Caracterización de las harinas de trigo (Triticum aestivum), y de residuo de naranja (Citrus x aurantium) y de manzana (Malus domestica) para su aplicación en alimentos
Characterization of wheat flour (Triticum aestivum), and orange (Citrus x aurantium) and apple (Malus domestica) residue for its application in food
Gloria J. Pascual-Chagman1; Christian R. Encina-Zelada1
1 Facultad de Industrias Alimentarias, Universidad Nacional Agraria La Molina, Av. La Molina, Lima, 15024, Perú.
ORCID de los autores
G. J. Pascual-Chagman: https://orcid.org/0000-0001-6834-7121
C. R. Encina-Zelada: https://orcid.org/0000-0003-1891-8242
RESUMEN
Se produjeron harinas a partir de residuos (cáscara) de naranja y manzana. Posteriormente, se evaluó su composición proximal, fibra dietaria, granulometría, análisis microbiológico y las coordenadas de color (L*, a* y b*). Los resultados revelaron que las harinas de residuo de naranja (HRN) y harina de residuo de manzana (HRM) tienen un alto contenido en fibra (> 37%) y en la granulometría se obtuvo un 72 % de retención con una malla de 425 µm tanto para la HRN y HRM. Respecto a las coordenadas del color los mayores valores fueron para L* (91,44) para HT, a* (6,51) para HRM y b* (22,66) para HRN. Todas las harinas cumplen los requisitos microbiológicos establecidos por la normativa local. Las harinas de residuos tienen un valor energético similar al de la harina de trigo y otras harinas convencionales, por lo que este estudio reveló que las harinas producidas a partir de la cáscara de naranja y manzana que se generan en grandes cantidades como subproductos agroindustriales, pueden utilizarse como ingredientes alternativos en diversos sectores de la industria alimentaria.
Palabras clave: Triticun durm; Citrus x sinensis; Malus doméstica; análisis granulométrico; fibra dietaria.
ABSTRACT
Flours were produced from orange and apple residues (peel). Subsequently, their proximate composition, dietary fiber, particle size, microbiological analysis and color coordinates (L*, a* and b*) were evaluated. The results revealed that the orange residue meal (HRN) and apple residue meal (HRM) have a high fiber content (> 37%) and in the granulometry, 72% retention was obtained in a 425 µm mesh for both HRN and HRM. Regarding color coordinates, the highest values were L* (91.44) for HT, a* (6.51) for HRM and b* (22.66) for HRN. Finally, all flours meet the microbiological requirements established by local regulations. The waste flour has a similar energy value to wheat flour and other conventional flours, so this study revealed that flours produced from orange and apple peel, which are generated in large quantities as agro-industrial by-products, can be used as alternative ingredients in various sectors of the food industry.
Keywords: Triticum durum; Citrus x sinensis; Malus domestica; granulometric análisis; dietary fiber.
1. Introducción
El desperdicio de alimentos es un problema ecológico, económico y social. Cada año se pierden o desperdician unos 1.300 millones de toneladas de alimentos en todo el mundo. Además, las frutas, verduras y tubérculos representan alrededor entre el 40 al 50% de la cantidad de alimentos desperdiciados (Ravindran et al., 2018). La cáscara de plátano por sí sola contribuye al 35% del desperdicio, mientras que las manzanas pueden generar hasta el 11%. de pulpa y semillas como residuos (orujo de manzana), en cítricos, hasta el 50% de los residuos proceden de cáscara, piel y semillas (Sagar et al., 2018).
Los residuos agroindustriales, son fuente importante de metabolitos secundarios, como los compuestos fenólicos, conocidos como la clase más importante de compuestos bioactivos con actividad antioxidante que se encuentran en los tejidos de los frutos (Rossetto et al., 2020). Asimismo, a partir de estos subproductos se puede obtener harinas ricas en fibras. Según Montagnese et al., (2017), va en aumento la busqueda de alimentos saludables y funcionales por los consumidores en América Latina. Por lo tanto, la industria alimentaria debe desarrollar nuevos productos alimenticios con aditivos naturales y fibras dietaria, provenientes de residuos agroindustriales para utilizarlos como potenciales ingredientes.
