INTRODUCCIÓN

La industria alimentaria busca continuamente la mejora en el diseño y la eficiencia de los procesos a fin de facilitar el desarrollo de nuevos productos acordes a las necesidades de los consumidores; es así, que el aumento de la esperanza de vida en la población ha hecho que los adultos mayores busquen alimentos saludables, de fácil preparación y acorde a sus necesidades ya que las personas de ese grupo etario presentan problemas dentales, masticación, reducción de la tasa metabólica y absorción de nutrientes ¹, estos factores de la edad avanzada traen consigo la pérdida de peso, masa muscular, fuerza o reservas fisiológicas esenciales ², los cuales repercuten en la longevidad, calidad de vida y mejora nutricional.

Las estimaciones de la población mayor de 65 años para el año 2050 asciende a 1.5 mil millones, el cual representará 16 % de la población mundial, superando la cantidad de adolescentes y jóvenes de entre 15 y 24 años, además se espera que la esperanza de vida pase de 72.6 años en promedio a 77.1 años para el año 2050 según las Naciones Unidas, Departamento de Asuntos Económicos y Sociales, División de Población. En ese entender, existe campo de acción promisorio para la formulación y diseño de mezclas alimenticias de alto valor nutritivo y acorde a las necesidades de los grupos etarios.

El desarrollo de nuevos productos a partir de mezclas alimenticias permite la aplicación de tecnologías versátiles como el caso de la cocción extrusión, dicha operación involucra altas temperaturas (HTST) y presión ³, asimismo, se debe considerar la humedad del alimento, ya que tienen un efecto en las propiedades del producto, y digestibilidad de las proteínas ⁴, además de esterilizar el producto y desnaturalizar las enzimas indeseables como los inhibidores de tripsina, taninos y fitatos ⁵. En la extrusión de alimentos el alimento fluye bajo una variedad de condiciones de mezclado, calentamiento, cocción y cizallamiento ^6,7, además del moldeado ⁸.

Los alimentos que más fácil se han adaptado al proceso de extrusión son los cereales, principalmente por su contenido de almidón, éste compuesto es responsable de la expansión ⁹, y en el caso de los granos andinos por sus características nutricionales que se complementan a la hora de formular mezclas alimenticias, además de ser de fácil acceso y gran aceptabilidad por parte de los consumidores, aprovechando con ello los recursos alimentarios disponibles del país. De los insumos utilizados la quinua presenta un alto contenido de proteínas, principalmente albúminas y globulinas, de excelente balance de aminoácidos ¹⁰, la maca contiene en su composición proteínas, fibra, minerales como el hierro, lípidos, ácidos grasos ¹¹, metabolitos secundarios como los glucosinolatos ¹², ácidos grasos, esteroles, y polifenoles ¹³. Por su parte la cebada presenta proteínas, hidratos de carbono, pero baja en grasas ¹⁴. El arroz contiene vitaminas, minerales, compuestos fenólicos, ácidos grasos, entre otros ¹⁵. La combinación y formulación de la quinua, maca, cebada y arroz, a través del score químico, permitirá conocer el efecto de la cocción por extrusión sobre las propiedades físico-químicas y digestibilidad in vitro, acorde a los requisitos establecidos para alimentos instantáneos.

MATERIALES Y MÉTODOS

Proceso de extrusión

La cocción por extrusión de las tres mezclas seleccionadas (Tabla 1), se llevó a cabo en una extrusora de tornillo simple modelo G&M con una capacidad de 20 kg/h de acero inoxidable. Las muestras extruidas fueron acondicionadas a diferente humedad inicial de 10 a 15% y niveles de temperatura entre 140° y 165°C por un espacio de tiempo entre 4 y 9 segundos. Una vez extruidas las tres mezclas, se sometieron a molienda utilizando un molino de martillos modelo Innova con capacidad de 60 kg/h de acero inoxidable y almacenarlo en bolsones de polietileno de alta densidad (PEAD) de 0.940 gr/cm2 y polipropileno biorientado (BOPP) de 0.60 gr/cm2, de acuerdo a las recomendaciones del Codex Stan ¹⁸.

Tabla 1 Muestras seleccionadas. 

RESULTADOS

Formulación de la mezcla

Se realizó el cálculo del score de aminoácidos o cómputo químico de las mezclas utilizado los aminogramas de cada componente. Los aminoácidos considerados fueron basados de acuerdo a las recomendaciones de la FAO/OMS ²⁰, teniendo presente el cálculo del aminoácido limitante.

