalmen e la can idad de
ácidos o gánicos y azúca es solubles. Pa a cada es ado de madu ez, el con enido en sólidos
solubles ue signi ica i amen e dis in o (p<0,05) en e especies, y además aumen ó
signi ica i amen e (p<0,05) en odos los casos al a anza la madu ez. Es o puede a ibui se
al aumen o en la can idad de azúca es solubles du an e la madu ación, p oceden es de la
deg adación del almidón (Mo a e al., 1997), cuyo con enido esul ó en ambas especies de
plá ano signi ica i amen e mayo (p<0,05) en el es ado e de. Además, aquellas mues as
con un mayo con enido en sólidos solubles p esen a on un mayo con enido en humedad,
lo cual puede se debido a queda el agua más e enida en las células en es os casos,
di icul ando su eliminación du an e el p oceso de secado.
Respec o al con enido en hid a os de ca bono, se a a del mac onu ien e mayo i a io
del plá ano, se calculó po di e encia de la can idad de agua, cenizas, p o eínas y g asa.
6
Al ealiza el análisis ANOVA simple pa a los complemen os chon adu o, quinua y cacao
se encon ó un alo p>0,05, sin di e encias signi ica i as en los alo es de Fmax con la aw, lo
que coincide con la ap eciación senso ial de dichas ma e ias p imas, las cuales
pe manecie on como pol os suel os, sin p oblemas de colapso o apelmazamien o.
El pacó p esen ó los alo es más bajos de Fmax, lo que puede es a asociado a la g an
can idad de g asa p esen e en dicha ma e ia p ima.
a.
b.
c.
FIGURA 2. Valo es p omedio de ue za máxima (Fmax) en unción de la ac i idad del agua (aw). (a)
Plá ano Popocho e de (PPV), pin ón (PPP) y madu o (PPM); (b) Plá ano P imi i o e de (PRV),
pin ón (PRP) y madu o (PRM); (c) Complemen os (chon adu o, pacó, quinua y cacao). Cada ba a de
e o ep esen a p omedio ± des iación es ánda de los da os de Fmax.
0
20
40
60
80
100
00.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8
F max (N)
a
w
PPV PPP PPM
0
30
60
90
120
150
180
00.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8
F max (N)
a
w
PRV PRP PRM
0
50
100
150
200
250
00.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8
F max (N)
a
w
CHONTADURO PACO QUINUA CACAO
13

T ansición í ea
Únicamen e las mues as de plá ano popocho en es ado pin ón y madu o p esen a on
du an e su manipulación cie o ca ác e gomoso, po lo que es as mues as ue on las
únicas analizadas po calo ime ía di e encia de ba ido con el in de conoce su
empe a u a de ansición í ea (Tg).
Los alo es de Tg encon ados pa a PPP y PPM, como e a de espe a , disminuye on al
aumen a el con enido de agua de las mues as, lo que e leja el e ec o plas i ican e del
agua.
La elación en e los alo es de Tg, conside ando en el pun o inicial, medio y inal de la
ansición, espec o a la acción másica de agua (xw) de las mues as equilib adas ue on
ajus ados al modelo de Go don y Taylo (Ec. 5), a excepción de las mues as más húmedas
(aw = 0,755) po p esen a agua congelable, ob eniéndose los pa áme os que se mues an
en la abla 3. Los pun os expe imen ales y la cu as p edicha po el modelo de Go don y
Taylo en cada mues a analizada se ep esen an en las igu as 3 y 4.
