El objetivo del presente trabajo fue evaluar el efecto de la adición de harina bagazo de naranja sin extrudir (BN) y harina de bagazo de naranja extrudida (BNE) sobre las propiedades fisicoquímicas de alimentos tipo botana obtenido por extrusión. Las propiedades fisicoquímicas evaluadas fueron índice de expansión (IE), dureza (D), y contenido de fibra dietaría (FD). Así como la evaluación estructural de los productos procesados bajo las condiciones óptimas, por medio de microscopía electrónica de barrido. Se utilizó un diseño central compuesto rotable, con tres variables independientes. Los productos elaborados con harina BNE presentaron mayor IE, con un valor de 3.16±0.08. Los valores DA y D de ambos productos disminuyeron cuando aumentó el valor de IE. En lo que respecta a FD, los productos elaborados con BNE presentaron un contenido mayor de FD (38.02±0.38), con respecto a BN (32.30±1.32). En el análisis de la microestructura realizada a los productos óptimos, se observaron diferencias entre ambos.
Palabras clave:maíz azul, bagazo de naranja, botana extruida, optimización
The main of this research was evaluated the effect of the addition of flour orange bagasse extracted (OBE) and non extracted (OBNE) in the physicochemical properties of an extruded snack. The physicochemical properties evaluated was expansion rate (ER), hardness (H), and dietary fiber content (DF),, and the structure of the final products by SEM. A rotatable central composite design was employed using three independent variables. The products elaborated with OBNE had higher ER, with a value of 3.16 ± 0.08. The hardness value decreased when increased the value of ER. With respect to DF, the products with OBNE had a higher content (38.02 ± 0.38) in comparison with OBE (32.30 ± 1.32). In the microstructure analysis was observed differences between the products elaborated with OBE and OBNE.
Keywords:blue corn, orange bagasse, extruded snacks, optimization
La palabra “snack” comúnmente se traduce del idioma inglés como “botana”, esta se define como: comida pequeña y ligera (Brennan et al., 2012). Uno de los procesos industriales más comunes que permite obtener dichos alimentos, es el proceso de extrusión (Sumathi et al., 2007). El interés de los extrusores en la industria alimentaria se debe a su versatilidad, ya que pueden utilizar y mezclar diversos ingredientes para desarrollar nuevos productos (Heinonen et al., 1998). Algunas de las materias primas que se podrían utilizar para el desarrollo de este tipo de productos son el maíz azul y el bagazo de naranja.
El maíz azul (Zea mays L), ofrece algunas características nutricionales muy interesantes destacando: un índice glucémico menor, mayor contenido de proteína y de compuestos fenólicos que el maíz blanco (Kraft, 2008).
Por otra parte, la naranja en México, es de gran importancia, debido a la demanda que tiene, como producto fresco y como materia prima. Un aporte nutricional importante de la naranja es el referente a su contenido de fibra dietaria (soluble e insoluble); entre los efectos benéficos asociados con la fibra se encuentran: el mejoramiento de tolerancia a la glucosa en pacientes diabéticos, impide la absorción de sustancias como colesterol, prevención del cancer de colon, entre otros beneficios (Chawla y Patil,2010).
Materias primas: Se utilizó naranja de la variedad Valencia, la cual se obtuvo de la Central de abastos de la ciudad de Pachuca de Soto, Hidalgo. El Maíz azul, variedad Chalqueño fué obtenido de Actopan, Hidalgo.
Obtención de harinas: La obtención de la harina de bagazo de naranja (BN) se realizó por deshidratación, una vez deshidratada se trituró en una licuadora marca Oster (N2346C). Parte de la harina obtenida por deshidratación fue sometida a un proceso de extrusión. La harina de maíz azul se obtuvo por molienda.
Diseño experimental: Se utilizó un diseño experimental central compuesto rotable de superficie de respuesta, con tres variables independientes: temperatura de la matriz, humedad de alimentación y contenido de harina bagazo de naranja extrudida y sin extrudir. Los datos se analizaron empleando la metodología de sobre-posición de superficies de respuesta utilizando el software Design Expert 7.1.5 (Stat Ease Inc., Minneapolis, MN).
Índice de expansión (IE): El IE para productos extrudidos, se medió de acuerdo con lo descrito por Gujska y Khan (1990). Se realizaron 20 mediciones.
Dureza (D): La dureza (D) de los productos extrudidos, se determinó utilizando un texturómetro TAX-T2, siguiendo la metodología reportada por Zazueta-Morales (2003).
Fibra dietaría: Se determinó el contenido total de fibra dietaría de acuerdo a lo descrito en el kit SIGMA TOTAL DIETARY FIBER ASSAY, siguiendo la metodología de la AOAC, 1990.
Optimización:La optimización de las condiciones de procesamiento se realizó mediante sobre-posición de superficies de respuesta. La optimización se realizó utilizando el software Design Expert 7.1.5 (Stat Ease Inc., Minneapolis, MN).
