Msc. Francisco Andrade S. Msc. José Antonio Suárez



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INTRODUCCIÓN
Según datos de la Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación (FAO), obtenidos del Censo Poblacional del 2001, la desnutrición crónica afecta al 26,4% de un total de 2’698.981 niños y niñas menores de 5 años [1]. Además la probabilidad de que sufran desnutrición en condiciones de extrema pobreza es entre un 40 y 130% superior al promedio [2]. Estas realidades reflejan la necesidad de desarrollar productos nutritivos y económicos en el país para ayudar a mitigar este problema.
En la edad escolar, la alimentación es fundamental para los niños, ya que de la calidad de la misma depende el rendimiento, comportamiento y atención en las aulas. Algunas investigaciones han podido demostrar que la omisión del desayuno está relacionada con la memoria a corto plazo [4].
Por los motivos expuestos, en el presente trabajo se estudia la posibilidad de aprovechar los polvos finos residuales del procesamiento del maíz y la soya, para así elaborar diversas mezclas, en algunas de las cuales, se incluyó además el polvo de arroz y, finalmente utilizarlas en el desarrollo de productos para colación principalmente infantil, pudiéndose extender su uso a otros grupos nutricionalmente vulnerables.

CAPÍTULO 1

  1. GENERALIDADES

  1. Definición del problema

Una de las razones por las que en el marco de las actuales políticas del Plan Decenal de Educación del Ecuador, el Programa de Alimentación Escolar busca la realización de estudios que permitan contar con fórmulas para productos de desayuno escolar con el aporte adecuado de calorías y proteínas que contribuya a la nutrición de los estudiantes es que según datos de la Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación (FAO), la desnutrición crónica afecta al 26.4% de niños y niñas ecuatorianos.
El Programa Mundial de Alimentos (PMA) de las Naciones Unidas, adquiere alimentos fortificados como mezclas de harinas de reconstitución instantánea. Cada producto difiere en su composición debido a que atiende los requerimientos de diferentes grupos poblacionales. Este programa incita a la participación de los países para la elaboración de productos a partir de harinas de cereales locales y de producción nacional y ya algunos países de América Latina fabrican estos productos a partir de las formulaciones establecidas. Hasta ahora, el PMA, ha desarrollado formulaciones de polvos que utilizan harina de arroz, trigo y quinoa entre los principales ingredientes, salvaguardando, sobre todo la calidad nutricional.
En el Ecuador se fabrican Colada, Papilla y Bebida cuyo proceso fundamental consiste en la extrusión de los granos enteros de soya, secado y mezcla con los demás ingredientes de la fórmula, luego se distribuyen a través de los Centros de Salud a las poblaciones de escasos recursos económicos. Además, los productos distribuídos en el Programa de Alimentación Escolar (PAE) tales como galletas, colada y granola emplean materias primas e ingredientes tradicionales entre los que se destacan la harina de trigo y el grano de soya entero.
Por otra parte, en el país existe un desaprovechamiento de ciertos desechos, residuos o subproductos agroindustriales con valor nutricional apreciable y que sin embargo son empleados como materia prima en la fabricación de alimentos balanceados para animales los cuales, con el desarrollo de la presente investigación podrían más bien incluirse en la nutrición humana. Por ejemplo, la sémola de maíz con 70% de hidratos de carbono y la harina de soya baja en grasa con 48% de proteína se obtienen como mermas de la línea de fabricación de balanceados y de aceite crudo de soya respectivamente, el okara con 10% de proteína se obtiene como desperdicio en la producción de leche de soya donde representa aproximadamente un 30 %. Todo lo anterior justificaría la necesidad de aprovechar mejor estos subproductos para elaborar productos que se puedan incluir en la dieta popular ecuatoriana y formen parte de los Programas de Alimentación social.

  1. Objetivos

    1. Objetivo General

Desarrollar y obtener tres nuevas formulaciones con mezclas alimenticias que incluyan principalmente subproductos agroindustriales de soya y maíz de origen local, para la elaboración de productos alimenticios nutritivos, de fácil conservación, bajo costo y buena calidad sensorial; que se puedan incluir al PAE u otros programas de alimentación social en el país.

