1Articulo Originado del proyecto "Elaboración de subproductos a partir de la harina de banano con cáscara" en la Corporación Universitaria Lasallista, Caldas - Antioquia.
2Ingeniera de Alimentos. Magíster en Ciencias-Química. Docente coordinadora del programa de Ingeniería de Alimentos, Corporación Universitaria Lasallista.
3Ingeniera de Alimentos, Magíster en Desarrollo, docente de la Facultad de Ingeniería Agroindustrial, Universidad Pontificia Bolivariana.
4Ingeniero Industrial, especialista en Ciencia y Tecnología de los Alimentos, docente de la Corporación Universitaria Lasallista.
5Estudiantes del programa de Ingeniería de Alimentos de la Corporación Universitaria Lasallista.
6Ingeniero Mecánico, Coordinador de Desarrollo Tecnológico, C.I BANACOL.
7Ingeniera de Alimentos. Jefe de Proyectos, Fundación Social BANACOL- CORBANACOL.
Correspondencia: Maritza Andrea Gil Garzón, e-mail: magil@lasallista.edu.co
]]> Artículo recibido: 10/03/2011; Artículo aprobado: 15/05/2011Resumen
Introducción. Los seres humanos no llegan a consumir ni un tercio de las frutas y vegetales que se producen en el mundo, situación que se presenta en gran medida por las pérdidas post-cosecha. Uno de los cultivos que presentan un porcentaje elevado de producción de residuos por la alta exigencia de calidad en las exportaciones es el de banano (cavendish), residuos que han sido aprovechados para la obtención de harina de banano verde con cáscara, como insumo para la preparación de harinas compuestas con alto valor nutritivo con potencial para la industria de panificación. Objetivo. Desarrollar un producto de panadería elaborado con diferentes mezclas de harina de banano verde con cáscara, como opción para el aprovechamiento de los residuos de la industria bananera y alternativa nutricional para poblaciones con diferentes grados de desnutrición. Materiales y métodos. Se desarrolló un pan tajado bajo la aplicación de una formulación convencional a partir de diferentes mezclas de harina de trigo y harina de banano verde con cáscara (10 a 16%); la mejor mezcla se eligió empleando un diseño experimental basado en mezclas de vértices extremos, que obedece a las variaciones de la actividad acuosa respecto a la temperatura y la sustitución adecuada de harina de trigo por harina de banano verde con cáscara, como también a los coeficientes estimados de la superficie de respuesta para las variables dependientes. Resultados. Se determinaron los porcentajes de sustitución de la harina de trigo por harina de banano verde con cáscara para obtener los valores mínimos de actividad acuosa en función de la temperatura (14.5% y 16% de harina de banano verde con cáscara, respectivamente). Conclusión. Los valores obtenidos son un punto de referencia para la estandarización y optimización del desarrollo de un producto de panificación, a partir del aprovechamiento de un alimento con propiedades funcionales obtenido del residuo orgánico de uno de los cultivos más importantes en el mundo y especialmente en Colombia, como lo es el banano.
Palabras clave: pan, banano, harina compuesta, cavendishuna, musáceae, actividad acuosa, propiedades nutricionales, residuo orgánico.
Abstract
Introduction. Human beings do not get to consume not even a third of the fruits produced in the world, and one of the main reasons for this are the losses after harvesting. One of the crops that produces a high number of waste material given the high demands under quality terms is banana (Cavendish) and that waste has been used to produce four from green banana with its peel as an input to produce composed fours with a high nutritional value, and with a potential use in bakery. Objective. To develop a bakery product made with several green banana with its peel mixtures, as an option for the use of waste from banana industries and as a nutritional alternative for people with different malnutrition degrees. Materials and methods. A sliced bread was developed under the application of a conventional formula departing from different mixtures of wheat four and green banana with its peel four (10 to 16%). The best mixture was chosen by the use of an experimental model based on extreme vertices mixtures, which responds to the variations of the aqueous activity according to the temperature and the proper substitution of the wheat four with green banana with its peel four, as to the coefficients of the response surface estimated for the depending variables. Results. The substitution percentages of the wheat four with the four made from green banana with its peel, in order to obtain the minimum aqueous activity values according to the temperature (14.5% and 16% of green banana with its peel four, respectively) were determined. Conclusion. The values obtained are a benchmark for the standardization and the optimization of the development of a bakery product, departing from the use of a food with functional properties obtained from the organic waste of one of the most important crops worldwide, and especially in Colombia: The banana.
