HOME > EDICIONES > Año 2007, Volumen 57 - Número 3
Trabajos de Investigación
Efecto de la extrusión sobre la biodisponibilidad de proteína y almidón en mezclas de harinas de maíz y frijol lima
Cecilia Pérez-Navarrete, David Betancur-Ancona, Meris Casotto, Andrés Carmona y Juscelino Tovar Universidad Autónoma de Yucatán-Facultad de Ingeniería Química. Mérida, Yucatán, México. Instituto de Biología Experimental, Facultad de Ciencias. Universidad Central de Venezuela. Caracas, Venezuela
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RESUMEN Efecto de la extrusión sobre la biodisponibilidad de proteína y almidón en mezclas de harinas de maíz y frijol lima La extrusión se emplea para producir expandidos (botanas o snacks), crujientes y quebradizos. El impacto nutricional de este tipo de proceso no ha sido suficientemente estudiado, por ello se evaluó la biodisponibilidad “in vitro” e “in vivo” de la proteína y el almidón en mezclas de harinas de maíz (Zea mays) (M) y de frijol lima (Phaseolus lunatus) (F), tanto crudas como extrudidas. Las mezclas de harinas 75M/25F y 50M/50F (p/p) y fueron procesadas en un extrusor Brabender a 160°C, 100 rpm, y 15,5% de humedad. La composición proximal indicó un aumento del tenor de proteína y cenizas y una disminución de la grasa en los productos extrudidos. La digestibilidad in vitro de la proteína fue mayor en los extrudidos (82%) que en las harinas crudas (77%). Los contenidos de almidón potencialmente disponible y almidón resistente total disminuyeron con la extrusión. Los ensayos in vitro indican que la extrusión mejora la digestibilidad de la proteína y el almidón en las mezclas estudiadas. La biodisponibilidad in vivo se evaluó utilizando gorgojos de arroz (Sithophilus oryzae) como modelo biológico. Los biomarcadores más descriptivos de los cambios sugeridos por las pruebas in vivo fueron: el contenido de proteínas corporales, que incrementó por efecto de la extrusión, y la actividad de la a-amilasa intestinal, que disminuyó a consecuencia del procesamiento. Se concluye que la extrusión mejora apreciablemente la calidad nutricional de mezclas de maíz y frijol de lima.
Palabras clave: Extrusión, maíz, frijol lima, biodisponibilidad en insectos, proteína, almidón.
SUMMARY Effect of extrusion on protein and starch bioavailability in corn and lima bean flour blends Extrusion is used to produce crunchy expanded foods, such as snacks. The nutritional impact of this process has not been studied sufficiently. In this study, in vitro and in vivo protein and starch bioavailability was evaluated in both raw and extruded corn (Zea mays)(C) and lima bean (Phaseolus lunatus)(B) flour blends, prepared in 75C/25B and 50C/50B (p/p) proportions. These were processed with a Brabender extruder at 160°C, 100 rpm and 15.5% moisture content. Proximate composition showed that in the extruded products protein and ash contents increased whereas the fat level decreased. In vitro protein digestibility was higher in the extrudates (82%) than in the raw flours (77%). Potentially available starch and resistant starch contents decreased with extrusion. The in vitro assays indicated that extrusion improved protein and starch availability in the studied blends. In vivo bioavailability was evaluated using the rice weevil (Sithophilus oryzae) as a biological model. The most descriptive biomarkers of the changes suggested by the in vivo tests were body protein content (increased by extrusion) and intestinal a-amylase activity (decreased by processing). Overall, results suggest that extrusion notably increases the nutritional quality of corn and lima bean flour blends.
Key words: Extrusion, corn, lima bean, bioavailability in insects, protein, starch.
INTRODUCCION
El término "snacks" o
"botanas" define una comida ligera, usualmente una ración individual
que debe ser fácil de manipular, estar lista para comer, ser accesible y de
tamaño pequeño que debe mitigar
momentáneamente la sensación de hambre. Un
proceso industrial
versátil para
obtenerlos es la extrusión, que generalmente se realiza a partir de cereales
(1). En dicho proceso los cambios producidos en el almidón afectan la
expansión y textura final del extrudido. Las modificaciones en la estructura
del polímero, tales como fusión, gelatinización, fragmentación y
dextrinización, están determinados por factores como la relación
agua/almidón, temperatura, morfología, tamaño de partícula, relación
amilosa/amilopectina, uso de aditivos, entre otros (2). Dichas modificaciones
generalmente incrementan la biodisponibilidad del almidón (3), aunque éstos
pueden contener fracciones retrogradadas resistentes al ataque enzimático, las
cuales se comportan fisiológicamente como fibra dietética (4, 5). Asimismo la
proteína, como segundo componente principal en los extrudidos, puede sufrir
desnaturalización y pérdida de solubilidad (6).
