Revista Cientifica 2 Primeros Tesis

7/25/2019 Revista Cientifica 2 Primeros Tesis

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Vol.2 Nr.1 (2010)

Revista cientfica internacional del Instituto Boliviano de Economa y Poltica Agraria (IBEPA) - www.ibepa.org - Casilla 11928 La Paz - Bolivia

Situacin actual y prioridades bsicas de la

seguridad alimentaria nutricional en Bolivia

Isabel Mallea de T. (237-252)

Estudio y evaluacin del contenido de plomo total

en alimentos procesados en expansores tipo batch

tradicionales y prototipo rediseado

Jhony Mayta Hancco, Alfredo Palao Iturregui y

Rosario Bravo Portocarrero(181-187)

Anlisis de diversidad gentica de las razas

colombianas de maz a partir de datos Roberts et al.,

(1957) usando la estrategia Ward-MLM

Jos O. Cardona (199-207)

Compostaje altoandino, suelo vivo y cambio

climtico.Eduardo Chilon (221-227)

Contenido

Pago por Servicios de Conservacin de la

Biodiversidad y sus implicancias para la AccinColectiva y los Derechos de Propiedad

J.L. Soto, E. Valdivia, A.Drucker, U. Narloch, U.

Pascual y M. Pinto (208-220)

Efecto de la presin de expansin por explosin y

temperatura de tostado en algunas caractersticas

funcionales y fisicoqumicas de dos variedades de

caihua (Chenopodium pallidicaule Aellen)

R. L. Tacora Cauna, G. I. Luna Mercado, R.

Bravo Portocarrero, J. Mayta Hancco, M. Choque

Yucra y V. Ibaez Quispe (188-198)

Agrobiodiversity assessment in the Atlantic Rain-

forest region of Rio de Janeiro

Juan Carlos Torrico (228-236)

ISSN 2072-1404 (Impresa)

ISSN 2077-317X (En lnea)


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EDITOR EN JEFE

Dr. Juan Carlos Torrico Albino

Universidad de Ciencias Aplicadas Colonia - Alemania. Instituto de Tecnologa en los Trpicos.

Betzdorfer Str. 2. 50679 Cologne/Germany

PANEL EDITORIAL

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Universidad Mayor de San Andrs. Facultad de Agronoma. Calle Hroes del Acre 1850. La Paz-Bolivia

Dr. Marc J.J. Jansens

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Dra. Monica Aviles

Universidad Autonoma de Baja California. Instituto de Ciencias Agricolas. Mexicali, Baja California, Mexico

Dr. David Cruz Choque


Dr. Juan Carlos Barrientos

Facultad de Agronoma, Universidad Nacional de Colombia, sede Bogot. Avenida Carrera 30 N 45-03

Conmutador Bogot-Colombia

Dra. Magali Garca


Drs. Luiz Roberto Calado

Universidade de So Paulo - Faculdade de Economia

COORDINACION

Lic. M.Sc. Maria Mallea

Ing. Ren Alvarez Lizarazu

PAGINA EDITORIAL DE LA REVISTA

Ttulo: CienciAgro

Editorial: Instituto Boliviano de Economa y Poltica Agraria

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Foto portada: von Torris


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J. Mayta, et al. CienciAgro | Vol.2 Nr.5 (2010) 200-206 201

CienciAgro | Vol.2 Nr.1 (2010) 181-187

Recibido: 07/02/10 | Publicado: 01/06/10www.ibepa.org

Estudio y evaluacin del contenido de plomo total en alimentosprocesados en expansores tipo batch tradicionales y prototipo

rediseadoStudy and evaluation of total lead content in processed foods in batch expansors and redrawn traditional

prototype

Jhony Mayta Hancco(1), Alfredo Palao Iturregui(1), Rosario Bravo Portocarrero(1)

(1) Universidad Nacional del Altiplano. Puno. Facultad de Ciencias [email protected]; [email protected]; [email protected]

Resumen

Se evalu el contenido de plomo total en cereales y alimentos expandidos procesados en expansores tipo batchcomunes y un prototipo rediseado libre de plomo, se compar con el nivel mximo (NM) del Codex Alimentarius paracereales (0.2 mg kg-1). Los reportes de laboratorio indican que los cereales contienen valores menores a 0.1 mg kg -1de

plomo total. Los alimentos expandidos procesados en expansores tipo batch comunes provenientes de las provincias de

Yunguyo, El Collao, Puno, San Romn, Huancan, Melgar y Cusco, contienen promedios de 2.59 mg kg-1

paraexpandido de quinua, 3.07 mg kg-1 para expandido de maz, 6.02 mg kg -1para expandido de arroz y 2.82 mg kg -1paraexpandido de trigo. Los alimentos expandidos con el prototipo rediseado tuvieron promedios de 0.15 mg kg -1para

expandido de quinua; 0.48 mg kg-1 para expandido de maz; menor a 0.10 mg kg-1para expandido de arroz y 0.23 mgkg

-1 para expandido de trigo. Entre los cereales y alimentos expandidos con el prototipo rediseado no difieren

estadsticamente y estn dentro del NM del Codex Alimentarius, sin embargo los alimentos expandidos procesados conexpansores tipo batch comunes provenientes de provincias, superan ampliamente el NM. Los materiales y partes decontacto con los alimentos del prototipo rediseado fueron: Tefln (tapa) y acero inoxidable calidad 304-2b (cmara)

los que redujeron el contenido de plomo total en los alimentos expandidos.

Palabras clave:Plomo, expansor tipo batch, alimentos expandidos

Abstract

It was assessed the content of total lead in cereals and expanded processed food within the batch type and theredesigned prototype free of lead; it was compared the maximum level (ML) of Codex Alimentarius for cereals (0.2 mgkg-1). The laboratory reports show that cereals have values less to 0.1 mg kg -1of total lead. The expanded food in

expanded of common bach type, come from the provinces of Yunguyo, Collao, Puno, San Romn, Huancan, Melgarand Cusco; with an average of 2.59 mg kg

-1for the expansion of quinoa, 3.07 mg kg

-1for corn, 6.02 mg kg-

1for rice

and 2.82 mg kg-1

for wheat. The expanded food with the redesign prototype had an average of 0.15 mg kg-1

for theexpansion of quinoa; 0.48 mg kg-1for corn; less than 0.10 mg kg-1for the expansion of rice and 0.23 mg kg-1for wheat.Among the cereals and expanded food with the redesign prototype there was not statistical difference, and they are

within the ML of the Codex Alimentarius. However, the expanded processed foods with the bach expanders that comefrom the provinces have had a better performance in the ML. The materials and the contact parts of the redesign

prototype food were: Teflon (cover), and stainless steel of 304-2b quality (chamber), that reduced the content of totallead in the expanded food.

Keywords: Lead, batch type expander, expanded food


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182 J. Mayta, et al. CienciAgro | Vol.2 Nr.1 (2010) 181-187

INTRODUCCIN

Para la OMS los principales problemas sanitarios

que pueden tener su origen en los productos son

los causados por microorganismos comosalmonellas y campylobacterias, infecciones

entero hemorrgicas causadas por E. Coli ylisteriosis, y clera en pases en desarrollo;

micotoxinas, dioxinas, priones, residuos de

pesticidas, medicamentos y metales pesados

(plomo, cadmio y mercurio). De los problemasmencionados varios de ellos pueden tener su

origen o parte de su origen en la alimentacin

(FAO/OMS, 2001).

Los alimentos contaminados con plomo

tienen efectos en la salud, estos se bioacumulan enel organismo, teniendo como consecuencia la

enfermedad del saturnismo, razn por la cual el

comit del Codex Alimentarius (CODEX STAN230-2001, revisin 1-2003) en el apartado de

observaciones, mantuvo el nivel mximo de plomo

total (0.2 mg kg-1) para los granos de cereales,

legumbres y leguminosas. El Reglamento (CE) n1881/2006, establece los contenidos mximos de

plomo para alimentos infantiles para lactantes y

nios de corta edad (0.02 mg kg-1).

El consumo de los alimentos expandidos

principalmente quinua, maz, trigo y arroz hatenido un incremento en los ltimos aos y tienen

gran aceptacin especialmente en los nios. Sinembargo el uso de expansores tipo batch

construidos con materiales inadecuados (plomo),combustin del kerosene como fuente de calor,

merecen un estudio y evaluacin con las normas

internacionales desde la materia prima,procesamiento, producto final y un anlisis de

costos (Febres, 2004).

El objetivo general del trabajo de

investigacin fue: Estudiar y evaluar el contenido

de plomo total en alimentos procesados enexpansores tipo batch tradicionales y prototipo

rediseado. Los objetivos especficos fueron: 1.

Cuantificar y evaluar el contenido de plomo totalen cereales (quinua, maz, trigo y arroz) y

alimentos expandidos. 2. Redisear y construir un

prototipo de expansor tipo bacth sin materiales de

plomo.

METODOLOGA

Las muestras de productos expandidos fueron de

las provincias de Yunguyo, El Collao, Puno, San

Romn, Huancan, Melgar y Cusco. El rediseo yla construccin del expansor tipo batch se realiz

en la Empresa Servifabri de la ciudad de Lima-

Per. Las determinaciones de plomo total de las

muestras de cereales y productos expandidos sehicieron en el Laboratorio de Calidad Ambiental

(LCA) de la Universidad Mayor de San Andrs(UMSA) La Paz-Bolivia. Las pruebas defuncionamiento del expansor rediseado tipo batch

y la obtencin de productos expandidos, se

realizaron en la Empresa El Altiplano SAC de la

ciudad de Juliaca-Per.