Key words: bread, banana, composed four, cavendishuna, musaceae, aqueous activity, nutritional properties, organic waste.
Resumo
Introdução. Os seres humanos não chegam a consumir nem um terço das frutas e vegetais que se produzem no mundo, situação que se apresenta em grande parte pelas perdas pós-colheita. Um dos cultivos que apresentam uma percentagem elevada de produção de resíduos pela alta exigência de qualidade nas exportações é o de banana (cavendish), resíduos que foram aproveitados para a obtenção de farinha de banana verde com casca, como insumo para a preparação de farinhas compostas com alto valor nutritivo com potencial para a indústria de panificación. Objetivo. Desenvolver um produto de padaria elaborado com diferentes misturas de farinha de banana verde com casca, como opção para o aproveitamento dos resíduos da indústria bananeira e alternativa nutricional para populações com diferentes graus de desnutrição. Materiais e métodos. Desenvolveuse um pão de forma sob a aplicação de uma formulação convencional a partir de diferentes misturas de farinha de trigo e farinha de banana verde com casca (10 a 16%); a melhor mistura se elegeu empregando um desenho experimental baseado em misturas de vértices extremos, que obedece às variações da atividade aquosa com respeito à temperatura e a substituição adequada de farinha de trigo por farinha de banana verde com casca, como também aos coeficientes estimados da superfície de resposta para as variáveis dependentes. Resultados. Determinaram-se as percentagens de substituição da farinha de trigo por farinha de banana verde com casca para obter os valores mínimos de atividade aquosa em função da temperatura (14.5% e 16% de farinha de banana verde com casca, respectivamente). Conclusão. Os valores obtidos são um ponto de referência para a estandardização e otimização do desenvolvimento de um produto de panificação, a partir do aproveitamento de um alimento com propriedades funcionais obtido do resíduo orgânico de um dos cultivos mais importantes no mundo e especialmente na Colômbia, como o é a banana.
Palavras importantes: pão, banana, farinha composta, cavendishuna, musáceae, atividade aquosa, propriedades nutricionais, resíduo orgânico.
Se dice que los seres humanos no llegan a consumir ni un tercio de las frutas y vegetales que se producen en el mundo, situación que se presenta en gran medida por las pérdidas post-cosecha, las cuales varían entre productos, áreas de producción y épocas del año. Se han diseñado diferentes estrategias que buscan disminuir estas pérdidas, que en algunos países pueden llegar hasta un 50% de la producción anual debido a efectos bióticos, abióticos y factores socioeconómicos que afectan la eficiencia del proceso de recolección, almacenamiento y de transporte12. Es así como a partir de la revisión a los desechos generados por la industria alimentaria, se ha definido que muchos de ellos mantienen altos contenidos de vitaminas, minerales, proteínas y fibras, componentes de los alimentos que están siendo valorados por su aporte funcional a los mismos3. Sin embargo, las estrategias no funcionan de la misma manera para todas las frutas y en todas las regiones, por lo tanto, es necesario contar con diversas opciones que permitan hacer uso de los residuos o desechos generados desde la recolección misma o los generados en los diferentes procesos industriales.
Los niveles de calidad exigidos por el mercado exportador han traído grandes problemas desde el punto de vista ambiental; se estima que entre un 20 y un 25% v/v del banano tipo Cavendissh valery es rechazado4. En la actualidad gran parte de dichos rechazos se utilizan para la producción de compost, en rellenos sanitarios, otro tanto se destina para alimentación animal. Esta materia prima ha sido objeto de estudio para su aprovechamiento en sistemas agroindustriales diversos como: producción de bioetanol, de almidón, celulosa, aumento de fibra dietaria en alimentos, entre otros5, 6.
