UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA EQUINOCCIAL
FACULTAD DE CIENCIAS DE LA INGENIERÍA
CARRERA DE INGENIERÍA DE ALIMENTOS
ESTUDIO DE LA SUSTITUCIÓN PARCIAL DE HARINA DE TRIGO
CON HARINA DE QUINUA CRUDA Y LAVADA EN LA
ELABORACIÓN DE PAN.
TRABAJO PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO
DE INGENIERO DE ALIMENTOS
AVECILLAS CORELLA RODRIGO ALEJANDRO
DIRECTORA: ING. GABRIELA VERNAZA, PhD
© Universidad Tecnológica Equinoccial. 2015
DECLARACIÓN
Yo Rodrigo Alejandro Avecillas Corella, declaro que el trabajo aquí descrito es de
mi autoría; que no ha sido previamente presentado para ningún grado o
calificación profesional; y, que he consultado las referencias bibliográficas que se
incluyen en este documento.
La Universidad Tecnológica Equinoccial puede hacer uso de los derechos
correspondientes a este trabajo, según lo establecido por la Ley de Propiedad
Intelectual, por su Reglamento y por la normativa institucional vigente.
_________________________
Rodrigo Alejandro Avecillas Corella
CERTIFICACIÓN
Certifico que el presente trabajo que lleva por título “Estudio de la sustitución
parcial de harina de trigo con harina de quinua cruda y lavada en la elaboración de pan.”, que, para aspirar al título de Ingeniero de Alimentos fue
desarrollado por Rodrigo Alejandro Avecillas Corella, bajo mi dirección y supervisión, en la Facultad de Ciencias de la Ingeniería; y cumple con las
condiciones requeridas por el reglamento de Trabajos de Titulación artículos
18 y 25.
___________________
Ing. Gabriela Vernaza, PhD
DIRECTOR DEL TRABAJO
i
ÍNDICE DE CONTENIDOS
PÁGINA
RESUMEN ix
ABSTRACT xi
1. INTRODUCCIÓN 1
2. MARCO TEÓRICO 6
2.1QUINUA 6
2.1.1 VARIEDADES DE QUINUA 7
2.1.2 LA QUINUA EN ECUADOR 8
2.1.3 ZONAS DE PRODUCCIÓN ECUADOR 9
2.1.4 VALOR NUTRICIONAL DEL GRANO 10
2.1.4.1 Proteína 10
2.1.4.2 Lípidos 12
2.1.4.3 Carbohidratos y Fibra 12
2.1.4.4 Minerales y Vitaminas. 13
2.1.4.5 Otros compuestos de la Quinua 15
2.1.5 USOS DE LA QUINUA 16
2.1.5.1 Alimentación Humana 17
2.1.5.2 Innovaciones en la Industria Alimentaria 18
2.1.5.3 Otros usos Industriales 19
2.2TRIGO 19
2.2.1 EL TRIGO EN EL ECUADOR. 21
2.2.2 PRODUCCIÓN DE TRIGO EN ECUADOR 22
2.2.3 USOS DEL TRIGO 23
2.3HARINASCOMPUESTAS 24
2.4ANÁLISISREOLÓGICOSENMASASPARAPANIFICACIÓN 25
ii
PÁGINA
2.4.1.1 Índice de absorción de agua 26
2.4.1.2 Índice de amasado 26
2.4.1.3 Fuerza de gluten 26
2.4.1.4 Índice de viscosidad del gel de almidón 27
2.4.1.5 Índice de resistencia a la amilasa 27
2.4.1.6 Retrogradación del almidón 27
2.5ELPAN 27
3. METODOLOGÍA 29
3.1CARACTERIZACIÓNDELAMATERIAPRIMA 29
3.2OBTENCIÓNDEHARINADEQUINUACRUDA 29
3.3OBTENCIÓNDEHARINADEQUINUALAVADA 29
3.4ANÁLISISDEHARINAS 30
3.4.1 COMPOSICIÓN CENTESIMAL 30
3.4.2 ACIDEZ TITULABLE 31
3.4.3 POTENCIAL HIDRÓGENO (pH) 31
3.4.4 ÍNDICE DE SOLUBILIDAD EN AGUA (ISA) E ÍNDICE DE
ABSORCIÓN DE AGUA (IAA) 32
3.4.5 DETERMINACIÓN DE COLOR DE HARINAS 33
3.5MEZCLASENTREHARINAS 34
3.5.1 ANÁLISIS MIXOLAB 34
3.6PROCESOTECNOLÓGICODEELABORACIÓN DEPAN 34
3.7ANÁLISISDELPAN 36
3.7.1 DETERMINACIÓN DEL VOLUMEN ESPECÍFICO DE PAN 36
3.7.2 DETERMINACIÓN DE COLOR DEL PAN 37
3.7.3 ANÁLISIS SENSORIAL 37
3.7.4 COMPOSICIÓN CENTESIMAL DEL PAN 38
iii
PÁGINA
4. ANÁLISIS DE RESULTADOS 40
4.1ANÁLISISDEHARINAS 40
4.1.1 COMPOSICIÓN CENTESIMAL 40
4.1.2 ACIDEZ TITULABLE Y POTENCIAL HIDRÓGENO 43
4.1.3 ÍNDICE DE ABSORCIÓN DE AGUA (IAA) E ÍNDICE DE
SOLUBILIDAD EN AGUA (ISA) 45
4.1.4 DETERMINACIÓN DE COLOR DE HARINAS 48
4.2MEZCLASENTREHARINAS 49
4.2.1 PRUEBAS REOLÓGICAS MIXOLAB 49
4.2.2.1 Índice de Amasado - C1 51
4.2.2.2 Calidad de la proteína – C2 55
4.2.2.3 Gelatinización del almidón – C3 57
4.2.2.4 Actividad amilasa – C4 59
4.2.2.5 Retrogradación del almidón – C5 60
4.3ANÁLISISDELPAN 62
4.3.1 DETERMINACIÓN DEL VOLUMEN ESPECÍFICO DE PAN 62
4.3.2 DETERMINACIÓN DE COLOR DEL PAN 65
4.3.3 ANÁLISIS SENSORIAL 69
4.3.4 COMPOSICIÓN CENTESIMAL DEL PAN 73
5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 76
5.1CONCLUSIONES 76
5.2RECOMENDACIONES 78
BIBLIOGRAFÍA 79
iv
ÍNDICE DE TABLAS
PÁGINA Tabla 1. Composición química de granos de quinua y de cereales en
base seca 10
Tabla 2. Comparativo de los aminoácidos del grano de la quinua, con
otros alimentos 11
Tabla 3. Contenido de ácidos grasos en el grano de quinua 12 Tabla 4. Contenido de azúcares en granos andinos g/100g materia
seca. 13
Tabla 5. Contenido de minerales en el grano de la quinua 14 Tabla 6. Contenido de vitaminas en el grano de la quinua. 14 Tabla 7. Metodología para la determinación de la composición
centesimal de las materias primas 30
Tabla 8. Metodología para la determinación de la composición
centesimal de los panes obtenidos 38
Tabla 9. Composición centesimal de las materias primas. 40 Tabla 10. Acidez titulable y pH de las materias primas. 43 Tabla 11. Índice de absorción y solubilidad, realizado a las materias
primas. 45
Tabla 12. Color e índice de blancura, realizado a las materias primas. 48 Tabla 13. Fuerza y tiempo de las formulaciones en el análisis del
MIXOLAB 50
v
PÁGINA
Tabla 19. Composición centesimal de los panes elaborados con 100% harina de trigo, 10% de harina de quinua cruda y 10% de
vi
ÍNDICE DE FIGURAS
PÁGINA Figura 1. Proceso tecnológico elaboración de pan (O´Donell, 2013). 35 Figura 2. Composición centesimal de las materias primas. 42 Figura 3. Índice de pH de las materias primas. 44 Figura 4. Acidez titulable de las materias primas. 45 Figura 5. Índice de absorción de agua de las materias primas. 46 Figura 6. Índice de solubilidad en agua de las materias primas. 47 Figura 7. Índice de blancura de las materias primas. 49 Figura 8. Curva análisis Mixolab muestra 100% harina de trigo. 51 Figura 9. Curva análisis Mixolab mezcla 95% harina de trigo - 5%
harina de quinua cruda. 52
Figura 10. Curva análisis Mixolab mezcla 90% harina de trigo - 10%
harina de quinua cruda. 53
Figura 11. Índice de Amasado - C1. 54
Figura 12. Tiempo de estabilidad. 55
Figura 13. Curva análisis Mixolab mezcla 80% harina de trigo - 20%
harina de quinua cruda. 56
Figura 14. Calidad de la proteína – C2. 57
Figura 15. Curva análisis Mixolab mezcla 95% harina de trigo - 5%
harina de quinua lavada. 58
Figura 16. Gelatinización del almidón – C3. 58
Figura 17. Curva análisis Mixolab mezcla 90% harina de trigo - 10%
harina de quinua lavada. 59
Figura 18. Actividad amilasa – C4. 60
Figura 19. Curva análisis Mixolab mezcla 80% harina de trigo - 20%
harina de quinua lavada. 61
Figura 20. Retrogradación del almidón – C5. 61
vii
PÁGINA
Figura 22. Volumen de los panes obtenidos. 64
Figura 23. Luminosidad de la corteza de los panes elaborados. 66 Figura 24. Color de la corteza de los panes elaborados. 67 Figura 25. Luminosidad de la miga de los panes elaborados. 69 Figura 26. Análisis sensorial de los panes elaborados con harina de
