Determinación del valor nutricional en harina de quinua malteada

Los resultados obtenidos para el valor nutricional (humedad, ceniza, proteína, grasa, carbohidratos, azúcares reductores, vitamina C y energía total) de las tres variedades convencionales de harina de quinua (malteada y sin maltear): INIA Salcedo, Pasankalla roja y Negra Collana, se presentan en la Tabla 3.

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Figura 3. Efecto del malteado en el valor nutricional. *Variación que no denota significancia en la prueba de Tukey (p<0.05)

Las tres variedades seleccionadas de harina de quinua presentaron un contenido de humedad dentro del rango 10.020-11.410% que está dentro del parámetro establecido por la NTP 205.062 (2009) (humedad máxima 13.5%) y por Serna (2001) que indica una humedad critica de 14% para cereales. Disponer de materia prima con contenido de humedad dentro de los rangos establecidos es de suma importancia para la primera etapa del malteado que corresponde al remojo, un grano con humedad muy por debajo del límite puede ocasionar deficiencias en el proceso de transferencia de masa. La variedad Pasankalla roja fue la que presentó menor humedad (10.020 ± 0.049 g/100 g), mientras que el ecotipo Negra Collana (11.410 ± 0.205 g/100 g) la de mayor humedad. Estos valores son similares a los encontrados por Arzapalo et al. (2015) para humedad

-38.90 -24.35 -8.72 -4.51 3.25 35.97 35.51 4.62 -28.86 -37.68 -12.48 -2.72 3.51 45.05 50.00 4.19 -41.05 -4.88 8.01 -31.31 1.18 43.07 9.59 ( *) 2.84 -60 -40 -20 0 20 40 60

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DE AGROPECUARIAS

en variedades convencionales de quinua de color (11.34–11.66 g/100 g). Respecto a las diferencias encontradas en el contenido de humedad según Miranda et al. (2011) es debido a la influencia de la variedad y los factores agronómicos aplicados al cultivo durante su producción.

Jacobsen et al. (1999) demostraron que la humedad del grano y la temperatura representan las variables que mayor efecto tienen en el proceso de germinación de las semillas de quinua. Se determinó el contenido de humedad de las variedades de quinua luego del remojo, que corresponde a la primera etapa del malteado, siendo valores entre 47.801–51.424% que cumplen con lo establecido por Nieto (1984). La rapidez en la imbibición o remojo está determinada por procesos físicos de difusión donde tiene importancia las propiedades de la semilla (tamaño, permeabilidad de la cubierta, contenido de sustancias hidratables, etc.). Es importante controlar la tasa de imbibición inicial de agua, ya que si es muy alta puede ser dañina para la semilla. Sin embargo, en la mayoría de los casos, la rapidez en la entrada de agua viene controlada por la cubierta seminal, la cual evita una imbibición excesivamente rápida que pudiera dañar irreversiblemente a las membranas de las células superficiales. En este sentido, el proceso de imbibición está ligado a la humedad del sustrato donde germinará y la temperatura (Bradford, 1995).

En la Figura 3 se observa disminución significativa (p<0.05) del contenido humedad en las tres variedades de harina de quinua luego del proceso de malteado (por efecto directo del secado) presentando valores entre 6.123-7.850% que está dentro del rango establecido por Romo et al. (2006) que reportaron entre 5-8% en promedio, indicando que la metodología fue estandarizada ajustándose adecuadamente para las variedades de quinua estudiadas. La variedad Pasankalla roja fue la que presentó menor humedad (6.123 ± 0.081 g/100 g), mientras que el ecotipo INIA Salcedo (7.850 ± 0.031 g/100 g) la de mayor humedad. Nuestros resultados se asemejan a lo obtenido por Villalobos (2015) que produjo un malteado de quinua variedad amarilla de humedad 6.94%, Halanoca y Zambrano (2013) que reportan un valor de 6.4% y Álvarez (2012) obtuvo una malta de quinua variedad Blanca de Junín con 7.02% de humedad. En otros casos excede a lo reportado por (Álvarez, 2003) en malta de quinua variedad Chullpi blanca, quien obtuvo 3.64%. Según Hough (1990), una humedad menor al 4% determina una

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buena calidad en la malta; mientras que una humedad demasiado alta hace que la malta pierda aroma y presente dificultades en la molienda. Pese a esto, no se presentó dificultades en la molienda, ni problemas de deterioro durante su conservación.