Se utilizaron muestras de cereales: Trigo(Triticum aestivum L.) variedad El Gaviln, arroz

(Oriza sativa L.) variedad Basmati y maz amarillo

duro (Zea mays L.) variedad INIA-605 Per,

procedentes del mercado Manco Capac de laciudad de Juliaca, puesto del Sr. Juan Yanque

Belizario. La quinua (Chenopodium quinoa willd)

variedad Pasankalla y variedad Salcedo INIA, fueprocedente de la Empresa El Altiplano SAC, en

cantidades de 50 gramos por muestra

respectivamente. Dentro de los productos

expandidos envasados, las muestras de expandidosde quinua fueron provenientes de las empresas El

Altiplano SAC (Juliaca), TIC-PAC (Puno) e Inca

Sur (Cusco), Los productos expandidos (trigo,

maz y arroz) a granel, se muestrearon de losmercados locales de la capital de las provincias

respectivamente.

El contenido de plomo total, se realiz

por el mtodo de espectrofotometra por absorcin

atmica. Mtodo CEM BI-8/EPA 239.2 yMicrowave Reaction System/EPA 239.2

El experimento se estableci bajo un

diseo en bloques completamente al azar (DBCA),

se analizaron 42 muestras con diferente nmero derepeticiones (ver tabla 1). El factor en estudio fue

la contaminacin de alimentos. Los tratamientos

fueron los alimentos (quinua, maz, arroz y trigo) y

se consider como bloque al estado del alimento(cereales, alimentos expandidos en provincias y

alimentos expandidos con prototipo rediseado).

Las diferencias entre las medias de lostratamientos fueron comparados utilizando la

prueba de Duncan (=0.01). Finalmente, los

niveles de significancia estn representados por * a

P


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el contenido de plomo total de los cereales son

menores a 0.1 mg kg-1, estn por debajo del nivelmximo del Codex Alimentarius (0.2 mg kg-1),

este hecho se sustenta en lo manifestado porPoschenrieder & Barcelo (2004) que solo lasplantas acumuladoras, las indicadoras y las

excluyentes pueden acumular metales.

Al comparar el contenido de plomo total

de los alimentos expandidos en provincias con las

normas del Codex Alimentarius, sobrepasaron losniveles mximos. El incremento de plomo en

alimentos posiblemente sera por el uso del

equipo, ya que segn Febres (2004), atribuye al

equipo utilizado en el proceso como fuente de la

contaminacin por plomo de alimentos

expandidos. Asimismo al no estar envasados estnexpuestos tambin a la contaminacin generada

por los automviles. Se observa un mayorcontenido de plomo en el expandido de arroz,seguido de maz, trigo y quinua, estos resultados

probablemente estn relacionados con el contenido

de carbohidratos y el ndice de expansin, ya que

segn Chvez (1990) el almidn de los granosinfluye en el proceso de expansin por explosin y

tras romper los puentes de hidrgeno, se aumenta

la penetracin de agua en los intersticios. Ello

origina un aumento progresivo del volumen delgrano de 8 a 16 veces con relacin al trigo y unas

6 a 8 veces con relacin al arroz (Castro, 1986)

Tabla 1. Contenido de plomo total (mg kg-1) de cereales y alimentos expandidos en provincias deldepartamento de Puno y Cusco con expansores tradicionales y prototipo rediseado.

Repeticin

BLOQUE I BLOQUE II BLOQUE III

CerealesAlimentos expandidos

en provincias

Alimentos expandidos con

Prototipo rediseado

Quinua Maz Arroz Trigo Quinua Maz Arroz Trigo Quinua Maz Arroz Trigo

1


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Tabla 2.Anlisis de varianza del contenido de plomo total de las variables en estudio.

F.V. G.L. S.C. C.M. F Pr > F Sig.

Bloques 2 10.76 5.38 27.87


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El expandido de maz con el prototipo rediseado,sobrepas los niveles mximos del Codex

Alimentarius, este incremento probablemente seapor el ambiente de trabajo, derretimiento de lapintura de la superficie del equipo por la accin

del calor suministrado en la operacin de

calentamiento del expansor, ya que, Romieu

(2003) seala a la pintura, soldaduras y el barnizcomo fuente de contaminacin por plomo en

alimentos.

Se realiz el anlisis de varianza, al

realizar la prueba de F se encontr una alta

significacin estadstica para los bloques, por loque se realiz la prueba de comparacin mltiple

de Duncan al 1% para observar mejor las

diferencias de los promedios.

La prueba de comparaciones mltiples deDuncan al 1%, indica que, los alimentos

expandidos de provincias tienen una media de 3.54

mg kg-1de plomo total, que sobrepasa las normas

del Codex Alimentarius. En cambio los alimentosexpandidos con el prototipo rediseado y los

granos de cereales (0.21 y 0.20 mg kg-1respectivamente) no presentan diferencias

estadsticas en el contenido de plomo. Las razonesde la similitud del contenido de plomo entrecereales y alimentos expandidos con el prototipo

rediseado son por el material de contacto con los

alimentos son de tefln (en la tapa) y acero

inoxidable (en la cmara), pues, segn elMINSA/DIGESA (1998) indica que el equipo y

los utensilios empleados en la manipulacin de

alimentos, deben estar fabricados de materiales

que no produzcan ni emitan sustancias txicas niimpregnen a los alimentos y bebidas de olores o

sabores desagradables.

Prototipo rediseado

Con la finalidad de determinar las condiciones de

proceso del prototipo rediseado se realizaronpruebas de ajuste. Estas pruebas fueron: Cierre

hermtico, cantidad de carga, presin de retiro de

la fuente de calor y presin de descarga con

diferentes alimentos tal como se muestra en laTabla 4.

Tabla 4. Condiciones de proceso del prototipo rediseado para la obtencin de diferentes alimentosexpandidos en la Empresa El Altiplano SAC - Juliaca.

Alimento Carga porbatch(kg)

Humedadadecuada (%)

Presin de:Retiro de la fuente decalor (lb/pulg2)

Explosin descarga(lb/pulg2)

Maz 1.5 10 130 150Arroz 1 10 100 130Trigo 1 10 130 150Quinua 0,5 15 100 160Kiwicha 1,5 15 100 150Habas 1,5 10 80 100

Fuente: Elaboracin propia (2008)

Los resultados de las condiciones de proceso tales

como carga por batch, humedad, retiro de la fuentede calor y la presin de explosin para diferentes

alimentos estn alrededor de las condicionesindicadas por Montero (1992) a 3200 msnm;

asimismo indica que las condiciones de procesovaran de acuerdo al lugar y la altura.

Los materiales del prototipo rediseado

constan de: Hierro fundido (2 medias tapas, 2

soportes laterales, volante). Acero inoxidable 300

(Tapa porta sello, horquilla con tuerca central, eje

central roscado, eje lateral, palanca de ajuste de5/8 pulg de dimetro, palanca de seguro de pulg

de dimetro). Acero inoxidable 304-2b (cmarareceptora). Tefln para sellado hermtico, soporta

temperaturas superiores a 300C. Otros

(manmetro con glicerina, fuente de suministro de

calor a base de gas licuado de petrleo). Los

accesorios estn compuestos por una boquilla,vlvula, manguera y regulador de gas.


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CONCLUSIONES

El contenido de plomo total promedio en los

cereales de quinua, maz, arroz y trigo sonmenores a 0.1 mg kg-1. Los alimentos expandidosde quinua, maz, arroz y trigo que se expenden en

mercados de provincias contienen en promedio

2.91; 3.07; 6.02 y 2.82 mg kg-1. Los expandidos delos mismos cereales procesados en el prototipo

rediseado contienen 0.15; 0.48; menor de 0.10 y

0.23 mg kg-1de plomo total respectivamente. Los

cereales y alimentos expandidos con el prototiporediseado, no difieren estadsticamente y estn

alrededor del nivel mximo del Codex

Alimentarius para cereales (0.2 mg kg-1). Sin

embargo el contenido de plomo total en losalimentos expandidos de provincias supera

ampliamente el nivel indicado anteriormente.

Los materiales y partes de contacto con

los alimentos del prototipo rediseado son: Tefln(tapa) y acero inoxidable calidad 304-2b (cmara),

los que redujeron el contenido de plomo total en

alimentos expandidos.