quinua cruda y harina de trigo. 72
Figura 27. Análisis sensorial de los panes elaborados con harina de
quinua lavada y harina de trigo. 72
Figura 28. Componentes centesimales de los panes elaborados a
viii
ÍNDICE DE ANEXOS
PÁGINA
ANEXO I
RESULTADOS DE ANÁLISIS QUÍMICO HARINAS 94
ANEXO II
RESULTADOS DE ANÁLISIS MIXOLAB HARINAS 97
ANEXO III
PROCESO TECNOLÓGICO ELABORACIÓN DE PAN 104
ANEXO IV
ENCUESTAS PARA ANÁLISIS SENSORIAL 105
ANEXO V
ix
RESUMEN
La quinua (Chenopodium quinoa Willd) es uno de los más importantes cultivos de la región andina; con un alto contenido de proteína, una composición
balanceada de aminoácidos, y un contenido alto de lisina. Debido a que la
producción de trigo en el Ecuador no satisface la demanda actual del país, se
empezó a importar trigo, para compensar la necesidad de este cereal; las
importaciones de trigo para panificación se podrían disminuir utilizando harinas
de otros cereales como la quinua. El objetivo del presente estudio fue la obtención
de harina compuesta de harina de trigo con harina de quinua cruda y harina de
quinua lavada, y evaluar el porcentaje de sustitución parcial; aprovechando los
altos índices proteicos que posee la quinua, dándole así un valor agregado a los
productos panificables, en este caso pan de molde, que se obtuvieron de estas
mezclas. La quinua fue sometida a un pretratamiento de lavado para eliminar o
disminuir los factores antinutricionales que posee como las saponinas, el proceso
de lavado se lo realizó con abundante agua para retirar las impurezas,
posteriormente se deshidrató a una temperatura de 65 °C durante cuatro horas.
Se obtuvo dos tipos de harina a base de quinua y se realizó la caracterización
físico-química a cada una; la harina de quinua cruda presentó los siguientes
valores para su contenido de: proteína 13.95%, grasa 7.23%, ceniza 3.07%, fibra
1.76%, y energía (Kcal/100g) 361.4; la harina de quinua lavada presentó valores
de: proteína 13.98%, grasa 7.10%, ceniza 2.58%, fibra 1.83%, y energía
(Kcal/100g) 388.4. Se trabajó con tres porcentajes de sustitución en la
formulación de mezclas de harina de trigo con harina de quinua cruda y harina
de quinua lavada, de 95:5, 90:10 y 80:20%; la masa que conservó sus
propiedades reológicas según los análisis del MIXOLAB fue la elaborada con el
10% de harina de quinua lavada y 90% de harina de trigo. En los panes obtenidos
se observó que a mayor porcentaje de inclusión de harina de quinua cruda y
x
de color oscuro entre las mezclas, disminución del esponjado de la masa,
aumento de olor y sabor característico de la quinua; además, debido a que la
quinua carece de gluten, se pudo reflejar la inelasticidad que a su vez se vio
reflejada en la masa y en el producto final. Según el análisis sensorial se pudo
determinar que a medida que se aumenta el porcentaje de sustitución de harina
de quinua reduce el nivel de satisfacción del consumidor conforme al sabor para
todos los panes; se logró un aumento en la cantidad de proteína de un 1.32 %
con la adición de la harina de quinua cruda y de un 0.93% con la harina de quinua
lavada al 10% en los panes obtenidos, respecto al pan control elaborado con un
xi
ABSTRACT
Quinoa (Chenopodium quinoa Willd) is one of the most important crops in the Andean region; with a high protein content, a balanced amino acid composition,
and a high content of lysine. Due to the fact that the production of wheat in the
Ecuador does not satisfy the current demand of the country, one started importing
wheat, to compensate the need of this cereal; the imports of wheat for panification
might be diminished using flours of other cereals as the quinoa.The aim of the
present study was the obtaining of flour consisted of flour of wheat with flour of
quinoa raw and flour of quinoa washed, and to evaluate the percentage of partial
substitution; taking advantage of the high multifaceted indexes that the quinoa
possesses, giving him this way a value added to the panificable products, in this
case square loaf, which was obtained of these mixtures. The quinoa was
submitted to a pretreatment of wash to eliminate or to diminish the anti-nutritional
factors that it possesses as the saponinas, the process of wash realized it with
abundant water to withdraw the impurities, later it was dehydrated to a
temperature of 65 °C for four hours. Two types of flour were obtained based on
quinoa and physicist - chemistry carried out the characterization to every; the flour
of quinoa raw presented the following values for his content of: protein 13.95 %,
fat 7.23 %, ash 3.07 %, fiber 1.76 %, and energy (Kcal/100g) 361.4; the flour of
quinoa washed presented values of: protein 13.98 %, fat 7.10 %, ash 2.58 %, fiber
1.83 %, and energy (Kcal/100g) 388.4. One was employed with three percentages
of substitution at the formulation of mixtures of flour of wheat with flour of quinoa
raw and flour of quinoa washed, of 95:5, 90:10 and 80:20 %; the mass that
preserved his rheological properties according to the analyses of the MIXOLAB
was elaborated with 10 % of flour of quinoa washed and 90 % of flour of wheat.
In the obtained breads was observed that to major percentage of incorporation of
flour of quinoa raw and washed; major loss of volume, it increased in the thickness
xii
mass, increase of smell and flavor typical of the quinoa; in addition, due to the fact
that the quinoa lacks of gluten, it was possible to reflect the inelasticity that in turn
met reflected in the mass and in the final product. According to the sensory
analysis it was possible to determine that as there increases the percentage of
substitution of flour of quinoa it reduces the level of satisfaction of the consumer
in conformity with the flavor for all the breads; an increase was achieved in the
quantity of protein of a 1.32 % by the addition of the flour of quinoa raw and of
0.93 % by the flour of quinoa washed to 10 % in the obtained breads, with regard
1
1. INTRODUCCIÓN
El Ecuador no es un gran productor de harina de trigo, pero es uno de los
principales productores de quinua, y esta no es aprovechada para la elaboración
de harina y productos de panificación. Desde hace varios años se ha fortalecido
el interés mundial en investigar cultivos andinos subexplotados, u olvidados, no
solamente por el aspecto agronómico, sino también por su valor nutritivo y calidad
biológica. Se destaca el interés por los granos andinos; en especial de la quinua
(Chenopodium quinoa Willd) por su alto valor nutricional relacionado particularmente con el contenido y calidad de sus proteínas; por su contenido de
aminoácidos esenciales, siendo notablemente ricos en lisina, metionina y
triptófano. (FAO, 2003).