El contenido de cenizas varió de 2.384-3.150 g/100 g m.s. donde la quinua INIA Salcedo obtuvo menor contenido de cenizas (2.384 ± 0.017 g/100 g m.s.) y la quinua Pasankalla roja el mayor valor (3.150 ± 0.011 g/100 g m.s.). Estos valores están dentro de lo establecido por la NTP 205.062 (2009) (valor máximo de 3.5%) y Wright et al.

(2002) (2.2- 3.1 g/ 100 g) pero es superior a lo indicado por Tello (2009) con 3.0% como máximo valor. La variación entre las muestras puede estar influenciada por la composición del suelo en el cual fueron cultivadas cada una de ellas, los fertilizantes utilizados (ya que no es quinua orgánica) y otros factores ambientales pueden influir en el contenido de material inorgánico de los cereales andinos (Serna, 2001). Además, el contenido de cenizas varía como resultado de la lixiviación de los compuestos inorgánicos solubles durante la extracción de saponina con agua (Bhargava et al., 2006) considerando que las muestras de quinua han pasado por un proceso de desaponificación.

Arzapalo (2015) obtuvo valores de cenizas de 2.94 g/100 g m.s. y 3.46 g/100 g m.s. para las variedades de quinua Negra Collana y Pasankalla roja respectivamente mientras que Soto (2015) reporta 2.90 g/100 g m.s. y 3.50 g/100 g m.s. para los mismos ecotipos, siendo muy parecido a los resultados de la Tabla 3.

La Figura 3 indica disminución significativa (p<0.05) del contenido de cenizas en las tres variedades de harina de quinua luego pasar por el proceso de malteado alcanzando valores de 1.485 ± 0.029 g/100 g m.s. (-37.68%), 2.383 ± 0.002 g/100 g m.s. (-24.35%) y 2.750 ± 0.031 g/100 g m.s. (-4.88%) para INIA Salcedo, Pasankalla roja y Negra Collana respectivamente. Estos resultados no se relaciona con lo obtenido por Valenzuela et al (2015) que reportaron una diminución de 5.08% del contenido de cenizas en quinua malteada variedad Pasankalla roja. Sin embargo, observaron un aumento de 2.80% y 28.32% en las variedades INIA Salcedo y Negra Collana respectivamente; mientras que Carciochi (2014) obtuvo contenido de cenizas de 3.36 g/100 g m.s., 3.40 g /100 g m.s., 3.18 g /100 g m.s. y 3.22 g /100 g m.s. para la muestra

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control (0 horas), ensayo 1 (24 horas), ensayo 2 (48 horas) y ensayo 3 (72 horas) respectivamente en quinua Real germinada. Así mismo, Álvarez (2012) obtuvo que el contenido de cenizas disminuye de 2.56% a 1.62% al cabo de 3 días de germinación y terminando con 2.80% en malta de quinua variedad Blanca de Junín; y Velásquez (2005) obtuvo una disminución del contenido de cenizas de 3.56 g/100 g m.s. a 2.02 g/100 g m.s. en quinua variedad Chullpi luego de pasar por un proceso de malteado. La reducción de materiales inorgánicos dado en algunos casos de malteado se debe al material trasladado a la raicilla y a las pérdidas de lixiviación durante el remojo.