BIBLIOGRAFA

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J. Mayta, et al. CienciAgro | Vol.2 Nr 1 (2010) 181-187 187

(a) (b)

Figura 1.(a) Vista lateral del expansor tipo batch tradicional, (b) tapa rellenada con plomo. Cortesia de laEmpresa El Altiplano SAC Juliaca (2008)

(a) (b)

Figura 2.(a) Vista de perfil del prototipo rediseado, (b) tapa provista de teflon. Cortesia CICADER-FCA-UNAP-NUS-IFAD II (2008)


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Efecto de la presin de expansin por explosin y temperaturade tostado en algunas caractersticas funcionales y

fisicoqumicas de dos variedades de caihua (Chenopodiumpallidicaule Aellen)

Effect of the expansion pressure process by explosion and toast temperature on some functional andphysicochemical characteristics on two varieties of caihua (Chenopodium pallidicaule Aellen)

Robinson L. Tacora Cauna(1), Genny I. Luna Mercado(1), Rosario Bravo Portocarrero(1), Jhony MaytaHancco(1), Martin Choque Yucra(1) y Vladimiro Ibaez Quispe(2)

(1)Facultad de Ciencias Agrarias. UNA-Puno. (2)Facultad de Ingeniera Estadstica e Informtica. UNA-Puno. E-mailde correspondencia: [email protected]

Resumen

Se evalu el efecto que ejerce el proceso de expansin por explosin a presiones de 120, 140 y 160 lb pulg- y elproceso de tostado a temperaturas de 130, 160 y 190 C en el contenido de polifenoles totales, capacidad antioxidante,fitatos as como en sus caractersticas fisicoqumicas: grado de gelatinizacin, ndice de absorcin e ndice deexpansin de caihua en las variedades cupi e Illpa INIA 406, dando como resultado que el proceso de expansin porexplosin increment el contenido de polifenoles totales y capacidad antioxidante a medida que las presionesaumentaron, el contenido de fitatos no present variaciones significativas, el grado de gelatinizacin, ndice deexpansin tanto como el ndice de absorcin de agua aumentaron en las dos variedades, mientras que el proceso detostado acrecent el contenido de polifenoles totales aument progresivamente, la capacidad antioxidante experimentuna leve disminucin inicial e incrementando su valor progresivamente a temperaturas mayores, no existiendo unavariacin considerable del contenido de fitatos, se produjo un incremento inicial las caractersticas fisicoqumicas,disminuyendo estas a 190 C, siendo similares en ambas variedades, dando a entender que el proceso de expandidogenera mejores caractersticas funcionales en comparacin con el tostado mientras que las caractersticasfisicoqumicas son variables en los dos procesos pero que ambos poseen caractersticas buenas para su consumo.

Palabras clave:Caihua, expansin por explosin, tostado, polifenoles, capacidad antioxidante, fitatos, gelatinizacin.

Abstract

The effect exerted by the expansion process by explosion at pressures of 120, 140 and 160 lbf in- and the toastingprocess at temperatures of 130, 160 and 190 C in the total polyphenol content, antioxidant capacity, phytates and andin their physicochemical characteristics: degree of gelatinization, absorption rate and rate of expansion in the varietiescaihua cupi and Illpa INIA 406, resulting in the explosion process of expansion increased the total polyphenol contentand antioxidant capacity as pressures increased, the phytate content was not statistically significant, the degree ofgelatinization, high growth rate as the rate of absorption of water increased in both varieties, while the roasting processincreased the total polyphenol content increased progressively, antioxidant capacity revealed a slight initial decreaseand increase its value progressively higher temperatures, there being considerable variation in the phytate content, therewas an initial increase in physical and chemical characteristics, reducing these to 190 C, being similar in both varieties,giving understand that the expanded process leads to better functional characteristics compared with the toasted whilethe physical and chemical characteristics are variable in both processes, but both have good features for itsconsumption.

Keywords: Caihua, expansion, explosion, roasted, polyphenols, antioxidant capacity, phytates, gelatinization.


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R.L. Tacora, et al. CienciAgro | Vol.2 Nr.1 (2010) 188-198 189

INTRODUCCION

La caihua es uno de los granos andinos menos

estudiados y ms nutritivos, su contenido y calidadproteica es excepcional (15-19%) como tambin esrico en micronutrientes tales como hierro y calcio(Repo-Carrasco, 2009).

Sus caractersticas agronmicas y valornutritivo hacen que se constituya en unaimportante alternativa para enfrentar el dficitalimentario, tanto en nutrientes como en lascaractersticas que no proporcionan caloras yaminocidos pero tienen unas propiedadesfisiolgicas y nutritivas esenciales de tal formaque su carencia puede provocar enfermedadesserias como: Cncer y enfermedades

cardiovasculares, adems de trastornos digestivose inmunolgicos, alteraciones de comportamientoy en general envejecimiento del organismo y entreestos componentes se encuentran los componentesque proporcionan al alimento una capacidadantioxidante, contenido de fitatos, polifenolestotales, llamados en general alimentos concaractersticas funcionales (Montreal et al., 2002).

Es necesario presentar alternativasnaturales con componentes funcionales adecuadoscomo es el caso de la caihua que permitan serutilizados en la complementacin de la dieta de la

poblacin de diversa edad, los cuales requieren

alternativas naturales y disponibles, que garanticenque con el proceso de elaboracin (expandidos ytostado por ejemplo) mantengan sus caractersticasde alimentos funcionales teniendo en cuenta quelas variaciones de las condiciones de los procesosde transformacin produce efectos en la calidad delos productos, variando considerablemente en cadatipo de proceso (Ejiqui, 2005).

El objeto de esta investigacin fueevaluar los cambios que sufran los componentesfuncionales tales como la capacidad antioxidante,el contenido de fitatos y polifenoles totales yalgunas caractersticas fisicoqumicas por efectode procesamiento de los dos procesos detransformacin ms utilizados para este productocomo son el proceso de expansin por explosin yel proceso de tostado, sometidos a diferentes

parmetros, esto con el afn de contribuir aldesarrollo tecnolgico orientado al mejoramientode la nutricin, salud y por ende al mejoramientode la produccin agroindustrial revalorando uncultivo andino olvidado y que adems reportara

beneficios y desarrollo para la regin.

METODOLOGA

Materiales y reactivos

Equipos: Espectrofotmetro, balanzaanaltica, centrifuga, termmetro IR, titulador,can expansor experimental tipo Batch con tapade tefln.

Reactivos: Folin Ciocalteu, DPPH (2,2Diphenyl-1-Picrylhydrazyl), metanol, carbonatode sodio, cido clorhdrico, sulfato de sodio,

persulfato amnico, cido sulfosalicilico, EDTAsal disdica, glicina, hidrxido de potasio, yodurode potasio, amonio hierro sulfato 6 hidratado.

Expansin por explosin y tostado

El proceso de expandido radic en acondicionar lamateria prima de cada variedad, haciendo lalimpieza, seleccin y agregando agua hasta llegara una humedad de 7.5 % antes de ser llevado alcan expandidor que es pre-calentado durante 30minutos aproximadamente con un movimientoconstante, luego se aliment a la cmara, medianteun embudo metlico por la boca de la cmara,cerrando hermticamente la tapa del can. Secalent bajo presin, hasta alcanzar el nivelnecesario de presin (120, 140 y 160 Lbf pulg-),

para luego abrir la tapa del can que es cuando seproduce una cada de presin haciendo que losgranos salgan de manera explosiva, entonces es

cuando se procedi a tomar muestras del productopara su anlisis.

El proceso de tostado se realizo en formaartesanal que consisti en efectuar una seleccin,lavado y secado previo, para luego colocar losgranos de caihua en un recipiente y someter a tresdiferentes temperaturas (130, 160 y 190 C), lascuales fueron controladas por medio de untermmetro laser. Una vez tostada la muestra, seefectu el enfriamiento que se realiz atemperatura ambiente para posteriormente envasarlas muestras para ser evaluadas.

Determinacin de contenido de polifenolestotales (PT)

Se cuantifico por el mtodo de Swain y Hillis(1959) citado por Aguilar (2002) mediante unaextraccin con etanol y separacin porcentrifugacin. El sobrenadante se diluye con agua

pura y se determina espectrofotomtricamente conel reactivo de Folin Ciocalteu, y usando como

patrn una solucin de cido glico.


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190 R.L. Tacora, et al. CienciAgro | Vol.2 Nr.1 (2010) 188-198

Determinacin de capacidad antioxidante (CA)

La capacidad antioxidante se determino por elmtodo de Brand-Williams et al, (1995) donde los

compuestos con actividad antioxidante reaccionancon el radical estable 2,2-difenil-1-picrylhidrazil(DPPH) en una solucin de metanol. La reduccindel DPPH es seguida por monitoreo de ladisminucin de la absorbancia en la longitud deonda caracterstica durante la reaccin. El radicalen forma de DPPH absorbe a 515 nm y porreduccin con un antioxidante o una especieradical disminuyendo la absorbancia.

Determinacin de contenido de fitatos (FI)

Se determino por el mtodo reportado porSchmidt-Hebbel (2002) que se fundamenta en la

solubilizacin de los fitatos con acido clorhdricoy sulfato de sodio, posteriormente tratado consulfato ferroso amoniacal oxidado y acidosulfosalicilico con los que se calienta con agua aebullicin por 15 minutos para formar un

precipitado (fitato frrico) que luego es titulado elexceso de fierro con EDTA-Na2 hasta el viraje delcolor rojo marrn a amarillo claro, para luegodeterminar el porcentaje del cido ftico.

Determinacin de las CaractersticasFisicoqumicas.

Grado de gelatinizacin (GG).- Se determin por

el mtodo de Wootton y Munk (1971) reportadopor Chinma y Igyor (2008), que consiste en larazn entre el almidn gelatinizado y el almidntotal, calculados por medio de medicionesespectrofotomtricas del complejo almidn Yodo formando una suspensin acuosa de muestraantes y despus de una solubilizacin completa delalmidn mediante un lcali.

ndice de absorcin de agua (IA).- Se determincalculando gravimtricamente la cantidad dematerial disuelto y la proporcin de aguaabsorbida despus de la agitacin de unasuspensin del alimento a temperatura ambiente

ndice de Expansin (IE).-Para la determinacinde este parmetro, se midi la relacin de lasunidades de volumen que ocupan los granos sinreventar y el volumen que ocupan los granos luegode ser tostados o expandidos.

