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EVALUACIÓN DE DIFERENTES RUBROS AGRÍCOLAS PARA LA SUSTITUCIÓN PARCIAL DEL MAÍZ EN LA ELABORACIÓN DE UNA HARINA PRECOCIDA

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EVALUACIÓN DE DIFERENTES RUBROS AGRÍCOLAS PARA LA SUSTITUCIÓN PARCIAL DEL MAÍZ EN LA ELABORACIÓN DE UNA HARINA PRECOCIDA Trabajo Especial de Grado presentado ante la Ilustre Universidad de Carabobo, para optar al título de Ingeniero Químico

Tutor Académico:

Autor:

Prof. Ms.C. Jhonny Medina

Figueroa, Grecia C.I. 22.224.954

Valencia, junio de 2019 ii

CERTIFICADO DE APROBACIÓN Los abajo firmante miembros del jurado designado para estudiar el Trabajo Especial de Grado titulado “EVALUACIÓN DE DIFERENTES RUBROS AGRÍCOLAS PARA LA SUSTITUCIÓN PARCIAL DEL MAÍZ EN LA ELABORACIÓN DE UNA HARINA PRECOCIDA” realizado por la bachiller: Grecia Joselin Figueroa Parra, titular de la cédula de identidad número 22.224.954, hacemos constar que hemos revisado y aprobado dicho trabajo y que no nos hacemos responsable de su contenido, pero lo encontramos correcto en su forma y presentación.

_________________________ Prof. Jhonny Medina Tutor/ Presidente

_________________________

_________________________

Prof. XXXXXXXX

Prof. XXXXXXXX

Jurado

Jurado

Valencia, junio de 2019 iii

AGRADECIMIENTOS A Dios, por darme salud y permitirme lograr esta meta. A mis padres y hermana por su apoyo incondicional. A mi tutor Jhonny Medina por haberme dado la oportunidad de desarrollar este trabajo de grado bajo sus conocimientos, gracias por su asesoría, paciencia, apoyo y comprensión en todo momento para lograr finalizar este trabajo de grado. Al Centro de Investigaciones Químicas (CIQ), y a su personal. Al Laboratorio de Alimentos y Ángela Reyes por su tiempo y colaboración para la realización de este trabajo. Al Laboratorio de Química General por prestarme su colaboración. A José Gregorio Parra, Jackeline Dumont, Sarahys Sanz, Isley Chávez, Noralba Castillo, Ilse Escuela y Yenhnaib Ramírez por su ayuda y disposición. A la profesora Angelina Correia por sus recomendaciones. A la ilustre Universidad de Carabobo, por formarme como profesional. A Rosemary Parra, Carla Torcate, Emmanuel Martínez y Fernando Riveiro por su amistad a lo largo de la carrera.

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DEDICATORIA A Dios por brindarme salud, fortaleza y sabiduría para lograr cada una de las metas de mi vida. A mis padres y hermana por acompañarme en los buenos y malos momentos a lo largo de esta etapa. A mi abuela María y mi padrino Luisito porque aunque ya no estén físicamente siguen vivos en mi corazón, gracias por alumbrar mi destino y guiar mis pasos.

Esto es para y por ustedes.

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EVALUACIÓN DE DIFERENTES RUBROS AGRÍCOLAS PARA LA SUSTITUCIÓN PARCIAL DEL MAÍZ EN LA ELABORACIÓN DE UNA HARINA PRECOCIDA Autor: Figueroa Grecia Tutor: Jhonny Medina Junio 2019 RESUMEN El objetivo del presente estudio fue evaluar diferentes rubros agrícolas para sustituir parcialmente el maíz en la elaboración de una harina precocida con la finalidad de desarrollar un alimento rico en proteínas y con el perfil de aminoácidos adecuado utilizando materia prima nacional y de esta manera reducir la dependencia de la importación del maíz. Inicialmente, se consideró una variedad de rubros como tubérculos, hortalizas, frutos secos, frutas y legumbres, y mediante un método de selección el frijol chino y el ajonjolí resultaron ser los rubros disponibles, económicos e ideales para la sustitución pues complementan la deficiencia de minerales y aminoácidos esenciales del maíz. Seguidamente, se elaboró la harina de los rubros seleccionados y se establecieron tres mezclas con proporciones diferentes y un control (M1, M2, M3 y M0), luego se realizó un análisis proximal por triplicado determinando el porcentaje de humedad, cenizas, grasa, proteínas, fibra y carbohidratos de cada mezcla respectivamente, en donde se obtuvo que las mezclas preparadas poseen mayor cantidad de grasas poliinsaturadas, proteínas, fibra y minerales que la harina de maíz común. Posteriormente, se evaluaron las mezclas en un análisis sensorial y se compararon con una muestra de harina de maíz comercial en donde se observó que la harina de frijol chino otorgó un sabor fuerte a medida que aumentaba su sustitución, sin embargo, entre las mezclas hubo preferencia por la muestra M2 que contiene 70% maíz, 20% frijol y 10% ajonjolí. Los resultados demostraron que estas mezclas generaron un alimento más nutritivo, rico en proteínas y cuya producción es factible a escala industrial para satisfacer comunidades pequeñas. Palabras claves: Harina, Maíz, Enriquecida, Proteínas, Sustitución.

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EVALUATION OF DIFFERENT CROPS FOR THE PARTIAL REPLACEMENT OF MAIZE IN THE PREPARATION OF PRECOOKED FLOUR Author: Figueroa Grecia Tutor: Jhonny Medina June 2019

ABSTRACT The objective of this study was to evaluate different agricultural items to partially replace corn in the preparation of a precooked flour with the purpose of developing a food rich in proteins and with the appropriate amino acid profile using national raw material and thus reduce dependence of the import of corn. Initially, a variety of crops such as tubers, vegetables, nuts, fruits and legumes were considered, and by means of a selection method, mung beans and sesame were the available, economic and ideal items for substitution since they complement the mineral deficiency and essential amino acids of corn. Next, the flour of the selected items was elaborated and three mixtures were established with different proportions and one control (M1, M2, M3 y M0), then a proximal analysis was carried out in triplicate determining the percentage of humidity, ash, fat, proteins, fiber and carbohydrates of each mixture respectively, where it was obtained that the prepared mixtures possess greater amount of polyunsaturated fats, proteins, fiber and minerals than common corn flour. Subsequently, the mixtures were evaluated in a sensory analysis and compared with a sample of commercial corn meal where it was observed that the mung bean flour gave a strong flavor as its substitution increased, however, among the mixtures there was preference for the sample M2 that contains 70% corn, 20% mung beans and 10% sesame seeds. The results showed that these mixtures generated a more nutritious food, rich in proteins and whose production is feasible on an industrial scale to satisfy small communities. Keywords: Flour, Maize, Enriched, Proteins, Replacement.