Una de las frutas objeto de estudio por la alta producción de desechos generados en la postcosecha es el banano, cultivo que se extienden por todas las zonas húmedas tropicales más importantes en el mundo y es el cuarto cultivo en producción mundial. El banano proviene de la planta comprendida dentro de las Monocotiledóneas y pertenecen a la familia botánica Musáceae y esta al orden Scitamineae7, y es la variedad Valery es un clon triploide de Cavendishuna de las más producidas para la exportación, aunque se produce también la variedad Dwarf que reemplazó la Gran Enaine en Colombia, Australia, Martinica, Hawai y Ecuador8.
Las principales causas del alto porcentaje de rechazo de banano para exportación están enmarcadas en procesos de control de calidad rigurosos que buscan garantizar que el producto llegue, en condiciones óptimas, a los lugares de consumo ubicados en Norte América y Europa. Este control ha llevado a que entre un 20% y un 25% del total producido sea rechazado. El rechazo del material para exportación se presenta debido a diferentes circunstancias; las más significativas son: superación del punto óptimo de cosecha, selección durante los procesos de post-cosecha y el desecho de la fruta en puerto9.
En Colombia, a partir del año 2000 se ha presentado un incremento en el área total cultivada, con el consecuente aumento de la producción de material de primera calidad y de residuos agroindustriales10. Esta situación ofrece la posibilidad de generar valor sobre subproductos de esta cadena productiva que tiene garantizada la disponibilidad y abastecimiento de materias primas de alto contenido energético para los procesos de transformación; entre sus componentes más importantes se encuentran el potasio, las vitaminas B6 y C, el magnesio y la fibra dietaria que presenta valores de alrededor de 1.7% del peso total de la fruta11.
En la actualidad, uno de los subproductos de mayor valor nutricional obtenidos a partir del banano verde con cáscara, que es rechazado para exportación, es su harina, la cual puede ser empleada para el desarrollo de harinas compuestas, que según la FAO pueden ser clasificadas en dos categorías: en la primera se agrupan las "harinas de trigo diluidas", en las que se sustituye la harina de trigo por otras harinas hasta un porcentaje del 40%; en la segunda categoría se agrupan las harinas compuestas que no contienen trigo. Las mezclas más frecuentes se realizan con harina de soya12.
En la tabla 1 se muestra la composición fisicoquímica de la harina de banano verde con cáscara producida en Colombia por la Fundación Social Banacol-Corbanacol, que puede ser una opción de producción de harinas compuestas, no con la finalidad de fuente de proteína como tradicionalmente se producen, sino con el fin de aumentar el aporte de micronutrientes requeridos para la salud integral, así como el incremento de la fibra dietaría total.
El objetivo de este proyecto fue desarrollar un producto de panadería elaborado con diferentes mezclas de harina de banano verde con cáscara como opción para el aprovechamiento de los residuos de la industria bananera y alternativa nutricional para poblaciones con altos niveles de desnutrición.
Materiales y métodos
Materias primas
Las materias primas empleadas para la elaboración del pan tajado fueron: harina de trigo de calidad panadera con un contenido proteico de 11%; sal y azúcar comercial; agua potable y levadura prensada, todas estas fueron obtenidas en un mercado local de Medellín, Antioquia. La harina de banano verde con cáscara fue donada por la Fundación Social Banacol. Los reactivos empleados en los análisis fueron grado reactivo marca MERCK.
Métodos
Caracterización fisicoquímica de la harina de banano verde con cáscara
La harina de banano con cáscara fue caracterizada empleando los métodos estandarizados por la AOAC (2007)19. Las propiedades evaluadas fueron: humedad, cenizas, proteína, nitrógeno, grasa, carbohidratos, calorías, cloruros, fibra dietaria total, fibra dietaria soluble y fibra dietaria insoluble.