Para los organismos heterótrofos el alimento debe satisfacer ciertos
parámetros de cantidad y calidad: los nutrimentos deben encontrarse
biodisponibles para ser aprovechados (7). Esto ha sido demostrado con el empleo
de modelos animales, como la rata y el ratón, y con menor frecuencia a los
microorganismos, peces e insectos (7,8). Asimismo, la experimentación
bioquímico-nutricional con insectos, se sustenta en los requerimientos
nutricionales que éstos comparten con los animales superiores (9,10).
El uso del gorgojo de arroz (Sithophilus oryzae) como
ensayo biológico para evaluar la eficiencia de
utilización de diversos nutrientes, ha sido reportado con anterioridad (11,12).
Baker y Woo (13) demostraron que la hidrólisis del almidón por la -amilasa del
gorgojo es similar a la catalizada por la enzima pancreática de los mamíferos,
la cual se utiliza frecuentemente en los estudios de digestibilidad in vitro
(5). Así, cabe esperar una buena correlación entre los resultados obtenidos
con insectos y aquellos realizados con mamíferos. Este modelo de
experimentación presenta múltiples ventajas como su corta duración y bajo
costo de los experimentos; la posibilidad de utilizar compuestos purificados de
limitada disponibilidad, y trabajar con poblaciones, lo que facilita el
análisis estadístico y permite medir pequeñas variaciones de un fenómeno
(11, 12). Además, se evita la utilización de animales vertebrados, cuya
manipulación para la experimentación, está cada vez más cuestionada por
organizaciones de protección animal.
Considerando la importancia alimentaria del maíz y las leguminosas en
Latinoamérica, se evaluó el efecto de la extrusión sobre la biodisponibilidad
"in vitro" e "in vivo", con el gorgojo de
arroz, de la proteína y el almidón presentes en productos extrudidos
elaborados con mezclas de harinas de maíz (Zea mays) y fríjol de lima (Phaseolus
lunatus), en diferentes proporciones y compararlos con las harinas crudas
correspondientes.
MATERIALES Y METODOS
Materias primas
Los granos de Phaseolus lunatus se obtuvieron de la cosecha de 2002
en el estado de Campeche, México; los de maíz semi-dentado, variedad colorado
Dekalb 686, fueron proporcionados por el Instituto de Tecnología de Alimentos
(ITA), Santa Fé, Argentina.
Obtención de las harinas y preparación de las mezclas
Los granos de frijol lima fueron procesados en un molino Buhler-Miag,
disminuyendo la distancia de los rodillos progresivamente de 2, a 1, a 0,5 y a
hasta 0,25 mm y tamizando con malla 14. Los granos de maíz se molieron en el
mismo equipo, tamizando con mallas 14, 20, 40 y 70. Las partículas >14 y
>20 se dividieron con un separador neumático, obteniendo por un lado la
sémola y por otro la cáscara y el germen. La sémola se sometió a una segunda
molienda y tamizado en las mismas condiciones de los granos y las partículas
retenidas entre la malla 40 y 70 de ambas moliendas constituyeron el material
para extrudir. Se prepararon las mezclas de harina de maíz (M) y frijol lima
(F) con las siguientes proporciones: 75M/25F y 50M/50F (p/p). Para esto se
utilizó un mezclador Kitchen Aid.
Proceso de extrusión
Las mezclas de harinas se procesaron con un extrusor Brabender monotornillo
con las siguientes características: sensor de presión y temperatura, dos zonas
de calentamiento, L/D 20:1, tornillo con razón de compresión 3:1, boquilla de
3,5 mm de diámetro por 20 mm de largo. Las condiciones empleadas fueron
15,5% de humedad, velocidad de extrusión de 150 rpm y
la temperatura del barril y dado se fijó para el arranque a 160ºC. Los
materiales extrudidos se enfriaron en bandejas y se almacenaron en bolsas de
polietileno hasta su análisis, para lo cual se molieron en un molino Cylotec
Tecator (Höganas, Suecia).