Wild y Russel (2000) indican que algunas semillas reducen su contenido de minerales durante la germinación debido a que necesitan nutrientes de reserva tomados en parte de las proteínas, para realizar esta proteólisis se requieren enzimas, el calcio es esencial en la moderación de la actividad enzimática y es necesario para la formación de las enzimas que catalizan la proteólisis. En algunos pseudocereales la reducción de minerales es menor probablemente porque tomaron como nutrientes de reserva los carbohidratos y estos requieren para su lisis otro tipo de enzimas. En adición, Bravo et al. (2013) realizaron una comparación del análisis proximal de harina de quinua Blanca de Junín sin germinar y germinada (expresado en base seca) obteniendo una reducción del contenido cenizas de 3.05% a 1.50%. Respecto al contenido de mineral reportó un aumento en contenido de hierro y calcio de 4.2 mg/100 g m.s. y 85.0 mg/100 g m.s. a 4.56 mg/100 g m.s. y 405.44 mg/100 g m.s. respectivamente. Caso contrario ocurrió con el fósforo donde se reportó una disminución de 178.1 mg/100 g m.s. a 39.86 mg/100 g m.s. La quinua es rica en fósforo y potasio (representa hasta un 65% del total de cenizas), el contenido en hierro y calcio en la quinua es mayor a la del trigo (Koziol, 1992). Según Bravo et al. (2013) el fósforo sufre una disminución pues es necesaria la utilización de energía en el crecimiento y desarrollo de la planta (germinación) y el calcio estaría concentrándose al ser aportado quizás por el medio de germinación. Se han reportado resultados similares en otras especies del género Chenopodium. Por ejemplo, Luna (2015) en su investigación con cañihua, obtuvo que la ceniza presenta valores, en el rango de 2.79 a 3.12% donde se observa un aumentó en comparación al grano sin procesar (2.71%) de la accesión PIK 030413 y de 2.43 a 2.54% presenta una disminución al grano sin procesar de la accesión PIK 030133 que fue de 2.96%, estos

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valores presentan la misma tendencia que lo reportado por Castillo (2010), donde muestra que la cañihua al ser germinada a 48, 72 y 96 horas reduce de 5.1 a 2.64, 2.6 y 2.89% respectivamente. Asimismo, Colmenares, (2015), indica que el amaranto al ser germinado a 0, 24, 48 y 72 horas no existe cambios. Sin embargo, Chahuan et al. (2015) obtuvieron incrementos de 2.91 a 3.4 g/100g a diferencia de un grano sin procesar en el amaranto, esta diferencia es debido posiblemente al tipo, variedad o ecotipo del grano. El contenido de proteínas en las tres variedades convencionales de harina de quinua se detalla en la Tabla 3, los datos oscilaron entre 12.731-16.791 g/100 g m.s. y son similares a los reportados por Meyhuay (1997) valor entre 11.0-23.1%; Prakash y Pal (1998) valor entre 10.6-16.1%; Ogungbenle (2003) 13.5% y Abugoch et al. (2009) con 14.2%., así también superan lo establecido por la NTP 205:062 (2009) que establece que el mínimo porcentaje de proteínas es de 10%. La variedad Negra Collana presentó el mayor contenido de proteínas (16.791± 0.017 g/100 g m.s.) mientras que el ecotipo INIA Salcedo (12.731± 0.013 g/100 g m.s.) la menor. Estos valores son cercanos a lo reportado por Soto (2015) con 18.80 g/100 g m.s. y 13.96 g/100 g m.s. para las variedades Negra Collana e INIA Salcedo respectivamente, pero no se tiene relación con lo obtenido por Valenzuela et al. (2015) con 13.26 g/100 g m.s. y 15.57 g/100 g m.s. para los mismo ecotipos. Según López et al. (2007) la cantidad de proteína difiere notablemente en los distintos cereales e incluso dentro del mismo cereal de una cosecha a otra. Esto se debe a la fuerte interacción entre el genotipo y las condiciones ambientales que prevalecen durante el desarrollo y maduración del grano.

Luego del proceso de malteado, las variedades de harina de quinua presentaron diferencias significativas (p<0.05) en el contenido de proteínas con valores de 11.143- 18.137 g/100 g m.s. Se obtuvo que las variedades INIA Salcedo y Pasankalla roja presentaron disminución de 12.5% y 8.7% respectivamente comparado con la harina sin maltear, mientras que la quinua Negra Collana se ve beneficiada aumentando en 8% logrando un valor de 18.137± 0.020 g/100 g m.s. Este comportamiento se asemeja a lo obtenido por Valenzuela et al. (2015) que reportan una diminución de 5.27% y 5.66% del contenido de proteínas en quinua malteada variedades INIA Salcedo y Pasankalla roja respectivamente. Sin embargo, la variedad Negra Collana sufrió un incremento de 22.57% alcanzando un valor de 14.50 g/100 g m.s.; para el ecotipo que se ve

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beneficiado el aumento de su valor proteico puede deberse como un efecto de concentración ya otros componentes del grano son consumidos. A su vez, Mamani (2015) evaluó el contenido de proteínas en variedades de quinua germinada, expandida, perlada, harina y hojuelas; obteniendo una reducción de 14.49% a 13.35% en el biotipo INIA Salcedo luego de germinarla.