Los beneficios para la salud de la fibra dietaria (FD) son bien conocidos. Tanto la EFSA (Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria) como la FAO recomiendan una ingesta mínima de F.D. de 25 g/día. El Departamento de Salud y Servicios Humanos de los Estados Unidos recomienda 33,6 g/día para los hombres de entre 19 y 30 años y 28 g/día para las mujeres de la misma edad. Sin embargo, la cantidad de ingesta real sigue estando por debajo de las recomendaciones de los países de la UE (Stephen et al., 2017). Por lo tanto, el desarrollo de productos alimenticios con un contenido adecuado de fibra es una estrategia eficaz para aumentar la ingesta de fibra dietaría.
Las harinas obtenidas a partir de residuos agroindustriales pueden utilizarse como ingrediente de fibra de etiqueta limpia. Otra ventaja del uso de estas fibras son sus compuestos bioactivos ligados, como ácidos fenólicos y carotenoides (Acosta-Estrada et al., 2014). En esta forma los compuestos bioactivos pueden ser entregados eficazmente en el intestino ya que la fibra transporte a lo largo del tracto gastrointestinal, permitiendo así su liberación en el intestino tras la fermentación de la fibra por la microbiota intestinal (Gómez & Martinez, 2018). En tal sentido, la valorización de estos residuos es una estrategia clave para una producción amigable con el medio ambiente y así poder contribuir a la economía circular. Por todo lo antes mencionado, el objetivo de la presente investigación fue realizar una caracterización fisicoquímica y microbiológica en harina de residuo de naranja y de manzana para su potencial aplicación en alimentos.
2. Material y métodos
2.1. Materia prima
Harina de trigo (HT) panetonera Gi Plus (Alicorp, Lima, Perú), naranjas (Citrus x aurantium) y manzanas (Malus domestica) fueron adquiridas en un mercado local de la ciudad de Lima – Perú.
2.2. Obtención de harinas de residuos
Para obtener la harina de residuos de naranja (Citrus x aurantium) y manzana (Malus domestica), previamente las frutas fueron seleccionados, excluyendo aquellas con daños mecánicos, plagas y pudrición. Se higienizaron con 200 ppm de hipoclorito de sodio por 3 min y se lavaron con abundante agua. Luego, se procedió a la extracción del jugo de naranja y se separó las cáscaras con gajos de las semillas, y el residuo de manzana está compuesto por cascara y corazón (excluyendo las semillas). Posteriormente, las cascaras se cortaron en forma de tiras largas de 0.8 cm, fueron sometidas a un tratamiento térmico a 90 °C por 10 min y fueron secados a 70 °C por 22 horas. Las muestras se molieron usando el molino de martillos (Retsch SR 300, Alemania) y luego se tamizaron en tamices de una abertura de 0.05mm. Finalmente, las harinas fueron almacenadas en bolsas de polietileno de alta densidad a temperatura ambiente hasta análisis posteriores (Figura 1).
Figura 1. Harina de trigo; residuo de naranja y residuo de manzana.
2.3. Composición químico proximal
Se caracterizaron las HT, HRN y HRM según contenido de humedad, proteína, grasa y cenizas por el método (AOAC); el contenido de carbohi-dratos por diferencia. El valor energético se calculó́ aplicando los coeficientes energéticos de Atwater (4 kcal para proteína, 9 kcal para lípidos y 4 kcal para hidratos de carbono). El análisis de fibra dietaría insoluble (FDI) y fibra dietaria soluble (FDS) fueron determinados siguiendo los métodos 985.29 y 993.19 de la AOAC (2019) respectivamente. Mientras que la fibra dietaría total (FDT) se realizó por LMCTL-006 (2001)
2.4. Parámetros físicos
El análisis granulométrico de las harinas se determinó por el método 965-22 AOAC (1997) En tanto que el color de las harinas se determinó utilizando un colorímetro CM-5 (Minolta Camera Co., Osaka, Japón). La escala utilizada para analizar el color fue: L* (brillo; 0: negro, 100: blanco), a*(rojo-verde) y b* (amarillo-azul).