Composición proximal
Los componentes proximales fueron determinados por los métodos de la AOAC
(14); humedad (Método 925.09), cenizas (Método 923.03); grasa cruda o extracto
etéreo (Método 920.39); proteína cruda (Kjeldahl) (Método 954.01) usando
6,25 como factor de conversión de nitrógeno a proteína, fibra cruda (Método
962.09). Los carbohidratos totales fueron estimados como el extracto libre de
nitrógeno (ELN), calculado como el porcentaje faltante para completar el 100%
de los componentes.
Digestibilidad "in vitro"
de proteína
Se determinó por el método
enzimático/potenciométrico propuesto por Hsu y col. (15).
Almidón potencialmente disponible
Se evaluó según la metodología multi-enzimática descrita por Holm y col.
(16), basada en la digestión del almidón hasta glucosa.
Almidón resistente
Se efectuó de acuerdo a la metodología indicada por Goñi y col. (17), la
cual cuantifica el tenor de almidón resistente total (fracciones debidas a
retrogradación y a gránulos nativos no digestibles)
(18).
Evaluación de la biodisponibilidad de proteína y almidón in vivo
Se emplearon gorgojos de arroz adultos, Sitophilus oryzae, según
lo descrito por Carmona y Gómez-Sotillo (11). Los ensayos se realizaron por
triplicado, utilizando 60 adultos por réplica y se alimentaron con 2 g de
mezclas de harinas o de extrudidos finamente molidos, durante 8 días. Se
mantuvo un grupo en ayuno (control negativo) y un grupo alimentado con almidón
de maíz (control positivo). Al final del período de estudio se determino la
supervivencia ([Número de insectos sobrevivientes /Número inicial de insectos]
x 100) y la variación de peso (Peso (insectos sobrevivientes)/ Peso inicial
insectos x 100). Los insectos vivos al cabo de los 8 días fueron sacrificados
por congelación.
Determinación del nitrógeno corporal
La proteína corporal se determinó de acuerdo a
una modificación del método de Cherry (19); los cadáveres desgrasados y secos
de 30 insectos, se disolvieron con NaOH y se sometió a digestión con ácido
sulfúrico, para finalmente determinar el contenido de nitrógeno con el
reactivo de Nessler. El nitrógeno se calculó utilizando una curva estándar de
sulfato de amonio (200 µg/mL); los resultados se expresaron como g de proteína
(N x 6,25) por 100 g de peso corporal.
Determinación del ácido úrico excretado
El ácido úrico excretado se obtuvo por extracción con agua hirviendo
(20). El contenido de los viales donde se cultivaron los insectos (excretas +
alimento) se homogeneizó mecánicamente. Se pesaron 500 mg y se suspendieron en
2 mL de agua destilada hirviendo y se centrifugó a 8000 x g por 5 min.
El ácido úrico solubilizado se determinó utilizando un reactivo enzimático
comercial (Laboratorios Heiga, Caracas, Venezuela). Los resultados fueron
reportados como mg de
ácido úrico por mg de
peso corporal.
Determinación de la actividad de a-amilasa
Los cadáveres de 20 insectos fueron macerados en
2 mL de agua destilada y se homogeneizaron en un Polter-Evelhem a 1000 rpm por 2
min. Luego se centrifugaron a 8.000 x g por 5 min. A los sobrenadantes
obtenidos se les determinó la concentración de proteína, según el método de
Bradford (21) y la actividad de a-amilasa
mediante la liberación de azúcares reductores, empleando ácido 3,5
dinitrosalicílico (22). La actividad de a-amilasa
fue expresada como actividad específica (mg maltosa/min x mg de proteínas).
Análisis estadístico
Los datos obtenidos fueron procesados utilizando medidas de tendencia
central (media) y de dispersión (desviación estándar) y se aplicó análisis
de varianza de una vía y comparación de medias para establecer diferencias por
el método de Duncan de acuerdo a Montgomery (23), usando el paquete
estadístico Statgraphics Plus versión 4.1.