    1. Objetivos específicos

  • Identificar los requerimientos nutricionales de los niños ecuatorianos de 5 - 10 años de edad.




  • Determinar las combinaciones de los subproductos y sus proporciones en las mezclas.




  • Determinar, de acuerdo al tipo de producto si la mezcla debe ser pre-cocida o no.




  • Determinar la influencia de las proporciones de las mezclas y de los parámetros de precocción sobre la textura, el sabor y el color de los productos.




  • Adaptar las formulaciones del PAE con el empleo de los nuevos ingredientes para que cubran en parte los requerimientos nutricionales de los niños en edades comprendidas entre 5 y 10 años.




  • Obtener mezclas base para formular y elaborar los productos.




  • Realizar cálculos y análisis calórico proteico de cada formulación.




  • Optimizar las mezclas garantizando el mejor nivel calórico-proteico en el alimento sin descuidar la calidad sensorial.




  • Realizar la estimación económica de las alternativas propuestas.

1.3 Marco teórico

Nutrición Infantil

El crecimiento es el rasgo fisiológico que define al niño y lo diferencia del adulto y consiste básicamente en un aumento de la masa corporal que se acompaña de un proceso de remodelación morfológica y maduración funcional. Para que se realice con normalidad es necesario un aporte adicional de energía y de nutrientes esenciales para la síntesis de nuevas moléculas. Sin embargo, la importancia de la nutrición infantil, no se limita a su decisiva influencia sobre el crecimiento. Las deficiencias nutritivas, bien sean debidas al consumo de dietas carentes de algunos nutrientes esenciales o con un excesivo valor calórico, dan lugar al desarrollo de cuadros clínicos muy comunes como la desnutrición u obesidad infantil [4].

Es importante considerar que, en esta etapa de la vida los órganos encargados de la transformación de los alimentos y absorción de los nutrientes, se encuentran en un proceso de maduración, como consecuencia del cual son menos eficientes y su capacidad de respuesta frente a los errores dietéticos es menor que la del adulto; además se debe recalcar que es en la etapa de la niñez donde se adquieren los hábitos dietéticos que van a mantenerse en la edad adulta y pueden influir en el desarrollo de un grupo de enfermedades relacionadas con problemas nutritivos [10].

La única posibilidad de mantener un estado nutritivo satisfactorio y un ritmo de crecimiento normal, es adecuando la dieta a las necesidades energéticas y nutricionales de los niños.

Uno de los grupos más afectados con problemas de malnutrición es el de los niños; según la OMS la malnutrición es causante de más de la mitad de las muertes de niños mundialmente. Muchas veces, la falta de acceso a alimentos no es la única causa de malnutrición, también contribuyen a ella los métodos defectuosos de alimentación, infecciones, o la combinación de ambos factores.

El Instituto Nacional de Estadísticas y Censos (INEC) en el año 2009, publicó que la desnutrición crónica de niños en el Ecuador fue de 31,21 %, lo que significó que de cada 100 niños menores de 5 años de edad, 31 niños sufrían de cualquier tipo de problema nutricional.

El nivel de clase social de la población es uno de los factores más incidentes en el tema de la nutrición infantil; la figura 1.1 muestra la distribución de los porcentajes de desnutrición de acuerdo a la división de clases económicas del Ecuador.



Figura 1.1 Desnutrición crónica infantil en el Ecuador según la división social, INEC - 2009

Las causas principales de la desnutrición crónica en el país son las prácticas inadecuadas de lactancia materna y alimentación infantil complementaria, adicionalmente la falta de higiene y enfermedades propias de lugares pobres e insalubres.


La importancia de la desnutrición crónica en el desarrollo de la población es tal, que puede llegarse a usar este valor porcentual como un indicador de pobreza, e incluso puede ser más útil que el indicador de ingreso per cápita para determinar la realidad social del país [8].
Tabla 1.1 Aportes diarios recomendados de la Organización para la Agricultura y la Alimentación (FAO) para las edades de interés (Apéndice A).