Dada la alta calidad nutricional de la quinua así como su capacidad de soportar
condiciones ambientales extremas, algunas organizaciones como la FAO las han
seleccionado como cultivos destinados a ofrecer seguridad alimentaria en el siglo
XXI. (FAO, 2011). En la última década la quinua ha ganado gran espacio en los
mercados de consumo al nivel internacional, lo cual abre mayores oportunidades
económicas para los productores de nuestro país. Estudios sobre la quinua
tienen gran interés, desde el punto de vista tanto nutricional, como de la química
de alimentos y actualmente tienen impacto en la nutrición biomédica y la medicina
preventiva. La quinua era un producto sembrado por nuestros antepasados y que
debido a la llegada de nuevos cereales como el trigo, este cultivo fue desplazado
y ahora es desconocido en nuestro país, se pensó en la posibilidad de presentar
una propuesta de productos de panificación elaborados a partir de la harina de
2
El contenido de proteínas, alrededor del 15%, es mayor que el del arroz y maíz y
similar al del trigo duro. Están formadas por albúminas y globulinas,
principalmente, y el bajo contenido en prolaminas y glutelinas motiva a que se
afirme que la quinua no tiene gluten. La carencia de gluten puede ser un factor
restrictivo para el empleo de la harina de quinua en panificación, pero es de gran
utilidad para su utilización en la dieta de personas sensibles a las que la presencia
de gluten ocasiona afecciones de colon e importantes lesiones intestinales.
(Magno, 2002). Las proteínas de la quinua presentan una proporción de
aminoácidos más equilibrada que la de los cereales especialmente en lisina,
histidina y metionina, lo que le proporciona un valor especial en las dietas
vegetarianas. La propiedad de la proteína de la quinua para formar geles y
proporcionar una matriz estructural con el agua, sabores y otros ingredientes en
la elaboración de alimentos, es lo que motiva el desarrollo de nuevos productos
alimenticios. (Vioque y Millán, 2006).
La importancia de la proteína de la quinua radica en la calidad de la misma. Las
proteínas de quinua, son principalmente de tipo albúmina y globulina. Estas
tienen una composición balanceada de aminoácidos esenciales parecida a la
composición aminoácida de la caseína (Brinegar y Goundan, 1993). Los ácidos
grasos principales de la quinua son el linoleico y el linolénico. Teniendo en cuenta
que normalmente un aceite con grandes cantidades de éstos dos ácidos grasos
se convierte rápidamente en rancio, el aceite de la quinua demuestra bastante
estabilidad. Esto se debe a las altas concentraciones de tocoferol en la semilla
de la quinua y que actúa como un antioxidante natural. (Herrera y Faching, 1989).
El trigo es uno de los cereales más usados para la producción de alimentos
básicos como el pan, por su propiedad de formar una masa que pueda atrapar
gas producido por levaduras durante la fermentación, dando una estructura
3
alimentos más saludables y variados a nivel nacional, ha llevado a la elaboración
de productos de panificación con un reemplazo total o parcial de la harina de trigo
por harina de otros cereales, mejorando así la calidad nutricional. El uso de la
harina de quinua ha mostrado efectos positivos en la calidad nutricional de panes
con sustituciones en pequeñas cantidades, pero se ha determinado que
pseudocereales como el amaranto y la quinua presentan perfiles reológicos
diferentes al trigo, lo cual afecta el perfil sensorial de estos productos (Díaz y
Hernández, 2012).
Los panes funcionales son aquéllos que proporcionan un efecto beneficioso para
la salud más allá de su función básica nutricional, representan una alternativa
interesante, ya que el pan se encuentra entre los alimentos más consumidos en
muchos países. Harinas de quinua son consideradas como una fuente
interesante para su utilización en el diseño de panes funcionales, aumentando el
aporte de fibra y de minerales (Zuleta et al., 2012).
Según Zuleta et al. (2012) muestra que los panes funcionales representan una
alternativa interesante como vehículo de nuevas fuentes de fibra. Se estudiaron
materias primas cuya obtención y uso es aún de tipo artesanal, la harina de
banana verde (HBV) (Musa acuminata var nanica) y la harina de algarroba (HA)
(Prosopis alba) con las cuales se elaboraron panes mezclando harina de trigo
(HT): HBV/HT 50:50 y HA/HT 25:75. La composición centesimal realizada según
AOAC determinó el contenido de hierro, zinc y calcio por EAA. Tanto las materias
primas como los panes se caracterizaron por un alto contenido de fibra. Los
panes presentaron alrededor de 22% menos de carbohidratos disponibles que el
pan blanco. Estos resultados señalan a estas harinas como ingredientes
promisorios para su utilización en el diseño de panes funcionales, con un
importante aporte de fibra dietaria, que permite considerarlos alimentos ricos en
4
a un mayor aporte de hierro y calcio, mientras que la de HBV, por sus
características funcionales, permitió un mayor reemplazo de harina de trigo.
Díaz y Hernández (2012) determinaron que el reemplazo parcial de la harina de
trigo puede mejorar el perfil nutricional de productos horneados, pero al mismo
tiempo generar una disminución de su calidad sensorial. En este estudio se
empleó tres variedades de quinua para formular harinas compuestas,
determinando que el aumento en la inclusión de quinua afecta significativamente
las propiedades reológicas y texturas, en la que la variedad de quinua Facianar
Aurora presentó mayor aptitud tecnológica para la panificación, con una mayor
actividad de amilasa y degradación enzimática explicando una mayor
gelatinización de almidón y menor fractura en el pan.
En el presente estudio se diseñó y elaboró harina compuesta con harina de trigo,
harina de quinua cruda y harina de quinua lavada, que permita ofrecer un
producto panificable, en este caso pan de molde, aprovechando los altos índices
proteicos que posee la quinua, dándole así un valor agregado al producto
panificable que se pueda obtener de esta mezcla. Este trabajo se realizó con el
fin de determinar el perfil reológico de las harinas al reemplazar parcialmente el
trigo en porcentajes crecientes de quinua cruda y lavada, obteniendo así
diferentes masas de harinas compuestas. La quinua fue sometida a un
pretratamiento de lavado para eliminar o disminuir los factores antinutricionales
que posee como las saponinas, taninos e inhibidores de tripsina, el proceso de
lavado se lo realizó con abundante agua para retirar las impurezas como
cascarillas hasta dejar el grano limpio (Díaz y Hernández, 2012). El gran valor
de la quinua es de ser un complemento alimentario para que la dieta alcance un
valor nutritivo alto. La quinua es considerada por la FAO y la OMS como alimento
único por su altísimo valor nutricional. El aporte nutricional que ofrece el producto
5
las mejores características físicas, como color de la corteza y color de la miga y
características sensoriales apropiadas, como olor, sabor y textura del pan, para
obtener un buen producto final (FAO, 1985).
El objetivo general del presente estudio fue el evaluar la sustitución parcial de
harina de trigo con harina de quinua cruda y lavada en la elaboración de pan.
Para lo cual se plantearon los siguientes objetivos específicos:
- Obtener dos tipos de harina a base de quinua, cruda y sometida a un
pretratamiento de lavado y la caracterización físico-química de cada una de
las harinas.
- Evaluar las propiedades reológicas de las diferentes mezclas de harina de
quinua con harina de trigo mediante el sistema de Mixolab, para su posterior
utilización en la obtención de pan.
- Realizar panes con diferentes formulaciones, en base al porcentaje de harina
de quinua o trigo.
- Realizar la evaluación de aceptabilidad sensorial de cada una de las
formulaciones de pan.
- Realizar los análisis de composición centesimal a los panes de la mejor
6
2. MARCO TEÓRICO
2.1 QUINUA
En cuanto a la quinua (Chenopodium quinoa Willd) se dice que es un cereal de la familia “Chenopodiacea” que se originó en las regiones montañosas de los
Andes y países como Bolivia, Ecuador, Perú; esta planta es resistente a las
sequías y a las heladas; es una alternativa para cultivos de rotación, la planta
varía entre 0.70 y 3.0 metros de altura y requiere de 150 a 220 días para madurar
(Mazón, 2002).
En el secado del grano de quinua se debe buscar un 10 - 12 % de humedad, de
lo contrario se presenta hongos y fermentación, bajando la calidad nutricional de
esta, para ser empleada como forraje, es necesario que no sobrepase los 100
días de sembrada, ya que a esta edad se combina una nueva producción de
materia seca y una digestibilidad adecuada (Nieto, 1992).