RESULTADOS
Composición proximal
La composición química de las harinas y de los extrudidos 75M/25F y
50M/50F se indica en la Tabla 1. La humedad de las mezclas extrudidas disminuyó
con respecto a las harinas originales (de 11-12% a 7-8%). El aporte proteínico
de 75M/25F fue bajo en comparación con la 50M/50F, debido al incremento en la
proporción de frijol, de elevado contenido proteico. Después de la extrusión
el porcentaje de proteína fue de 10,9% y 16% para 75M/25F y 50M/50F,
respectivamente. Por otra parte, la concentración de grasa de las mezclas
disminuyó considerablemente, después del procesamiento. La extrusión no
repercutió en el contenido de fibra cruda de 75M/25F, no obstante, si lo elevó
en 50M/50F. Finalmente, el porcentaje de cenizas en la mezcla extrudida 75M/25F
fue de 1,9%, mayor que en la 50M/50F. La mezcla extrudida 75M/25F presentó un
valor superior de extracto libre de nitrógeno (ELN, 84,65%), lo cual corrobora
su mayor contenido de carbohidratos totales, que se mantuvieron después de la
extrusión.
TABLA 1
Composición proximal de harinas y mezclas extrudidas |
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Los valores representan la media de tres ensayos la desviación estándar, expresados en base seca (excepto la humedad). ELN: extracto libre de nitrógeno; 100-(proteína+grasa+fibra cruda+cenizas).
a-b Letras diferentes en la misma fila indican diferencia estadística (P<0.05). |
Digestibilidad "in vitro"
de proteína
Los índices de digestibilidad in vitro
resultaron estadísticamente iguales (p>0,05) entre las distintas mezclas de
harinas, así como entre las preparaciones extrudidas (Figura 1). No obstante,
se observa que el proceso de extrusión mejoró la digestibilidad de las
muestras en estudio, ya que tanto en la mezcla 75M/25F como en la 50M/50F se
alcanzaron valores de 81,57% y 81,75%, respectivamente, lo que representa un
aumento del 4%, en relación a las mezclas crudas.
FIGURA 1
Digestibilidad in vitro de proteína en las mezclas
de harinas crudas y extrudidas |
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a-b Letras diferentes indican diferencia estadística (p<0,05).
Las barras de error representan el valor de la desviación estándar. |
Almidón disponible
En la Figura 2 se muestra el contenido de almidón
potencialmente disponible (AD) en las muestras estudiadas, encontrando el mayor
valor en las mezclas 75M/25F, tanto en las harinas (69,36%) como en los
extrudidos (62,51%). También se encontró que en ambas mezclas después del
procesamiento, el almidón disponible disminuyó significativamente (p<0,05)
con respecto a las harinas crudas.
Almidón resistente
El contenido de almidón resistente total (AR) se presenta en la Figura 3.
La mezcla de harina 50M/50F presentó el mayor nivel de AR con 6,79%, mientras
que los valores encontrados en las mezclas extrudidas resultaron
estadísticamente equivalentes (p<0,05) con 1,35 % y 1,66% para las mezclas
75M/25F y 50M/50F, respectivamente.
FIGURA 2
Contenido de almidón disponible (AD) en las
mezclas de harinas crudas y extrudidas |
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a-d Letras diferentes indican diferencia estadística (p<0,05).
Las barras de error representan el valor de la desviación estándar. |
FIGURA 3
Contenido de almidón resistente (AR) en las
mezclas de harinas crudas y extrudidas |
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a-c Letras diferentes indican diferencia estadística (p<0,05).
Las barras de error representan el valor de la desviación estándar. |
Evaluación de la biodisponibilidad
"in vivo" de proteína y almidón
La mayoría de las dietas ensayadas promovieron
una supervivencia superior al ayuno (Figura 4A). No obstante, la mezcla 50M/50F
resultó ser tóxica para los animales. Este efecto se revirtió cuando al
extrudir esta harina, es decir, la supervivencia aumentó de 33,3% a 95,1%. Por
otra parte, las dietas 75M/25F (harina y extrudido), indujeron una supervivencia
similar al almidón de maíz (97,21%), empleado como control positivo. En
términos de la variación de peso corporal las dos preparaciones extrudidas
promovieron al final del ensayo una ligera disminución del peso (Figura 4B). En
contraste, los insectos alimentados con las harinas pasan por una etapa de
adaptación disminuyendo su peso (0-2 días), sin embargo, a partir del cuarto
día comienzan a aumentar de peso. Los insectos alimentados con la harina
75M/25F mostraron mayor retención de proteína (9,5 %), que los alimentados con
la harina 50M/50F (7%). La extrusión aumentó significativamente el
aprovechamiento proteico de la mezcla 50M/50F, elevando la retención proteica
al 10% (Figura 5).