Niños

Edad (años)

Kcal

Proteínas (g/kg)

0 a 1

100-120 / kg

1 - 3

1 a 3

1300

1,06

4 a 6

1700

0,97

7 a 9

2100

0,92

10 a 12

2500

0,86



El Programa de Alimentación Escolar del Ecuador.

Este programa del Gobierno Nacional distribuye desayunos escolares desde 1999. Actualmente los productos del desayuno son: Colada fortificada, Granola en hojuelas, Barra de cereales, Galleta tradicional y Galleta rellena.


Tabla 1.2 Aporte nutricional del desayuno escolar. Año 2011

Fuente: Programa de Alimentación Escolar (PAE).Gobierno del Ecuador


Característica del Almidón de Maíz. El almidón de maíz está conformado por un 25 por ciento de amilosa y 75 por ciento de amilopectina. Cuando los gránulos de almidón se colocan en agua fría absorben agua y se hinchan de forma reversible, sin afectar su cristalinidad ni birrefringencia. Sin embargo, cuando los gránulos son sometidos al calor, se hinchan enormemente produciéndose un empastamiento conocido como gelatinización, un proceso irreversible [5].

El Gritz de maíz es una sémola gruesa constituida por la fracción del endospermo, rico en almidón y libre de grasa del grano de maíz amarillo duro (Zea mays L). Durante este proceso se obtienen sémolas y harina de diferentes granulometrías. En la Figura 1.2 se presenta el diagrama de proceso para la obtención de sémola de maíz. Durante este proceso se pueden obtener sémolas y harina de diferentes granulometrías.





Figura 1.2 Diagrama del proceso de obtención de sémola de maíz
Obtención de harina de soya baja en grasa
La harina de soya es el producto molido, resultante del procesamiento industrial de los granos de soya, de los cuales se ha extraído la mayor parte de su aceite. En la Figura 1.3 se presenta un diagrama simplificado del proceso de harina de soya
Características del residuo de soya. Okara es el nombre que se le da a la pulpa residual obtenida una vez que se filtra el fríjol molido mezclado con agua para obtener la leche de soya. Es de color beige claro y tiene una textura grumosa fina, constituye la fibra dietética vegetal de la soya.
La fibra del okara está constituida por los carbohidratos de las capas externas de la soya, pasa sin cambios a través del aparato digestivo realizando dos funciones principales: proveer de mayor parte del bolo necesario para los movimientos intestinales normales, previniendo el estreñimiento, y absorber toxinas (incluyendo contaminantes ambientales), ayudando a su expulsión del organismo.

Figura 1.3 Diagrama del proceso de harina de soya

El rendimiento del okara que se obtiene a partir de la leche de soya es del 30%, contiene cerca del 11% de las proteínas originales de la soya, 3.5% de su peso, cerca de la misma proporción encontrada en la leche entera de vaca o en el arroz integral cocido. Por lo que además de las funciones de fibra, aporta también una cantidad de proteína.


Esta fibra de soya u Okara, es la que se aprovecha para la elaboración de las galletas y barras.
Obtención de okara
Durante el proceso de elaboración de la leche de soya el okara o pulpa residual del proceso representa del 25 a 30 por ciento del desperdicio cuyo alto valor nutricional y energético fue aprovechado en el desarrollo de los productos de esta investigación. El proceso de obtención fue por el método Cornell. El método Cornell consiste en la desactivación de la enzima lipoxigenasa, directamente moliendo los granos de soya en agua caliente en temperaturas a 80 -100º C, por un tiempo de 5 – 10 min. Este método aprovecha íntegramente el grano de soya el cual significa que el grano no es descascarado para su posterior proceso. El método Cornell da como resultado un producto con altos niveles de proteína, baja percepción del aroma y sabor a leguminosa y permite que el rendimiento de producción sea alto. Las etapas del proceso son mostradas en la figura 1.4
Efectos del calor en la Proteína de Soya. La proteína es muy susceptible de degradación por efectos del calor, pudiendo provocar reacciones de Maillard, donde los carbohidratos se conjugan con ciertos aminoácidos produciendo pardeamiento y compuestos con características químicas similares a las de la lignina, fibra no polisacárida que en exceso afecta la digestibilidad de la fibra.