Según Donkor et al. (2012) el grado de los cambios observados depende de diversas condiciones de germinación, tales como la temperatura, la humedad, los medios de cultivo, la maceración (remojo) y la longitud de la germinación. Esto significa que la comparación directa es válida en el presente trabajo ya que están definidas las óptimas condiciones del proceso para la quinua. Sin embargo, el factor variedad es inherente a la materia prima por lo que se debería realizar estudios para optimizar los parámetros del malteado en cada uno de los ecotipos seleccionados. Durante el proceso de germinación en cereales, las reservas de nutrientes principalmente almidón y cuerpos proteicos, por acción de amilasas y proteasas son convertidos en compuestos básicos como azúcares simples y aminoácidos respectivamente que son transportados y oxidados para suplir el crecimiento y la elongación del embrión (Taiz y Zeiger, 2006). Entonces una causa de la reducción del contenido de proteínas en las variedades INIA Salcedo y Pasankalla roja se refiere al consumo como fuente de energía para el desarrollo del germinado. Además se considera que durante el malteado, los compuestos de alto peso molecular tienden a ser degradados, existiendo una pérdida de materia seca de 6 a 12%, debido a materiales lixiviados durante el remojo, pérdidas por respiración y eliminación de raicillas (Hough, 1990), pudiendo ser la merma de materia seca proveniente de proteínas, grasas, carbohidratos o minerales.

Villalobos (2015) obtuvo un comportamiento variable respecto al contenido proteico en harina de quinua germinada variedad amarilla a diferentes tiempos de germinación siendo de 15.22%, 15.20%, 16.50%, 14% y 11.7% sometidos a 24, 36, 48, 72 y 96 horas respectivamente. Así también, Carciochi (2014) obtuvo similar comportamiento con valores de 14.7 g/100 g m.s., 15.48 g /100 g m.s., 14.26 g /100 g m.s. y 15.94 g /100 g m.s. para la muestra control (0 horas), ensayo 1 (24 horas), ensayo 2 (48 horas) y ensayo 3 (72 horas) respectivamente; siendo un incremento significativo en los brotes correspondientes a las 72 horas de germinación en relación a quinua variedad Real sin

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germinar. Este incremento ha sido explicado teniendo en cuenta que el consumo de carbohidratos durante los procesos respiratorios, eleva el porcentaje composicional de los otros componentes (Traore et al., 2004). En el caso de las proteínas, las materias nitrogenadas cambia por solubilización y desdoblamiento; donde el nitrógeno soluble deja de aumentar al tercer o cuarto día de germinación, debido a la síntesis de nuevas proteínas en el embrión, siendo el caso de la quinua el beneficio del malteado se ve reflejado en una mejora de la digestibilidad más que en el aumento de la proporción de aminoácidos. Sin embargo vale aclarar que el contenido proteico se estimó sobre nitrógeno total y según ciertos autores que también han observado incrementos en el contenido proteico luego de germinar semillas, tanto la síntesis de enzimas como de sustancias nitrogenadas no proteicas (como ácidos nucleicos) pueden contribuir a dicho incremento observado, ya que todos estos compuestos son determinados por el método de Kjeldahl (Moongngarm y Saetung, 2010).