Anlisis proximal.- Se termin la humedad porsecado, la ceniza por calcinacin, los lpidos porextraccin por solventes-Soxhlet, la protena por elmtodo Micro Kjeldahl, la fibra cruda pordigestin cida y alcalina y los carbohidratos pordiferencia (AOAC, 1990).

Anlisis Estadstico

Todas las determinaciones se realizaron portriplicado y fueron sujetos al anlisis de varianza

(ANOVA) mediante un arreglo factorial de dosfactores, donde la evaluacin de la diferencia delos valores significativos fue analizada mediante la

prueba de Duncan.

RESULTADOS

Proceso de expandido por explosin

Polifenoles totales del grano de caihuaexpandida

Los polifenoles totales del grano de caihua

extruida se puede observar en la Tabla 1 donde seobserva que el contenido porcentual de polifenolestotales incrementa con respecto al contenidoinicial mostrado en el grano de caihua no

procesada en ambas variedades. Tales resultadosnos sealan que el proceso de expandido porexplosin influyen positivamente en el contenidode polifenoles totales de la caihua, esto debido

posiblemente a recientes investigaciones sugierenque los productos de la reaccin de Maillardformados como consecuencia del tratamiento decalor intenso o almacenamiento prolongado,generalmente exhiben fuertes propiedadesantioxidantes, generalmente rompiendo la cadena

y la actividad secuestrante del oxigeno (Kaur andKapoor, 2001). El contenido de polifenolesaumenta a media que las presiones de trabajo seincrementan como se muestra en la Figura 1,mostrando tambin que ante el cambio devariedad, el contenido de polifenoles vara.

Grfico 1. Efecto de la presin de expandido en elcontenido de polifenoles totales de 2 variedades decaihua expandida


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Grfico 2. Efecto de la presin de expandido en lacapacidad antioxidante de 2 variedades de caihuaexpandida

Capacidad Antioxidante del grano de caihuaexpandida

Los valores de la capacidad antioxidante del granode caihua expandida se exponen en la Tabla 1donde se puede observar que ambas variedadestienen similar capacidad antioxidante, y que sucomportamiento al ser sometida a diferentes

presiones varia ligeramente (Figura 2). Los valoresinciales de la capacidad antioxidanteincrementaron al ser sometidas al expandido porexplosin en las tres presiones trabajadas. Talesvalores son mayores al ser comparados a losobtenidos por Luna G., (2005) donde se obtuvouna capacidad antioxidante de 5.415 g Troloxeq.g-1ms en la variedad cupi y 5.450 g Trolox eqg-1 ms en la variedad Illpa INIA 406, estadiferencia se debe probablemente a que en laextrusin se utiliza temperaturas altas, altas

presiones en tiempos breves (Pokorny et al.,2001) mientras que recientes estudios llevados acabo en tomate, caf y t mostraron que un

prolongado tiempo de calentamiento aumenta lacapacidad antioxidante de estos alimentosinduciendo la formacin de componentes con esta

actividad por ejemplo productos de la reaccin deMaillard (Arena et al. 2001)

Capacidad Antioxidante del grano de caihuaexpandida

Los valores de la capacidad antioxidante del granode caihua expandida se exponen en la Tabla 1

donde se puede observar que ambas variedadestienen similar capacidad antioxidante, y que sucomportamiento al ser sometida a diferentes

presiones varia ligeramente (Figura 2). Los valoresinciales de la capacidad antioxidanteincrementaron al ser sometidas al expandido porexplosin en las tres presiones trabajadas. Talesvalores son mayores al ser comparados a losobtenidos por Luna G., (2005) donde se obtuvouna capacidad antioxidante de 5.415 g Trolox eqg-1ms en la variedad cupi y 5.450 g Trolox eq g-1ms en la variedad ILLPA INIA 406, estadiferencia se debe probablemente a que en laextrusin se utiliza temperaturas altas, altas

presiones en tiempos breves (Pokorny et al.,2001) mientras que recientes estudios llevados acabo en tomate, caf y t mostraron que un

prolongado tiempo de calentamiento aumenta lacapacidad antioxidante de estos alimentosinduciendo la formacin de componentes con estaactividad por ejemplo productos de la reaccin deMaillard (Arena et al. 2001)

El comportamiento de la capacidadantioxidante en el proceso de expandido porexplosin se asemeja al comportamiento de

polifenoles totales del mismo proceso ya quesegn Pasko, (2009) existe una fuerte correlacinentre el contenido de polifenoles totales de los

pseudo cereales y la actividad antioxidante de los

mismos sugiriendo que el contenido de polifenolestotales es un buen indicador de la capacidadantioxidante.

Fitatos del grano de caihua expandida

Se observa que el contenido de fitatos sufrevariaciones mnimas o mnimamente significativasen todas la condiciones de proceso (Tabla 1), estecomportamiento es mnimo ya que los valoresoscilan de un mnimo de 0.98 % cido Ftico a un

mximo de 1.16 % cido Ftico no existiendomucha diferencia en las variaciones. Losresultados obtenidos se asemejan a los obtenidos

por Luna, (2005) donde la caihua no sufricambios significativos al ser sometida al procesode extrusin, deduciendo as que el proceso deexpandido por explosin no afecta sustancialmenteel contenido de fitatos.


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Tabla 1. Efecto de la presin de expandido en las caractersticas funcionales y fisicoqumicas de la caihua

Muestra

cruda

120

(Lbf.pulg -)

140

(Lbf.pulg -)

160

(Lbf.pul

Illpa

XS

Cupi

XS

Illpa

XS

Cupi

XS

Illpa

XS

Cupi

XS

Illpa

XS

CA 217433.32 1667120.85 2537135.33 267762.95 288922.84 300637.34 32119.72

PT 87.350.88 109.290.76 170.15.57 298.473.84 225.1414.93 305.423.12 293.1611.25

FI 1.040.01 1.020.02 1.160.01 1.000.04 1.130.01 1.020.01 1.110.01

GG - - 54.774.27 47.262.97 60.091.73 63.592.34 79.922.47

IE - - 3.550.01 3.750.03 3.620.02 3.790.01 3.960.01

IA - - 1.950.08 2.140.11 2.340.1 2.850.10 3.870.07

X: Promedio de 3 repeticiones; S: Desviacin estndar; CA: Capacidad antioxidante (g Trolox eq g-1ms); PT: Polifeno(mg. cido glico 100 g-1 ms); FI: Fitatos (% cido Ftico); GG: Grado de gelatinizacin (%); IE: ndice de expansin;IA: ndice de absorcin de agua

Tabla 2.Efecto de la presin de expandido en la composicin proximal de la caihua expandida

Muestra

cruda

120

(Lbf.pulg -)

140

(Lbf.pulg -)

160

(Lbf.pulg

ILLPA

XS

Cupi

XS

ILLPA

XS

Cupi

XS

ILLPA

XS

Cupi

XS

ILLPA

XS

Hum 8.26 0.47 7.5 0.36 4.39 0.25 4.29 0.08 4.36 0.16 4.20 0.13 3.67 0.10

Cen 2.61 0.10 3.13 0.26 5.18 0.11 6.43 0.20 3.76 0.09 6.57 0.34 2.83 0.09

Gras 8.79 0.10 8.15 0.05 7.92 0.15 7.15 0.06 7.3 0.24 7.45 0.15 6.05 0.08

Prot 13.67 0.22 14.85 0.30 9.55 0.12 6.01 0.09 6.72 0.37 6.76 0.28 12.49 0.42 1

Fib 6.41 0.20 6.91 0.10 5.51 0.20 6.36 0.17 5.66 0.18 6.00 0.11 5.15 0.21

Carb 60.26 0.84 59.45 0.50 67.45 0.48 69.77 0.07 72.19 0.53 69.02 0.27 69.82 0.59 6

X: Promedio de 3 repeticiones; S: Desviacin estndar; Hum: Humedad (%); Cen: Ceniza (%); Gras: Grasa (%); Prot: PFib: Fibra cruda (%); Carb; Carbohidratos (%)


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Tabla 3. Efecto de la temperatura de tostado en las caractersticas funcionales y fisicoqumicas de la caihu

Muestra

cruda130 (C) 160 (C) 190 (C)

ILLPA

XS

Cupi

XS

ILLPA

XS

Cupi

XS

ILLPA

XS

Cupi

XS

ILLPA

XS

CA 217433.32 1667120.85 194353.29 148139.01 220630.9 1886159.51 252141.29 23

PT 87.350.88 109.290.76 170.460.84 229.165.60 187.655.57 241.64.4 214.714.92 26

FI 1.040.01 1.020.02 0.960.04 1.010.03 0.960.02 1.040.06 1.050.03 1

GG - - 26.031.91 29.343.03 55.884.68 62.382.87 47.792.4 51

IE - - 3.630.02 3.380.01 3.720.01 3.450.01 3.620.02 3

IA - - 3.970.09 2.610.22 4.960.15 3.970.12 4.680.06 3

X: Promedio de 3 repeticiones; S: Desviacin estndar; CA: Capacidad antioxidante (g Trolox eq g-1ms); PT: Polifeno(mg. cido glico 100 g-1ms); FI: Fitatos (% cido Ftico); GG: Grado de gelatinizacin (%); IE: ndice de expansin;IA: ndice de absorcin de agua

