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| *Topinambur/ 2013 Est. Martín Chico Colonia-Uruguay. |
en la salud y la
nutrición
Resumen
Introducción: El topinambur es un tubérculo con
alto contenido en inulina. La inulina es un carbohidrato soluble no digerible
que está presente en muchos vegetales, frutas y cereales siendo usada
ampliamente como ingrediente en alimentos funcionales.
Objetivo: Obtener tubérculos de topinambur, fijar distintos parámetros de extracción de inulina y preparar diversos alimentos, reemplazando parte de las harinas tradicionales por harina de topinambur. Se propuso, además, evaluar la preferencia de los consumidores sobre los mismos.
Material y métodos: Se sembraron y cosecharon tubérculos de topinambur partiendo de 4 parcelas con diferentes condiciones de riego y fertilización. Los mismos se conservaron a variadas temperaturas. Se determinó el contenido de inulina por HPLC y se realizó la extracción de la misma de los tubérculos. A partir de los tubérculos cosechados en la parcela 3 se elaboraron harinas que fueron utilizadas para reemplazar parcialmente a la harina de trigo en la preparación de diferentes productos alimenticios. Sobre los mismos se realizó una evaluación de preferencia.
Resultados: El rinde de la cosecha fue mayor en la parcela 3 (tierra fértil y riego según necesidades), 91 ton/Ha. El método de conservación más adecuado fue el frío, sin embargo no se utilizaron estos tubérculos para la extracción de inulina. Los productos alimenticios obtenidos fueron considerados adecuados por los jueces intervinientes.
Conclusiones: la elaboración de productos alimenticios a partir de harina de topinambur podría ser una alternativa de alimento funcional por su contenido de inulina.
Palabaras clave: Inulina; Fructanos; Prebiótico;
Alimento funcional; Cultivo.
Introduccion
Una de las principales fuentes de inulina en la
naturaleza es el tubérculo de topinambur (Heliantus tuberosus) (ver Tabla I).
Tuvo su origen en Hawai, de allí pasó a América del Norte y fue introducida a
Europa por medio de los colonizadores franceses a principios del siglo XVI, los
que iniciaron su comercialización como verdura para consumo humano
("sunchokes"). Tiene potencial productivo como forraje para ganado,
para la producción de etanol y fructosa (1-4). Pertenece a la familia de las
Asteraceaesó Compuestas (incluida la alcachofa o alcaucil). Los tubérculos
almacenan, en vez de almidón, el polisacárido inulina (ver Figura 1),
carbohidrato que por acción enzimática y/o medio ácido y calor se transforma en
fructosa.
Tabla I. Contenido de Inulina en distintas especies
vegetales.
Composición química
Dado el alto contenido de hidratos de carbono
solubles e inulina en los tubérculos frescos y el bajo contenido de proteína
bruta, se destaca que su valor energético es superior al grano de maíz/Hectárea
(Ha). Los rindes máximos de polisacáridos solubles en topinambur (inulina) son
de 16 ton/Ha, mientras que en maíz son de 12 ton/Ha (almidón) (Ver Tabla II).
Tabla II. Composición química de raíces y
tubérculos de Topinambur
Las especies con mayor contenido en inulina la
almacenan en la parte subterránea de la planta. Otras especies (por ejemplo en
la familia Gramineae) presentan altos contenidos de fructanos en sus partes
aéreas, pero con bajo rendimiento de extracción a nivel industrial.
Después del almidón, los fructanos son los
polisacáridos no estructurales más abundantes en la naturaleza, presentes en
muchas especies de plantas, en hongos del tipo Aspergillus sp y en bacterias,
en las cuales prevalece el fructano del tipo levano.
Entre las especies de plantas que producen
fructanos se identifican las del grupo Liliaceae (ajo, cebolla, espárrago,
ajopuerro) y Compositae (achicoria, topinambur y yacon).
Posibles aplicaciones de los tubérculos
• La hidrólisis del polisacárido produce fructosa y
un 10% de glucosa, para la obtención de jarabe de alta fructosa.
• Producción de harina integral para la elaboración
de productos alimenticios "funcionales".
• Obtención de mostos concentrados para la
producción de bioetanol.