La planta crece y madura en un periodo de 6 a 7 meses en las condiciones
climáticas propias de los Andes, 2500 a 4000 mts de altitud, bajas temperaturas
y escasa humedad. Su período vegetativo varía desde los 90 hasta los 240 días,
crece con precipitaciones desde 200 a 2600 mm anuales, se adapta a suelos
ácidos de pH 4.5 hasta alcalinos con pH de 9.0, sus semillas germinan hasta con
56 mmhos/cm de concentración salina, se adapta a diferentes tipos de suelos
desde los arenosos hasta los arcillosos, la coloración de la planta es también
variable con los genotipos y etapas fenológicas, desde el verde hasta el rojo,
pasando por el púrpura oscuro, amarillento, anaranjado, granate y demás gamas
que se pueden diferenciar (Mujica, Izquierdo, & Marathee, 2001; Ayala, Ortega,
& Morón, 2001).
El tallo leñoso posee hojas pubescentes alternadas, puede o no tener ramas
dependiendo de la variedad y de la densidad de siembra puede ser púrpura, roja
7
que penetra cerca de la misma profundidad que el alto de la planta. Generalmente
son hermafroditas y se auto polinizan (INEN, 1998).
El grano de quinua, de color blanco, gris o rosado, y su tamaño menor que el de
los cereales (1,8 - 2,6 mm) se lo clasifica en grande (2.2-2.6 mm), medio (1.8-2.1
mm) y pequeño (menor de 1.8 mm). Su pericarpio almacena un esteroide
(saponina) que fluctúa entre el 0.06% y 5.1%, que le da sabor amargo, presenta
cierta toxicidad. (Martínez, 1946).
2.1.1 VARIEDADES DE QUINUA
Presenta una enorme variedad, y su clasificación basada en eco tipos, reconoce
cinco categorías:
1) Quinuas del Valle, que crecen en los Valles Interandinos, entre 2,000 y 3,000
msnm. Son altas con ramas y tienen largos periodos de crecimiento.
2) Quinuas Altiplánicas, que crecen en los alrededores del Lago Titicaca. Son
bajas sin ramas panojas compactas y periodos de crecimiento corto. Resistente
a las heladas.
3) Quinuas de Salares, nativas de los salares de Bolivia. Son resistentes,
adaptadas a suelos salinos, y alcalinos, y semillas ricas en proteínas y amargas.
4) Quinua del Nivel del Mar, que crece en el sur de Chile, no poseen ramas son
de fotoperiodo largo y sus semillas son amarillas y amargas.
5) Quinua Sub tropical, que crece en los valles interandinos de Bolivia, plantas
muy verdes que tienden a naranja en la madurez y poseen pequeñas semillas
blancas, amarillo-naranjas (Nieto, 1986; Tapia, 2012).
Su consumo es ancestral en la población campesina. Su cultivo fue artesanal en
las zonas altas andinas hasta la década de los años 90´s en que se produce una
8
Recibe diferentes nombres en el área andina que varían entre localidades y de
un país a otro, así como también recibe nombres fuera del área andina que varían
con los diferentes idiomas (Mujica, 2006).
2.1.2 LA QUINUA EN ECUADOR
Por sus cualidades alimenticias y medicinales la quinua fue un alimento muy
apreciado por nuestras poblaciones aborígenes, los Cañaris cultivaban la planta
antes de la llegada de los españoles, a fines del siglo XVI seguía siendo uno de
los alimentos preferidos (Estrella, 1998). Los indígenas de Ambato, para el año
1605, tenían como principal ocupación el labrar la tierra, a los que eran muy
aficionados, cosechando entre los productos: maíz, frijoles, y quinua. En Chimbo
existe también quinua que es una yerba parecida a los cenizos de España, la
semilla es menudita, como mostaza, pero su color blanco; de ella hacen buenos
guisados, como panetelas y mazamorras de mucho regalo y sustento, se
destacan sus cualidades alimenticias comparada con el arroz (Mujica, 2001).
En el siglo XVIII, en Ecuador se distingue dos tipos de quinua: a) Blanca, cuyo
grano es menudo, redondo, chato, sin piel; se cultiva en sementeras grandes de
tierras frías; y b) Colorada, de grano muy menudo y redondo. Los Chibchas como
otras tribus de la meseta Cundi-boyacense (Colombia) cultivaron intensamente
la quinua, los antiguos habitantes de Cuyumbe (actuales ruinas de San Agustín
del Huila, Colombia), quienes tenían relaciones con los pobladores de la sabana
de Bogotá, ayudaron a la dispersión de la quinua hacia el sur de la actual
Colombia y que en una etapa posterior habiendo emigrado hacia el sur del
continente, hubieran llevado sus semillas, entre ellas la quinua, que compartida
con otras naciones, explicaría su distribución en Ecuador (Tapia, 2012; Canahua
9
2.1.3 ZONAS DE PRODUCCIÓN ECUADOR
En el Ecuador, el cultivo de la quinua se desarrolla en el Callejón Interandino y
en ciertas zonas se ubica sobre los 3 000 metros, casi junto a los páramos. Tiene
una amplia distribución geográfica. Las provincias con mayor aptitud para este
cultivo son: Pichincha, Imbabura, Cotopaxi, Tungurahua, Chimborazo y Cañar.
La quinua puede crecer bajo condiciones particularmente desfavorables, tierras
altas, pobremente drenadas, regiones frías, y bajo sequías (Nieto, 1986).
Los centros de producción de quinua se ubicaron en determinadas áreas de seis
provincias de la sierra, de las cuales las de mayor importancia por la frecuencia
y la superficie de cultivo son: Chimborazo, Imbabura, Cotopaxi, respectivamente;
con menor cuantificación, Tungurahua, Pichincha, Carchi; mientras que en Cañar
y Azuay, el cultivo a desaparecido, esto indica que esta especie está
extinguiéndose y que la superficie cosechada decrece en forma paulatina
(García, 1984).
El área ecológica de quinua está comprendida en altitudes que van de 2500 a
3200 msnm, en donde manifiesta gran adaptación y mayor resistencia que otros
cultivos para soportar problemas de heladas y sequías (Peralta, 2009).
Según las estadísticas del III Censo Agropecuario 2000, en Ecuador y para el
periodo de referencia del censo, se registraron 2659 UPAs (unidades productivas
agropecuarias), cerca de 900 ha sembradas de quinua, con una producción total
obtenida de 226 toneladas. Las ventas registradas de este cultivo fueron de 180
toneladas (SICA, 2000).
Las provincias donde se localizó la producción de quinua son: Azuay, Cotopaxi,
Chimborazo, Imbabura, Pichincha y Tungurahua. Las que tienen mayor número
de UPAs con quinua son: Chimborazo, Cotopaxi e Imbabura. El rendimiento
promedio fue de 0,4 t/ha. En cuanto al número de UPAs, dentro de la provincia
de Chimborazo, se destaca el cantón Colta, donde se localizaron 1466 UPAs con
10
obtenida en este cantón fue de 134 t. Los meses de octubre, noviembre y
diciembre, se registró el 84% del total de la superficie sembrada. El 93% de la
superficie sembrada fue realizada con grano comercial común, de las cosechas
anteriores. Es casi sin importancia el uso de variedades mejoradas, 7% de la
superficie total sembrada y es inexistente la semilla certificada. Para el 2009, se
conoce que el cultivo de la quinua ha sido incrementado en superficie en las
provincias de Chimborazo (orgánica principalmente), Imbabura, Carchi,
Cotopaxi, Bolívar, Cañar, Pichincha y Loja (SICA, 2000).
2.1.4 VALOR NUTRICIONAL DEL GRANO
2.1.4.1 Proteína
El grano de la quinua tiene mayor contenido de proteínas comparado con otros
cereales como se muestra en la Tabla 1. El rango de los constituyentes químicos
para cada cereal varía según las variedades ecotipos, etc. La quinua es un
alimento caracterizado por el alto valor biológico de sus proteínas; la importancia
de la proteína de la quinua radica en la calidad de la misma (Tapia, 2012).
