INFORME PARCIAL PROYECTO 2007

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1 INFORME PARCIAL PROYECTO 2007 Clave SIP Introducción El plátano es un recurso abundante en el campo mexicano, que se produce principalmente en los estados del sureste del país, cuya abundancia y suministro es relativa, ya que últimamente está sujeta a las variaciones climáticas; por lo que debemos pensar en establecer procesos que nos permitan conservar la características nutricionales mas tiempo y poder llegar a áreas remotas o alejadas de los centros de comercialización, ya que el plátano procesado, mediante algún método, puede conservarse más tiempo sin ser afectado por condiciones variantes del clima. El nombre de plátano se ha generalizado en toda la población, sin embargo, de acuerdo a los especialistas, la mayoría de las variedades comerciales son bananos, con excepción del plátano macho. En nuestro país se cultivan una amplia gama de variedades de estos frutos, entre las que destacan el Plátano Tabasco o Roatán (enano-gigante), Valery, Manzano, Dominico, Macho, Blanco y Morado; aunque sólo el Tabasco en mayor medida así como el Dominico y Macho en menor medida se dedican a satisfacer el mercado externo, mientras que las variedades restantes se destinan exclusivamente a cubrir el consumo interno. El plátano representa la cuarta fuente de energía para países en vías de desarrollo después del maíz, arroz y trigo. Debido a la alta concentración de almidón, el procesamiento del plátano verde para la obtención almidón es de interés con propósito industrial como una posible fuente importante para la elaboración de alimentos, así como el desarrollar el proceso para la obtención de una harina de plátano precocida, que pueda servir de manera directa o como un materia prima para la elaboración de alimentos. Con esto, darle un valor agregado mayor a la producción, con la elaboración de un producto atractivo y nutritivo, que pueda ser introducido en diferentes mercados, tanto el del plátano en fresco como en el industrial, y que pueda ser comercializado directamente por el productor, beneficiándose directamente y evitando la barrera impuesta por los intermediarios tradicionales, con esto apoyaremos el

2 desarrollo tecnológico rural, ya que se pueden llevar alternativas de empleo a zonas rurales y semirurales. Dentro de los beneficios que presenta esta harina, serían directamente a la salud por la calidad nutricional del plátano en si mismo, más la presencia de almidón resistente y de fibra soluble; que nos permitirá bajar los niveles de colesterol e índice glicémico, previniendo el riesgo de diabetes y enfermedades de las coronarias; también mejorando el tránsito intestinal reduciendo el riesgo de enfermedades del colon. Disminuyendo la ingesta calórica al presentar menor cantidad de almidón disponible. El estudio del almidón como factor importante para la salud humana ha aumentado al descubrirse una fracción denominada almidón resistente, no degradada por las enzimas digestivas del hombre. Investigaciones recientes muestran que el almidón resistente disminuye la curva postprandial y el índice glucémico. De los almidones más resistentes se encuentran el de plátano verde y se ha reportado que podría bajar el colesterol. La harina de plátano verde contiene hasta un 86% de almidón, del cual un 40% es de amilosa y además 8,6% de fibra dietética. Con el fin de diversificar el uso del plátano verde, de gran consumo en países tropicales, y considerando el alto porcentaje de almidón que contiene, en éstos países han elaborado harinas crudas a base de plátano verde, pero ellos han utilizado plátanos que nosotros conocemos como "Tabasco" y "Dominico" entre otros, y los procesos son la fruta sin ningún tratamiento, en "crudo", y del plátano macho no hay reportes en la literatura, por lo que en este proyecto se procederá a la obtención de una harina de plátano verde precocida (HPP) que nos permita emplearla para incorporarse (parcialmente) para la elaboración alimentos para bebe, galletas, panes, en pastas, mejorando la calidad nutricional, o como materia prima para la obtención de jarabe de glucosa y fibra, para posteriormente transformar la glucosa a fructosa, o simplemente como un polvo para elaborar un bebida refrescante nutritiva.