Aspectos Nutricionales
La presencia de inulina o sus derivados en la
formulación de un alimento es condición suficiente para que pueda ser
considerado como "alimento funcional", que por definición sería aquel
que contiene un componente o nutriente con actividad selectiva beneficiosa, lo
que le confiere un efecto fisiológico adicional a su valor nutricional (2). El
efecto positivo sobre la salud se refiere a una mejoría de las funciones del
organismo o a la disminución del riesgo de una enfermedad.
El topinambur presenta en su composición química un
valor promedio de 76% de inulina ms (materia seca, ver Tabla I), la cual está
constituida por moléculas de fructosa unidas por enlaces β(2→1)
fructosilfructosa, siendo el término "fructanos" usado para denominar
este tipo de compuestos (5). Las cadenas de fructosa tienen la particularidad
de terminar en una unidad de glucosa unida por un enlace "α (1,2)".
Dentro del grupo de los fructanos, la inulina
presenta un grado de polimerización que varía entre 2 y 60 unidades (6). Todos
ellos por su configuración química no pueden ser hidrolizados por las enzimas
digestivas del hombre y de animales, por lo que permanecen intactos hasta el
colon y allí son hidrolizados y fermentados en su totalidad por las bacterias
de la flora intestinal. De esta manera, este tipo de compuestos se comportan
como fibra dietética (7), y dentro de ésta, como fibra funcional (carbohidratos
no digeribles aislados que presentan efectos fisiológicos beneficiosos en los
seres humanos) (8).
Entre los efectos positivos para la salud, se
destacan la función de fibra dietética (9) y la capacidad de actuar como
prebiótico (10). Según Rao, 4 g de inulina diarios son efectivos para
incrementar el número de bacterias benéficas en el colon (11). También tienen
aporte energético reducido (1,5 kcal/g) y efecto hipoglucemiante (12); alto
contenido en minerales, especialmente una relación entre sodio y potasio
adecuada para patologías que presenten hipertensión (13). Además, la harina
producida a partir del topinambur no forma gluten, lo que la hace apta para
celíacos. Otra cualidad que presenta ésta fibra es que desde 1992 ha sido
aceptada como ingrediente GRAS (generalmente reconocido como seguro) por la
FDA, lo cual indica que puede usarse en formulaciones alimenticias incluso en
las destinadas para infantes (14).
Objetivo
El objetivo de este trabajo de investigación fue
obtener tubérculos de topinambur mediante el sembrado, estudiar la conservación
postcosecha de los mismos, determinar los parámetros de extracción de la
inulina y finalmente, preparar diversos productos alimenticios partiendo de su
harina, y medir la aceptación de los mismos por parte de los consumidores.
Materiales y metodos
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| *Polinización Flor Topinambur |
Se eligieron parcelas de campo en la zona de la
depresión del Salado, Provincia de Buenos Aires, que fueron preparadas
adecuadamente mediante los siguientes procedimientos: roturación, rastreado,
discado, preparación de los surcos y siembra manual. Se sembraron tubérculos de
topinambur conservados en tierra, obtenidos de la empresa Anahí SRL de la Prov.
de Río Negro. Se hace la salvedad que ellos contenían brotes. Debido a la
distancia entre el origen y la zona de siembra (1200 km), los tubérculos
sufrieron una parcial deshidratación y crecimiento parcial de hongos delgénero
Aspergillus. Por ese motivo, los mismos fueron hidratados durante 24 horas
antes de la siembra.
Se diseñó el experimento sobre 4 parcelas de
aproximadamente 25 x 20 m. Los surcos estaban ubicados a 50 cm entre sí y cada
25 cm se sembró un tubérculo. La primera parcela era tierra arenosa y
presentaba fácil drenaje del agua. La misma no fue, durante toda la
experiencia, regada ni abonada. La segunda parcela era de tierra fértil pero,
al igual que la anterior, tampoco fue regada ni abonada. La tercer parcela era
de tierra fértil similar a la anterior, pero a diferencia de ella, fue regada
según las necesidades que presentaba el cultivo. La cuarta parcela era de
tierra fértil a la que se le agregó una dosis adecuada de urea y fosfato al
inicio de la siembra. El riego fue similar a la parcela anterior.
Las parcelas fueron sembradas entre septiembre y
noviembre, emergiendo el brote a la siguiente semana. Este proceso finalizó al
mes.
Conservación
Se procedió al secado de los tubérculos obtenidos
(enteros y rallados) en estufa de bandeja como así también en lecho fluidizado,
usando diferentes temperaturas: 45, 55 y 85º C.