Tabla 4.Efecto de la temperatura de tostado en la composicin proximal de caihua tostada

Muestra

cruda 130 (C) 160 (C) 190 (C)

ILLPA

XS

Cupi

XS

ILLPA

XS

Cupi

XS

ILLPA

XS

Cupi

XS

ILLPA

XS

Cupi

XS

Hum 8.260.47 7.50.36 3.420.26 2.580.38 1.330.06 0.970.15 0.630.07 0.810.07

Cen 2.610.10 3.130.26 3.330.11 3.80.13 4.470.22 4.960.16 4.50.17 5.450.36

Gras 8.790.10 8.150.05 8.60.32 7.990.03 7.450.1 7.550.44 7.760.06 6.370.31

Prot 13.670.22 14.850.30 13.960.21 12.530.69 12.950.79 12.130.26 9.450.4 6.050.58

Fib 6.410.20 6.910.10 4.990.06 6.390.09 6.70.11 6.540.11 5.340.13 6.440.13

Carb 60.260.84 59.450.50 65.690.44 66.720.89 67.110.49 67.840.54 72.320.18 74.890.5

X: Promedio de 3 repeticiones; S: Desviacin estndar; Hum: Humedad (%); Cen: Ceniza (%); Gras: Grasa (%); Prot: PFib: Fibra cruda (%); Carb; Carbohidratos (%)


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Grado de gelatinizacin del grano de caihuaexpandida

Los resultados obtenidos (Tabla 1) son bajosdebido probablemente a que en diferentesalimentos procesados el almidn es gelatinizadosolo en parte a causa del limitado contenido deagua durante el procesamiento, los grnulos dealmidn son expandidos ligeramente y laestructura interna est en parte intacta (Holm et al.,1988). En este trabajo se observ uncomportamiento creciente del grado degelatinizacin, dedido posiblemente a que en lamayor parte de los procesos de expandido,micronizado, torrefactado y extrusionado producenalteraciones del tamao de partcula y aumentos de

temperatura, tanto por compresin como porvapor, durante los perodos de acondicionamiento,procesado o secado final, que afectan a laestructura de la protena y el almidn (Guada J.,1993).

ndice de expansin del grano de caihuaexpandida

Se observa en la Tabla 1 que los ndices deexpansin obtenidos son ligeramente menores almximo ndice de expansin de la caihuaexpandida (6.09 a 214 Lbf.pulg-) reportado porSucari, (2003) esto debido probablemente a la

diferencia de presiones trabajadas y tambin a suforma nativa original y a la extensin del dao alalmidn (definido como el rompimiento de laestructura molecular) porque est relacionada alos elementos fundamentales en la expansin demateriales con contenido de almidn (Harper,1986 citado por Kokini et al., 1992). Los valoresobtenidos muestran que existe un incremento delndice de expansin a medida que aumentan las

presiones trabajadas y tambin existe una similituden el comportamiento entre ambas variedades.

ndice de absorcin de agua del grano decaihua expandida

Los resultados del ndice de absorcin de agua semuestran en la Tabla 1 donde ambas variedades

perciben un incremento a medida que la presinaumenta con un similar comportamiento a gradode gelatinizacin, al respecto Poton y Pratt, (1981)citado por Aguirre (2003) propone al ndice deabsorcin de agua como un mtodo valido paramedir la conversin de almidn, ya que afirma queuna verdadera conversin se logra cuando se tieneun hinchamiento irreversible de este, lo cual escuantificado por el ndice de absorcin.

Composicin proximal de la caihua expandida

La composicin proximal de la caihua expandida

en ambas variedades se muestra en la Tabla 2donde se puede destacar que la caihua al serexpandida redujo su humedad, los valores deceniza se vieron afectados mnimamente, existiuna disminucin progresiva de la grasa a medidaque se aumentaba la presin, esto podra ser aconsecuencia de la volatilizacin de algunoscidos grasos debido a la alta temperatura (Luna,2005), con respecto a la protena las dosvariedades disminuyeron su porcentaje inicial alser sometida a 120 Lbf.pulg- e incrementando su

porcentaje al aumentar las presiones, reduccininicial y posterior incremento que es debido

probablemente a que la baja presin inicial a lacual se trabaj, hace que el producto no seexpanda adecuadamente quemando en mayorgrado la superficie del grano, trayendo comoconsecuencia la prdida del embrin de la caihuaen el cual se concentra una importante cantidad de

protenas (Tapia, 2000 citado por Sucari, 2003), elcontenido de fibra cruda de ambas disminuyeligeramente su contenido de fibra cruda a medidaque la presin del proceso de expandido aumenta,esto se explica porque el alto contenido de fibrageneralmente observado en la caihua se debe a la

presencia de perigonios que envuelven el grano yque no han sido eliminados por completo (Repo-Carrasco, 1992), la determinacin de carbohidratos

presentes en la caihua se hizo por diferencia y porlo tanto la disminucin de la mayor parte de loscomponentes proximales de la caihua hace que el

porcentaje de carbohidratos aumente existiendouna similitud estadstica en ambas variedades.

Proceso de tostado

Polifenoles totales del grano de caihua tostada

En la Tabla 3, se observa que el contenido depolifenoles totales se vio afectado

significativamente por el proceso de tostadoincrementando su contenido ante un incremento detemperatura (Figura 3). Estos resultados sonsimilares al ser comparados con los obtenidos porVsquez (2006) donde seala que el contenido de

polifenoles totales obtenidos de la Kiwicha seincrementa a medida que la temperatura de tostadose aumenta significando esto que el tratamientotrmico influye positivamente en los compuestosfenolicos totales debido probablemente a que se

producen productos pardos de la reaccin deMaillard que incluyen polmeros solubles einsolubles mayormente azucares reductores unidos


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a aminocidos o protenas y otros compuestosnitrogenados que hace a la lisina indisponible, asmismo con el tostado se desdobla y se forman

otros compuestos fenolicos que se unen a otroscompuestos como carbohidratos y protenas lo queharan aumentar el porcentaje de compuestosfenolicos totales (Saura-Calixto y Bravo, 2002).

Grfico 3.Efecto de la temperatura de tostado en elcontenido de polifenoles totales de 2 variedades decaihua

Grfico 4. Efecto de la temperatura de tostado en lacapacidad antioxidante de 2 variedades de caihua

Capacidad Antioxidante del grano de caihuatostada

La capacidad antioxidante se muestra en la Tabla3, donde se puede observar que la capacidadantioxidante disminuy ligeramente a unatemperatura de 130 C en comparacin con lamuestra sin procesar, cambiando la tendencia alser sometido a 160 C y 190 C produciendo unamayor capacidad antioxidante, estecomportamiento se en las dos variedades. Estosresultados son similares a los reportados porVsquez, (2006) donde a una temperatura de 100C la capacidad antioxidante de la kiwichatambin disminuye y posteriormente incrementa al

ser sometida a una temperatura de tostado de 150C. La reduccin inicial en la actividadantioxidante (Figura 4) puede ser atribuida no

solamente a la degradacin trmica de losantioxidantes, sino tambin a la formacintemprana de productos de la reaccin de Maillardcon propiedades pro-antioxidantes (Kaur yKapoor, 2001). La ganancia posterior en laactividad antioxidante coincidi con la formacinde productos pardos de la reaccin de Maillard(Kaur y Kapoor, 2001), por su parte Wangcharoenand Morasuk, (2009) seala que el productotostado puede incrementar su capacidadantioxidante en un mayor nivel apreciable que elvalor inicial dependiendo del grado de tostado. Elcomportamiento de la capacidad antioxidante de lacaihua tostada en ambas variedades difiereligeramente del contenido de polifenoles totales,esto debido a que la capacidad antioxidante nosiempre va aparejada con la concentracin de

polifenoles, Okawa et al, (2001) citado porZavaleta et al., (2005) reporta que cuando seevala la capacidad de secuestro de radicales libresno siempre es debido nicamente al contenido de

polifenoles sino tambin la posicin del grupohidroxilo, este vara dependiendo de lagranulometra de las muestras, el lugar de origen,las condiciones climticas y el tratamiento de losalimentos.

Fitatos del grano de caihua tostadaEl contenido de fitatos en la caihua tostada se

pueden observar en la Tabla 3 donde se observaleves cambios con respecto al contenido de fitatosinicial, manifestndose este cambio de maneradistinta en cada variedad, pero el anlisisestadstico muestra que los cambios en cada unade las variedades no son significativos,manifestando as que la variedad no influye en elcontenido de fitatos de la caihua y que lastemperaturas de tostado tampoco causan cambiossustanciales en el contenido de acido fitico. Parauna disminucin de su contenido Ejiqui et al.

(2005) seala que al ser sometida a un tratamientoprevio como la germinacin, su contenido podradisminuir.