3 Justificación El plátano es un recurso abundante en el campo mexicano, que se produce principalmente en los estados del sureste del país con una abundancia relativa, porque depende de las variaciones climáticas. Es un fruto climatérico, por lo tanto, perenne que pierde su valor cuando, por su maduración, se modifican su composición química, color y textura, situación que genera un 30-40% de pérdida de la producción nacional al año. El estudio del almidón como factor importante para la salud humana ha aumentado al descubrirse la fracción de almidón denominada almidón resistente, que muestra que éste almidón resistente disminuye la curva postprandial y el índice glicémico. Además, los beneficios que presenta esta harina directamente a la salud por la presencia del almidón resistente, se encuentra la relativa a la fibra soluble; que permitirá bajar los niveles de colesterol e índice glicémico, previniendo el riesgo de diabetes y enfermedades de las coronarias; también mejorando el tránsito intestinal reduciendo el riesgo de enfermedades del colon. Disminuyendo la ingesta calórica al presentar menor cantidad de almidón disponible. Así como el de contar con un secador desarrollado hace tiempo en el CeProBi y que necesita la caracterización para poder mejorarlo y que pueda ser empleado para los trabajos que se realizan en el Centro, de manera más eficiente en el secado de materiales. Objetivo general Mediante un tratamiento térmico, obtener una harina de plátano precocida (HPP) para la elaboración de alimentos. Objetivos Específicos Analizar el comportamiento del secador durante el secado obteniendo información que nos permita mejorar su comportamiento en el secado de materiales en general, y poder simular nuevas condiciones de secado. Probando tres temperaturas de tratamiento térmico y tres temperaturas del aire de secado, a la misma velocidad de aire de secado en Bandejas, determinando

4 cual de los procesos es el más rápido, más eficiente para obtener productos de mayor calidad, y con ellas proceder para el deshidratado de harinas de plátano precocidas (HPP) Diseñar el proceso de obtención de harinas precocidas a nivel piloto (50 kg de plátano fresco/día), mediante secado en bandejas. Comparar el proceso de secado y proponer el más conveniente. Caracterizar las HPVP fisicoquímicamente, digestibilidad del almidón. Obtener jarabe de glucosa a partir de la harina obtenida. Proponer el desarrollo de alimentos donde se usen las harinas, que sea factible y rentable. Hacer ensayos de productos (Panificación, regimenes especiales, fritura, etc.) Materiales y Métodos Selección y acondicionamiento de la materia prima. El plátano macho verde (Musa paradisiaca L., variedad Criollo, AAB), fue adquirido en la Central de abastos de la ciudad de Cuautla, Morelos, México, con un máximo de 24 h de colecta, proveniente de la ciudad de Martínez de la Torre, Estado de Veracruz. Se usaron al menos 1 kg del plátano de mejor calidad (de acuerdo a la experiencia que se tiene) y con el color verde más intenso en cada prueba Acondicionamiento del secador. Se realizó la adaptación del sistema de charolas, cambiando las de tipo sólido por unas de malla metálica, para permitir un mejor paso del aire hacia el producto, así como la difusión del agua del producto al medio (figura 1).

5 Se realizó la adaptación del sistema de captura de datos para la realización de cinética del secado, y consistió en colocar una balanza de platillo en la parte superior del mueble del secador, junto con un arnés que permite colgar una pequeña charola de malla metálica donde se colocan las muestras a estudiar (figura 2). Con los datos obtenidos, se pretende diseñar un secador con el que se logre un mejor control de las variables de proceso, principalmente la velocidad y patrón de flujo del aire, y el intercambio de calor con el medio ambiente, que nos permita tener un proceso más eficiente y mejor controlado. Tratamiento térmico del plátano: Se trataron los plátanos machos (en estado inmaduro) enteros con cáscara (figura 3), mediante la inmersión en agua a ebullición (96 ± 0.6 ºC), en una proporción de 1 kg en un volumen de 5 L de agua a diferentes tiempos (0, 3, 6 y 9 minutos), después de lo cual, se cortados en rodajas de aproximadamente 4 mm de grosor con un cuchillo, se sumergieron inmediatamente por un tiempo de 2 minutos en una solución de ácido cítrico al 0.3 % (p/v) para evitar el oscurecimiento enzimático, el exceso de agua fue removido por escurrimiento y se colocaron en las charolas del secador, se sometió a secado empleando las temperaturas programadas de secado de 40, 45 y 55 ºC, obteniéndose en promedio los valores de 40.8, 47.3 y 53.8 ºC, respectivamente, para ver el efecto de cada variable sobre la digestibilidad del almidón presente. Se realizó la caracterización física y química la materia prima (Cuadros 1 y 2). Una vez obtenidas las harinas, se les realizó el análisis proximal (Cuadro 3). Análisis Proximal El análisis proximal: la humedad fue calculada en base a la pérdida de peso después de que la muestra (2-3 gramos) fue sometida a calentamiento en una estufa a 130 ± 2 ºC, durante 2 horas método de la AOAC (44-16). El contenido de proteína total fue determinado por el método Kjeldahl semimicro, el factor de conversión empleado fue 6.25 (46-13). Los lípidos fueron obtenidos mediante