TABLA 3. Pa áme os del modelo de Go don y Taylo ajus ado a los da os expe imen ales
Tg-xw de popocho pin ón (PPP) y popocho madu o (PPM)
PPP
PPM
Pa áme os
T
g inicio
T
g medio
T
g inal
T
g inicio
T
g medio
T
g inal
Tgs (°C)
2,606
8,612
18,186
9,643
13,350
17,832
k
3,805
3,509
3,770
3,873
3,496
3,228
R2
0,945
0,945
0,946
0,951
0,951
0,912
CWA (5°C)
0,050
0,164
0,048
0,097
0,161
CWC (5°C)
0,007
0,024
0,008
0,017
0,028
Tgs: empe a u a de ansición í ea de los sólidos anhíd idos (°C), k: cons an e del modelo de
Go don y Taylo . CWA: ac i idad del agua c í ica y CWC: con enido en humedad c í ico que p o oca
el paso de í eo a gomoso a 5°C.
Al comp a los alo es Tgs de PPP y PPM con o as u as se obse ó que son meno es
con espec o a los epo ados pa a manzana lio ilizada 25,39 °C y plá ano lio ilizado 61,29
°C (Mo aga e al., 2011), manzana osmodeshid a ada 44,39 °C y pe a osmodeshid a ada 38
°C (Djendoubi M ad e al., 2013).
Todas las mues as analizadas p esen a on alo es de Tg in e io es a 20 °C, lo que indica
que las ha inas de plá ano popocho, an o en es ado pin ón como en es ado madu o, se
encon aban gomosas incluso a la aw más baja. Sin emba go, a di e encia de lo que ha sido
desc i o en o os p oduc os en pol o a base de u as, és as no p esen a on p oblemas de
colapso o apelmazamien o, lo que pod ía es a elacionado con la di e encia composicional
de las mues as. El descenso signi ica i o (p<0,05) de la Fmax egis ada al pasa de una aw de
0,113 a 0,231 pod ía se consecuencia del lujo iscoso ocasionado en el p oduc o po
encima de la Tg, es deci al pasa de í eo a gomoso (Le ine y Slade, 1988).
La mayo iscosidad del p oduc o po debajo de la Tg es cla e pa a e i a p oblemas de
es abilidad y calidad, po lo que se ía con enien e almacena las mues as en e ige ación,
empleando un en ase impe meable al agua, pa a asegu a el es ado í eo de la ma iz
amo a. Conside ando una empe a u a de almacenamien o de 5 °C, la ac i idad del agua
c í ica y el con enido en humedad c í ico que p o oca el paso de í eo a gomoso de las
mues as apa ece en la abla 3. El con enido en humedad c í ico esul o in e io al alo de
14
la humedad de la monocapa ob enido en ambas mues as, po lo que como pa áme o
elacionado con la es abilidad del p oduc o esul a más es ic o.
FIGURA 3. Tempe a u a de ansición í ea (Tg) inicial (línea pun eada osada), medio (línea solida
na anja) y inal (línea pun eada oja) en unción del con enido de agua (xw), ajus adas al modelo de
Go don y Taylo . Da os expe imen ales Tg inicial (∗), medio ( ), inal ( ) de la mues a de popocho
pin ón.
FIGURA 4. Da os de empe a u a de ansición í ea (Tg) inicial (línea pun eada azul), medio (línea
solida na anja) y inal (línea pun eada e de) en unción del con enido de agua (xw) ajus adas al
modelo de Go don y Taylo . Da os expe imen ales Tg inicial ( ), medio ( ), inal (+) de la mues a
de popocho madu o.
Cambios de colo
En la igu a 5 se ep esen an los alo es p omedio de luminosidad (L*), c oma (Cab*) y
ono (hab*) de las mues as de plá ano en unción de la ac i idad del agua. A su ez se
ep esen an la di e encia de colo de las mues as equilib adas espec o a la mues a con
meno ac i idad del agua.