autoshape 45autoshape 46

Okara


Leche


Figura 1.4 Diagrama del proceso de obtención de okara. Método Cornell
Adicionalmente durante esta reacción se pierden aminoácidos esenciales como la termolábil lisina [6].
Se sugiere trabajar entre 80 a 100 °C para tratamientos térmicos de corto tiempo o, entre 70 y 80 °C para tratamientos más prolongados, para evitar grandes pérdidas de valor biológico de la proteína [7].
1.4 Hipótesis

Las diferentes proporciones de mezclas así como la temperatura y el tiempo de tratamientos tienen influencia sobre la textura, color y el sabor de los productos finales.


En la Figura 1.5 se resume la metodología seguida para la realización del trabajo.


Figura 1.5 Metodología general del trabajo

CAPITULO 2

  1. PRUEBAS EXPERIMENTALES

    1. Materiales y métodos

Las pruebas experimentales se realizaron bajo una metodología de trabajo; la parte más relevante de esta investigación consiste en que las mezclas pre-elaboradas permiten versatilidad en el procesamiento lográndose obtener varios productos: barras, galletas, bebidas instantáneas y papilla.

Se seleccionaron como materias primas subproductos de procesamiento de cereales, como el maíz y el arroz; y una leguminosa, soya, a partir de sus presentaciones de sémola, polvo, harina baja en grasa y okara respectivamente y para consumo humano.


Se ensayaron las siguientes mezclas:

1. Sémola + Harina de Soya Baja en Grasa

2. Sémola + Harina de Soya Baja en Grasa + Okara

3. Sémola + Harina de Soya Baja en Grasa + Okara + Harina de arroz

4. Harina de Soya Baja en Grasa + Harina de arroz
Se elaboraron dos tipos de productos: harinas pre-cocidas de reconstitución instantánea y productos horneados. La figura 2.1 muestra la secuencia general de la metodología empleada.
Para los experimentos de pre-cocción se utilizaron los siguientes instrumentos, equipos y materiales:


  • Estufa eléctrica

  • Baño María

  • Termómetro Digital DeltaTrak

  • Espátula metálica

  • Cronómetro

Reconstitución


autoshape 27 autoshape 28
Mezcla
autoshape 30 autoshape 31 autoshape 32
Formulación/amasado

Horneo


autoshape 23


Formulación




autoshape 26

Figura 2.1 Metodología para las pruebas experimentales

Se añadió a cada mezcla de harinas, agua tibia a 40 ºC en una relación 3:1 (volumen/masa) para así facilitar su disolución. Luego mediante estufa eléctrica se preparó un baño María donde fueron colocadas las muestras una a una, en orden aleatorio. La mezcla se agitó constantemente, con espátula metálica, controlando la temperatura de la masa en cocción usando un termómetro digital DeltaTrak.


Una vez alcanzada la temperatura de proceso deseada, se midió el tiempo con la ayuda de un cronómetro y se controló la temperatura de proceso; al alcanzar el tiempo requerido, se retiró la masa cocida del baño y se esparció en las bandejas del secador.
2.2 Análisis físico-químicos de las materias primas
Con el fin de obtener un proceso estandarizado, se deben caracterizar las materias primas a ser utilizadas. Por tratarse de harinas, los parámetros básicos a considerar son los físico-químicos y microbiológicos. Además para formular los alimentos complementarios, se requiere conocer sus componentes nutricionales (Tabla 2.1).
Tabla 2.1. Pruebas de laboratorio