Tabla 1. Composición química de granos de quinua y de cereales en base seca
Elemento Quinua Arroz Cebada Maíz Trigo
Proteína % 16.3 7.6 10.8 10.2 14.2
Grasa % 4.7 2.2 1.9 4.7 2.3
Carbohidratos
totales % 76.2 80.4 80.7 81.1 78.4
Fibra cruda % 4.5 6.4 4.4 2.3 2.8
Cenizas % 2.8 3.4 2.2 1.7 2.2
Energía
(kcal/100g) 399 372 383 408 392
11
Las proteínas de quinua, son principalmente de tipo albúmina y globulina, estas
tienen una composición balanceada de aminoácidos esenciales parecida a la
composición aminoácida de la caseína; mayor en comparación con otros
cereales como se puede observar en la Tabla 2. La quinua posee un alto
porcentaje de lisina que es el aminoácido que se encuentra en menor
concentración en alimentos de origen vegetal, principalmente en los cereales
(Ayala et al. 2001).
Tabla 2. Comparativo de los aminoácidos del grano de la quinua, con otros alimentos
Aminoácido Quinua Arroz Maíz Trigo Frejol Carne Pescado Leche
Patrón FAO g aminoácidos / 100 g de proteína
Arginina 6.8 6.9 4.2 4.5 6.2 6.4 5.1 3.7 5.0 Fenilalanina 4.0 5.0 4.7 4.8 5.4 4.1 3.7 1.4 6.0 Histidina 2.8 2.1 2.6 2.0 3.1 3.5 - 2.7 3.0 Isoleucina 7.1 4.1 4.0 4.2 4.5 5.2 5.1 10 4.0 Leucina 6.8 8.2 12.5 6.8 8.1 8.2 7.5 6.5 7.0 Lisina 7.4 3.8 2.9 2.6 7.0 8.7 8.8 7.9 5.5 Metionina 2.2 2.2 2.0 1.4 1.2 2.5 2.9 2.5 3.5 Treonina 4.5 3.8 9.8 2.8 3.9 4.4 4.3 4.7 4.0 Triptófano 1.3 1.1 0.7 1.2 1.1 1.2 1.0 1.4 1.0 Valina 3.4 6.1 5.0 4.4 5.0 5.5 5.0 7.0 5.0
(ERPE, INIAP, IICA, GTZ, 2001;Repo-Carrasco, Espinoza, & Jacobsen, 2003).
Su balance de aminoácidos es mejor que en el trigo y el maíz, porque la lisina,
principal aminoácido limitante, se muestra en cantidades considerables (Lorenz
& Coulter, 1991). En la realización de estudios aislaron y caracterizaron la
proteína principal de la quinua, la Chenopodina como una proteína tipo Globulina
12
2.1.4.2 Lípidos
Los lípidos están formados por ácidos grasos; la composición de los ácidos
grasos de la quinua se parece mucho a la soya como muestra la Tabla 3. Los
ácidos grasos principales de la quinua son el linoleico y el linolenico, normalmente
un aceite con grandes cantidades de estos dos ácidos grasos se convierte
rápidamente en rancio, el aceite de la quinua demuestra bastante estabilidad.
Esto se debe a las altas concentraciones de tocoferol en la semilla de la quinua
y que actúa como un antioxidante natural (Herrera y Faching, 1989).
Tabla 3. Contenido de ácidos grasos en el grano de quinua
Ácidos Grasos Quinua Soya Maní Palma
%
Mirístico 0.2 - - 15.6
Palmítico 9.9 9.4 9.3 8.7
Esteárico 0.8 4.4 2.0 2.9
Oleico 24.5 21.6 44.7 18.1
Linoleico 50.2 55.2 35.8 2.9
Linolénico 5.4 9.4 - -
Laúrico - - - 43.9
Eicosanoico 2.7 - 4.2 -
Docosanoico 2.7 - 3.4 -
Tetracosanoico 0.7 - 1.9 -
(Mujica & Jacobsen, 2006; Tapia, 1979).
2.1.4.3 Carbohidratos y Fibra
En la quinua, el contenido de almidones es de 58.1 - 64.2%, los gránulos de
almidón en la quinua tiene un diámetro de 2 micras, siendo más pequeños que
13
frente al congelamiento y la retrodegradación (Ayala et al. 2001). Los
carbohidratos presentes en la quinua se muestran en la Tabla 4, tienen un bajo
índice glucémico, lo cual es beneficioso al permitir una estabilidad del nivel de
azúcar en la sangre.
Tabla 4. Contenido de azúcares en granos andinos g/100g materia seca.
Glucosa Fructosa Sacarosa Maltosa
Quinua 1.7 0.2 2.9 1.4
Kañiwa 1.8 0.4 2.6 1.7
Kiwicha 0.75 0.2 1.3 1.3
(Repo, 1992).
La quinua es una buena fuente de fibra insoluble y soluble; su concentración se
encuentra entre 2.5 y 5.3 g/100g de materia seca. La fibra insoluble, el tipo que
se encuentra en la quinua y salvado de trigo, y la fibra soluble puede trabajar al
reaccionar con los pequeños organismos, llamados micro flora, en su intestino
grueso (Brinegar y Goundan, 1993).
2.1.4.4 Minerales y Vitaminas.
El grano de la quinua tiene casi todos los minerales en un nivel superior a los
cereales como muestra la Tabla 5, su contenido de hierro, que es dos veces más
alto que el del trigo, tres veces más alto que el del arroz y llega casi al nivel del
fríjol. Según la Tabla 6 la quinua supera los cereales en el contenido de las
vitaminas B2, E y A, mientras el contenido de B3 es menor. En la quinua se
14
Tabla 5. Contenido de minerales en el grano de la quinua
Mineral Quinua Trigo Arroz Frijol
mg / 100 g alimento
Calcio 148.7 50.0 27.6 119.1
Fósforo 383.7 380.0 284.5 367.4
Hierro 13.2 5.0 3.7 8.6
Potasio 926.7 500.0 212.0 1098.2
Magnesio 246.9 120.0 118.0 200.0
Sodio 12.2 10.0 12.0 10.3
Cobre 5.1 0.5 0.4 1.0
Magnesio 10. 2.9 0.0 0.0
Zinc 4.4 3.1 5.1 0.0
(ERPE, INIAP, IICA, GTZ, 2001; Ayala et al. 2001).
Tabla 6. Contenido de vitaminas en el grano de la quinua.
Vitamina Quinua Arroz Trigo Frijol Papa
mg / 100 g alimento
Niacina B3 10.7 57.3 47.5 25.7 51.8
Tiamina B1 3.1 3.5 6.0 5.3 4.4
Riboflavina B2 3.9 0.6 1.4 2.1 1.7
Ácido Ascórbico C 49.0 0.0 1.2 22.5 69.4
Tocoferol E 52.63 0.0 0.0 0.1 0.3
Carotenos A 5.3 - - - -
15
2.1.4.5 Otros compuestos de la Quinua
Factores antinutricionales. La semilla de quinua de acuerdo con sus variedades,
contiene algunas sustancias antinutricionales como saponinas, ácido fítico,
inhibidores de tripsina y taninos. Existen muy pocos informes sobre la relación
entre los efectos que producen estas sustancias en las características nutritivas
de la quinua (Herrera y Fashing, 1986).
Saponinas. Son glicoalcaloides que se encuentran en la cubierta del grano de
quinua y que le dan sabor amargo que impide el consumo; la concentración de
saponinas varía entre 0.1 y 5%, además del sabor amargo, las saponinas son
capaces de producir espuma en soluciones acuosas. La quinua puede
clasificarse, de acuerdo a la concentración de saponinas, en: dulces (menor a
0.11%) y amargas (mayor a 0.11%) (Repo-Carrasco et al., 2009).
Las saponinas que se extraen de la quinua amarga se pueden utilizar en la
industria farmacéutica, cuyo interés en las saponinas se basa en el efecto de
inducir cambios en la permeabilidad intestinal, lo que puede colaborar en la
absorción de medicinas particulares y en los efectos hypocolesterolémicos.
Adicionalmente se mencionan las propiedades de la saponina como antibiótico y
para el control de hongos entre otros atributos farmacológicos (Peralta, 2006).
Inhibidores de tripsina.La presencia de proteasas en los alimentos reduce el valor
biológico de las proteínas. De este grupo de factores el más conocido es el
inhibidor de la tripsina, que inhibe la actividad de la tripsina segregada por la
glándula exocrina del páncreas. Además el inhibidor de la tripsina presente en la
quinua es termolábil y fácilmente inactivada por el tratamiento del calor (Herrera
y Fashing, 1986).