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CONTENIDO INTRODUCCIÓN .........................................................................................................................................1 CAPÍTULO I. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ...............................................................................2 1.1. DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA ...................................................................................................2 1.2. FORMULACIÓN ...............................................................................................................................3 1.2.1. Situación actual ............................................................................................................................3 1.2.2. Situación deseada .........................................................................................................................4 1.3. OBJETIVOS .......................................................................................................................................4 1.3.1. Objetivo general ...........................................................................................................................4 1.3.2. Objetivos específicos....................................................................................................................4 1.4. JUSTIFICACIÓN ...............................................................................................................................4 CAPÍTULO II. MARCO REFERENCIAL ....................................................................................................5 2.1. ANTECEDENTES ..............................................................................................................................5 2.2. BASES TEÓRICAS ............................................................................................................................7 2.2.1. El maíz .........................................................................................................................................7 2.2.2. Partes del grano de maíz...............................................................................................................7 2.2.3. Tipos de maíz ...............................................................................................................................8 2.2.4. Valor nutritivo del maíz ...............................................................................................................9 2.2.5. Mejoras de las dietas a base de maíz ..........................................................................................15 2.2.6. Composición nutricional de diferentes rubros agrícolas nacionales ..........................................15 2.2.7. Producción nacional de diferentes rubros agrícolas ...................................................................19 2.2.8. Proceso de elaboración artesanal de la harina de maíz precocida ..............................................20 2.2.9. Proceso de elaboración de harina de maíz precocida a nivel industrial .....................................21 2.2.10. Análisis proximal .....................................................................................................................21 2.2.11. Análisis sensorial......................................................................................................................23 2.2.12. Cuadro de prioridades de Moody .............................................................................................23 2.2.13. Análisis de varianza .................................................................................................................24 2.2.14. Estimación de relación beneficio-costo ....................................................................................26 2.3. BASES LEGALES............................................................................................................................29 2.3.1. Requerimientos de la norma venezolana para harina precocida de maíz (COVENIN) .............29 CAPÍTULO III. MARCO METODOLÓGICO ...........................................................................................31 3.1. TIPO DE INVESTIGACIÓN............................................................................................................31 viii

3.2. FASES METODOLÓGICAS ...........................................................................................................31 3.3. OPERACIONALIZACIÓN DE LOS OBJETIVOS .........................................................................32 3.3.1. Selección de los rubros agrícolas para la sustitución parcial del maíz en la elaboración de la harina. ...................................................................................................................................................32 3.3.2. Establecimiento de las proporciones de los rubros seleccionados para la sustitución parcial del maíz. .....................................................................................................................................................32 3.3.3. Determinación de las propiedades fisicoquímicas y microbiológicas de la harina precocida preparada. .............................................................................................................................................34 3.3.4. Comparación de las propiedades fisicoquímicas y sensoriales de la harina preparada con una harina comercial. ..................................................................................................................................39 3.3.5. Estimación de la relación beneficio-costo de la propuesta planteada. .......................................40 CAPÍTULO IV. RESULTADOS Y DISCUSIÓN .......................................................................................41 4.1. Selección de los rubros agrícolas para la sustitución parcial del maíz en la elaboración de la harina ..................................................................................................................................................................41 4.2. Establecimiento de las proporciones de los rubros seleccionados para la sustitución parcial del maíz ..................................................................................................................................................................43 4.3. Determinación de las propiedades fisicoquímicas y microbiológicas de la harina precocida preparada ..................................................................................................................................................45 4.4. Comparación de las propiedades fisicoquímicas y sensoriales de la harina preparada con una harina comercial ..................................................................................................................................................47 4.5. Estimación de la relación beneficio-costo de la propuesta planteada ...............................................50 CONCLUSIONES .......................................................................................................................................53 RECOMENDACIONES ..............................................................................................................................53 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS .........................................................................................................54 APÉNDICE A. DATOS RECOLECTADOS ..............................................................................................59 APÉNDICE B. CÁLCULOS TÍPICOS .......................................................................................................62 1. Selección de las materias primas para la elaboración de la harina ...................................................62 2. Cálculo del cómputo de aminoácidos o score químico ....................................................................63 3. Caracterización de las harinas preparadas ........................................................................................64 4. Estimación beneficio-costo de la propuesta planteada .....................................................................68 ANEXOS......................................................................................................................................................75

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ÍNDICE DE TABLAS Tabla 2.1. Composición química proximal de las partes principales de los granos de maíz (%) ................10 Tabla 2.2. Composición química de algunos cereales en base a 100g de alimento .....................................10 Tabla 2.3. Composición nutricional de diferentes alimentos en 100g de alimento comestible....................16 Tabla 2.4. Micronutrientes de diferentes alimentos en 100g de alimento comestible..................................17 Tabla 2.5. Perfil de aminoácidos esenciales de diferentes alimentos (g/100g porción comestible) .............18 Tabla 2.6. Producción nacional de diferentes rubros agrícolas (2011-2015) ...............................................20 Tabla 2.7. Factores de conversión nitrógeno – proteína...............................................................................22 Tabla 2.8. Escala numérica de criterios de evaluación.................................................................................24 Tabla 2.9. Escala numérica para cada opción con cada criterio ...................................................................24 Tabla 2.10. Fórmulas ANOVA ....................................................................................................................26 Tabla 2.11. Requisitos Fisico-químicos .......................................................................................................29 Tabla 2.12. Requisitos microbiológicos .......................................................................................................30 Tabla 2.13. Agregado de vitaminas y minerales ..........................................................................................30 Tabla 4.1. Cuadro de prioridades de Moody ................................................................................................41 Tabla 4.2. Matriz de selección de los rubros agrícolas ................................................................................42 Tabla 4.3. Proporciones de sustitución parcial de la harina de maíz precocida ...........................................43 Tabla 4.4. Cómputo de aminoácidos (%) de las proteínas de las mezclas establecidas ...............................44 Tabla 4.5. Composición química de las harinas compuestas .......................................................................45 Tabla 4.6. Análisis microbiológico de las harinas compuestas ....................................................................47 Tabla 4.7. Comparación de las propiedades fisicoquímicas de las harinas compuestas con una comercial 47 Tabla 4.8. Parámetros considerados en el estudio de la relación beneficio-costo ........................................52 Tabla A.1. Valores obtenidos para el cálculo del porcentaje de humedad en las harinas preparadas ..........59 Tabla A.2. Valores obtenidos para el cálculo del porcentaje de cenizas en las harinas preparadas .............59 Tabla A.3. Valores obtenidos para el cálculo del porcentaje de proteínas en las harinas preparadas ..........60 Tabla A.4. Valores obtenidos para el cálculo del porcentaje de grasa en las harinas preparadas ................60 Tabla A.5. Valores obtenidos para el cálculo del porcentaje de humedad en la harina comercial...............60 Tabla A.6. Valores obtenidos para el cálculo del porcentaje de cenizas en la harina comercial .................61 Tabla A.7. Valores obtenidos para el cálculo del porcentaje de proteínas en la harina comercial...............61 Tabla A.8. Valores obtenidos para el cálculo del porcentaje de grasa en la harina comercial .....................61 Tabla B.1. Características de los rubros agrícolas en Venezuela .................................................................62 Tabla B.2. Asignación de valores para la selección de los rubros agrícolas ................................................63 x

Tabla B.3. Matriz de selección de los rubros agrícolas ................................................................................63 Tabla B.4. Cómputo de aminoácidos (%) de las proteínas de rubros agrícolas seleccionados ....................64 Tabla B.5. ANOVA para humedad por muestra ..........................................................................................68 Tabla B.6. Gastos tangibles para el desarrollo de la mezcla de harina integral ...........................................69 Tabla B.7. Costos asociados a la cantidad necesaria de materia prima ........................................................71 Tabla B.8. Costos asociados al personal ......................................................................................................71 Tabla B.9. Evaluación del proyecto durante 10 años ...................................................................................73