ANALISIS BROMATOLOGICO


ANALISIS MICROBIOLOGICOS


ANALISIS FISICO

Proteínas

Grasas


Carbohidratos

Fibra


pH

Humedad



Bacterias aerobias mesófilas

Coliformes

Salmonella en 25 g

E.Coli


B.Cereus

S.Aureus


Mohos y Levaduras


Granulometría*

*para sémola y harina de soya baja en grasa
Para las materias primas harinas secas, se utilizaron los métodos de análisis descritos a continuación.
Humedad: Utilizando una estufa y balanza digital de 3 dígitos de precisión Mettler- Toledo, se determinó el porcentaje de humedad siguiendo el método AOAC 925.10.
Proteína: Se utilizó el método Kjehdal, para valorar el contenido de nitrógeno amínico presente en la muestra. Se utiliza el factor de conversión Nx6,25. AOAC

973.48.
Grasa: Se realizó en un Extractor Soxhlet mediante método gravimétrico, la grasa se separa de la harina por extracción con solvente orgánico que luego es evaporado o recuperado. El resultado de esta operación se obtiene de manera cuantitativa AOAC 31.4.02 (2000).


Fibra: Se utilizó un matraz Erlenmeyer, embudo y liencillo como filtro. Fue analizada mediante método gravimétrico AOAC 962.09, 2000. La fibra bruta es el residuo orgánico lavado, secado y pesado luego de la digestión de la muestra sin grasa con ácido sulfúrico e hidróxido de sodio.
Cenizas: En la mufla fue colocada la muestra, sin tratamiento previo, para su calcinación. Se calculó el porcentaje de cenizas.
Actividad Ureásica: Se utilizó un pH-metro y reactivos necesarios. Este es un análisis exclusivo para harina de soya. Se basa en la medición de pH, y se utiliza para conocer si la enzima Ureasa se ha inactivado con el proceso térmico. Para lo cual se combinó una solución tampón fosfato con una muestra de harina, se tomó el pH y luego se comparó con el pH de la solución tampón fosfato como blanco. El resultado se expresó como unidades de pH, las cuales son proporcionales a la actividad ureásica. Los valores aceptables oscilan entre los 0,05 y 0,5; valores mayores a este rango indican falta de cocimiento y los menores, sobre cocimiento (20).
Granulometría: Con un juego de tamices Tyler, y una zaranda RO-TAP Testing Sieve Shaker Modelo B, se determinó el tamaño de partícula agitando por 30 minutos, 100 gramos de muestra seca.
Por ser productos secos de consumo humano, se consideraron cuatro parámetros básicos para análisis microbiológico.
Recuento Total de Mesófilos Aerobios: La siembra se realizó en Agar Plate Count (PCA) por duplicado en dilución 10-3 y 10-4.
Recuento de Mohos y Levaduras: Su crecimiento es observable en Agar Patata Dextrosa (PDA), la siembra se realizó por duplicado en diluciones 10-1 y 10-2.
Coliformes Totales: Se realizó el conteo en placa en Agar Bilis Rojo Violeta (ABRV) cultivo adecuado para la observación de este tipo de microorganismos, se sembró por duplicado en diluciones 10-1 y 10-2.
Aflatoxinas: Se utilizó un “kit reveal” de aflatoxinas, el cual arroja un resultado negativo si el contenido de las mismas está por debajo de las 5 ppb.
Parámetros nutricionales
Se consideran como parámetros nutricionales el contenido de proteínas, grasas, carbohidratos y energía de las materias primas. Los valores de proteína y grasa son los mismos obtenidos en la sección de parámetros físico-químicos.
El porcentaje de carbohidratos se obtuvo por diferencia, es decir, de un 100 por ciento de muestra se restaron: humedad, proteína, grasa y cenizas; expresando este resultado como carbohidratos totales.
El valor energético, se determinó mediante cálculos; multiplicando el contenido en gramos de proteína, carbohidratos y grasa por los factores de Altwater redondeados correspondientes de 16,7 kJ/g (4 Kcal/g), para los dos primeros y 37,7 kJ/g (9 Kcal/g) para el último.


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