Los taninos son compuestos polifenólicos de un amplio peso molecular que
habitualmente se dividen en hidrolizables y condensados. Estos son capaces de
unirse a enzimas, proteínas, polisacáridos, ácidos nucleicos, esteroides,
16
de los nutrientes. Aunque hay diferencias químicas entre ellos, todos son
compuestos fenólicos y pueden precipitar la proteína. La capacidad de ligar
proteínas por los taninos, se ha considerado como un elemento importante para
predecir sus efectos en sistemas biológicos (Improta y Kellems, 2001).
Se reconoce a la quinua como uno de los alimentos de origen vegetal más
nutritivos y completos, cuyo valor nutricional es comparable o superior a muchos
alimentos de origen animal como carne, leche, huevos o pescado. Estudios
realizados han demostrado que la composición nutricional de este grano es
comparable al de la leche materna. También se destaca la alta digestibilidad de
este grano, entre otros beneficios, lo convierten en un excelente alimento
saludable y sustituto para alimentos de origen animal que incrementan los niveles
de colesterol. A pesar de conocer su valor nutricional y su versatilidad como
alimento, la quinua ha sido considerada muchas veces como una planta de
limitado potencial agronómico y comercial (Roche, 2005).
2.1.5 USOS DE LA QUINUA
Respecto al proceso de industrialización de la quinua, en el país se manejan
procesos simples y semi-complejos. La gama ecuatoriana de productos
elaborados con quinua es restringida y limitada a la quinua desaponificada,
perlada y alimentos intermedios (hojuelas, insuflados y harinas de quinua), y muy
limitadamente la papilla para niños (Peralta, 2006).
En Ecuador, el procesamiento de la quinua se concentra en el lavado y
escarificado del grano para eliminar la saponina, la elaboración de harinas;
hojuelas y el desarrollo de nuevos productos como galletas, pan, graneados, etc
17
2.1.5.1 Alimentación Humana
Se usan el grano, las hojas tiernas hasta el inicio de la formación de la panoja el
contenido de proteínas de estas últimas alcanza hasta 33,3 % en materia seca,
y con menor frecuencia las panojas tiernas. El valor nutritivo es relevante.
Destacan el contenido y la calidad de proteínas por su composición en
aminoácidos esenciales y es especialmente apta para mezclas alimenticias con
leguminosas y cereales. Entre los granos andinos es el de mayor versatilidad
para el consumo: el grano entero, la harina cruda o tostada, hojuelas, sémola y
polvo instantáneo pueden ser preparados en múltiples formas, lo cual se traduce
en una enorme cantidad de recetas tanto tradicionales como innovadoras (FAO,
2013).
La sustitución parcial de la harina de trigo con harinas de cultivos andinos permite
mejorar el valor nutritivo del pan y otros productos elaborados en base a este
cereal, aporta un ahorro de divisas por menor importación de trigo y da impulso
a la agricultura e industria local por la creación de una demanda cada vez mayor
de productos nativos (INIAP, 2000; Matos-Chamorro y Muñoz-Alegre, 2010).
La fortificación de alimentos en lugar del enriquecimiento, se realiza cuando la
dieta en general es deficiente en micronutrientes particulares (WHO/FAO, 2006;
Beizadea, 2009) para satisfacer necesidades particulares de alimentación de
determinados grupos de la población (Osuna et al., 2006), e incluso sean
vulnerables o no, previo estudios de los contribuyentes principales a la dieta para
mejorar su ingesta (FAO/WHO, 2001).
El contenido de hierro en la quinua es del 13.2 mg/100g, la anemia enfermedad
causada por deficiencia de hierro, es un importante problema de salud pública
mundial y muchas poblaciones de los países latinoamericanos sufren una carga
especialmente elevada. La deficiencia de hierro, entre otras causas, puede
conducir a deterioro mental y problemas de conducta en los niños, incrementa el
riesgo de resultados adversos durante el embarazo y disminuye la capacidad de
18
2.1.5.2 Innovaciones en la Industria Alimentaria
La quinua se puede combinar con leguminosas como las habas secas, el fréjol y
el chocho para mejorar la calidad de la dieta especialmente de los niños
pre-escolares y pre-escolares a través del desayuno. En la actualidad se encuentran
disponibles varios subproductos elaborados o semielaborados, aunque
generalmente a precios más elevados por lo que en muchos casos se vuelven
inalcanzables para la mayoría de la población (WHO/FAO, 2006)
Entre los productos elaborados o semielaborados están los llamados "cereales"
que son productos listos para consumirse y que generalmente se toman como
desayuno entre estos están los cereales inflados, extrusados, en copos, rallados
y cereales calientes, a los que se les agrega un líquido caliente para consumiros,
y las papillas reconstituidas (FAO/WHO, 2001)
De los granos enteros y de harina de quinua se preparan casi todos los productos
de la industria harinera. Diferentes pruebas en la región Andina, y fuera de ella,
han mostrado la factibilidad de adicionar 10, 15, 20 y hasta 40% de harina de
quinua en pan, hasta 40% en pasta, hasta 60% en bizcochos y hasta 70% en
galletas. La principal ventaja de la quinua como suplemento en la industria
harinera, está en la satisfacción de una demanda creciente en el ámbito
internacional de productos libres de gluten (INIAP, 2000).
Actualmente hay una necesidad de obtención de alimentos concentrados
proteicos de alta calidad. La proteína está concentrada especialmente en el
embrión de la semilla de quinua que contiene hasta un 45% de proteína. El
embrión puede separarse del resto de la semilla y el embrión concentrado luego
puede utilizarse directamente sobre el alimento para niños, por ejemplo, para
obtener una recuperación rápida del nivel nutritivo de los niños que sufren de
malnutrición, y adultos, como las mujeres embarazadas en una diversidad de
19
2.1.5.3 Otros usos Industriales
La quinua es un producto del cual se puede obtener una serie de subproductos
de uso alimenticio, cosmético, farmacéutico, entre otros. El almidón de quinua
tiene una excelente estabilidad frente al congelamiento y la retrogradación. Estos
almidones podrían ofrecer una alternativa interesante para sustituir almidones
modificados químicamente. El almidón tiene posibilidades especiales de uso en
la industria debido al pequeño tamaño del gránulo de almidón, por ejemplo, en la
producción de aerosoles, pastas, producción de papel autocopiante, postres
alimenticios, excipientes en la industria plástica, talcos y polvos anti-offset (FAO,
2013).
Por la toxicidad diferencial de la saponina en varios organismos, se ha
investigado sobre su utilización como potente insecticida natural que no genera
efectos adversos en el hombre o en animales grandes, destacando su potencial
para el uso en programas integrados de control de plagas. El uso de la saponina
de la quinua como bioinsecticida fue probado con éxito en Bolivia (Peralta, 2006).
Para la alimentación animal; la planta entera se usa como forraje verde. También
se aprovechan los residuos de la cosecha para alimentar vacunos, ovinos,
cerdos, caballos y aves (FAO, 2013).
En el uso medicinal las hojas, tallos y granos, a los que se atribuyen propiedades
cicatrizantes, desinflamantes, analgésicas contra el dolor de muelas,
desinfectantes de las vías urinarias; se utilizan también en caso de fracturas, en
hemorragias internas y como repelente de insectos (FAO, 2013).
2.2 TRIGO
La importancia del trigo se deriva de las propiedades físicas y químicas de la
harina que permite la producción de una hogaza de pan de buen volumen,
además del uso para la fabricación de pan se utilizan grandes cantidades de trigo
20
desempeñan una función primordial en la alimentación humana, siendo esta la
razón para que el cultivo de trigo se encuentre difundido en todas las latitudes y
tenga repercusiones sociales, políticas y económicas de ámbito mundial (INIAP,
2008).
El trigo es uno de los productos más importantes en la alimentación de la
población ecuatoriana. El consumo se ha incrementado notablemente
(Rodríguez, 1998), resultando en un consumo de 35 kg/año (Falconí 2008). Este
incremento se ha dado por efecto de un rápido crecimiento de la población, por
los cambios de hábitos de consumo y por los bajos precios de los derivados del
gano de trigo, razones por las cuales es considerado uno de los cereales básicos
en la alimentación, más aún si analizamos que su consumo es en todos los
estratos sociales (Rodríguez, 1998).