FIGURA 4
Efecto de las dietas sobre la supervivencia y el peso corporal en el
gorgojo de arroz |
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A: Supervivencia expresada como porcentaje
del número inicial de individuos.
B: Peso corporal expresado como porcentaje
del peso inicial de los individuos. El peso promedio de los insectos al inicio
del experimento fue de 1,81±0,05 mg.
Acido úrico
En la Figura 6, se muestran los resultados de excreción de ácido úrico.
En los animales que consumieron las mezclas extrudidas, la excreción fue
significativamente (p<0,05) más elevada que para el grupo alimentado con las
harinas; obteniéndose valores en los extrudidos de 133 µg/µg peso para
75M/25F y 192 µg/µg peso para 50M/50F. En la preparación cruda 75M/25F la
excreción de dicho metabolito fue 2,6 veces mayor que en la mezcla 50M/50F.
FIGURA 5
Efecto de la dieta sobre el contenido de
proteína corporal en el gorgojo del arroz |
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| a-b Letras diferentes
indican diferencia estadística (p<0,05). Las barras de error
representan el valor de la desviación estándar. |
FIGURA 6
Efecto de las dietas sobre la excreción
de ácido úrico por el gorgojo del arroz |
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| a-b Letras diferentes
indican diferencia estadística (p<0,05). Las barras de error
representan el valor de la desviación estándar. |
Actividad de a-amilasa
La actividad específica de a-amilasa en insectos que consumieron la mezcla
75M/25F, no mostró diferencias significativas entre las preparaciones cruda y
extrudida (Figura 7). Por el contrario, si se observaron diferencias
significativas entre los animales que ingirieron la harina 50M/50F y su
extrudido. Asimismo, la máxima actividad de amilasa se obtuvo con la harina
50M/50F (1,32 x 106 mg maltosa/ mg proteína x min.) y los valores de
actividad obtenidos para el resto de las dietas oscilaron entre 6 x 105
- 7,8 x 106.
FIGURA 7
Efecto de la dieta sobre la actividad de la a-amilasa
intestinal en el gorgojo del arroz |
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| a-b Letras
diferentes indican diferencia estadística (p<0,05) Las barras de
error representan el valor de la desviación estándar. |
DISCUSION
La disminución de los niveles de humedad a
consecuencia de la extrusión fue sólo moderada, quizás a consecuencia de la
humedad de la materia prima y la temperatura final alcanzada durante el proceso.
Este factor puede considerarse suficiente para deteriorar los extrudidos con
cierta rapidez, si no son empacados de manera adecuada, ya que según Huber (6)
la humedad deseable para productos expandidos debe ser de 1-2%. En lo que
respecta a las proteínas, los porcentajes obtenidos fueron similares a los
reportados previamente (24), con 10,4% y 12,1% para mezclas extrudidas de maíz,
arroz y soya a 16% de humedad. Por otra parte, la disminución del contenido de
grasa después de la extrusión pudo deberse a la alta temperatura y la
velocidad de tornillo empleadas; ello puede haber provocado la degradación de
los lípidos. De igual forma, los ácidos grasos presentes en el material forman
complejos con la amilosa, haciendo que su extracción sea más difícil (26), lo
cual causaría un descenso aparente del contenido graso. Por otra parte, se ha
señalado que para materiales con bajo contenido de carbohidratos complejos, el
proceso de extrusión no afecta el tenor de fibra (como en los cereales), pero
cuando el contenido de carbohidratos complejos es alto (leguminosas), la
extrusión aumenta el porcentaje de fibra cruda (25), así sucedió con la
mezcla 50M/50F. De la misma manera, ambas mezclas extrudidas aportan
principalmente energía (carbohidratos y grasas) y proteína; sin embargo, la
mezcla extrudida 50M/50F cuenta con cantidades mayores de estos componentes y
además su contenido de fibra cruda es considerable. Boonyasirikool y Charunuch
(24) clasifican las botanas como ricas en proteína cuando este componente
aporta del 10% al 12% del total de las calorías del alimento. Tal es el caso de
las mezclas extrudidas aquí ensayadas, en las que la proteína aporta entre 12%
y 19% del total de las calorías.