Se han reportado resultados similares en otras especies del género Chenopodium. En este caso, Luna (2015) reportó un contenido de proteína entre 17.35% a 17.99% en cañihua malteada, observando un aumento a comparación con el grano sin maltear (14.78%) de la accesión PIK 030413 y de 11.91% a 16.54% se observa también un aumento a lo obtenido con el grano de la accesión PIK 030133 que fue de 13.49%, estos valores presentan la misma tendencia que lo reportado por Castillo (2010) donde muestra que la cañihua al ser germinada a 48, 72 y 96 horas incrementa de 16.80 a 17.30, 17.50 y 17.70%, Chahuan et al., (2015) también reportaron resultados de un incremento de 15.05 a 16.5 g/100 g a diferencia de un grano sin procesar en el amaranto, este aumento en proteína en el grano es debido al malteado, debido a la acción enzimática marcadamente proteolítica. Sin embargo Colmenares (2015), indicó que el amaranto al ser germinado a 0, 24, 48 y 72 horas no existe cambios.

En relación al contenido de grasa se encontró una variación entre las variedades seleccionadas de 6.627 - 8.298 g/100 g m.s, similar a la variación reportada por otros autores como Avilés y Jinés (2000) (4 a 9%), Magno (2010) (5.3–8.4 g/100 g m.s.), Bonifacio y Saravia (2006) (3.67% a 8.92%) y superior al porcentaje de grasa mínimo establecido por la NTP 205.062 (2009) (4%) y por Tello (2009) que considera unos valores mínimos de 4.5% de grasa. Las variaciones se deben a los diversos cultivares de

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la materia, así como los factores ambientales y climáticos son determinantes. (González

et al., 2012).

La Tabla 3 muestra que la harina de quinua Pasankalla roja presentó el mayor contenido de grasa (8.298 ± 0.007 g/100 g m.s.) mientras que la variedad Negra Collana (6.627 ± 0.022 g/100 g m.s.) fue la menor. Los resultados tienen diferencias respecto a lo obtenido por Valenzuela et al. (2015) que reportan valores de 6.06 g/100 g m.s. y 6.08 g/100 g m.s. para las variedades Pasankalla roja y Negra Collana respectivamente y un valor mayor de 6.77 g/100 g m.s. para INIA Salcedo, a comparación con nuestro dato experimental (7.860 ± 0.007 g/100 g m.s.) para este ecotipo. Por otro lado, guardan relación con lo reportado por Soto (2015) con 6.49 g/100 g m.s., 6.88 g/100 g m.s. y 6.78 g/100 g m.s. para la quinua INIA Salcedo, Pasankalla roja y Negra Collana respectivamente.

La Figura 3 muestra disminución significativa (p<0.05) del contenido graso en las tres variedades de harina de quinua luego del proceso de malteado alcanzando valores de 7.647 ± 0.010 g/100 g m.s. (-2.72%), 7.924 ± 0.010 g/100 g m.s. (-4.51%) y 4.552 ± 0.025 g/100 g m.s. (-31.31%) para INIA Salcedo, Pasankalla roja y Negra Collana respectivamente. Estos resultados se asemejan a los datos de Valenzuela et al. (2015) que reportaron una diminución de 3.44% y 2.49% del contenido de grasa en quinua malteada variedad INIA Salcedo y Pasankalla roja respectivamente.

En adición, Carciochi (2014) obtuvo que la germinación a diferentes tiempos provoca una disminución del contenido de grasas totales en quinua variedad Real reportando valores de 5.92 g/100 g m.s., 5.03 g /100 g m.s., 4.89 g /100 g m.s. y 4.52 g /100 g m.s. para la muestra control (0 horas), ensayo 1 (24 horas), ensayo 2 (48 horas) y ensayo 3 (72 horas) respectivamente; registrando una disminución paulatina del contenido de lípidos a medida que progresó el proceso germinativo, alcanzando a las 72 horas una disminución significativa (p<0.05) aproximada del 24% al valor obtenido para las semillas de quinua sin germinar. Así también, Álvarez (2012) obtuvo resultados similares en quinua Blanca de Junín disminuyendo el contenido graso de 7.26% a 6.99% al finalizar la germinación y terminando con 7.12% en la malta y Bravo et al. (2013) obtuvieron una reducción del contenido de grasas de 7.83% a 6.10% en harina de

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quinua Blanca de Junín malteada. Este hecho ha sido atribuido a que durante la germinación, los lípidos pueden ser hidrolizados por enzimas lipolíticas y utilizados para la síntesis de carbohidratos y/o proteínas, o también como fuente de energía necesaria para los cambios bioquímicos que ocurren en la semilla (Obizoba y Atti, 1994; Moongngarm y Saetung, 2010).