Preparación del pan tajado
El proceso de elaboración del pan tajado con diferentes mezclas de harina de trigo y de banano verde con cáscara se realizó en la planta de alimentos de la Corporación Universitaria Lasallista. De acuerdo con un procedimiento determinado en la misma planta de alimentos, el pan fue obtenido por un método directo que consistió en mezcla de harina de trigo y de banano verde con cáscara al 61%, agua al 36% y, la sal, el azúcar y la levadura al 1% cada una, respectivamente. Todos los ingredientes fueron mezclados y amasados manualmente; después de un reposo de 10 minutos la masa fue nuevamente amasada mecánicamente en un cilindro marca CARVI durante 15 minutos. La masa se dejó reposando 10 minutos antes de ser llevada a la cámara de fermentación marca GHERSON'S a 35°C durante 1 hora y 40 minutos en porciones de 180 g. Posteriormente, las porciones fueron horneadas en un horno marca CITALSA a 165°C durante 45 minutos. Finalmente, el tajado se realizó a las 17 horas siguientes en una tajadora marca THUNDERBIRD, modelo N° ARM-07A.
]]> Una vez obtenido el pan fresco se almacenó a temperatura ambiente y se le realizaron las pruebas de actividad acuosa.Actividad acuosa
La actividad acuosa se determinó por medio de un medidor AQUALAB marca DECAGON modelo SERIES 3 TE, con una exactitud de ±0.003%. De acuerdo con el manual de instrucciones; el equipo fue calibrado con carbón activado cuya actividad acuosa es de 0.5; posteriormente se calibró con agua destilada que presenta una actividad de 1.
Para establecer la actividad acuosa de las muestras se tomó una porción de 1 cm desde la corteza hacia el centro de la rebanada de pan; posteriormente se colocó en el centro del portaobjetos del equipo y se realizó la lectura automática después de 5 minutos. La medición se llevó a cabo por triplicado.
diseño de experimentos
Las variables objeto de estudio "porcentaje de sustitución del harina de trigo por harina de banano con cáscara" se definieron entre el 10% y 16% de sustitución. El análisis de los datos se llevó a cabo mediante el paquete Statgraphics versión 16. El diseño experimental empleado fue un diseño de mezclas de vértices extremos y mediante la metodología de superficies de respuesta se encontró la región óptima. El orden de los experimentos se aleatorizó totalmente. Los arreglos para cada variable se presentan en la tabla 2.
La cantidad de ingredientes totales se fijó en 100% (X1 + X2 =100%, Σx = 1). Siguiendo el modelo experimental, el arreglo para cada variable es el siguiente:
La variable respuesta tomada en cuenta en el diseño de mezclas fue la actividad acuosa en función de la temperatura. La optimización de las variables se realizó maximizando la función de "deseabilidad", con el fin de encontrar el porcentaje más adecuado de sustitución de harina de trigo por harina de banano verde con cáscara.
Análisis de resultados
Caracterización del harina de banano verde con cáscara: en la tabla 4 se muestran los resultados de las propiedades fisicoquímicas de la harina de banano verde con cáscara.
Una de las propiedad más críticas en la determinación de la calidad de las harinas es la humedad; de allí que el Codex Standard 152-1985 haya determinado un contenido máximo de humedad permitido en la harina de trigo, como referencia de harinas más empleada para consumo humano, en 15,5% m/m, aunque este contenido puede variar de acuerdo con las condiciones climáticas y de almacenamiento de cada país22. El porcentaje hallado para la harina de banano verde con cáscara por ser inferior al de la harina de trigo puede ser considerado un aspecto positivo en formulaciones en las que se realicen mezclas de estas harinas para el desarrollo de productos perecederos como los panes, ya que la humedad es uno de los aspectos más críticos a controlar para el seguimiento de la calidad y la conservación de alimentos; de allí que estén establecidos límites máximos de humedad para la mayoría de productos procesados como: queso cheddar <39%, cereales preparados convencionales (4% a 8%), inflados (7% a 8%), etc23.