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ÍNDICE DE FIGURAS Figura 2.1. Estructura del grano de maíz........................................................................................................8 Figura 3.1. Proceso artesanal de elaboración de harina de maíz ..................................................................33 Figura 3.2. Proceso artesanal de elaboración de harina de frijol chino ........................................................34 Figura 3.3. Proceso artesanal de elaboración de harina de ajonjolí..............................................................34 Figura 3.4. (a) Estufa, (b) Desecador, (c) Balanza digital marca Ohaus Adventurer ...................................35 Figura 3.5. (a) Mufla marca Thermolyne modelo 1400, (b) Cenizas de las muestras .................................36 Figura 3.6. Equipo de extracción Soxhlet ....................................................................................................37 Figura 4.1. Resultados de la evaluación sensorial de las arepas ..................................................................49 Figura 4.2. Diagrama del proceso de elaboración de harina de la mezcla de maíz, frijol chino y ajonjolí. .50

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INTRODUCCIÓN

El maíz es el cultivo más importante del sector agrícola vegetal en Venezuela y se usa principalmente para la elaboración de harina precocida, aceite y alimento concentrado para animales. Actualmente, el país está atravesando una crisis económica que ha afectado la producción de alimentos y ha traído como consecuencia un aumento en la importación de muchos rubros agrícolas tales como el maíz. En este sentido, se observa un aumento de la malnutrición en la población ya que los venezolanos tienen un limitado acceso a la alimentación en calidad y en cantidad suficiente, por lo tanto, una alternativa para ayudar a optimizar la nutrición de la población es enriquecer un alimento común como lo es la harina precocida de maíz con proteínas, vitaminas y minerales, mediante el uso de mezclas alimenticias de bajo costo y de alto valor nutricional. Las mezclas alimenticias son combinaciones de diferentes alimentos que se efectúan a fin de obtener un producto final comestible de alta calidad nutricional, con un balance adecuado de aminoácidos esenciales en una dieta. El objetivo del presente estudio fue evaluar diferentes rubros agrícolas para sustituir parcialmente el maíz en la elaboración de una harina precocida con la finalidad de desarrollar un alimento rico en proteínas y con el perfil de aminoácidos adecuado utilizando materia prima nacional.

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CAPÍTULO I. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA En este capítulo se presenta la descripción de la problemática así como su importancia. De igual manera se describe la situación actual y deseada del problema; así como los objetivos generales y específicos planteados para la investigación. Por último, se establecen los beneficios por los cuales se realiza la investigación y las limitaciones existentes.

1.1. DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA El maíz es un cereal de origen americano cuyo consumo se ha extendido por todo el mundo, contiene aproximadamente 72% de almidón, 10% de proteína y 4% de grasa. Los principales países productores de maíz en el mundo son Estados Unidos, China y Brasil, produciendo aproximadamente 563 de 717 millones de toneladas al año. Por su parte, Estados Unidos en los últimos años ha empleado el maíz principalmente como alimento para animales, consumo humano y producción de etanol. La manera en que el maíz es procesado y consumido varía en cada país, siendo la harina de maíz el producto más popular (Ranum et al., 2014). En Venezuela, el maíz es el cultivo más importante del sector agrícola, utilizado principalmente para elaborar harina precocida, su importancia económica y social es relevante pues su producción es una fuente de empleo y alimento para los venezolanos (Segovia y Alfaro, 2009). La harina de maíz es un polvo fino de alta calidad muy importante en la dieta diaria del venezolano pues con ella se preparan múltiples platos de la región tales como arepas, empanadas y hallaquitas. Anteriormente, los venezolanos preparaban la harina de maíz en sus hogares, debían pilar, salcochar, moler, amasar y cocer el maíz, proceso que requería de mucho tiempo y esfuerzo. Desde 1962, en Venezuela la harina de maíz precocida se obtiene industrialmente lo que provocó el aumento de su consumo pues era un producto de fácil manipulación, al alcance de los venezolanos y de excelente sabor (Chávez y González, 1998). Actualmente, Venezuela está atravesando una crisis económica que ha afectado el sector productivo hasta el consumidor, trayendo como consecuencia una escasez de alimentos, siendo el alimento más demandado la harina de maíz precocida. La producción nacional de maíz en el 2017 tuvo un decrecimiento del 23% con respecto al año 2016, por lo que en estos momentos es insuficiente para satisfacer la demanda ya que en el 2017 solo se produjo en el país 20% del maíz blanco que se consume, asentándose la dependencia de las importaciones (FEDEAGRO, 2018).

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La dieta de la población venezolana se ha visto modificada en los últimos años, ha perdido calidad y variedad, además, el consumo de proteínas ha disminuido lo cual ha traído como resultado un incremento en la desnutrición (ENCOVI, 2018). En función de lo anteriormente expuesto, la Asociación Cooperativa Ecotecnología de Venezuela se ha propuesto desarrollar, en el marco de la Convocatoria Proyectos de Investigación, Innovación y Socialización del Conocimiento del Ministerio del Poder Popular para la Educación Universitaria, Ciencia y Tecnología 2016, el proyecto Evaluación de diferentes rubros agrícolas para la sustitución parcial del maíz en la elaboración de una harina precocida, como estrategia para reducir la dependencia de importación del maíz y aprovechar las bondades nutricionales de otros rubros agrícolas nacionales en una harina precocida.

1.2. FORMULACIÓN En virtud de la situación económica por la cual atraviesa el país, la producción nacional de maíz es insuficiente y la población no está teniendo una alimentación adecuada. Por esta razón, se ha planteado evaluar diferentes rubros agrícolas nacionales para la sustitución parcial del maíz en la elaboración de una harina precocida, con la finalidad de mejorar el aporte nutritivo de la harina utilizando otros cultivos agrícolas que sean de producción nacional. En este sentido, surge la siguiente interrogante: ¿Cuáles serán los sustitutos que le agreguen más valor nutricional a la harina de maíz?

1.2.1. Situación actual Nuestro país presenta una alta escasez de alimentos en la actualidad, específicamente los de primera necesidad, tal como lo es la harina de maíz, producto popular en la alimentación de la mayoría de la población. Debido a esta ausencia de los productos básicos tradicionales dentro de la dieta diaria de los venezolanos, su patrón de consumo se ha modificado teniendo un impacto negativo en la salud nutricional de la población. Esta realidad, ha estimulado la producción de alimentos con materia prima nacional que busca satisfacer la demanda de alimento existente, de esta manera, han surgido diferentes grupos de productores: los que comercializan masa de maíz sin controles sanitarios que ponen en peligro la salud de los consumidores, y los que buscan ofrecer un alimento enriquecido que cumple todos los parámetros de control establecidos en la normativa venezolana de alimento vigente.

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1.2.2. Situación deseada Disponer de una harina de maíz enriquecida con proteínas de diferentes rubros agrícolas que cumpla con la normativa de alimento para consumo humano y que además, posea una adecuada aceptabilidad por parte de la población.

1.3. OBJETIVOS 1.3.1. Objetivo general Evaluar diferentes rubros agrícolas para la sustitución parcial del maíz en la elaboración de una harina precocida.

1.3.2. Objetivos específicos 1. Seleccionar los rubros agrícolas para la sustitución parcial del maíz en la elaboración de la harina. 2. Establecer las proporciones de los rubros seleccionados para la sustitución parcial del maíz. 3. Determinar las propiedades fisicoquímicas y microbiológicas de la harina precocida preparada. 4. Comparar las propiedades fisicoquímicas y sensoriales de la harina preparada con una harina comercial. 5. Estimar la relación beneficio-costo de la propuesta planteada.