La razón principal para la reducción de la superficie de cultivo de trigo ha sido la
baja rentabilidad que la producción de trigo ha registrado en los últimos 25 años.
Adicionalmente, la reducción del número de unidades productivas agropecuarias
(UPAs) de tamaño mediano y grande, dedicadas al cultivo de trigo, también ha
contribuido a la reducción de la superficie de cultivo, ya que su porcentaje
descendió de 38% de UPAs en 1981 a 4% en el 2002, observándose al mismo
tiempo un incremento de las unidades de pequeños agricultores de 81 a 88%
(INIAP, 2005). Sin embrago, la falta de políticas de fomento del cultivo de trigo
ha impedido la recuperación de este cultivo que, como lo señalan los datos
anteriormente mencionados, es sumamente importante para la población
ecuatoriana, ubicándose entre los productos agrícolas de mayor demanda y,
paradójicamente, uno de los cultivos de menor superficie de cultivo (INIAP, 2005).
El Ecuador registra la productividad más baja de Latinoamérica con 0.6 t/ha,
mientras que, el rendimiento promedio mundial es superior a 1.3 t/ha y en países
desarrollados ubicados en latitudes altas, los rendimientos registrados alcanzan
21
a una serie de factores que, entre los principales, se mencionan la falta de
variedades mejoradas, escasez de semilla certificada, inadecuado manejo del
cultivo, mínima o ninguna inversión en insumos, degradación de suelos, entre
otros (Falconí, 2008).
Las variedades de semilla mejoradas para el País han sido desarrolladas
principalmente por el INIAP en la Estación Experimental Santa Catalina (Varas,
2008) y la Comisión Nacional del Trigo. Las variedades que el INIAP ha
desarrollado son 11 y las que actualmente están siendo cultivadas son:
INIAP-Chimborazo, INIAP-Cojitambo e INIAP-Zhalao (INIAP, 2008).
2.2.1 EL TRIGO EN EL ECUADOR.
El trigo (Triticum aestivum L.) es, junto con el arroz y la cebada, el cereal de
mayor importancia en Ecuador. Los productos elaborados a partir del trigo,
especialmente el pan, fideos y harinas, forman parte importante de la dieta en el
Ecuador y en la mayoría de los países del mundo. Sin embargo el Ecuador no es
un país productor del trigo y tiene que importar grandes cantidades de este
cereal, cuyas fluctuaciones en el precio representan una agresión a la economía
nacional. El consumo nacional de trigo supera las 450 000 t/año, resultando en
un consumo per cápita superior a 35 kg/año. Sin embargo, el Ecuador importa el
98% de los requerimientos internos de trigo y tan solo el 2% (9 000 t) es producido
a nivel local. Adicionalmente a la limitada satisfacción de la demanda local, el
Ecuador registra la productividad más baja de Latinoamérica con 0.6 t/ha, el área
correspondiente al cultivo de trigo en el Ecuador es de 21 945 ha (Falconí, 2008).
La producción de trigo, en Ecuador, es significativamente inferior a los volúmenes
que el País demanda de este cereal. Actualmente, el Ecuador produce 8 144 t.
Registros históricos muestran que en el año 1969, el Ecuador producía trigo en
22
sembrada descendió bruscamente hasta 1978 con un registro de tan solo 26 878
ha bajo cultivo (FAOSTAT, 2010).
En cuanto a volúmenes de producción, se registran datos que muestran que en
el año 1969 Ecuador produjo 94 099 t de trigo, mientras que, en el año 2007 esta
cifra se reduce a tan solo 9 000 t (FAOSTAT, 2010), representando tan solo el
2% del requerimiento interno de trigo, ya que el consumo nacional supera las 450
000 t (Falconí, 2008).
2.2.2 PRODUCCIÓN DE TRIGO EN ECUADOR
Para el año agrícola 1970-71, la superficie del cultivo de trigo se reduce de 150
000 ha, estimadas en 1954, a 75 000 ha en el referido año. En este año comienza
el principio del fin del cultivo de trigo, a consecuencia de medidas de política,
tanto nacional e internacional, tales como subsidios a las importaciones,
liberación de cuotas de importación, con cero arancel, afectado a este rubro
(INIAP, 2005). En el año 1978 la superficie sembrada descendió bruscamente
con un registro de tan solo 26 878 ha bajo cultivo, para nunca más recuperarse y
mantenerse más bien alrededor de las 20 000 ha anuales. La superficie cultivada
de trigo en el año 2007 corresponde a 11 291 ha (FAOSTAT, 2010).
En relación a producción, ésta también sigue la misma proyección de descenso
que el área cultivada, apreciando que de una contribución de 94 099 t en el año
1969, en el año 2007 esta cifra se reduce a tan solo 9 243 t (FAOSTAT, 2010),
el trigo se ha convertido en un rubro de subsistencia, cultivado en áreas
marginales de todas las provincias de la sierra ecuatoriana. La gran mayoría de
las Unidades Productivas dedicadas al cultivo de trigo en la actualidad son del
tipo de subsistencia, este hecho se constituye en la razón por la cual el promedio
de rendimiento a nivel nacional apenas supera a la media tonelada por hectárea
23
2.2.3 USOS DEL TRIGO
La harina de trigo ha sido utilizada como vehículo para la fortificación y también
la harina de maíz y arroz (Beizadea, 2009). Los subproductos agroindustriales
han sido utilizados en la alimentación animal por muchos años, especialmente en
la formulación de raciones para rumiantes. Estos son el producto de varios
procesos físicos, químicos y biológicos, los cuales afectan su composición
nutricional (Chandler, 1999).
Un grupo importante de estos subproductos son los derivados de la molienda del
trigo y de la industria de la panadería. En el proceso típico de molienda del trigo
para producir harina para consumo humano, se obtiene un rendimiento de 72%
de harina y 28% de subproductos (Chandler, 1999). Estos subproductos
contienen la mayor cantidad de nutrientes presentes en el grano y son más
nutritivos que la harina para consumo humano (Chandler, 1999).
En la industria de alimentos balanceados existe un problema para la identificación
correcta de los subproductos de trigo, debido a que la industria de la molienda
del grano de trigo, mezcla los diferentes subproductos del proceso según se
requiera, o bien, varía el grado de extracción o el tipo por procesar, lo que se
traduce en cambios en la composición química, biológica y física de los
subproductos (Beizadea, 2009).
Los factores que más afectan la composición de los subproductos de trigo son el
tipo y la densidad del trigo, el grado de garantía y extracción de la harina y la
manera como se manejan las tuberías con los diferentes subproductos del
proceso. En el caso de los subproductos de panadería, las variables que afectan
su composición son la grasa, el azúcar y la proteína que se le agrega a las
24
2.3 HARINAS COMPUESTAS
El término de harinas compuestas fue creado en 1964 por la Organización para
la Agricultura y la Alimentación (FAO), al reconocer la necesidad de buscar una
solución para los países no productores de trigo y las define, como mezclas
elaboradas para producir alimentos a base de éste cereal como pan, pastas y
galletas. Estas harinas pueden prepararse con otras fuentes de origen vegetal, y
pueden o no contener harina de trigo (FAO, 2001).
La sustitución parcial de la harina de trigo con harinas de cultivos andinos permite
mejorar el valor nutritivo del pan y otros productos elaborados en base a este
cereal, aporta un ahorro de divisas por menor importación de trigo y da impulso
a la agricultura e industria local por la creación de una demanda cada vez mayor
de productos nativos (INIAP, 2000; Matos & Muñoz, 2010).
Las harinas compuestas pueden prepararse también a base de otros cereales
que no sea el trigo y de otras fuentes de origen vegetal, y pueden o no contener
harina de trigo. Sobre esta base, se describen dos clases de harinas compuestas.
Una, conocida como harina de trigo diluida, en la cual la harina de trigo se
sustituye por otras harinas hasta en 40%; y puede contener otros componentes.