Con el objetivo de conservar los tubérculos
cosechados, se usaron diferentes procedimientos: a) conservarlos enteros y
enfriándolos entre 2 a 5 º C; b) enfriarlos enteros entre 5 y 8º C; c)
mantenerlos a temperatura ambiente.
Extracción
La extracción de la inulina fue, en todos los
casos, a partir del tubérculo recién cosechado para evitar la degradación del
biopolímero.
Se procedió a lavar los tubérculos recién extraídos
y molerlos finamente usando molino a martillo. Se trató el producto con agua
caliente (peso de material = peso de agua agregada) entre 50 a 60º C durante 10
a 15 minutos con agitación. Se obtuvo un producto pastoso que debió ser
sometido a un prensado hidráulico (2 kg/cm2). Se procedió a lavar la torta en
la proporción de una parte del tubérculo inicial a 1,5 partes de agua tibia. Se
hidrató agitando durante 15 minutos y finalmente se prensó (1,3).
El primer jugo se hirvió para reducir el nivel de
contaminación y posteriormente se concentró a 50-60ºC usando vacío. Dicha
solución azucarada se conservó a temperatura ambiente en condiciones de
anaerobiosis.
El expeller fue secado a 75º C durante 1 hora en
estufa de bandejas.
Determinación analítica de la inulina
El contenido de inulina presente en jarabes,
tubérculos húmedos y secos e inulina seca se determinó por HPLC (15). Como
método rápido se utilizó el método
colorimétrico de Mc Rary (16) que fue correlacionado
con el método HPLC.
El azúcar glucosa se determinó por elmétodo Trinder
(17).
Preparación de alimentos conteniendo inulina
Con el fin de disminuir el sabor típico de la raíz
(fuerte gusto a vegetal), se procedió a macerar el tubérculo fresco a temperatura
ambiente sumergiéndolo durante 72 hs en una solución al 0,5% de ácido acético y
ácido láctico respectivamente (datos experimentales de nuestro laboratorio). Se
escurrieron y colocaron las raíces en bandeja de la estufa a 70ºC hasta peso
constante.
Se molieron con molino de laboratorio hasta obtener
la mínima granulometría de la harina (este procedimiento mejoró el sabor y el
aroma del producto final, lo mismo que la textura, siendo menos granulosa al
paladar) siendo ésta usada en la preparación de panificados.
Los alimentos diseñados y realizados fueron:
• Pan integral de topinambur
• Pan de topinambur multisemillado
• Barritas de cereal y topinambur
• Alfajores con harina de topinambur
Los productos alimenticios diseñados fueron
realizados utilizando los procedimientos tradicionales (receta básica)
correspondientes a cada caso, reemplazando parte de las harinas comúnmente
utilizadas por la harina preparada a partir de topinambur, quedando la mezcla
de harinas empleada con 50% (para ambos panes) y 70% (para la masa de alfajores
y barrita de cereal) de harina de topinambur, las cuales presentaron la
siguiente composición:
• Pan integral y multisemillado (cada 100 g de
producto): harina preparada (50% integral-50% topinambur) 89,6%; aceite de
girasol 4%; levadura fresca 2,7%; sal (NaCl) 0,9%; azúcar 1%; agua c/s;
semillas de chía, sésamo, girasol y amapola c/s (en el pan multisemillado).
• Barritas de cereal y topinambur (cada 100 g de
producto): harina preparada 6,5% (70% harina de topinambur); avena tostada
32,3%; miel 32,3%; esencia de chocolate líquido c/s; colorante chocolate c/s;
maíz inflado 6,5%; quinoa inflada 3%; frutas desecadas 19%.
• Alfajores de topinambur: se utilizó la mezcla
preparada que contenía el 70% de harina de topinambur para la realización de
las tapas, el relleno fue de dulce de leche comercial reducido en grasas.
La formulación de las tapas fue la siguiente (cada
100 g de producto): harina preparada 65%; agua c/s; almidón 13%; huevo 13%
almidón modificado 6,5%; sucralosa 0,04%; extracto de malta 10,4%; polvo de
hornear 2,6%; bicarbonato de amonio 2 %; sabor chocolate c/s; MEG 2,6%.