1.4. JUSTIFICACIÓN El motivo por el cual se realiza la investigación es para sustituir parcialmente el maíz con rubros agrícolas nacionales y de esta manera reducir la dependencia de la importación de este cereal, así como mejorar la nutrición de la población enriqueciendo la harina de maíz precocida. El proyecto se manifiesta especialmente útil, pues proporciona información sobre las propiedades fisicoquímicas obtenidas, los métodos aplicados y los valores nutricionales del producto resultante que pueden ser mejorados y sirven como base para futuros estudios del tema. A través de esta investigación se pueden desarrollar otros productos en el mercado, con nuevos ingredientes para de esta manera ampliar la diversidad de harinas existente. Por último, es conveniente acotar que esta investigación será de utilidad para el autor puesto a que se pondrán en práctica los conocimientos adquiridos en la carrera universitaria y además, proporcionará nuevos conocimientos sobre la ingeniería alimentaria.

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CAPÍTULO II. MARCO REFERENCIAL En esta sección se presentan investigaciones realizadas anteriormente que guardan relación o están vinculadas con el tema en estudio.

2.1. ANTECEDENTES Rangel et al. (2017) realizaron una investigación titulada: Formulación y evaluación de una galleta elaborada con harina de quinchoncho (Cajanus cajan) y avena. Se sustituyó parte de la harina de trigo por harina de quinchoncho con y sin cáscara a diferentes porcentajes (50%, 55%, 60%), empleándose la misma cantidad de avena en hojuelas en todas las formulaciones. Posteriormente, se realizó una evaluación fisicoquímica y sensorial en donde se observó que la cantidad de proteína y fibra aumentaba a medida que se incrementaba el nivel de sustitución de harina de trigo por harina de quinchoncho. Por otra parte, la evaluación sensorial arrojó que todos los atributos evaluados (color, sabor, olor, apariencia general y textura), sin discriminar la galleta según su formulación, fueron aceptados. En conclusión, este trabajo fomenta el aprovechamiento de especies ricas en nutrientes como el quinchoncho, como alternativa económica e innovadora para contribuir con la nutrición de la población y aporta a esta investigación el análisis nutricional de la harina compuesta por una legumbre y dos cereales. La principal diferencia existente entre este trabajo y la investigación en desarrollo es la materia prima a utilizar, es decir, se busca sustituir parcialmente la harina de trigo y no harina de maíz. Por otra parte, no se realizó una comparación de la galleta elaborada con una galleta comercial, sino entre las formuladas. De igual modo, no se estudió la relación beneficio-costo de la propuesta planteada. Cali (2016) desarrolló un estudio que llevó por nombre: Elaboración y evaluación nutricional de galletas a base de harina de trigo (Triticum aestivum) con semilla de chía (Salvia hispánica). Las galletas se realizaron en tres formulaciones: F1 (50% - 50%), F2 (60% - 40%) y F3 (80% - 20%) y fueron comparadas con una galleta de panadería. Se realizó un análisis sensorial en el que la muestra F2 resultó ser la más aceptada. Posteriormente, dicha muestra fue evaluada nutricionalmente mediante un análisis bromatológico y microbiológico teniendo como resultado que la galleta elaborada posee un alto contenido de proteína, fibra, hierro y calcio respecto a la galleta de panadería. Esta investigación aporta al presente trabajo una alternativa para una correcta alimentación proteica para adultos, jóvenes y niños a través de una galleta enriquecida con los nutrientes de una semilla oleaginosa como la chía. La investigación expuesta anteriormente y el trabajo en desarrollo presentan algunas diferencias, entre ellas se puede destacar que en dicho estudio trabajaron con harina de trigo y semilla de chía, no con harina 5

de maíz. De igual modo, se observa que no realizaron un estudio de la relación beneficio-costo de la propuesta planteada. Liendo y Silva (2015) desarrollaron una investigación titulada: Producto tipo galleta elaborado con mezcla de harina de quinchoncho (Cajanus cajan L.) y almidón de maíz (Zea mays L.). Se realizaron tres mezclas de harina de quinchoncho (HQ) y almidón de maíz (AM) F1: 136g HQ/32g AM, F2: 128g HQ/32g AM, y F3: 120g HQ/32g AM. Seguidamente, se analizaron las mezclas mediante un análisis proximal y se determinaron sus características fisicoquímicas (color, perfil de textura, actividad de agua, pH) y aceptabilidad sensorial (color, sabor, dureza). Las mezclas presentaron alto valor en proteínas y fibra, valores que disminuían con la reducción de HQ. Por último, esta investigación aporta al presente trabajo el análisis nutricional de una mezcla de harina de cereal y legumbre que ayuda a ampliar el mercado mundial sin gluten favoreciendo a las personas celíacas. La diferencia más resaltante es que la investigación señalada anteriormente se enfoca en el desarrollo de un producto tipo galleta elaborado con materias primas distintas a la harina de maíz, por otra parte, no realizan un estudio de la relación beneficio-costo de la propuesta planteada. Bello (2015) realizó una investigación titulada: Determinación del grado de sustitución parcial de trigo (Triticum aestivum) por frutos de la familia musáceas en harinas compuestas a utilizar en la elaboración de galletas dulces. Se emplearon tres niveles de sustitución parcial de la harina de trigo utilizando harinas de plátano (Musa AAB variedad Hartón) y topocho (Musa ABB variedad Bluggoe). Se elaboraron las galletas con las harinas compuestas y se evaluó su contenido de agua durante su almacenamiento por varios días. Posteriormente, se caracterizaron las galletas proximalmente, así como también se determinó su pH y porcentaje de acidez. Por último, este estudio aporta al trabajo en desarrollo el valor nutritivo de la combinación de harinas de dos frutas diferentes y un cereal, además, demuestra que las mismas no solo mejoran la composición nutricional de las galletas, sino que también favorecen su estabilidad y prolonga su vida útil, promoviendo nuevas opciones que permitan reducir los costos de producción de este producto prometedor a nivel nacional. Esta investigación presenta similitud con el estudio en desarrollo dado a que busca sustituir parcialmente un producto agrícola mayormente importado en el país como lo es el trigo por cultivos autóctonos, por otra parte, las diferencias que existen entre las investigaciones antes señaladas radican en los rubros agrícolas y el producto terminado, dado que se utilizó trigo en vez de maíz para preparar galletas en vez de arepas.

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Montero et al. (2015) desarrollaron un estudio titulado: Evaluación de panes enriquecidos con amaranto para regímenes dietéticos. Se elaboraron panes con 0, 5, 10, 15 y 20% de Amaranthus dubius y se evaluaron las características físicas y químicas de los mismos para, posteriormente, seleccionar dos panes para una evaluación biológica. Se determinó la digestibilidad mediante el uso de treinta ratas Sprague Dawley que fueron alimentadas con 0% de amaranto, dieta pan con 10% amaranto, dieta pan con 20% amaranto, dieta con caseína y dieta aproteica. Como resultado se obtuvo que el pan con un 10% de amaranto presentó las mejores características físicas, nutricionales y una alta digestibilidad, de allí pues que esta investigación aporta a la población venezolana una alternativa para mejorar el valor nutricional de los panes usando materia prima autóctona de bajo costo y es de utilidad para el trabajo en desarrollo porque proporciona información nutricional de la harina de amaranto, producto agrícola que puede enriquecer a otros alimentos. La diferencia entre la investigación expuesta en el párrafo anterior y el trabajo en desarrollo es la materia prima utilizada, pues se trabajó con harina de trigo y amaranto y no con harina de maíz, además, determinaron la digestibilidad por medio de ratas y esa característica no será estudiada en la presente investigación. Por otra parte, no realizaron un estudio de la relación beneficio-costo de la propuesta planteada.