6 un equipo Soxhlet de acuerdo a la AOAC (30-25). El contenido de cenizas fue determinado por incineración en una mufla a 520 ºC (08-01). Resultados En el cuadro 1, se muestran las características físicas del plátano en estado verde y cundo ha madurado, encontrándose diferencias mínimas, es decir, el plátano empleado ha alcanzado su máxima longitud y grosor. En cuanto a la caracterización fisicoquímica del plátano, se observa que sufre cambios importantes al madurar, pierde consistencia (textura), bajan los sólidos totales, el ph aumenta. Cambios esperados al madurar un fruto. En cuanto al secador, se sustituyeron las charolas metálicas sólidas por unas de malla de 5 mm de apertura, lo que nos permitió un secado en un menor tiempo, ya que estas permiten un intercambio de materia más fácil (figura 1). Para poder realizar la cinéticas de secado, se acondicionó un sistema para la captura de datos, medir la pérdida de de peso (humedad) de las muestras en función a la temperatura del aire de secado y al tiempo de proceso. Consistió en colocar una balanza de platillo en la parte superior del secador para medir el peso de la muestra, misma que se coloca en una charola de malla metálica que mediante en un sistema de tirantes que llegan (por medio de orificios) a la balanza donde se registra pérdida el peso del producto durante el proceso (figura 2). El proceso de preparación y obtención de las muestras antes del secado, se muestran en la figura 3, donde se ve el drástico cambio en el color de las muestras. En la figura 4, observamos las curvas de secado, donde a mayor temperatura de proceso de secado la velocidad de eliminación de agua es mayor

7 Se realizó el proceso de secado y los resultados se muestran en la figura 5, donde se observa que el color del plátano ya sin la cáscara es de color claro, por lo que las diferencias en el tiempo de tratamiento térmico lo cuantificaremos con el análisis proximal y el análisis proximal (cuadro 3) y de digestibilidad del almidón, durante el resto del año sabático. Del análisis proximal de las harinas, observamos a pesar del tratamiento térmico que sufre el plátano, la composición es muy semejante, encontrando una pequeña diferencia en lo que se refiere a los carbohidratos totales, mismos que pudieron haber sufrido cambios (básicamente en lo que se refiere al almidón) que deberán corroborarse una vez que se analice el contenido de almidón total (AT), almidón disponible (AD), almidón resistente (AR), junto con los demás ensayos para medir la digestibilidad del almidón. Conclusiones: Con lo realizado hasta el momento, se puede resaltar el hecho de que el secador con el que se cuenta, se lleva a cabo la realización del proceso de secado de manera más adecuada (bajas temperaturas y menores tiempos de proceso). Con los datos obtenidos, mediante la elaboración e interpretación de las gráficas correspondientes, se podrá proponer el diseño de un nuevo prototipo más eficiente. De las harinas obtenidas, el efecto del tratamiento térmico aparentemente no se muestra diferencia alguna, aunque la molécula que nos interesa, el almidón, una vez analizadas las muestra veremos la magnitud e importancia en la calidad nutricional del producto obtenido mediante dicho proceso.

8 Cuadro 1. Principales características físicas de la materia prima. Estado de madurez Grosor (cm) Longitud (cm) Color Inmaduro Verde Maduro Amarillo Cuadro 2. Análisis fisicoquímicos de la materia prima Estado de madurez ph Acidez Titulable Sólidos Solubles Textura (N) Sólidos Totales Inmaduro Maduro

9 Figura 1. Secador de Charolas (gabinete)

10 Arnes Termó metro Balanza Muestra Figura 2. Adaptación del sistema de captura de datos para la realización de cinética del secado.

11 Figura 4. Curvas de secado experimentales a las diferentes temperaturas.

12 Figura 3. Obtención de las muestras tratadas térmicamente

13 Figura 5. Obtención de las muestras hervidas deshidratadas

14 Cuadro 3. Análisis proximal de las harinas de plátano tratadas térmicamente (53.8 ºC, 7.5 h) Determinación Humedad Proteínas Cenizas Lípidos Carbohidratos Liofilizada 3.32 ± ± ± ± ± min 5.76 ± ± ± ± ± min 6.95 ± ± ± ± ± min 8.96 ± ± ± ± ± min ± ± ± ± ± 0.92