Tan o el popocho como el p imi i o su ie on un descenso signi ica i o (p<0,05) de L* y
hab* al a anza el g ado de madu ez. En es ado e de, el plá ano popocho p esen ó
mayo es alo es de luminosidad, disminuyendo de mane a más acusada que en el plá ano
-60
-40
-20
0
20
0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25
Tg (°C)
x
w
( g agua/g p oduc o)
-60
-40
-20
0
20
0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25
Tg (°C)
x
w
( g agua/g p oduc o)
15
p imi i o al madu a . El ono de las mues as, odas ellas si uadas en el p ime cuad an e
del diag ama c omá ico CIE L*a*b*, pasó de ama illo a más ana anjado/pa do. La pu eza
de colo o c oma, e olucionó en sen ido opues o, i ando hacia colo es más pu os a media
que a anza el es ado de madu ez de las mues as. Es e e ec o ue más acusado en el
plá ano popocho.
El ni el de humec ación no a ec ó en g an medida al colo de las mues as, p esen ando
di e encias de colo po debajo de 10 unidades espec o a la mues a más seca. Las
di e encias de colo encon adas ue on mayo es en las mues as más madu as,
apa eciendo an es en el p oceso de humec ación.
La igu a 6 mues a los esul ados ob enidos pa a la quinua, el chon adu o, el pacó y el
cacao. El colo de quinua apenas se io a ec ado po el ni el de humec ación de las
mues as, p esen ando un ono ama illo poco sa u ado pe o muy luminoso. Los mayo es
cambios de colo se egis a on pa a una aw de 0,680 con un alo de 4,4 unidades espec o
a la mues a más seca.
El chon adu o y el pacó p esen an un ono más ana anjado, endiendo es e úl imo
hacia onos más ojizos. Amabas mues as p esen a on un c oma simila , siendo el pacó
menos luminoso. El chon adu o ue la mues a que mayo es di e encias de colo egis ó a
lo la go del p oceso de humec ación, siendo ap eciables desde bajos alo es de aw y
llegando a es a po encima de 20 unidades pa a una aw=0,755. Es as di e encias ambién
esul a on ap eciables en las mues as de pacó a pa i de una aw=0,559. Po úl imo, el
cacao, de colo ma ón oscu o, poco pu o y poco luminoso, p esen ó pequeñas di e encias
de colo como consecuencia del ni el de humec ación, siendo el mayo alo egis ado
p óximo a 4 unidades pa a una aw de 0,680.
Según Ace edo e al., (2006), los cambios en el colo de las mues as se pueden
p esen a po eacciones de pa deamien o no enzimá ico que se dan en un ango de
humedad ela i a del 60% al 80%, dependiendo del ipo de alimen o. Es e au o epo ó
pa a odajas de pa a a lio ilizada almacenada a 70°C, el máximo de e io o po
pa deamien o no enzimá ico a una humedad ela i a del 75%. Telis e al. (2010) epo ó
pa a pomelo en pol o un cambio en el c oma después de aw=0,43, a mayo es alo es de aw
se obse ó una mayo di e encia de colo espec o a la e e encia. Resul ados simila es se
encon a on en odajas de plá ano lio ilizado, con mayo es cambios en ono y c oma pa a
una aw > 0,43 (Mo aga e al., 2011).
16
FIGURA 5. E olución de la coo denada L*, c oma (Cab*) y ono (hab*) en unción de la ac i idad del agua de
las mues as de plá ano popocho e de (PPV), pin ón (PPP) y madu o (PPM); plá ano p imi i o e de (PRV),
pin ón (PRP) y madu o (PRM). Di e encia de colo (∆E*) calculada a las di e en es ac i idades del agua
espec o a la mues a con meno ac i idad del agua.
40
50
60
70
80
90
100
0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8
L*
a
w
PPV PPP PPM PRV PRP PRM
5
10
15
20
25
30
35
0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8
Cab*
aw
PPV PPP PPM PRV PRP PRM
60
65
70
75
80
85
90
0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8
hab*
a
w
PPV PPP PPM PRV PRP PRM
0
3
6
9
12
15
18
0.231 0.331 0.432 0.559 0.680 0.755
∆E*
a
w
PPV PPP PPM PRV PRP PRM
17
FIGURA 6. E olución de la coo denada L*, c oma (Cab*) y ono (hab*) en unción de la ac i idad del agua de las
mues as de chon adu o, pacó, quinua y cacao. Di e encia de colo (∆E*) calculada a las di e en es ac i idades
del agua espec o a la mues a con meno ac i idad del agua.