Con dos de los alimentos (barritas de cereal y pan
integral) se realizó una prueba de preferencia del producto con 80 jueces
consumidores, siendo éstos, los alumnos de la Licenciatura en Ciencia y Técnica
de Alimentos (40 jueces) y los alumnos de otras carreras de la Universidad (40
jueces).
En éste tipo de prueba, se desea únicamente saber
si los jueces prefieren una muestra determinada sobre otra.
Se dio en cada juicio dos muestras para comparar,
• Pan integral con harina de topinambur vs pan
integral con harina Graham realizado en el laboratorio, ambos con la misma
formulación y procedimiento.
• Barrita de cereal con harina de topinambur vs
barrita de cereal comercial sabor chocolate.
Los resultados de la evaluación sensorial se
procesaron mediante análisis estadístico utilizando la tabla de significancia
para las pruebas de dos muestras, en columna de prueba de dos colas, con 5% de
nivel de probabilidad (18) la que establece el número mínimo de respuestas
coincidentes para que haya diferencia significativa (Ver Anexo)
Resultados
Siembra y recolección
La brotación fue muy despareja debido a las
diferentes condiciones experimentales en que fueron sembrados los cultivos.
La altura alcanzada por las plantas según la
parcela en la que fueron sembradas fue la siguiente: a) primera parcela 0,50 m;
b) segunda parcela 1,20 m;
c) tercera parcela 1,40 m de altura y d) cuarta
parcela 1 m, presentando un gran número de varas.
La floración comenzó a mediados de enero en todas
las parcelas, excepto la primera. Las parcelas 2 y 4 presentaron escasas
flores.
A finales de abril comenzó el secano (periodo sin lluvias).
La cosecha se realizó desde junio hasta julio.
El rinde obtenido según la parcela en la que fueron
sembrados los tubérculos fue el siguiente: a) primera parcela 24,5 ton/Ha; b)
segunda parcela: se obtuvieron numerosos tubérculos pero la mayoría de ellos
eran pequeños (rinde de 56,9 ton/Ha); c) tercer parcela: se obtuvieron
numerosos tubérculos siendo en su mayoría grandes (rinde de 91 ton/Ha) y d)
cuarta parcela: se obtuvieron los tubérculos de mayor tamaño pero en menor
cantidad (rinde de 140 ton/Ha).
Conservación
Se observó que el frío como sistema de conservación
fue útil en el caso de usar los tubérculos para una posterior siembra. De todos
modos, esta variante no fue usada como sistema de conservación para los
tubérculos utilizados posteriormente en la elaboración de harinas, ya que su
efecto fue negativo porque produjo hidrólisis del biopolímero, es decir
destrucción de la inulina.
Con respecto al secado en bandejas, si el tubérculo
estaba entero se precisó más de 48 hs para secarlo a 60 y 80º C.
Además, se observó que de 10 a 25% del polímero era
hidrolizado durante el secado. Una consecuencia de este procedimiento es la
gomosidad que presentaban los tubérculos resultantes, los que eran en general,
de muy difícil molienda.
Para el secado en lecho fluidizado lo más
conveniente fue rallarlo previamente y secarlo a 70º C durante 2 horas hasta
peso constante.
Las muestras conservadas a temperatura ambiente
presentaron crecimiento de hongos, lo que hizo que se las desechara.
Los tubérculos conservados entre 2 a 5º C se
mantuvieron inalterados durante 3 meses, pero al final de este período
aparecieron colonias superficiales de Aspergillus y Penicillum, las que fueron
determinadas microscópicamente por el color de las esporas y su fructificación.
En el caso de la conservación a 5 a 8º C, al final
del primer mes aparecieron brotes y colonias de hongos superficialmente.
Extracción del biopolímero
Se obtuvo una solución azucarada (jarabe) con un
contenido de sólidos solubles totales, determinados por índice de refracción,
de aproximadamente 60%.
Datos Analíticos
Según muestra el cromatograma obtenido
a partir de un estándar de inulina por el método de Zuleta (15). El pico de
inulina corresponde a un tiempo de retención de 6,4 minutos, mientras que el
otro pico es el de oligofructosa, correspondiente a la degradación del
biopolímero, es decir ruptura de la cadena polisacárida.
En la tabla 3 se muestran los resultados obtenidos
por HPLC en las diferentes experiencias realizadas.
Tabla 3: Resultados experimentales obtenidos donde
se especifican los datos para los dos polímeros.