Microscopía electrónica de barrido: Las muestras se analizaron en un microscopio electrónico de barrido de bajo vacío (modelo JEOL JSM-5600 Akishima, Tokyo. Japón.). Las condiciones a las cuales se analizaron los extrudidos fueron 15 A y 20 kV.
Índice de expansión (IE): El IE de BN, se encontró en un intervalo de 1.29 a 2.5, por su parte, para extrudidos elaborados con BNE, se encontraron valores más altos para IE, teniendo valores comprendidos entre 1.3 y 3.16. En los Gráficos 1a y 1b, se muestra el efecto de la concentración de harina de bagazo de naranja y la temperatura del dado de salida, observando que para extrudidos BN, cuando la temperatura y la concentración de harina de bagazo de naranja aumentan, el IE disminuye. Sin embargo, para los extrudidos elaborados con BNE, se muestra que la concentración de bagazo de naranja deja de ser un factor determinante para el IE, esto puede ser atribuido al proceso previo de extrusión de la harina. El espesor de las láminas de celulosa presentes en las paredes de las burbujas formadas en el producto extrudido se adelgazan en comparación a las obtenidas cuando la harina de bagazo de naranja no fue previamente extrudida, lo cual permite un mayor IE (Pérez et al., 2008).
Dureza:Para los productos extrudidos con BN, el valor de dureza más alto fue de 39.99 N y el más bajo de 30.07 N, mientras que para los productos BNE, los valores estuvieron en un intervalo de 26.67 a 40.65 N. Ambos valores están por debajo de lo reportado en la literatura, ya que diversos autores reportan valores de D de hasta 550 N (Meng et al., 2010).
Fibra dietaría: Los resultados de FD obtenidos muestran que los productos elaborados con BNE presentan mayor contenido respecto a los productos BN, encontrando un total de FD de 38.02±0.38 %. Diversos autores han reportado que después del proceso de extrusión se tiene mayor contenido de fibra dietaría, esto se puede deber a que en condiciones severas de extrusión, el contenido de fibra dietaría se incrementa, principalmente debido al aumento en fibra dietaría soluble y una reducción en la cantidad de componentes de almidón fácilmente digeribles y un aumento en la cantidad de almidón de digestión lenta después de la adición de fibra dietética (Larrea et al., 2005; Padalino et al., 2013).
Optimización: Se realizó el proceso de optimización para cada uno de los diseños (BN y BNE). Para los productos BN, los valores predichos por el programa fueron: IE 2.1, D 36.73 N, FD 27.74% e ISA 7.00% y para los productos BNE, los valores fueron: IE 2.2, D 27.98 N, FD 27.98 % e ISA 7.34 %. Una vez predichas las condiciones de extrusión temperatura, humedad y concentración de BN y BNE por el programa Desing Expert, las condiciones se validaron experimentalmente. A estos productos se les determinaron cada una de las variables de respuesta con las cuales se optimizó el proceso, encontrando que los extrudidos de BN mostraron valores de IE y D mayores a los predichos por el modelo (2.5±0.13, 39.23 N±0.32), la FD e ISA fueron menores (26.15±0.89, 6.42±0.02). Para los productos elaborados con BNE, cada una de las variables fue mayor a las predichas por el programa.
Microscopía electrónica de barrido: En la Figura 1, se puede observar la microestructura de los productos óptimos, donde se observa que para BN (a), existe una estructura compacta, y sin grandes alveolos, lo cual indica un bajo índice de expansión, a diferencia del producto óptimo elaborado con BNE (b), donde se observa una estructura con alveolos más abiertos, esto indica que el índice de expansión es superior y por lo tanto la dureza es menor. Probablemente, debido a la ruptura de las cadenas de fibra provenientes de la harina de bagazo de naranja. Resultados similares han sido encontrados en extruidos de chícharo (Rzedzicki y Fornal, 1999) y en productos ricos en fibra (Lazou A. y Krokida M., 2010), donde se observan paredes rígidas, poros reducidos y poca expansión. Este fenómeno puede ser minimizado con el doble proceso de extrusión de la harina de naranja.
El proceso de extrusión previo de la harina de bagazo de naranja para la elaboración de productos extrudidos, permitió incrementar el IE, y por consecuencia tener valores más bajos de D. De la misma manera con este tratamiento previo a la harina se logró incrementar el contenido de fibra dietaría total, generando así un producto de aperitivo con aporte nutricional.
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[a]a Maestría en Ciencias de los Alimentos, Instituto de Ciencias Agropecuarias, Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo. Av. Rancho Universitario s/n Km.1, Tulancingo, Hgo., C.P. 43760, México. [*] bere_lqs@hotmail.com
[b] Área Académica de Química, Instituto de Ciencias Básicas e Ingeniería, Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo. Carretera Pachuca-Tulancingo Km 4.5, Mineral de la Reforma, Hidalgo, C.P 42183, México.