La disminución del contenido graso en el grano se debe que el malteado comprende varios procesos metabólicos de degradación que requieren una cantidad de energía, reflejándose en un aumento en la taza respiratoria (King y Puwastien, 1987; Taiz y Zeiger, 2002). Además la mayor parte de los lípidos en el embrión durante el malteado, ¼ de las materias grasas desaparecen debido a la respiración (Álvarez, 2012). Sin embargo no hubo una explicación clara de las diferencias en composiciones inmediatas. Las diferencias son posiblemente debido a las interacciones de varios factores, tales como las variedades, cultivares, factores genéticos, tipos de suelo y de cultivo métodos analíticos y condiciones ambientales (Toledo y Burlingame, 2006; Repo-Carrasco- Valencia et al., 2010 y Miranda et al., 2011).

Al igual que las proteínas y los carbohidratos, las grasas también sufren cambios en su composición ya que por la acción de las lipasas pasan de ser cuerpos que están fusionados a las vacuolas en el interior de las células a transformarse en ácidos grasos y glicerol. Para que estos compuestos puedan ser utilizados en la germinación es necesario que se conviertan en carbohidratos solubles, y se llega a esto mediante una serie de reacciones químicas al interior de las vacuolas y de las mitocondrias que dan como resultado un componente llamado fosfoenolpiruvato y por el proceso de gluconeogénesis, en carbohidrato soluble (Herrera et al., 2006).

Se han reportado resultados diferentes en otras especies de cereales. En el estudio realizado por Barcelos et al. (2002) se observa una disminución en los valores de grasa de un 29.5% en semillas germinadas de soja (Glycine max L.) durante cuatro días. Sin embargo Martínez et al. (2011) encontraron en su estudio un aumento de la grasa de un 4.8% a las 48 horas de germinar semillas de Glycine max (L.) Merrill; estos autores atribuyen el aumento al tiempo de germinación, debido a que la disminución de las reservas de nutrientes (lípidos) para el requerimiento de energía se produce a partir de

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las 72 horas de germinación. Asimismo, Bressani y Rodas (2009) obtuvieron que el amaranto procesado en seco (expansión, malteado, laminado) contienen más aceite que las muestras crudas y las procesadas en medio líquido; registrando un aumento de 6.60 g/100 g m.s. a 6.93 g/100 g m.s. luego del malteado. La causa podría ser el rompimiento de la célula, permitiendo una mejor penetración del solvente y extrayendo por consiguiente mayores niveles de grasa.

En adición, Luna (2015) obtuvo que la grasa en cañihua presenta valores en el rango de 5.48 a 7.33% observándose una reducción inicial y posterior incremento, igualando a lo obtenido del grano sin procesar (7.33%) en la accesión PIK 030413 y de 8.07 a 8.32% se observa un aumento a lo obtenido con el grano de la accesión PIK 030133 que fue de 7.25%, estos valores presentan la misma tendencia que lo reportado por Castillo (2010) donde muestra que la cañihua al ser germinada a 48, 72 y 96 horas incrementa de 6.50 a 10.00, 10.00 y 9.00% este incremento en grasa se debe a que existe una disminución en el contenido de humedad con la finalidad de detener la actividad enzimática. Sin embargo según datos reportados por Chahuan et al., (2015) obtiene resultados de una disminución de 6.68 a 4.7 g/100 g a diferencia de un grano sin procesar en el amaranto. Así mismo, Colmenares (2015), indica que el amaranto al ser germinado a 0, 24, 48 y 72 horas disminuyen, esta diferencia es debido posiblemente al tipo, variedad o ecotipo del grano.

La cantidad de carbohidratos de las muestras osciló entre 73.691-77.025 g/100 g m.s. que pueden ser comparado con lo reportado por Carciochi (2014) (61.2–72.6 g/100 g m.s.) y la NTP 205.062 (2005) (mínimo 65%), además Llorente (2008) destaca al almidón como el más importante de los hidratos de carbono en todos los granos (58 a 68% de la materia seca).

La harina de quinua INIA Salcedo presentó el mayor valor de carbohidratos (77.025 ±