30
40
50
60
70
80
90
100
0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8
L*
aw
CHONTADURO PACO QUINUA CACAO
0
10
20
30
40
50
60
0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8
Cab*
a
w
CHONTADURO PACO QUINUA CACAO
30
40
50
60
70
80
90
100
0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8
hab*
a
w
CHONTADURO PACO QUINUA CACAO
0
10
20
30
0.231 0.331 0.432 0.559 0.680 0.755
∆E*
a
w
CHONTADURO PACO QUINUA CACAO
18

CONCLUSIONES
En base a los esul ados ob enidos del análisis químico p oximal de las ha inas de
plá ano analizadas, ambas especies, popocho y p imi i o, se ían ecomendables den o de
una die a equilib ada pa a su u ilización en alimen ación in an il. Ambas mues as des acan
po su apo e p o eico, al o con enido en almidón y bajo en g asa. En gene al, el plá ano de
ambas especies en es ado e de, posee un mayo con enido en mac onu ien es y mayo
alo ene gé ico. Pa a o mula un alimen o equilib ado, de acue do con las
ecomendaciones del apo e dia io ene gé ico de la die a, se ía necesa io comple a el
apo e de p o eínas. Dadas las ca ac e ís icas de los complemen os es udiados, se
ecomenda ía el empleo del chon adu o, quinua y cacao po su composición equilib ada en
mac onu ien es. Además hab ía que ene en cuen a que en el caso del cacao, la FAO
ecomienda su consumo a pa i de los 9 meses de edad y en una concen ación del 5%. El
pacó, po su ele ado con enido g aso e insu icien e apo e de hid a os de ca bono se ía el
complemen o menos ecomendable.
Desde el pun o de is a de la es abilidad, las ma e ias p imas analizadas pe manecie on
sin p oblemas de apelmazamien o a pesa de que, los es udios calo imé icos ealizados en
el plá ano popocho en su es ado pin ón y madu o, e ela on el es ado gomoso de las
mues as, incluso las almacenadas en ambien es más secos. Des aca la es abilidad del
plá ano popocho y p imi i o en es ado e de, así como la es abilidad de la quinua y el
cacao, sin cambios ísicos ele an es po aumen o de la humedad ela i a del en o no. Las
ha inas ob enidas a pa i de plá ano pin ón y madu o su ie on mayo es cambios de colo
du an e el p oceso de humec ación, sin llega a supe a las 10 unidades. El chon adu o ue
la mues a que mayo di e encias de colo egis ó a lo la go del p oceso de humec ación,
siendo pe cep ibles po el ojo humano desde bajos alo es de aw (0,230) y llegando a es a
po encima de 20 unidades en la mues a almacenada a una humedad ela i a del 75,5%.
Es as di e encias ambién esul a on ap eciables en las mues as de pacó a pa i de una aw
de 0,559.
A pesa de que las ma e ias p imas es udiadas no p esen a on g andes pé didas de
calidad, se ía ecomendable analiza el e ec o de la humedad sob e algunos de sus
compues os bioac i os, ac i idad an ioxidan e, en anciamien o de g asas, e c. A su ez,
ambién se ía impo an e con inua con el es udio analizando po un lado, el alo biológico
de las p o eínas de las mues as, es deci su capacidad pa a suminis a aminoácidos
esenciales; po o o lado, ca ac e iza la calidad de las g asas (apo e de ácidos g asos
esenciales), así como cuan i ica la can idad de ácidos g asos sa u ados e insa u ados y su
apo e de i aminas y mine ales.
AGRADECIMIENTOS
Los au o es ag adecen la ayuda concedida a a és de la con oca o ia ADSIDEO -
COOPERACIÓN 2012 (UPV).
1
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