De las 25 mezclas formuladas, se seleccionó 03 (Tabla 2) con 25% de quinua, 35% de cebada, 30% de maca y 10% arroz, por presentar un valor superior al 70% del patrón.

Tabla 2 Formulaciones seleccionadas a partir del score de aminoácidos de la mezcla alimenticia. 

Composición físico-químico de la mezcla extruida

Determinación del índice de gelatinización

En la Tabla 3, se muestra los tres tratamientos de la mezcla instantánea a base de quinua, maca, cebada y arroz, presenta altos valores funcionales en cuanto al índice de gelatinización con un porcentaje promedio de 95 %.

Tabla 3 Índice de Gelatinización. 

En la Figura 1, se aprecia la variación del índice de gelatinización con respecto a la temperatura, que cuanto más alta sea la temperatura, el índice de gelatinización es mayor, siendo la mezcla 3 con mayor índice de gelatinización con 95.45%, respecto a las mezclas 1 y 2.

Figura 1 Índice de gelatinización en las tres mezclas alimenticias. 

Determinación del índice de peróxidos

En la Tabla 4, se presenta los resultados del índice de peróxidos de las tres mezclas seleccionadas.

Tabla 4 Índice de peróxidos de las tres mezclas alimenticias. 

En la Figura 2, se observa que la mezcla 3 es la que presenta menor cantidad de oxidación de lípidos con 1.05 meq/Kg en promedio, a una temperatura que varía entre 160 y 165°C con respecto a la primera mezcla que presenta un índice de peróxido de 1.11 meq/Kg, encontrándose una diferencia proporcional entre ambas mezclas, habiendo menos tendencia a sufrir oxidación de lípidos en su composición.

Figura 2 Índice de peróxidos en las tres mezclas alimenticias. 

Análisis químico proximal

En la Tabla 5, se puede apreciar los resultados del análisis proximal de las tres mezclas seleccionadas a partir de quinua, maca, cebada y arroz; se observa que conforme incrementa la temperatura el grado de humedad disminuye, encontrándose una diferencia proporcional entre las mezclas. La humedad media es de 4.14 %, este valor está dentro de los criterios fisicoquímicos de implicancia sanitaria establecidos para alimentos cocidos de reconstitución instantánea (menor o igual a 5%).

Tabla 5 Composición químico proximal de las tres mezclas alimenticias. 

Digestibilidad in vitro

Los resultados se presentan en la Tabla 6 y Figura 3, se muestra que conforme la temperatura incrementa, la digestibilidad aumenta observándose que la media de la mezcla 3 (86.00 %), es superior a la mezcla 1 (76.00 %) y 2 (79.00 %).

Tabla 6 Digestibilidad in vitro de las tres mezclas alimenticias. 

Figura 3 Digestibilidad in vitro en las tres mezclas alimenticias. 

Análisis microbiológico

Los resultados presentados en la Tabla 7, denotan que la muestra seleccionada presenta menores unidades formadoras de colonias (ufc/g) con respecto a los coliformes, levaduras y Bacillus, y ausencia de salmonella y límites por debajo de 105 g/ml de mohos y levaduras.

Tabla 7 Análisis microbiológico de la mezcla seleccionada (M3-T9) 

DISCUSIÓN

La composición físico-química de la mezcla extruida a base de quinua, maca, cebada y arroz presenta altos valores funcionales con 95% de índice de gelatinización, esto se debe al proceso de cocción - extrusión, ya que los gránulos de almidón fueron gelatinizados al estar sometidos a una elevada temperatura y humedad, este comportamiento varía, de acuerdo a las distintas proporciones de amilosa y de amilopectina ²¹. Además, el valor hallado es un indicativo del grado de digestión que tendrá el alimento una vez que sea consumido ²². El valor encontrado, está dentro de los requisitos establecidos en la NTP 011.457-2016 ²³ con un índice de gelatinización mayor o igual a 85% y mayor a 94% establecido dentro de los criterios físico-químicos de implicancia sanitaria para alimentos cocidos de reconstitución instantánea refrendado en la R.M. N° 451-2006/MINSA ²⁴.