Grado de gelatinizacin del grano de caihuatostada

En la Tabla 3 se observa que, ante el cambio detemperatura de tostado de 130 C a 160 C lacaihua presenta un incremento en su grado degelatinizacin y ante el incremento de latemperatura a 190 C el grado de gelatinizacindisminuye en ambas variedades. El incrementoinicial es menor que el grado de gelatinizacin


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obtenido por Bejar y Bustinza (2004) dondemuestra que al ser tostado por una maquinaexperimental a 200 C por un tiempo de 10

segundos la caihua presenta un grado degelatinizacin de 79.54%. Esto debidoposiblemente a que las condiciones a las cuales sellevo a cabo el tostado fueron diferentes ya que eltostado manual estuvo expuesto a un mayortiempo (10 s a 130 C, 18 s a 160 C y 24 s a 190C) produciendo se as el deterioro de algunos desus componentes de su capa externa, ya queAlcazar, (2002) menciona que el proceso detostado en granos secos se lleva a cabo entre 135 a180 C pero el proceso debe controlarsecuidadosamente para no producir efectos

perjudiciales. El descenso del grado degelatinizacin a una temperatura de 190 C se debea la perdida de birrefringencia y la disponibilidadde almidn que ocurren sobre un relativo cortorango de temperaturas (Sullivan and Johnson,1962).

ndice de expansin del grano de canihuatostada

El ndice de expansin en el proceso de tostado semuestra en la Tabla 3 donde al igual que el gradode gelatinizacin, el ndice de expansinincrementa al ser sometida a un cambio detemperatura de 130 a 160 C, comportamiento que

cambia ante el incremento de temperatura a 190C, donde el ndice de expansin disminuyealcanzando un ndice de expansin de 4.68 en lavariedad Illpa INIA 406 y 3.39 en la variedad cupi,existiendo una similitud con el grado degelatinizacin, que se da por que cuando se exponeal calor los grnulos de almidn experimenta unaexpansin, destruccin de la estructura cristalinainterna, esta transformacin termina en lagelatinizacin del almidn (Holm et al., 1988). Amedida que se incrementa la temperatura, laviscosidad aumenta debido a la gelatinizacin delalmidn, por cuya razn, si el almidn se calienta

a mas de 160 C se transforma en almidn solubley a mas de 200 C se convierte en dextrina, estealmidn, se retrograda y son higroscpicos(Cisneros, 2002).

ndice de absorcin de agua del grano decaihua tostada

Se puede observar en la Tabla 3 los diferentesvalores de ndice de absorcin obtenidos en eltostado, los cuales coinciden tanto con los delgrado de gelatinizacin as como del ndice deexpansin, presentando un incremento al ser

sometidas ante el incremento de temperatura de130 C a 160 C y posteriormente disminuyendo suvalor al ser incrementada la temperatura de tostado

a 190 C, este comportamiento se presenta tanto enla variedad Illpa INIA 406 y cupi. Elcomportamiento es similar al ndice de expansiny grado de gelatinizacin esto debido a que elndice de absorcin de agua y el poder dehinchamiento son usados como indicadores de laretencin del agua, tambin es una medidaindirecta del grado de almidn gelatinizado por lacoccin (Bressani y Estrada, 1994, citado porHevia et al., 2002).

Composicin proximal de la caihua tostada

La composicin proximal de la caihua tostada a

diferentes temperaturas se muestra en la Tabla 4donde se puede observar que la humedad inicialsufre una disminucin en ambas variedades amedida que la temperatura de tostado aumenta,siendo influenciada por la variedad y latemperatura. La ceniza existente en la caihuaexperimenta un incremento que se debe

probablemente a que ante un incremento detemperaturas, la superficie externa de la caihua eschamuscada ligeramente. El contenido de grasadisminuye levemente con respecto al contenidoinicial en la variedad cupi, la variedad Illpa INIA406 presenta una leve disminucin a una

temperatura de 130 C esto debido a una posiblehidrlisis de las grasas pudiendo saponificarse. Laprotena de la caihua en ambas variedades sufreun descenso a medida que aumenta la temperaturade tostado, esto se debe posiblemente a que en el

proceso de tostado puede ocurrir disminucin de lacantidad en las protenas por causa de la reaccinde Maillard en presencia de carbohidratosreductores (Alcazar, 2002). El porcentaje de fibracruda en la variedad cupi no present diferenciassignificativas en su contenido mientras que en lavariedad Illap INIA 406 hay una ligera variacinmostrando as que la variedad influye en el

contenido de fibra existente en la caihua. Elcontenido de carbohidratos se realiz pordiferencia incrementando su contenido a medidaque la temperatura aument.

Comparacin entre la caihua expandida ytostada

Al hacer una comparacin entre los dos proceso seobserva que el proceso de expandido porexplosin genera un mayor contenido de

polifenoles totales en comparacin al tostado, elexpandido por explosin genera una mayor


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capacidad antioxidante en el grano de caihua,ambos procesos afectan de manera similar alcontenido de fitatos no existiendo diferencias

significativas, el grado de gelatinizacin de lacaihua expandida a diferentes presiones esligeramente mayor al grado de gelatinizacin deltostado en ambas variedades, el tipo proceso noinfluye significativamente en el ndice deabsorcin de agua y que el comportamiento de lasvariedades en el ndice de expansin es distinto alser sometida a un proceso de transformacindiferente.

CONCLUSIONES

El proceso de expansin por explosin a diferentes

presiones (120, 140 y 160 Lbf.pulg-) en lasvariedades Illpa INIA 406 y cupi produce unefecto positivo en las caractersticas funcionales yfisicoqumicas de la caihua a medida delincremento de las presiones. El proceso de tostadoa diferentes temperaturas (130, 160 y 190 C)incrementa la propiedades funcionales conformeaumenta la temperatura pero las mejorescondiciones fisicoqumicas se presentan a una

presin de 160 C en ambas variedades. El procesode expandido por explosin proporciona mejores

propiedades funcionales, pero provee

caractersticas fisicoqumicas similares al tostado.

AGRADECIMIENTO

Al proyecto Fortalecimiento de las oportunidadesde ingreso y la seguridad nutricional de los pobresrurales, a travs del uso y mercadeo de especiesolvidadas y subutilizadas. NUS-IFAD II, que porintermedio del CIRNMA-CICADER-UNAPfinanciaron ntegramente el presente trabajo deinvestigacin.

BIBLIOGRAFIA

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J.O. Cardona. CienciAgro | Vol.2 Nr.1 (2010) 199-207 201



Anlisis de diversidad gentica de las razas colombianas demaz a partir de datos Roberts et al., (1957) usando la estrategia

Ward-MLMGenetic Diversity of Colombian Landraces of Maize from Roberts et al., (1957) data using Ward-MLM

Strategy

Jos O. Cardona(1)

(1)Universidad Nacional de Colombia. Sede Palmira, Programa Doctorado en Ciencias Agropecuarias nfasisMejoramiento Gentico y Produccin de semillas, [email protected]

Resumen

El presente estudio muestra un anlisis exploratorio de la diversidad gentica de las razas colombianas de maz, a partirde datos contenidos en el documento RAZAS DE MAZ EN COLOMBIA usando la estrategia Ward-MLM. Estaestrategia permiti revalidar los tres grupos raciales establecidos por los autores y propone un nuevo agrupamiento, enel que se muestra un incremento importante en el nmero de razas Primitivas (de dos a cinco) y reduccin en elnumero de razas Hibridas colombianas (de doce a nueve). El nmero de razas Probablemente Introducidas se

mantiene, mostrando cinco variaciones importantes. La estrategia Ward-MLM es un aporte metodolgico que permitirevalidar datos histricos y redefinir los grupos raciales y su eficiencia est documentada ampliamente en valoracin derecursos genticos y ms recientemente clasificando agricultores por variables socioeconmicas. Marcadores genticosmoleculares y programas de anlisis gentico de poblaciones, son requeridos como soporte para redefinir lainformacin generada por este documento respecto a nmero de razas y grupos raciales contenidos en el Bancocolombiano de maz.

Palabras clave: Razas colombianas de maz, Diversidad gentica, Datos Roberts et al., Descriptores para maz,Estrategia Ward-MLM.

Abstract

Current study shows an exploratory analysis of genetic diversity in Colombian landraces of maize from data contained

in RAZAS DE MAIZ EN COLOMBIA report using Ward-MLM strategy. This strategy allowed to renew the threeracial groups (primitives, hybrids, introduced) established by Roberts et al in 1957, and proposes new groups withimportant increase in number of primitive races (two to five), reduction in number of Hybrid races (Twelve to nine).Races 'probably introduced are showing five important variations. Ward-MLM strategy is a methodologicalcontribution that allowed to renew historical data and to redefine the racial groups and their efficiency is documentedwidely in valuation of genetic resources and more recently classifying small-scale farmers by socioeconomicsvariables. Molecular markers and Population Genetics program are required like support the information generated bythis document both number of races and contained racial groups in the Colombian Maize Bank

Keywords: Colombian landraces of maize, Genetic diversity, Data Roberts et al., Maize Descriptors, Ward-MLMStrategy


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INTRODUCCIN

DIVERSIDAD GENTICA es la multiplicidad defrecuencias allicas presentes en un grupo de

individuos, que junto con el ambiente proveen lanaturaleza del fenotipo y es base fundamental en

programas de mejoramiento. Explorar ladiversidad gentica de especies cultivadas deimportancia econmica es tarea fundamental entodo programa de investigacin agrcola.