Es un hecho que debe ser resaltado que los
tubérculos debieron cosecharse y procesarse inmediatamente después de su
recolección, debido a la gran inestabilidad del biopolímero el que se hidroliza
rápidamente originando numerosos oligosacáridos de menor peso molecular.
Es importante aclarar también que cuando los
tubérculos fueron conservados en heladera (4 ºC) durante 3 meses, se obtuvo
0,21% de inulina ms; en las muestras conservadas a temperatura ambiente,
después de 6 meses, el contenido en inulina fue del 0,54% ms; en las muestras
secadas a 60 ºC, después de 6 meses, el contenido en inulina fue del 0,48% ms.
En todos estos casos, el cromatograma detectó numerosos productos de
degradación (polímeros de cadenas más cortas).
Para los dos productos sometidos a evaluación
sensorial (pan integral y barrita de cereal), la prueba de aceptación arrojó
los siguientes resultados:
a) Pan integral: del total de 80 jueces 62
prefirieron el pan realizado con topinambur y 18 jueces prefirieron el pan
integral con harina Graham realizado en el laboratorio.
b) Barrita de cereal: del total de 80 jueces, 76
prefirieron la barrita con harina de topinambur, mientras que sólo 4
prefirieron la barrita de cereal comercial.
Aspectos fisiológicos
Saciedad: Algunos jueces mencionaron la falta de
"sensación de hambre" durante varias horas postingesta. Esto podría
deberse al elevado contenido de fibra dietética soluble que presenta el
topinambur (inulina).
Efecto laxante: Otros jueces presentaron el mismo
día de la prueba un leve aumento en sus deposiciones, siendo este un efecto
pasajero que al día siguiente desapareció. También atribuible al alto contenido
de fibra soluble.
Discusión y conclusiones
Con respecto a siembra y recolección, la parcela
cuatro fue la que obtuvo los mejores resultados, dependiendo entonces el
resultado de las condiciones de siembra. En el caso de la conservación no se
encontró un sistema adecuado que permita obtener la inulina como biopolímero,
sin embargo la misma se realizó fácilmente.
Se han elaborado cuatro productos alimenticios de
gran consumo en la población actual, con una harina no conocida hasta el
momento. La misma, por el elevado contenido en inulina que posee, actúa como un
ingrediente bioactivo con características saludables diferentes al producto
utilizado tradicionalmente. Convierte a estos productos en
"funcionales", debido al aporte que realizan en la preservación de la
salud.
Aspectos sensoriales de los productos obtenidos
Teniendo en cuenta que para la interpretación de
los resultados se toma como referencia la Tabla de significancia para pruebas
de dos muestras (19), utilizando la columna de "prueba de dos colas",
y trabajando con un nivel de significancia de 5% (17), para ambos productos
(pan integral y barrita de cereal), la preferencia por los productos realizados
a partir de la harina de topinambur fue significativa, dado que para 80 juicios
emitidos, 50 deben, como mínimo, preferir el producto evaluado, habiéndose
superado ese número en los dos productos.
Se puede ver por lo tanto que, a pesar de no tener
la costumbre del consumo de la harina de topinambur, los productos elaborados
tuvieron buena aceptación por los consumidores en general.
En los comentarios agregados, principalmente para
la barrita de cereal se resalta un gusto particular "agradable y
dulce", y para el pan integral en 10 juicios fue resaltado el color más
homogéneo y oscuro lo que hizo que fuera seleccionado el pan con topinambur.
Cabe destacar que la información obtenida por ésta
prueba es limitada y no se relaciona con la intención de compra o la capacidad
de resaltar características organolépticas en el producto
Diaeta
versión ISSN 1852-7337
Diaeta vol.29 no.137 Ciudad Autónoma de Buenos
Aires dic. 2011
Scollo D1, Ugarte M2, Vicente F3, Giraudo M4,
Sánchez Tuero H5, Mora V6
1 Lic. en Ciencia y Tecnología de los Alimentos.
2 Mgter. en Tecnología de Alimentos.
3 Ingeniero Químico.
4 Doctor.
5 Bioquímico.
6 Técnico de Laboratorio.
Universidad Nacional de Lanús. Carrera de Ciencia y Tecnología de los alimentos. Departamento de Desarrollo Productivo y Tecnológico. Laboratorio de Fermentaciones Industriales
Correspondencia: mgiraudo@unla.edu.ar
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