Los resultados obtenidos para la digestibilidad proteica in vitro (Figura 1),
concuerdan con los de Zamora (27), quien reportó un índice bajo (57,52%) para
la harina cruda de Canavalia ensiformis, valor que aumentó a 89,46% después de
la extrusión. Chau y Cheung (28) indican que la digestibilidad está limitada
por la estructura globular de las proteínas de leguminosas y por la presencia
de factores antinutricios (inhibidores de proteasas, polifenoles, fitatos,
etc.). Probablemente los factores antinutricios disminuyeron, al someter las
harinas estudiadas al proceso de extrusión. Zamora (27) y Ainsworth y col.
(29), encontraron que la extrusión disminuye la actividad de los inhibidores
proteasas, debido a los efectos físicos (calor) y mecánicos (fuerzas de corte)
del tratamiento.
Durante la extrusión, el almidón puede sufrir una degradación molecular por
la temperatura, humedad y velocidad del tornillo (30). Así, las condiciones
empleadas en este estudio (150° C y 100 rpm) pudieron ser suficientes para
lograr una degradación de este componente, obteniéndose materiales de menor
peso molecular, tales como azucares, los cuales no son cuantificables con el
método empleado para la determinación de almidón disponible (Figura 2).
Asimismo, Tovar y col. (31) han sugerido que el descenso en el contenido de AD
asociado a procesos de extrusión puede deberse a reacciones de
transglucosidación, las cuales generan enlaces glucosídicos atípicos que no
son reconocidos por las enzimas amilolíticas. Otra posible explicación puede
ser la interacción proteína-almidón; Asp y Björck (25) observaron, en maíz
extrudido, que los gránulos se encuentran incrustados en la matriz proteica
(glutelinas), y en los cuerpos proteicos (zeínas). Adicionalmente,
considerando que una característica de la amilosa es
su capacidad de interactuar con los lípidos, se puede inferir que en el
material extrudido pudiera haber la presencia de estos complejos, los cuales se
someten a un ordenamiento conformacional de espiral a hélice, haciéndolos
estables térmicamente e insolubles, razón por la cual, posiblemente se redujo
la disponibilidad de almidón en esas mezclas.
El mayor contenido de AR en la mezcla de harinas
50M/50F con respecto a la 75M/25F, se debe a la mayor proporción de fríjol en
la mezcla, ya que los almidones de leguminosas presentan mayor resistencia a la
hidrólisis por las enzimas digestivas, dadas sus características
estructurales, reflejadas por un patrón de difracción de rayos X tipo C (31).
Los gránulos de almidón de maíz por su parte, presentan un patrón de
difracción tipo A, que los hace más susceptibles de ser atacados por las
enzimas. Por las condiciones a las que se sometieron los componentes durante el
proceso de extrusión, el almidón sufre un proceso de gelatinización y
probablemente degradación, provocando la pérdida de los patrones de
difracción presentes en los almidones nativos. Estos cambios son responsables
de la disminución del contenido de almidón resistente total observado luego de
la extrusión (Figura 3). Pese a que el tenor de almidón resistente total
disminuyó con el procesamiento, es posible que parte de la resistencia
cuantificada incluya fracciones de almidón resistente por retrogradación, como
ha sido sugerido con anterioridad (3, 25, 33).
Evaluación de la biodisponibilidad "in
vivo" de proteína y almidón
Se ha demostrado en gorgojos de arroz (11), que el
parámetro supervivencia (Figura 4A) permite evaluar la toxicidad de la dieta,
particularmente cuando la supervivencia es menor que en la condición de ayuno
(12). Esto se observa claramente con la harina 50M/50F, donde a pesar de
obtenerse la mayor ganancia de peso, el porcentaje de supervivencia fue el
menor; es decir, los insectos consumieron la dieta pero ésta les resultó
tóxica, la cual podría atribuirse a factores antinutricios, como los
inhibidores de la a-amilasa
y tripsina, taninos, ácido cianhídrico y ácido fítico (12,34). La extrusión
elimina o reduce algunos de estos componentes tóxicos del frijol lima (Phaseolus
lunatus), este proceso mejoró la calidad nutricional de la mezcla 50M/50F
elevando significativamente la supervivencia de los insectos. En general la
ingesta de las dietas extrudidas no ocasionó, el aumento de peso de los
animales. Esto podría deberse a la baja "palatabilidad" o textura de
estas dietas. Asimismo, es posible que los insectos consuman mayor cantidad de
alimento con las dietas a base de harinas ya que estas por su condición cruda
contienen nutrientes (almidón, proteína) difíciles de digerir, lo que
representaría una respuesta adaptativa ante un alimento poco biodisponible.