En cuanto el índice de peróxidos de las tres mezclas seleccionadas presentan 1.07 en promedio, este valor está dentro de los parámetros establecidos por la norma sanitaria para la fabricación de alimentos a base de granos y otros para reconstitución instantánea, en donde se recomienda un valor menor de 10 mEq/Kg de grasa, además es inferior las recomendaciones físico-químicas de la NTP 011.457-2016 con 10 mEq/kg de grasa y el Codex Alimentarius ²⁵, que recomienda un máximo de índice de peróxido para aceites entre 5 a 10 mEq/Kg. Este valor inicial después del proceso de extruido, se debe a un proceso natural de enranciamiento con el tiempo, que traen consigo cambios en las propiedades organolépticas, principalmente en el olor, a través de la exposición del oxígeno del aire, presencia de luz y contacto con materiales prooxidantes.

La proteína presente en la mezcla tiene un promedio de 8.53 %, éste valor es superior al recomendado por la FAO/OMS ²⁰ con 5.5% para mezclas alimenticias por cocción extrusión, asimismo, este valor está dentro de las recomendaciones de ingesta entre 0.8 a 1.2 g de proteína/kg de peso corporal/día para adultos mayores ^26,27 y de 1.2 a 1.5 g de proteína/kg de peso corporal/día para adultos mayores con enfermedad ²⁶, algunos estudios mencionan que la ingesta de 1 g/kg podría favorecer un mejor balance de nitrogenado, estimulando la formación de masa muscular según la American Dietetic Association y Dietitians of Canada ²⁸.

A partir de los resultados del contenido proteico, se observa que conforme se incrementa la temperatura existe una desnaturalización, debido a la perdida y la estructura secundaria y terciaria de la proteína, sin perder la función biológica ²¹. Por otro lado, se observa que el contenido de fibra es de 1.66 %, variando conforme va incrementándose la temperatura, existiendo una diferencia significativa entre la mezcla 1 (1.70 %) y 3 (1.63%) respectivamente, esto se debe a que en el proceso de extrusión la temperatura elevada y la cizalla fragmenta las moléculas más grandes de los hidratos complejos de carbono en moléculas más pequeñas, que son solubles en agua ²⁹. Los valores encontrados están por debajo de las recomendaciones de consumo de fibra para población adulta de 25 a 30 g/día según la American Heart Association, de 25 a 35 g/día según los requerimientos establecidos por la FAO/OMS ²⁰, American Dietetic Association y American Health Foundation, sin embargo, el resto de fibra se complementa con la dieta.

Los valores hallados en la digestibilidad in vitro demuestran que varía principalmente por los enlaces peptídicos han sido debilitados por las altas temperaturas, posibilitando una absorción de proteínas, es decir, la facilidad con que es convertido en el aparato digestivo en sustancias útiles para la nutrición y por ende en un indicador de calidad del producto ³⁰, siendo la principal ventaja del proceso de cocción extrusión, el incremento de la digestibilidad proteica ³¹. La digestibilidad in vitro de la mezcla 3, es superior al reportado en la harina de quinua blanca extruida del ecotipo Jericó con 63.23 y tunkahuan 67.77 ³², 81.66 % de una mezcla de harina de maíz y frijol lima ³³, 79.5 a 81.3 % de una mezcla de cereales y leche fermentada ³⁴.

Los resultados del análisis microbiológico de la mezcla seleccionada, no presentan ningún grado de contaminación, convirtiéndolo en un alimento seguro, demostrándose un proceso inocuo en la operación de cocción - extrusión, además de cumplir con la norma sanitaria para productos cocidos instantáneos RM. 451-2006/MINSA ²⁴, RM 591-2008/MINSA ³⁵ y especificaciones técnicas de harinas instantáneas para alimentos del programa Qaliwarma 2018, programa social que brinda alimentos nutritivos a niños en etapa escolar.

CONCLUSIONES

De las 25 mezclas alimenticias evaluadas por su calidad proteica mediante score de aminoácidos se seleccionó la mezcla 3 (M3-T9) compuesta por 30% de maca, 25 % quinua, 35 % cebada y 10% de arroz; al someter la mezcla seleccionada a un proceso de cocción - extrusión, las propiedades físico-químicas fueron influenciadas por la humedad inicial (10 y 15%) y temperatura (160 - 165°C), el índice de gelatinización fue mayor a medida que aumentaba la temperatura de extrusión, El índice de peróxido fue mayor a una temperatura de 150 - 155°C, encontrándose una diferencia proporcional entre la mezcla 1 y 3. El contenido de humedad, grasa, y fibra disminuyeron con el proceso de extrusión, mientras el contenido de carbohidratos aumentó. El contenido proteico disminuyó a medida que se aumentaba la temperatura en la cocción - extrusión (7.4 %), pero incrementó la digestibilidad in vitro (86%) y por ende mejoró la biodisponibilidad del nutriente en la mezcla seleccionada