2.5. Análisis microbiológico
El análisis microbiológico referido a Sthapylo-coccus aureus, Salmonella, hongos y levaduras fueron determinados según ICMSF (2000).
2.6. Análisis estadístico
Los resultados fueron expresados como valores medios ± desviación estándar. Se aplicó ANOVA de una sola vía y prueba de comparación múltiple de TUKEY, con un nivel de significancia de p < 0,05. Todas las evaluaciones se realizaron por triplicado y los análisis utilizando la versión 3.4.4 del software R (R Core Team, 2021).
3. Resultados y discusión
3.1. Composición nutricional
Los resultados de la composición nutricional de las HT, HRN y HRM se muestran en la Tabla 1. El tipo de harina influyo significativamente (p < 0,05) en el contenido de proteína a favor de la HT respecto a las HRN y HRM, esta diferencia en la HT es debida a que los componentes del cereal que lo deriva contienen mayor concentración de proteínas, a diferencia de las frutas (Aschemacher, 2014). El valor de la proteína en la HT es mayor a lo reportado por Cardoso et al., (2019) quienes consignan un valor de 13,4%. Asimismo, es superior a lo reportado por Lin et al., (2019) quienes encontraron un valor de 14,30% y a 12,04% reportado por Nasir et al. (2020) en harina de trigo, respectivamente. Las diferencias en la concentración de proteína en las harinas de trigo pueden estar influenciadas por los factores como: refinación, variedad, enmiendas y tipo de suelo. Por otro lado, el contenido de proteína de la HRM fue de 3,55%, valor cercano a lo reportado por Gutiérrez (2016) quien indica valor de 3,47% para cáscara de manzana y mandarina. En tanto que la HRN tuvo 4,88% de proteína, siendo ligeramente superior a lo reportado por Bussolo de Souza et al. (2018) quienes obtuvieron valores de 4,7% para cáscara de naranja. Sin embargo, los valores encontrados para proteína en la HRN y HRM son mayores a los reportados por Marçal & Pintado (2021) para la cascara de mango cuyo valor 2,1%. Por otro lado, los valores de HRM y HRN son menores a lo consignados por Martínez-Girón et al. (2017) quienes obtuvieron 6,18% para harina a partir de cascara de chontaduro (Bactris gasipaes). La variabilidad en el contenido de proteína en las cáscaras se puede deberse al tipo de fruta, estado de madurez, variedad y espesor de la cáscara analizada.
Con respecto a la humedad, se encontró diferencias significativas (p < 0,05) en las muestras en estudio a favor de la HT. Estos valores son similares a los reportados por Ponce et al. (2016) quienes obtuvieron un valor de 13,04% para HT.
La HT se encuentran dentro de los parámetros de la 205.064 (NTP 2015) consignando 15% de humedad como máximo.
Los resultados de humedad permiten indicar que las muestras tienen un bajo riesgo de contaminación microbiológica, coincidiendo con Hədərugə et al. (2016) quienes indican que la humedad es un factor crítico para el crecimiento de hongos y la producción de micotoxinas. Por lo tanto, los niveles bajos son beneficiosos para una mayor vida útil del producto.