2.2. BASES TEÓRICAS 2.2.1. El maíz El maíz (Zea mays L.) pertenece a la familia de las gramíneas y es una planta alta que se originó aproximadamente hace 7000 años en México. Después del descubrimiento del continente americano por Cristóbal Colón, el maíz se extendió por todo el mundo y ha demostrado ser uno de los cultivos más adaptables pues se puede cultivar en todas las regiones del mundo aptas para actividades agrícolas (FAO, 1993).

2.2.2. Partes del grano de maíz La planta del maíz es un sistema metabólico cuyo producto final es almidón depositado en unos órganos especializados: los granos. En la figura 2.1 se observan las cuatro estructuras físicas del grano de maíz, el endospermo, pericarpio, germen y pilorriza. El endospermo es principalmente almidón rodeado de una matriz proteica. El pericarpio es una barrera semipermeable de alta fibra que rodea al endospermo y germen cubriendo todo excepto la pilorriza. El germen o embrión es alto en grasa, contiene vitaminas del complejo B, antioxidantes como la vitamina E y enzimas y nutrientes para el crecimiento y desarrollo de

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nuevas plantas de maíz. La pilorriza es la estructura que une el grano a la espiga y por donde pasa toda la humedad y los nutrientes durante el desarrollo y el secado del grano (Gwirtz y Garcia-Casal, 2014).

Figura 2.1. Estructura del grano de maíz Fuente: Gwirtz y Garcia-Casal, (2014).

2.2.3. Tipos de maíz Los tipos de maíz que se plantaban en Venezuela hasta mediados de la década de los 40 del siglo XX eran: chirimito, aragüito, pollo, canilla venezolano, pira, cariaco, guaribero, sabanero, huevito, puya, tusón, cuba yellow flint, chandelle, costeño, puya grande, tuxpeño, común, negrito y cacao. Estos tipos de maíz se clasificaron de acuerdo a las características vegetativas de la planta, borla, espiga y genética (Grant et al., 1963). Con el paso de los años se ha mejorado genéticamente al maíz, habiendo en la actualidad híbridos de muchas variedades. Los tipos de maíz más importantes son duro, dentado, reventón, dulce, harinoso, ceroso y tunicado de acuerdo a la apariencia del grano, endospermo y su uso (FAO, 2001).  Maíz duro, sus granos son redondos y duros ya que su endospermo está constituido en su mayoría por almidón duro. Germina en suelos húmedos y fríos. Tiene una maduración rápida y no está muy sujeto a daños de insectos y almacenamiento. Rinde menos que el maíz dentado. Se utiliza para hacer fécula de maíz (maicena) (FAO, 2001).  Maíz dentado, su endospermo tiene más almidón blando por lo tanto sus granos no son tan duros como los del maíz duro. Es el más comercializado y es más difícil de trillar que el maíz duro. Tiene un mayor rendimiento comparado con el resto de los maíces pero está sujeto a muchos daños por hongos e insectos. Puede tener granos blancos o amarillos, los blancos se usan más para consumo humano y los amarillos para alimento animal (FAO, 2001).

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 Maíz reventón, sus granos son pequeños con pericarpio grueso y endospermo duro que ocupa la mayor parte de grano. Su planta es de madurez temprano y se siembra en pequeña escala. Cuando se calienta el grano, estalla y el endospermo sale. Su uso principal es para bocadillos como las palomitas de maíz (cotufas) (FAO, 2001).  Maíz dulce, su endospermo está constituido mayormente por azúcar y poco almidón, por lo que tiene un sabor dulce. Su rendimiento es menor que el de los maíces duros y dentados. Su germinabilidad tiende a ser baja (FAO, 2001).  Maíz harinoso, su endospermo está compuesto de un almidón tan blando que se desmenuza con facilidad. Debido a su naturaleza blanda es susceptible a la pudrición, insectos y gusanos de las mazorcas. Su rendimiento es menor que el de los maíces duros y dentados. Existe en una gran variedad de colores y es usado casi exclusivamente para consumo humano (FAO, 2001).  Maíz ceroso, su endospermo es opaco y ceroso. A diferencia de los maíces duros y dentados, el almidón del maíz ceroso está compuesto exclusivamente por amilopectina. Se utiliza para consumo humano y su almidón se considera uno de los carbohidratos de actuación más rápida del mundo de la nutrición deportiva (FAO, 2001).

2.2.4. Valor nutritivo del maíz Los cereales desempeñan un papel importante en el aporte de nutrientes a la población pues constituyen la principal fuente de energía. Los cereales más importantes son el maíz, el trigo, el arroz, la cebada y la avena. El maíz es un cereal cuya composición química y valor nutricional cambian durante el desarrollo del grano. Los distintos tipos de grano de maíz que existen se distinguen por las diferencias de los compuestos químicos depositados o almacenados en él (FAO, 1993). La composición química de las principales partes del grano de maíz difieren como se observa en la Tabla 2.1, el pericarpio tiene un alto contenido de fibra cruda, el endospermo contiene un alto nivel de almidón y por su parte, el germen se caracteriza por un nivel relativamente alto de proteínas, minerales y grasas crudas (FAO, 1993). A pesar de que los cereales tienen formas y tamaños diferentes, su estructura y valor nutritivo es similar, esto se puede observar en la Tabla 2.2 comparando la composición química del maíz con la del arroz y la avena, de estos tres cereales la avena es el alimento que aporta más energía, proteína, grasa, ceniza y fibra dietética mientras que el maíz posee menos ceniza y mayor proteína que el arroz (FAO, 2002). 9

Tabla 2.1. Composición química proximal de las partes principales de los granos de maíz (%) Componente químico Proteínas Grasas Fibra cruda Cenizas Almidón Azúcar Fuente: Watson, (1987).

Pericarpio 3,7 1,0 86,7 0,8 7,3 0,34

Endospermo 8,0 0,8 2,7 0,3 87,6 0,62

Germen 18,4 33,2 8,8 10,5 8,3 10,8

Los nutrientes que se contemplan en la Tabla 2.2 son fundamentales para la buena salud y se clasifican en macronutrientes y micronutrientes, los primeros están constituidos por proteínas, carbohidratos y grasas mientras que a los últimos lo constituyen las vitaminas y minerales (FAO, 2002). A continuación, se explican las funciones que cumplen los mismos en el organismo y sus características en el maíz. Tabla 2.2. Composición química de algunos cereales en base a 100g de alimento Componente

Maíz (Zea mays L.)

Energía (kcal) 365 Humedad (g) 10,37 Proteína (g) 9,42 Grasa (g) 4,74 Ceniza (g) 1,20 Carbohidratos (g) 74,26 Fibra dietética (g) 7,3 Fuente: US Department of Agriculture, (2018)

Arroz (Oryza sativa L.)

Avena (Avena sativa L.)