]]> De los resultados reportados, es importante resaltar que los valores de cada propiedad son muy similares a los reportados en la tabla 1; esto demuestra la estandarización de la calidad nutricional de la harina de banano verde con cáscara producida a partir de los desechos orgánicos de este cultivo del Urabá antioqueño, Colombia. Entre los valores nutricionales más representativos que pueden ser considerados como un aporte de esta materia prima en el producto de panificación a elaborar son los reportados para el yodo, el hierro y la fibra, responsables en las bondades atribuidas al banano y derivados sobre la salud, antes mencionados.Relación de la actividad acuosa en función de la temperatura con la mezcla de harinas compuestas
La actividad acuosa (aw), definida como la relación que existe entre la presión parcial de vapor de agua de una sustancia y la presión de vapor de agua del agua pura a la misma temperatura24, es uno de los factores más críticos para determinar la calidad y seguridad de los productos que se consumen a diario, ya que afecta la vida útil, la seguridad, la textura, el sabor, y el olor de los alimentos. De esta forma el conocimiento de la actividad acuosa de cada alimento permitirá prever el comportamiento con respecto: al desarrollo de microorganismos, que se ve favorecido con valores de a altos; la oxidación de lípidos que se dará a menor velocidad a bajos valores (0,2 a 0,35); el pardeamiento no enzimático o reacción de Maillard que puede provocar la modificación del sabor y reducción del valor nutritivo del alimento y puede propiciarse su desarrollo máximo en un rango entre 0,5 a 0,7 de a ; y las reacciones enzimáticas que comienza a manifestarse a partir de valores de 0,2 de aw, aumentando considerablemente cuando se superan valores de 0,7 de aw25.
A partir de los factores mencionados, se determinó la actividad acuosa del pan obtenido a partir de las diferentes mezclas de harina de trigo y de banano verde con cáscara, como se muestra en la tabla 5, con el fin de establecer los rangos que pueden afectar en menor medida la calidad de un pan tajado con nutrientes esenciales para la salud.
Se puede observar un comportamiento tanto dependiente como independiente de ambas harinas, debido a que sus comportamientos individuales tienen una relación directamente proporcional a la temperatura y la actividad acuosa; de forma contraria, ocurre cuando ambas harinas son mezcladas, presentando la relación inversa. Este comportamiento se puede confirmar con la aplicación de los modelos estadísticos aplicados en el diseño de vértices y el cálculo de los coeficientes estimados de la superficie de respuesta para las variables dependientes: la actividad de agua y la temperatura, como se muestra en la tabla 6. La harina de banano verde con cáscara y la harina de trigo aumentan la temperatura y la actividad de agua cuando se analizan de manera individual; caso contrario sucede con la mezcla entre ellas.
La tabla 7 muestra la combinación de los niveles de los factores, la cual minimiza la temperatura y la actividad de agua. También presenta la deseabilidad, procedimiento que ayuda a determinar la combinación de los factores experimentales, que simultáneamente optimiza varias respuestas (temperatura y la actividad de agua). Cada una de las respuestas actualmente está establecida como, minimizar simultáneamente la temperatura y la actividad de agua.
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Según la optimización de los resultados, el mínimo valor de temperatura y de actividad de agua se puede obtener si se formula con 14% de harina de banano verde con cáscara y 85.2% de harina de trigo. De lo contrario, si prepara el producto bajo condiciones de máxima temperatura y actividad de agua, se debería obtener una mezcla con 16% de harina de banano verde con cáscara y 84% de harina de trigo. Los valores obtenidos concuerdan con estudios previos sobre harinas compuestas en los que definieron porcentajes de sustitución óptimos de reemplazo en 15% de la harina de trigo con otro tipo de harinas como: harina de chachafruto, de soja, yuca, sorgo, entre otras26,27. Estos estudios mencionados, al igual que los resultados presentados, buscan alternativas para obtener productos de panadería de aceptación organoléptica y con un beneficio adicional para la salud del consumidor, ya sea por el aumento de proteína o de micronutrientes, como es el caso del uso de la harina obtenida de los residuos de cáscara de banano verde.
Conclusiones
Se determinaron los porcentajes de sustitución de la harina de trigo por harina de banano verde con cáscara para obtener los valores mínimos de actividad acuosa en función de la temperatura (14.5% y 16% de harina de banano verde con cáscara, respectivamente).
Los valores obtenidos son un punto de referencia para la estandarización y optimización del desarrollo de un producto de panificación, a partir del aprovechamiento de un producto obtenido de residuo orgánico de uno de los cultivos más importantes en el mundo y especialmente en Colombia.
La mezcla de una harina con alto contenido en micronutrientes es una de las alternativas para la oferta de un alimento funcional de gran aceptación en la comunidad.
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