Respecto a la grasa se encontró diferencias significativas (p < 0,05) entre las harinas a favor de la HRN respecto a la HRM y HT. El valor de la HRN fue superior a lo reportado por Martinez et al. (2015) quienes obtuvieron valores de 1,84% y 1,73% respectivamente para harina de residuos de mango y naranja. Asimismo, son superiores a los reportados por Marçal & Pintado (2021) autores que obtuvieron 1,6% de grasa en cáscara de mango. Por otro lado, el contenido de grasa en la HRM es menor a lo reportado por Gutiérrez (2016) que indica valor de 3,18%. La diferencia en macronutrientes en parte puede deberse a varios factores, como la variación genética, clima, temperatura, condiciones de cultivo, operaciones de secado y procesamiento. Respecto a la grasa en la HT fue superior a lo reportado por Cardoso et al. (2019) quienes reportaron valores de 0,61%. Sin embargo, es inferior a lo consignado por Nasir et al. (2020) quienes encontraron un valor de 1,9%. La diferencia en el contenido de grasa puede estar influenciado por la molienda, operación en la cual se elimina el salvado y germen, reduciendo así el contenido de grasa de la harina.
Se encontraron diferencias significativas (p < 0,05) para el contenido de cenizas a favor de la HRN respecto a la HRM y HT. La HRN fue superior a lo reportado por Umbreen et al. (2020) quienes encontraron un valor de 3,43% en cáscara de mango. También, fue superior a lo reportado por Almeida et al. (2020) quienes obtuvieron 2,12% de ceniza en harinas de residuo de feijoa (Acca sellowiana). En cuanto al contenido de cenizas, la HT presentó valores similares, a lo reportado Frakolaki et al. (2018) cuyo valor fue de 0,69%. Asimismo, superior a lo reportado por Cardoso et al. (2019) quienes obtuvieron un valor 0,61%. El valor de ceniza en la HT se encuentra dentro de las especificaciones de la 205.064 (NTP 2015), que consigna un valor de 0,75% máximo. En tanto que los carbohidratos mostraron la misma tendencia que el resto de nutriente y su valor depende de la concentración del resto de nutrientes.
La energía total obtenida por las muestras en estudio presentó un rango de 402,43 a 434,84 kcal; estos resultados evidenciaron que no existía diferencia significativa en la energía total obtenida por parte de la HRN, HRM y de HT. La mayor parte de esta energía total obtenida por parte de las harinas fueron proveniente de los carbohidratos. Sin embargo, el aporte de las proteínas y grasa en la energía total varió en función de la muestra de estudio; ya que en la HRN y HRM se obtuvo un mayor aporte de energía por parte de las grasas. Mientras que, en la HT, el segundo lugar fue de la proteína como mayor aportante de la energía total.
3.2. Fibra dietaría
Se encontraron diferencias significativas (p < 0,05) para la FDT a favor de la HRM respecto a la HRN y HT (Tabla 2). El valor de FDT en la HRM es superior a lo reportado por Gorjanović et al. (2020) quienes encontraron un valor de 45%. Sin embargo, es ligeramente inferior a lo reportado por Do Espírito Santo et al., (2012) quienes obtuvieron un valor de 63,27%. Respecto a la HRN es inferior a lo reportado por Martínez-Girón et al. (2017) quienes obtuvieron un valor de 49,80% de FDT en harinas de residuos de mango y naranja. Igualmente, es inferior al 48,4% reportado por Ferreira et al. (2015) en harinas de residuos de frutas y verduras. La superioridad mostrada por los diferentes autores en el HRN se debería en gran parte a la variedad, estado de madurez y espesor de la cáscara naranja utilizada. Por otro lado, la FDT de la HT fue superior a lo consignado por Sanchez (2016) quien determinó un valor de 5,7%.
En cuanto a la FDS se encontraron diferencias significativas (p < 0,05) a favor de la HRM respecto a la HRN y HT. El contenido de FDS en la HRM es superior a lo reportado por Bae et al. (2016) quienes encontraron un valor de 1,08% para manzana entera en polvo. Asimismo, es superior a lo reportado por Wang et al. (2016) quienes obtuvieron un valor de 5,72% en cascaras de tomate. Con respecto a la HRN es superior a lo reportado por Kurbas et al. (2019) quienes encontraron 13,42% FDS en cáscara de naranja y a lo reportado por Figuerola et al. (2005) quienes obtuvieron un valor de 10,28% en harina de naranja. Los valores de FDS en las HRM y HRN fueron superiores a los valores reportados por Ferreira et al. (2015) quienes consigan 9,6% en harina de subproductos hortifrutícolas.