El contenido de proteína corporal se refiere a la cantidad de nitrógeno que el
gorgojo es capaz de retener o almacenar para mantener su balance de nitrógeno.
Desde el punto de vista de calidad proteica, este parámetro indica que el
extrudido de la mezcla más rica en leguminosa (50M/50F) es superior a la harina
cruda, lo cual corrobora los resultados de la digestibilidad in vitro.
Con la mezcla 75M/25F, no se observó el efecto posiblemente por que en ésta el
aporte proteico del frijol es inferior. Por su parte con la dieta de almidón
maíz se registró un 4,73% de proteína corporal (datos no mostrados), siendo
este un valor menor comparado al resto de las dietas ensayadas, lo que puede
atribuirse a que se trata de una dieta aproteica.
La excreción de ácido úrico en las muestras estudiadas, se relaciona
directamente con la digestibilidad proteica encontrada in vitro. El
proceso de extrusión aumentó la digestibilidad de las proteínas de la mezcla
en relación a las harinas crudas. El incremento fue mayor en el caso de las
mezclas 50M/50F, lo que podría reflejar el incremento en la digestibilidad de
las proteínas del frijol y a la destrucción de los factores antinutricios.
Esto probablemente condujo a una mayor absorción de aminoácidos en el animal,
trayendo como consecuencia un incremento en la excreción nitrogenada (Figura
6). Este hecho no es sorprendente dado que la concentración proteica de las
dietas aquí evaluadas es muy superior al rango de 0,5-1%, establecido por
López (20), estimado como ingesta proteica optima para este insecto.
En animales superiores la ingesta regular de dietas de baja digestibilidad se
traduce en la producción y secreción incrementada de enzimas digestivas (35).
Estudios preliminares en este laboratorio han sugerido que también en el modelo
del Sitophilus oryzae la actividad de la a-amilasa
intestinal guarda una relación inversa con la digestibilidad del almidón
presente en la dieta. El efecto sobre la actividad de amilasa no se observó con
las dietas basadas en la mezcla 75M/25F (Figura 7). Esto posiblemente se deba a
la mayor proporción de almidón de maíz presente en estas preparaciones; en
otras palabras, la elevada digestibilidad de dicho almidón, discutida
anteriormente, mejora la biodisponibilidad promedio de la mezcla. En contraste,
las dietas basadas en la mezcla 50M/50F, donde la preparación extrudida indujo
una menor actividad amilolítica que la muestra no tratada (Figura 7), lo cual
es cónsono con el aumento de la biodisponibilidad evidenciado por la
disminución del contenido de AR (Figura 3).
CONCLUSIONES
La composición química de las mezclas de harinas, crudas y extrudidas
mostró variaciones significativas. El contenido de proteína y fibra cruda de
la mezcla 50M/50F fue mayor que en la mezcla 75M/25F. La digestibilidad in
vitro de la proteína aumentó con el proceso de extrusión. El contenido de
almidón disponible fue mayor en las harinas que en las muestras extrudidas,
debido posiblemente a la degradación térmica y a la formación de complejos
almidón-lípido y almidón-proteína. El contenido de almidón resistente total
disminuyó después del proceso de extrusión en las dos mezclas estudiadas, lo
cual es atribuible a la gelatinización de los gránulos por efecto de la
temperatura y esfuerzos de corte. La evaluación de la biodisponibilidad
utilizando S. oryzae como modelo experimental corroboró el aumento de la
utilización biológica de la proteína y el almidón presente en las mezclas
cuando se someten al proceso de extrusión. Esto se evidenció principalmente a
través del contenido de proteínas corporales y la actividad de a-amilasa
intestinal, parámetros que se perfilan como biomarcadores útiles para la
evaluación de la biodisponibilidad de la proteína y el almidón,
respectivamente.
AGRADECIMIENTOS
Los autores agradecen el financiamiento otorgado por The International
Foundation for Science (Estocolmo, E-2009-3) y The International Atomic Energy
Agency (Viena), así como al Ing. Rolando González del Instituto de Tecnología
de Alimentos de la Universidad Nacional del Litoral (Argentina) por el apoyo y
las facilidades otorgadas para efectuar las pruebas de extrusión.
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Recibido: 23/07/2007 Aceptado: 15/08/2007
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