La adición de una proteína suplementaria es opcional. Las condiciones generales
de procesamiento y el producto final obtenido son comparables a productos
preparados a base de sólo trigo. La segunda clase está representada por harinas
compuestas que no contienen trigo, y están hechas de harinas de tubérculos y
una proteína suplementaria, generalmente harina de soya, en la proporción de 4
a 1. Estos productos son diferentes en sus características reológicas al
compararlas con aquéllas preparadas a base de sólo trigo (Peralta, 2006).
El resultado final es una Harina Mixta Vegetal o Harina Compuesta, que contiene
los niveles óptimos de proteínas y de aminoácidos necesarios para satisfacer los requerimientos nutricionales de la población. El término “Harinas compuestas” se
usa para indicar todo tipo de producto obtenido por mezcla de distintas harinas
25
La harina cruda de quinua es el producto resultante de la molienda de la quinua
perlada, su finura dependerá del número de zaranda o malla que se usan en la
molienda. Se utiliza en panificación, galletería, repostería, entre otros (Magno,
2006).
2.4 ANÁLISIS REOLÓGICOS EN MASAS PARA PANIFICACIÓN
Los análisis reológicos son utilizados en la caracterización de harinas para
predecir el comportamiento del producto de panificación, y verificar si el esfuerzo
aplicado y la deformación están en el mismo rango de las utilizadas en el
procedimiento real (Rodriguez, Sandoval, & Cortes, 2012).
Durante el procedimiento se producen numerosos cambios físico- químicos que
afectan los componentes de la harina, en primer lugar a las proteínas y al
almidón, en estos análisis sirven para determinar el papel que juegan todos los
componentes dentro de una formulación para lograr obtener un tipo de harina
que cumpla con diferentes especificaciones de calidad. Los componentes
químicos de las harinas, principalmente las proteínas, determinan el
comportamiento reológico y la calidad de las mismas (Vásquez, Camacho,
Granados, Silva, & Islas, 2009).
Los análisis reológicos analizan fuerza, tenacidad, elasticidad y equilibrio y el
comportamiento que tendrá una harina durante el proceso de panificación, si la
harina es adecuada para la elaboración de ciertos tipos de panes o para
productos de pastelería, y la cantidad de agua que debe ser añadida a la harina
para obtener una masa de consistencia deseada (Delcour & Hoseney, 2010).
2.4.1 ANÁLISIS MIXOLAB
El Mixolab es una herramienta de análisis que permite caracterizar el
comportamiento reológico de una masa sometida al amasado a diferentes
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como el comportamiento de la proteína, del almidón y de las interacciones
(aditivos, enzimas); esto permite armar modelos predicativos de la calidad
(Montoya & Giraldo, 2010).
2.4.1.1 Índice de absorción de agua
La absorción de agua hace referencia a la cantidad de agua que se debe añadir
a una harina para producir una masa con la consistencia óptima; y da idea de
cuánto va a rendir la harina en la producción de pan, a mayor absorción de agua,
mayor rendimiento. Mientras más alto el índice mayor es la absorción de agua
(Lascano, 2010).
2.4.1.2 Índice de amasado
Este índice es una característica que indica la resistencia de la masa a dicha
operación. Durante esta etapa la mezcla de harina, agua, que es una pasta
espesa y viscosa; se convierte en masa suave y viscoelástica caracterizada por
tener un tacto seco y sedoso, y fácilmente ser extendida como una membrana
delgada y continua (Lascano, 2010).
2.4.1.3 Fuerza de gluten
Este índice da una idea de la fuerza de las proteínas, se refiere a la calidad de la
proteína y no a la cantidad. Los componentes que determinan la calidad panadera
del trigo son las proteínas formadoras de gluten, estas proteínas son las
gluteninas y gliadinas. Se considera que las gliadinas le dan extensibilidad y
viscosidad a las masas, mientras que las gluteninas le dan elasticidad y fuerza.
A mayor índice más fuerza tiene el gluten, pues aquel depende de la fuerza de
los enlaces entre las cadenas de gluten (Sandoval, Álvarez, Paredes, & Lascano,
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2.4.1.4 Índice de viscosidad del gel de almidón
La viscosidad implica un hinchamiento de los gránulos de almidón y es el
resultado del aumento de la temperatura en presencia de agua. Todo esto se
puede expresar en una sola idea que es que mientras más alto es el índice más
viscosa es la masa enfrentando el calentamiento y la actividad amilástica es
menos fuerte, (Sandoval et al., 2012).
2.4.1.5 Índice de resistencia a la amilasa
Mientras más alto es el índice menos fuerte la actividad amilástica; el contenido
de amilasas debe ser controlado porque mucha actividad amilástica produce
masas blandas, pegajosas y difíciles de trabajar; y un bajo índice demostrara una
actividad amilásica importante (Dubat, 2013).
2.4.1.6 Retrogradación del almidón
En este proceso se produce una trasformación en donde las moléculas
gelatinizadas de almidón se reasocian para formar una estructura cristalina de
dobles hélices, lo que quiere decir que, el almidón está en un estado muy
inestable y empieza a ceder parte del agua, sus celdas se encogen, se hacen
menos elásticas y más secas, lo que es desfavorable para los productos de
panificación porque todo este proceso se resume a que se produce el
envejecimiento de pan, se pierde la calidad de la miga y eso afecta a la vida
anaquel del producto (Toaquiza, 2011).
2.5 EL PAN
El pan es un alimento básico que se elabora cociendo una mezcla de harina o
grano molido, agua o leche, y varios ingredientes más; se hace combinando un
agente que produce la fermentación y subida del pan, en general levadura, con
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harina y el líquido. La levadura actúa en el proceso de fermentación, generando
diminutas burbujas de un gas, dióxido de carbono, en la mezcla o masa,
incrementando su volumen y haciéndola ligera y porosa (Quaglia, 1991).
La harina de trigo es rica en gluten y por ello importante para crear una textura
esponjosa, se suelen mezclar harinas de trigo con otros cereales pobres en él.
Incluso es habitual que se mezclen harinas de trigo de diferentes procedencias,
y riqueza en gluten, para obtener harinas destinadas a panes específicos. Es
frecuente que el pan se sazone con sal y especias y que se le añadan otros
elementos como grasas, semillas, frutas, etc. El pan se elabora en multitud de
formas, obedeciendo a razones tanto de utilidad como religiosas o culturales. En
cuanto a su elaboración, son también numerosas las diferentes maneras de
cocinarlo: en horno, sartén, cazuela, parrilla, en cenizas, sobre el fuego (Magno,
2006).
El pan es un vehículo adecuado para la fortificación nutricional poblacional ya
que forma parte de la dieta común en todo el mundo (Natri et al., 2006) y en todas
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3. METODOLOGÍA
3.1 CARACTERIZACIÓN DE LA MATERIA PRIMA
La variedad de quinua Tunkahuan fue la utilizada en el presente estudio; la cual
fue adquirida en Cereales Andinos. La harina de trigo añadida en la elaboración de las diferentes formulaciones de pan, fue la “Paniplus” de la marca “La Moderna Alimentos S.A.”, fueron trasladados al Centro de Investigación de Alimentos (CIA)
de la Universidad Tecnológica Equinoccial sede en Quito campus Occidental
para su almacenamiento.
3.2 OBTENCIÓN DE HARINA DE QUINUA CRUDA
Se receptó la semilla de quinua, en esta etapa se procedió a realizar una
inspección visual, con el objeto de apreciar el estado general de la semilla, e
identificar presencia de impurezas. La eliminación se realizó en forma manual.
Se realizó un análisis de control de humedad a diferentes muestras de cada saco
con el propósito de obtener la humedad inicial del grano, no mayor al 13.5%
(AOAC, 1945). Una vez acondicionada, el grano se procedió a moler en un molino
de discos de piedra.
3.3 OBTENCIÓN DE HARINA DE QUINUA LAVADA
Se procedió a lavar la semilla con agua fría con el propósito de eliminar las
saponinas. El primer enjuague se realizó para eliminar los restos de perigonio
que aún permanecen unidos a la semilla. Se procedió a lavar la quinua con agua,
en una relación de 1 litro de agua por cada medio kilo de quinua, por constante
frotamiento manual por un tiempo de 45 minutos, hasta que ésta no produjo
espuma, lo anterior asegura que se ha eliminado prácticamente el 100% del