365 11,62 7,13 0,66 0,64 79,95 1,3

389 8,22 16,89 6,90 1,72 66,27 10,6

Energía La energía es el combustible que el cuerpo necesita para funcionar y proviene de los alimentos gracias a un proceso químico llamado metabolismo que transforma los alimentos en energía. Los tres macronutrientes: proteínas, carbohidratos y grasas suministran energía al cuerpo, esta energía se puede medir y expresar en energía calórica (kcal) ó en kJ (FAO, 2002). Carbohidratos Los hidratos de carbono, glúcidos o carbohidratos son la fuente principal de energía del cuerpo, están compuestos por carbono, hidrógeno y oxígeno aunque durante el metabolismo se queman para producir energía liberando dióxido de carbono y agua. Los carbohidratos se encuentran mayormente en forma de almidones y azúcares, además se pueden clasificar en tres grupos: monosacáridos (glucosa, fructosa,

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galactosa), disacáridos (sacarosa, lactosa, maltosa) y polisacáridos (almidón, glicógeno, celulosa) (FAO, 2002). En lo que respecta a la celulosa, es un carbohidrato no disponible, es decir, no puede ser digerido por el organismo humano ya que este carece de las enzimas para romper los enlaces, sin embargo, desempeña un buen papel como fibra en el intestino grueso, y se puede conseguir en la pared de las células vegetales, la madera y el algodón (FAO, 2002). En relación con el maíz, el componente principal del grano de maíz es el almidón ya que corresponde el 72% del peso del grano, está presente en las células del endospermo (Paredes et al., 2009). Además del almidón, el grano de maíz maduro contiene pequeñas cantidades de otros hidratos de carbono, tales como la glucosa, sacarosa y fructosa, el total de estos azucares varía del 1 al 3% del grano. Ahora bien, las cantidades de azúcares y almidón en el grano cambian, pues a medida que este vaya madurando, disminuyen los azúcares y aumenta el almidón (FAO, 1993). Grasas El término grasa se usa para referirse a todas las grasas y aceites comestibles que están presentes en la alimentación humana. Las grasas, también llamadas lípidos, son sustancias constituidas principalmente por carbono, hidrógeno y oxígeno, además, son insolubles en agua pero solubles en solventes orgánicos como el cloroformo y benceno (FAO, 2002). Entre los lípidos se encuentran los triglicéridos, fosfolípidos y esteroles. Los triglicéridos están formados por tres ácidos grasos unidos a una molécula de glicerol y se diferencian por su composición en ácidos grasos (Carbajal, 2013). Los ácidos grasos presentes en los alimentos son una mezcla de ácidos grasos saturados y no saturados, los saturados sólo tienen enlaces sencillos y su consumo excesivo está relacionado a varias enfermedades cardiovasculares, mientras que los no saturados se caracterizan por tener dobles enlaces en su estructura, incluyen a los ácidos grasos poliinsaturados y los monoinsaturados y a los denominados ácidos grasos esenciales (AGE), es decir, aquellos que el cuerpo humano no puede sintetizar por lo que deben ser ingeridos en la dieta para tener una buena salud (FAO, 2002). Con respecto al maíz, es libre de colesterol y su aceite se encuentra básicamente en el germen, este tiene un bajo nivel de ácidos grasos saturados como el ácido palmítico y esteárico, sin embargo, contiene niveles relativamente elevados de ácidos grasos poliinsaturados, específicamente de AGE como el ácido linoleico (FAO, 1993). 11

Proteínas Las proteínas son el principal componente de las células y son necesarias para el crecimiento, el mantenimiento, la reparación y reemplazo de los tejidos corporales. También, proporcionan energía pero sólo cuando los carbohidratos y grasas en la dieta son insuficientes, es poco recomendable usarlas para este fin ya que al utilizar las proteínas para suministrar energía quedan menos proteínas para el crecimiento (Carbajal, 2013). Al mismo tiempo, las proteínas son polímeros de aminoácidos unidos por enlaces peptídicos y se distinguen químicamente de los lípidos y carbohidratos ya que contienen nitrógeno. Ahora bien, una proteína puede contener varios aminoácidos, pero, en el genoma humano existen aproximadamente 20 aminoácidos, es por esta razón que existen múltiples configuraciones y por lo tanto diferentes proteínas (Carbajal, 2013). El cuerpo humano puede sintetizar algunos aminoácidos por sí mismo, estos se denominan aminoácidos no esenciales como lo son la alanina, arginina, ácido aspártico, asparragina, cisteína, ácido glutámico, glutamina, glicina, prolina, serina y tirosina. Sin embargo, hay algunos aminoácidos que el hombre no puede sintetizar en cantidades suficientes para satisfacer las necesidades del cuerpo por lo que deben ser adquiridos a través de los alimentos, estos se denominan aminoácidos esenciales, estos son: histidina, isoleucina, leucina, lisina, metionina, fenilalanina, treonina, triptófano y valina (Carbajal, 2013). En este sentido, un alimento puede tener muchas proteínas y estas pueden o no contener todos los aminoácidos esenciales, si la proteína ingerida contiene todos los aminoácidos esenciales se dice que ese alimento es de alto valor biológico. Por el contrario, si un alimento tiene una proteína deficiente en uno o más aminoácidos esenciales, su calidad es más baja. El más deficiente de los aminoácidos esenciales en una proteína se denomina aminoácido limitante (Carbajal, 2013). La calidad nutritiva del maíz está determinada por el contenido de aminoácidos esenciales en sus proteínas, este contenido de proteínas es de 10% en promedio y la mayoría se encuentra en el germen. A su vez, estas proteínas se clasifican en cuatro tipos de acuerdo a su solubilidad: albúminas (solubles en agua), globulinas (solubles en soluciones de sales), prolaminas (solubles en soluciones alcohólicas) y glutelinas (solubles en soluciones alcalinas o ácidas diluidas). Las prolaminas se encuentran principalmente en el endospermo, se les conoce como zeínas, mientras que las glutelinas se encuentran en la matriz proteínica de esta misma estructura; ambas proteínas constituyen alrededor de 90% de las proteínas del grano y son deficientes en lisina y triptófano. Sin embargo, las proteínas del germen son en su totalidad albúminas y globulinas (Paredes et al., 2009). 12

Fibra dietética Tal como se comentó anteriormente, en los seres humanos los carbohidratos no disponibles pasan directamente al tracto intestinal, en donde forman parte del desecho alimentario que se elimina en las heces, a estos carbohidratos no disponibles se les conoce como fibra dietética (FAO, 2002). Las dietas altas en fibra se consideran saludables ya que mejoran la salud gastrointestinal previniendo el estreñimiento, aumentando la sensación de llenura o saciedad que puede llevar a un menor consumo de energía, además, ayuda al control del peso, regula la glucemia y reduce el riesgo de desarrollar algunos tipos de cáncer. Es importante mencionar que la fibra dietética incluye polisacáridos como la celulosa, hemicelulosa, lignina y sustancias asociadas (Carbajal, 2013). La fibra dietética o fibra alimentaria se clasifica según sus características químicas y funciones en el organismo como fibra soluble y fibra insoluble. La fibra soluble posee una estructura ramificada que retiene el agua formando geles durante la digestión, es muy fermentable, además, contribuye a controlar la glucemia y a mantener una adecuada flora intestinal, este tipo de fibra se encuentra en legumbres, cereales como la avena y cebada y en algunas frutas. Por otra parte, la fibra insoluble retiene poco el agua, es poco fermentable y disminuye el tiempo de tránsito intestinal, es por esta razón que previene el estreñimiento, asimismo, este tipo de fibra predomina en el salvado de trigo, granos enteros, algunas verduras y en general, en todos los cereales (Carbajal, 2013). Después de los carbohidratos, proteínas y grasas, la fibra dietética es el cuarto componente químico del maíz que se encuentra en cantidades mayores. El contenido de fibra total dietaria del maíz común es de 12,5% aproximadamente, y contiene niveles más elevados de fibra insoluble (11%) que de fibra soluble (1,5%) (FAO, 1993). Ceniza Se considera ceniza al contenido de minerales totales o material inorgánico resultante de la combustión de una muestra de alimento. Los minerales son elementos inorgánicos y nutrientes esenciales para el organismo como componentes estructurales y reguladores de procesos corporales, estos no pueden ser sintetizados por el organismo, por lo que deben ser adquiridos a través de los alimentos (Carbajal, 2013). Con respecto al maíz, el fósforo es el mineral más abundante en el grano de maíz y se encuentra en el germen en forma de fitato de potasio y magnesio, otros minerales son potasio, calcio, magnesio, sodio, hierro, cobre, manganeso y zinc, su contenido varía dependiendo de los tipos de maíz (Gil, 2010). De