Las regiones tropicales son nicas endiversidad de formas complejas en reasrelativamente pequeas y contiguas, esto hace queexista mayor segregacin, expresin gentica,adaptaciones especficas, alta variabilidad yrapidez en el hallazgo de formas nuevas. La grandiversidad de los maces exticos en Suramricaguarda relacin con su geografa e historia. Elaislamiento geogrfico permiti el desarrollo denuevas formas principalmente en las tierras altas(Roberts et al., 1957; Timothy et al., 1966; Sevilla,1985). No obstante, la erosin gentica estempezando a sentirse (Sevilla, 1985; Salhuana etal., 1991).

Datos de curadores de pases latinoamericanos(CIMMYT, 1989. Proceedings of the GlobalMaize Germoplasm Workshop) reportan 27.763accesiones de maz, de las cuales alrededor de16.380 estn en Meso-Amrica y entre 11.383 y

12.113 (Daz, 1988) en Suramrica (Taba, Julio-Noviembre de 2002). El SNB de ICA-MAGDRde Colombia reporta, a Junio de 2004, dos mildoscientas accesiones de razas colombianas demaz.

La diversidad gentica (polimorfismos)contenida en el germoplsma de maces exticosha sido fuente importante nuevos alelos paramejoradores de maz en todo el mundo (Anderson& Cutler, 1942; Wellhausen et al., 1957;Goodman, 1965-1985-1992; Goodman & Bird,1977; Brown & Goodman, 1977; Sevilla, 1985;Salhuana, 1985; Albertch and Dudley, 1987;

Goodman and Brown, 1988). El uso de unafraccin de este germoplsma en el programanorteamericano de mejoramiento de maz, fuesugerido inicialmente por Anderson & Cutler en1942 y desarrollados por Brown (1953),Wellhausen (1965), Echandi and Hallauer (1966),Hallauer (1972-1978) Hallauer and Sears (1972),Geadelman (1984), Holland and Goodman (1995),Echandi and Hallauer (1996) para incrementar lavariabilidad gentica y las posibilidades deheterosis en el germoplsma de zonas templadas ycomo posible fuente de resistencia y/o tolerancia afactores de estrs bitico y abitico.

Estudios sobre razas suramericanas de maz hansido realizados por Paterniani and Goodman(1977), Paterniani (1985), Salhuana et al. (1991-

95), Miranda-Filho (1992), Daz (1988, 1989a-b-c). Documentos sobre GRMC son reportados porRoberts et al., (1957), LAMP (1986-1995),Torregroza (1972), Ligarreto (1998) y Arias yCastro (2000).

Evaluaciones sobre el germoplsma nativo demaces suramericanos fueron realizadas el

proyecto LAMP en el periodo 1985-1992 y elproyecto USDA-ARS/GEM a partir de 1998 hasta2005 con el estudio de germoplsma nativo demaz de todas partes del mundo, identificandocaracteres y genes especiales para mejorar lossistemas de produccin y hallar nuevos valores

agregados para la industria (USDA-ARS GEMProject, 2001-2005). Este tipo de investigacinayudar a los mejoradores a agregar diversidad alos hbridos norteamericanos y es consideradacomo un seguro contra los factores de estrs

bitico y abitico, debido a que el cultivo del mazen USA tiene un costo anual de 28 billones dedlares (USDA-ARS GEM, Project, 2001-2005).

CIMMYT (1999) realiz un anlisis de ladiversidad gentica contenida enaproximadamente 1746 accesiones colombianas de12.046 accesiones de maces latinoamericanos,con base en evaluaciones de campo. La

informacin contiene relevantes datos estimadospara una coleccin ncleo de accesiones -20%- dela colecta con representacin grafica (cluster) delos agrupamientos. Ver A-Core Subset of LAMP-From the Latinoamerican Maize Project 1986-1988. La versin de junio de 1995 de datos delProyecto Latinoamericano de Maz muestra datosgenerados por CIMMYT para Suramrica sobrelas secciones de maz evaluados por el proyectoLAMP. Ver datos LAMP- Versin Junio de 1995.El PNRGBV de CORPOICA tiene publicadosalgunos datos de curador de cada una de lasaccesiones que compone el banco de germoplsma

de razas colombianas de maz enwww.corpoica.org.co.

El uso potencial de las razas colombianas demaz fue reconocido hace ms de 50 aos. Los

primeros anlisis exploratorios fueron realizadospor E. Chavarriaga-M y E.W. Lindstrom en 1947y en 1952 por el grupo de trabajo conformado porL.M. Roberts, U.J. Grant, R. Ramrez-E, W.H.Hartherway y D.L. Smith con la colaboracin deP.C. Mangelsdorf, quienes documentaron ladiversidad gentica contenida al interior de losGRMC y su uso potencial en programas mundiales


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de mejoramiento. Estos estudios fueroncontinuados, en 1962 por el ICA en su programaEstudio y Conservacin del Banco de

Germoplsma Nacional de Maz como fuente denuevos genes (Arboleda, 1986) y msrecientemente el SNB del PNRGBV deCORPOICA, C.I. Tibaitat.

Veinte y tres razas de maces colombianos,agrupadas, en tres categoras en relacin con suorigen probable, fueron reconocida por Robert etal., en 1957. Estas son: Razas Primitivas (condos grupos raciales), Razas probablementeIntroducidas (que incluye nueve grupos raciales)y Razas Hbridas originadas en Colombia (condoce grupos raciales). Estos autores identificaronadems, cuatro factores de evolucin que

contribuyeron a la formacin de dichas razas enColombia: (i) aislamiento geogrfico, (ii)hibridacin interracial, (iii) hibridacin con macescontaminados con Teocintle procedentes deMxico e (iv) hibridacin del maz con su parientesilvestre Tripsacum. Colombia como centro deconvergencia y de difusin ha sido un importantecentro de origen de variedades nuevas. Loscriterios de clasificacin usados por este grupo deinvestigacin fueron: distribucin geogrfica,caracteres botnicos, caracteres fisiolgicos ycitolgicos -nudos cromosmicos (McClintock etal., 1981)-.

Las 23 razas incluidas en este estudio, formanparte de la coleccin colombiana de maz, deaproximadamente 4800 entradas (SNB-CORPOICA), que por su tamao ocupa la

posicin quinta despus de Fort Collins, Mxico,Brasil y Argentina (CIMMYT INT Annual Report,2002).

El banco colombiano de razas criollas poseegenotipos con adaptacin a todos los pisostrmicos y que por aos fueron cultivados yseleccionados por nuestros antepasadoscampesinos. La coleccin est conformada con

base en colectas hechas en la dcada del 50 y 60.La informacin gentica de estas accesiones, delas cuales queremos potencializar su uso, es escasao completamente desconocida en nuestro pas, conexcepcin de algunos datos de pasaporte y unasevaluaciones agronmicas muy preliminares.

Una revaluacin sistemtica de todo el GRMCpor caracteres morfoagronmicos aun no se hahecho, debido probablemente a que estas soncostosas en tiempo y uso de recursos, adems deque su conocimiento en nuestro medio, es escaso(Salhuana y Sevilla, 1985).

Con el incremento de 1007 (en 1957) a 2200 (en el2005) accesiones contenidas en el SNB, se planteaaqu la hiptesis de que es posible que el nmero

actual de razas y grupos raciales sea diferente a losinicialmente identificadas en 1957. El paso inicialpara resolver esta incgnita es revaluar lametodologa analtica usada por Robert et al., en1957 para definir razas y grupos raciales, bajo elsupuesto de que, metodologas analticas modernasy mas sofisticadas, permiten revaluar dichainformacin e inferir sobre los resultadosobtenidos.

Con base en este planteamiento se proponecomo principal objetivo, redefinir las razas ygrupos raciales a partir de cuatro fuentes deinformacin incluyendo los datos generados por

Robert et al., (1957) mediante el uso de laestrategia Ward-MLM.SAS (Franco et al., 1998;1999; Franco et al., 2002; Franco and Crossa,2002). Este objetivo genera como objetivosespecficos: (i) determinar el nmero de gruposraciales, (ii) establecer el nmero total de razas,(iii) Identificar cada una de las razas contenidas encada grupo racial, (iv) determinar el nmero devariables de respuesta efectivas, (v) Evaluar laeficiencia de la estrategia Ward-MLM.SAS.

MATERIALES Y MTODOS

Datos Roberts et al., (1957). Sobre la matriz dedatos cuantitativos n=21 razas x p=56 descriptoresreportados por Roberts et al., (1957), se realiz unanlisis de Componentes Principales CP- paraidentificar el nmero mnimo de descriptoresefectivos. La ventana LOG del programaPRINCOMP.SASV8e, no mostr restriccin aluso de una matriz n


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programa est dividido en tres bloques sugeridospor la clasificacin (Franco et al., 1998) para elagrupamiento de observaciones utilizando

variables continuas y categricas. El uso de laestrategia Ward-MLM se define en los siete pasosdescritos en el Anexo 3.

La metodologa Ward-MLM.SAS usa una seriede herramientas estadsticas que incluyen elsoftware CLUSTAN desarrollado por Wishart(1987) combinado con LRT (Likelihood RatioTest) y LLP (Log-Likelihood Profile) (Franco etal., 2002). MLM es la segunda modificacin hecha

por Lawrence and Krzanovski en 1996 yposteriormente por Franco et al., en 2002, almodelo Gaussiano que combina los niveles detodas las variables categricas en una variable

multinomial nica W (Franco y Crossa, 2002). Losresultados de la clasificacin propuesta por Francoet al., (2002) sern comparados con losagrupamientos propuestos por Roberts et al.,(1957).