Respecto a la FDI tuvo la misma tendencia que la FDS y FDT, encontrando diferencias significativas (p < 0,05) a favor de la HRM respecto a la HRN y HT. El contenido de FDI en la HRM fue superior a lo reportado por Dhingra et al. (2012) quienes consignan un valor de 1,8%. Mientras que es inferior a lo reportado por Kırbaş et al. (2019) cuyo valor es de 44,57% en harina de residuos de manzana. En lo que se refiere al contenido de FDI en la HRN es superior a lo reportado por Garcia-Amezquita et al. (2018) quienes encontraron un valor de 19,16%. Sin embargo, es inferior a lo reportado por Figuerola et al. (2005) quienes indican un valor de 54% en harina de naranja. Los valores de FDI en HRM y HRN fueron superiores a 33,73 y 20,0% reportados en harinas de frutas exóticas de Baru (Brazilian almon) y Jabuicaba (Plinia cauliflora) por Resende & Franca (2019).
La industria alimentaria utiliza el salvado de cerea-les para aumentar el contenido de fibra en los alimentos procesados y como sustituto de grasa en diversos productos. Sin embargo, los subpro-ductos de las frutas son una fuente alternativa de fibra dietaria, con ventajas nutricionales y funcio-nales, como, menor contenido de ácido fítico y valor energético, mayor proporción de fibra soluble/insoluble y mejor capacidad de adsorción de aceite y retención de agua (Garcia-Amezquita et al., 2018). La fibra insoluble se caracteriza principalmente por incrementar el tránsito intestinal y el volumen fecal, mientras que la fibra soluble incrementa la densidad de la digesta, reduciendo la absorción de nutrientes y por ende disminuye el nivel de azúcar en sangre. Asimismo, favorece el crecimiento de la microbiota benéfica, la cual produce ácidos grasos de cadena corta teniendo función a nivel local del tracto digestivo y sistémico (Yin et al., 2018). Además, el consumo de fibra en cantidades adecuadas mejora la inmunidad, previene enfermedades cardiovascu-lares, diabetes y de cáncer colorrectal (Bolanho et al., 2015). La Asociación Americana de Diabetes (ADA) sugiere una ingesta diaria de fibra de 25 a 30 g/día. Escudero (2006) y Ramírez & Pacheco (2009) sugieren que la relación FDI/FDS en los alimentos debe ser cercana 3:1, a fin de generar impactos favorables en la salud del consumidor, relaciones mayores podrían provocar problemas de flatulencia, entre otros. La relación FDI/FDS en harinas elaboradas es menor a lo recomendado, sin embargo, la relación FDI/FDS determinada en la HRN es superior a 0,95:1 y 1,38:1 en harina de naranja (Guerra et al., 2020; Mosa & Kkalil, 2015).
3.3 Análisis de granulometría
Se observó, que en los dos primeros tamices (# 20 y #30) hubo baja retención de harinas debido al mayor diámetro del tamiz comparado con las partículas (Tabla 3). Se encontró un valor máximo de 72% de retención en el tamiz #40 con un tamaño de partícula de 425 µm tanto para la HRN y HRM. Valor que es mayor a lo determinado por Brito et al. (2019) quienes encontraron un 23% de retención en tamiz de 425 a 500 μm, para harina de residuos de frutas y verduras. Tal es así que Rosentrater & Evers (2018) sugiere una granulometría de 450 μm en la elaboración de pastas alimenticias.
4. Conclusiones
Las harinas obtenidas a partir de subproductos de manzana y naranja pueden clasificarse como fuentes con alto contenido en fibra dietaría. Este estudio reveló que las harinas producidas a partir de la cáscara y naranja y manzana, que se generan en grandes cantidades como subproductos agroindustriales pueden utilizarse como ingredientes alternativos en diversos sectores de la industria alimentaria.
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