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igual manera, el azufre es el cuarto elemento más abundante del grano y se encuentra en forma orgánica como parte de los aminoácidos metionina y cisteína (Paredes et al., 2009). Vitaminas Las vitaminas son micronutrientes orgánicos presentes en cantidades pequeñas en los alimentos, estas son necesarias para el mantenimiento de la salud en los seres humanos ya que previenen enfermedades deficitarias que provoca su falta en la dieta. Las vitaminas se clasifican en dos grupos de acuerdo a su solubilidad: liposolubles e hidrosolubles. Las vitaminas liposolubles (A, D, E y K) son solubles en lípidos pero no en el agua, se almacenan en el hígado y tejidos grasos, cabe considerar que si se ingieren en grandes cantidades pueden provocar toxicidad, en cambio, las vitaminas hidrosolubles (vitaminas del grupo B como B1, B2, niacina, ácido pantoténico, B6, biotina, ácido fólico, B12 y la vitamina C) como su nombre lo indica, son solubles en agua y son usadas inmediatamente ya que no se almacenan en el organismo, el exceso se excreta por la orina (Carbajal, 2013). Dentro de este marco, el grano de maíz no contiene vitamina B12, pero sí contiene dos vitaminas liposolubles, provitamina A o carotenoides y vitamina E. Los carotenoides se encuentran en el maíz amarillo, mayormente en el endospermo y pequeñas cantidades en el germen, el maíz blanco tiene escaso o nulo contenido de carotenoides. Por otra parte, la vitamina E se encuentra principalmente en el germen, mientras que el contenido de riboflavina (vitamina B2) y tiamina (vitamina B1) se ve determinado por el ambiente y las prácticas de cultivo del cereal y otras vitaminas como ácido fólico y vitamina C se encuentran en cantidades muy pequeñas (Gil, 2010). Una de las vitaminas más estudiadas en el maíz es la niacina (vitamina B3) por su relación con la pelagra, enfermedad producida por una deficiencia alimentaria de niacina, típica en poblaciones que consumen grandes cantidades de este cereal. Lo que ocurre con esta vitamina en el maíz, es que se encuentra ligada formando un complejo denominado niacinógeno que el organismo animal no puede asimilar, por lo que al consumir maíz común el organismo incrementa los requerimientos de niacina causados por el bajo contenido de triptófano y elevado contenido de leucina presentes en el grano (Gil, 2010). En resumidas cuentas, el valor nutricional del maíz con respecto a otros cereales como el arroz, es superior en grasa y contenido de fibra pero es más pobre en proteínas y energía comparado con la avena. Ésta baja calidad de proteínas del maíz se debe a una deficiencia de algunos aminoácidos esenciales, sobre todo lisina y triptófano (FAO, 1993).

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2.2.5. Mejoras de las dietas a base de maíz Como se mencionó anteriormente, la lisina y el triptófano son los aminoácidos limitantes del maíz, lo cual ha despertado un interés en mejorar su calidad proteínica, a continuación se presenta una posibilidad de mejorar la dieta a base de maíz mediante la adición de otros rubros agrícolas. Complementación Existe un fenómeno de complementación/suplementación entre proteínas distintas, esto se debe a que la calidad individual de las proteínas no tiene mucha importancia en dietas mixtas ya que el aminoácido de una proteína puede compensar la deficiencia de la otra, dando lugar a una proteína de alto valor biológico, por ejemplo cuando combinan legumbres con cereales se compensa el déficit de aminoácidos esenciales debido a que el aminoácido limitante de los cereales es la lisina y las legumbres son ricas en lisina, y el aminoácido limitante de las legumbres es la metionina y los cereales contienen mucha metionina (Carbajal, 2013).

2.2.6. Composición nutricional de diferentes rubros agrícolas nacionales Tal y como se comentó anteriormente, se pueden mejorar las dietas a base de maíz mediante la adición de diversas fuentes proteicas, por lo tanto, el trabajo en estudio se enfoca en el método descrito previamente para enriquecer la harina de maíz a través de la adición de uno o más alimentos que la complemente nutritivamente. A continuación, se expone la composición nutricional de diferentes cultivos producidos en Venezuela tales como cereales, tubérculos, hortalizas, frutas, semillas oleaginosas y legumbres en las Tablas 2.3, 2.4 y 2.5 de las cuales se evidencia lo siguiente: Cereales Los cereales forman una parte importante de la dieta de muchas personas debido a su contenido predominante de carbohidratos, no obstante, el arroz y el maíz blanco son deficientes en vitamina A y la lisina y el triptófano son sus aminoácidos limitantes (FAO, 2002). Tubérculos Los tubérculos como la yuca, ñame, papa y batata contienen grandes cantidades de almidón y por lo tanto son una fuente fácil para obtener energía, sin embargo, son inferiores a los cereales debido a que tienen mucho menos proteína, al igual que cuentan con menor contenido de minerales y vitaminas. Por último, sus aminoácidos limitantes son los azufrados (metionina y cisteína) (FAO, 2002). Cuando las raíces y tubérculos se deshidratan bajo la forma de harinas y almidones pueden ser utilizadas para la elaboración de productos tales como sopas, galletas, panes, bebidas y pudines, pues sus 15

características fisicoquímicas son deseables por su elevado contenido de fibra dietética y almidón (Techeira et al., 2014). Tabla 2.3. Composición nutricional de diferentes alimentos en 100g de alimento comestible Alimento Maíz1 Arroz1 Yuca1 Ñame1 Papa1 Batata1 Zanahoria1 Auyama1 Semilla de auyama1

Energía (kcal)

Humedad (g)

Proteínas (g)

Grasas (g)

Cenizas (g)

Glúcidos (g)

365 365 160 118 77 86 41 26 559 23 122 160 34 60 50 43 30 557 354 573 534 339 ND 337 347

10,37 11,62 59,68 69,60 79,25 77,28 88,29 91,60 5,23 91,69 65,20 73,23 90,15 83,46 86,00 88,06 91,45 5,05 46,99 4,69 6,96 11,00 4,11 12,10 9,05

9,42 7,13 1,36 1,53 2,05 1,57 0,93 1,00 30,23 2,46 1,30 2,00 0,84 0,82 0,54 0,47 0,61 28,33 3,33 17,73 18,29 21,25 21,03 22,33 23,86

4,74 0,66 0,28 0,17 0,09 0,05 0,24 0,10 49,05 0,33 0,35 14,66 0,19 0,38 0,12 0,26 0,15 47,37 33,49 49,67 42,16 0,90 4,43 1,50 1,15

1,20 0,64 0,62 0,82 1,11 0,99 0,97 0,80 4,78 1,50 1,15 1,58 0,65 0,36 0,22 0,39 0,25 3,94 0,97 4,45 3,72 3,60 3,76 3,32 3,32

74,26 79,95 38,06 27,88 17,49 20,12 9,58 6,50 10,71 4,02 31,89 8,53 8,16 14,98 13,12 10,82 7,55 15,31 15,23 23,45 28,88 63,25 59,51 60,75 62,62

Hojas de pira1 Plátano1 Aguacate1 Melón1 Mango1 Piña1 Lechosa1 Patilla1 Semilla de patilla1 Coco1 Ajonjolí1 Linaza1 Caraota1 Quinchoncho2 Frijol blanco1 Frijol chino1 Fuente: 1 US Department of Agriculture, (2018) 2 Akande et al., (2010) ND: no determinado.