RESULTADOS Y DISCUSION

Anlisis comparativo de fuentes de informacin:Datos Roberts et al.,-1957- RAZASCOLOMBIANAS DE MAIZ editado por el D.I.A.en 1957 es el nico documento, hasta la fecha, quereporta una identificacin y clasificacin de

maces criollos colombianos. Los autores Robertset al., (1957)- documentan la presencia enColombia de veinte y tres razas, reagrupadas entres categoras. Aunque se desconoce lametodologa analtica utilizada por los autores, unanlisis comparativo muestra que es muy probableque hayan hecho uso de las herramientas deestadstica multivariada, desarrollada por K.Pearson en 1901 y posteriormente por Spearman(1904), Hotelling (1933) y Eckart and Young(1936).

A la fecha de edicin del documento, -RAZASDE MAZ EN COLOMBIA en 1957,- ya se

conocan: (i) modelos analticos para obtenercomponentes principales de variables cuantitativas(Pearson, 1901; Hotelling, 1933) y cualitativas(Eckart and Young, 1936; Fisher, 1938; Siegel,1956), (ii) modelos analticos para realizaragrupamientos (Spearman, 1904; Fisher, 1936;Sorensen, 1948; Rao, 1955), (iii) modelos paraanlisis de correspondencia (Hirshfield, 1935;Fisher, 1940; Guttman, 1941; Hayashi, 1950), (iv)modelos para anlisis discriminante (Rosenbatt,1956) y (v) modelos para anlisis de frecuencias(Cochran, 1954; Goodman and Krustal, 1954).

Fig. 1. Valores de Pseudo F y Pseudo T2paraestimacin preliminar del nmero aproximado degrupos (g) con base en valores promedio de datoscompilados por Roberts et al., (1957).

Fig. 2.Logaritmo de la funcin de verosimilitudmaximizada para definir el nmero apropiado de razascon base en valores promedio de datos Roberts et al,.(1957), usando la estrategia WARD-MLM (Franco etal., 1998-1999-2002; Franco and Crossa, 2002).


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El anlisis de componentes principales,PRINCOMPSASV8e, 2001-(Cuadras, 1996; Daz,

s.f.) muestra que, veinte componentes de un totalde 56 evaluados- explican el 100% de la varianzacontenida en la matriz de datos reportados porRoberts et al., (1957). De estos veinte-componentes principales-, doce alcanzan el valorde vector propio mayores a 1. Estos doce

primeros componentes-, fueron procesadosmediante la estrategia Ward-MLM.SAS (Franco etal., en 1998-1999-2002; Franco and Crossa, 2002)

para determinar el nmero ms probable de gruposraciales (Figura 1) contenidos en la matriz de datosreportados por Roberts et al., (1957). Datosdisponibles en el Anexo 1. El programa Ward-

MLM1.SAS utilizando valores promedio de lamatriz de datos contenidos en Robert et al.,(1957), confirma la presencia de mximo ochogrupos raciales (Franco y Crossa, guametodolgica, s.f.).

El bloque Ward-MLM2.SAS, defini elnmero apropiado de razas (g=3+5) mediante laobservacin de los saltos de verosimilitud para losdiferentes nmero de grupos. El nmero ms

pequeo de grupos en el cual ocurre el primer saltoimportante en verosimilitud fue, tres (Fig. 2), con

base en valores promedio por cada raza. Ward-MLM2.SAS permiti revalidar los tres grupos

raciales establecidos por los autores.El bloque Ward-MLM3.SAS realiz el

anlisis MLM completo para el nmero de grupos(g) definido en el bloque 2. El anexo 2 muestra laclasificacin inicial y final de las observaciones(Franco y Crossa, gua metodolgica, s.f.). Losresultados sugieren un cambio importante en ladistribucin de las razas dentro de cada uno de losgrupos raciales como se muestra en la tabla 1.

Con cincuenta y seis caractersticasestablecidas por Roberts et al., (1957) contenidasen el anexo 1, los autores definieron: dos razas

primitivas Pira, Pollo-, siete razas probablementeintroducidas Pira Naranja, Clavo, Guira,Cariaco, Andaqu, Imbricado y Sabanero- y docerazas hbridas colombianas Cabuya, Montaa,Capio, Amagaceo, Comn, Yucatn, Cacao,Costeo, Negrito, Puya, Puya Grande yChococeo-.

La estrategia Ward-MLM.SAS propone unnuevo agrupamiento en el que sobresale unincremento importante en el nmero de razasPrimitivas, de dos asciende a cinco, y lareduccin en el numero de razas Hibridas

colombianas, de doce desciende a nueve. Elnmero de razas Probablemente Introducidas semantiene, sufriendo cinco variaciones importantes

como se observa en la Tabla 1. Fue el grupo racialcon mayor nmero de variaciones. Esta variacingrande puede explicar el trmino probable usado

por los autores.

Las variaciones en el nmero de razas porgrupo racial son debidas, bsicamente, a lametodologa analtica distinta- usada por cadaautor. Programas y equipos de ltima generacin

permiten un tratamiento ms exhaustivo de datos.No obstante, la metodologa usada para definir lasrazas criollas de maces colombianos en la dcadadel 50, fue muy precisa, comparada con losresultados obtenidos usando la estrategia Ward-

MLM desarrollada a finales del siglo XX.

Tabla 1.Agrupamientos propuestos por Roberts et al.,(1957) y los determinados mediante la estrategia Ward-MLM (Franco et al., 1998-1999-2002; Franco andCrossa, 2002) sobre la (misma) base de datos deRAZAS DE MAZ EN COLOMBIA.

Grupo Racial Roberts et al(1957)

Ward-MLM(Franco et al.,2002)

Raza Raza

Primitivas Pollo Pollo

Pira PiraPira NaranjaClavoImbricado

Introducidos Guira GuiraAndaqu AndaquPira Naranja AmagaceoCariaco ComnClavo YucatanImbricado CacaoSabanero Puya Grande

Hbridos Montaa MontaaCabuya CabuyaCapio CapioCosteo Costeo

Negrito NegritoPuya PuyaChococeo ChococeoAmagaceo CariacoComn SabaneroYucatnPuya Grande

Cacao


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CONCLUSIONES YRECOMENDACIONES

Los resultados de este estudio confirman la

presencia de los tres grupos raciales de macescolombianos, definidos por el grupo de trabajoconformado por L. M. Roberts, U. J. Grant, R.Ramrez-E, W. H. Hatherway y D. L. Smith en ladcada del 50. La variacin en el nmero deaccesiones y la conformacin final de cada gruporacial pueden ser debidas a las interacciones detipo ambiental y Episttico (Tanksley, 1983) quemodifican marcadores genticos morfolgicoscualitativos y cuantitativos durante la valoracinde diferentes genotipos. De hecho, cadacaracterizacin que se haga a un individuo o grupode individuos, genera informacin distinta sobre

un mismo carcter (Crossa, 1995).Por su calidad, los datos de Roberts et al.,

(1957) son fuente nica de informacin sobre laclasificacin de razas y grupos raciales de macescolombianos. La concordancia entre losagrupamientos hechos por Roberts et al. y losresultados arrojados por la estrategia Ward-MLM.SAS (Franco et al., 1998-1999-2002;Franco and Crossa, 2002), permite concluir que elgrupo de trabajo que identific las razascolombianas de maz, hicieron uso de herramientasestadsticas multivariadas disponibles en su poca.

El uso de herramientas de anlisis distintas,sobre un mismo grupo de datos, genera resultadosdistintos; y es muy probable que nuevasestrategias a ser desarrolladas a futuro inmediato

puedan redistribuir las asignaciones obtenidas conla estrategia Ward-MLM.SAS.

Los marcadores genticos moleculares(Tanksley, 1983) y programas de anlisis comoSAS/GENETICS 9.1, se ofrecen como alternativa

para dar soporte y redefinir tanto los datosoriginales como los generados en este documento.

La estrategia Ward-MLM.SAS fue probadausando: (i) la matriz de datos n=21 razas x p=20CP que explicaron el 100% de la variacincontenida en la matriz de datos originales y (ii)una segunda matriz n=21 razas x p=12 CP convectores propios mayores a 1. Los agrupamientosfueron idnticos, explicando la eficiencia de losCP y de estrategia Ward-MLM.SAS. Ver Anexo 4.Adems, la eficiencia de la estrategia WARD-MLM.SAS est documentada ampliamente envaloracin de recursos genticos hechas porFranco et al., (1998), Taba et al. (1998, 1999),Franco et al., (1999), Franco et al.,(2002) y mas

recientemente clasificando agricultores porvariables socioeconmicas (Crossa et al., s.f.).

La complementacin del anlisis mediante el

uso de PRINQUAL-SASV8e (2001) yPRINCOMP-SASV8e (2001) permiti identificarvariables de respuesta efectivas e hizo mseficiente el uso de la estrategia Ward-MLM.SAS ysurge como una modificacin al modelo analtico

planteado. La reduccin del tamao original de lamatriz reportada por los clasificadores de las razascolombianas de maz en la dcada del 50 usandoCP, potencializ el uso de la estrategia Ward-MLM.SAS.

PRINCOMP.SASV8e (2001) no restringe eluso de matrices n


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Revista Cientifica 2 Primeros Tesis