Fibra dietética (g) 7,30 1,30 1,80 4,10 2,10 3,00 2,80 0,50 6,00 ND 1,70 6,70 0,90 1,60 1,40 1,70 0,40 ND 9,00 11,80 27,30 15,50 7,16 15,30 16,30

Hortalizas y frutas Las hortalizas y frutas suministran sólo un poco de energía y proteína, además, su proteína es de bajo valor biológico por carecer de algunos aminoácidos esenciales. En cuanto a las vitaminas, son ricas en vitamina A y su contenido de vitaminas del grupo B generalmente es pequeño (FAO, 2002). Las harinas obtenidas de frutas inmaduras como mango y plátano son fuentes importantes de carbohidratos no digeribles como almidón resistente y polisacáridos no amiláceos como fibra dietética. El 16

almidón resistente presente en estas frutas inmaduras se comporta como fibra soluble, por lo cual estas harinas pueden ser adicionadas a diversos productos (Techeira et al., 2014). Tabla 2.4. Micronutrientes de diferentes alimentos en 100g de alimento comestible Alimento Maíz blanco1 Maíz amarillo1 Arroz1 Yuca1 Ñame1 Papa1 Batata1 Zanahoria1 Auyama1 Semillas de auyama1

Vitamina A (UI) 0 214 0 13 138 2 14187 16706 8513 16 2917 1127 146 3382 1082 58 950 569 0 0 9 0 17 28 0 114

Hojas de pira1 Plátano1 Aguacate1 Melón1 Mango1 Piña1 Lechosa1 Patilla1 Semillas de patilla1 Coco1 Ajonjolí1 Linaza1 Caraota1 Quinchoncho2 Frijol blanco1 Frijol chino1 Fuente: 1 US Department of Agriculture, (2018) 2 Vasavi y Nalluri, (2017) ND: no determinado.

Tiamina (mg) 0,385 0,385 0,070 0,087 0,112 0,081 0,078 0,066 0,050 0,273 0,027 0,062 0,067 0,041 0,028 0,079 0,023 0,033 0,190 0,066 0,791 1,644 0,900 0,643 0,775 0,621

Riboflavina (mg) 0,201 0,201 0,049 0,048 0,032 0,032 0,061 0,058 0,110 0,153 0,158 0,076 0,130 0,019 0,038 0,032 0,027 0,021 0,145 0,020 0,247 0,161 0,193 0,187 0,164 0,233

Niacina (mg)

Hierro (mg)

3,627 3,627 1,600 0,854 0,552 1,061 0,557 0,983 0,600 4,987 0,658 0,672 1,738 0,734 0,669 0,500 0,357 0,178 3,550 0,540 4,515 3,080 1,955 2,965 2,188 2,251

2,71 2,71 0,80 0,27 0,54 0,81 0,61 0,30 0,80 8,82 2,32 0,55 0,55 0,21 0,16 0,29 0,25 0,24 7,28 2,43 14,55 5,73 8,70 3,90 5,49 6,74

Legumbres y semillas oleaginosas Las legumbres son muy importantes desde el punto de vista nutricional debido a que son un alimento vegetal ampliamente disponible, que contiene además de carbohidratos una buena cantidad de proteína y vitaminas del grupo B. La calidad de proteína de las legumbres comparada con la proteína animal, es un poco inferior debido a que tiene menos metionina. Sin embargo, cuando las semillas comestibles y los cereales se consumen en una misma comida, suministran una mezcla de proteínas con buena cantidad de aminoácidos ya que se complementan muy bien, lo que mejora el valor proteico de la dieta (FAO, 2002). 17

Normalmente, el valor nutritivo de las leguminosas es mucho menor de lo esperado si se tiene en cuenta su composición química, debido a que contienen una variedad de factores antinutricionales que inciden o interfieren en la disponibilidad biológica y la digestibilidad de uno o más nutrientes. La concentración de estos factores es muy variable y sus efectos biológicos son distintos (Brenes y Brenes, 1993). Dentro de los factores antinutricionales se encuentran: taninos, fitatos e inhibidores de anti tripsina. Muchos de estos factores antimetabólicos pueden ser inactivados mediante una adecuada aplicación de diversos tratamientos, como por ejemplo remojo y cocción (Brenes y Brenes, 1993). Tabla 2.5. Perfil de aminoácidos esenciales de diferentes alimentos (g/100g porción comestible) Alimento

His

Ile

Leu

Maíz1 0,287 0,337 1,155 Arroz1 0,168 0,308 0,589 1 Yuca 0,020 0,027 0,039 Ñame1 0,034 0,052 0,096 Papa1 0,035 0,066 0,098 Batata1 0,031 0,055 0,092 1 Zanahoria 0,040 0,077 0,102 Auyama1 0,016 0,031 0,046 Semillas de auyama1 0,780 1,281 2,419 1 Hojas de pira 0,052 0,119 0,195 Plátano1 0,064 0,036 0,059 Aguacate1 0,049 0,084 0,143 Melón1 0,015 0,021 0,029 1 Mango 0,019 0,029 0,050 Piña1 0,010 0,019 0,024 Lechosa1 0,005 0,008 0,016 1 Patilla 0,006 0,019 0,018 Semillas de patilla1 0,775 1,342 2,149 Coco1 0,077 0,131 0,247 Ajonjolí1 0,522 0,763 1,358 1 Linaza 0,472 0,896 1,235 Caraota1 0,592 0,938 1,697 Quinchoncho2 0,770 0,730 1,426 3 Frijol blanco 0,848 0,668 1,791 Frijol chino3 0,985 0,514 1,254 Fuente: 1 US Department of Agriculture, (2018) 2 Adaptado de Akande et al., (2010) 3 Adaptado de Miquilena e Higuera, (2012) ND: no determinado. His: histidina; Ile: isoleucina; Leu: leucina; Lys: lisina; Tyr: tirosina; Thr: treonina; Trp: triptófano; Val: valina. 18

Lys 0,265 0,258 0,044 0,059 0,107 0,066 0,101 0,054 1,236 0,127 0,060 0,132 0,030 0,066 0,026 0,025 0,062 0,887 0,147 0,569 0,862 1,459 1,638 1,778 1,916

Met Phe + + Cys Tyr 0,367 0,846 0,314 0,619 0,039 0,043 0,040 0,111 0,056 0,129 0,051 0,123 0,103 0,104 0,014 0,074 0,935 2,826 0,065 0,213 0,037 0,076 0,065 0,146 0,014 0,037 0,008 0,043 0,026 0,040 0,002 0,014 0,008 0,027 1,272 3,047 0,128 0,272 0,944 1,683 0,710 1,450 0,551 1,747 0,501 1,846 0,407 2,313 0,453 2,304

Thr

Trp

Val

0,354 0,255 0,028 0,054 0,067 0,083 0,191 0,029 0,998 0,099 0,034 0,073 0,017 0,031 0,019 0,011 0,027 1,112 0,121 0,736 0,766 0,894 0,656 0,824 0,565

0,067 0,083 0,019 0,012 0,021 0,031 0,012 0,012 0,576 0,031 0,015 0,025 0,002 0,013 0,005 0,008 0,007 0,390 0,039 0,388 0,297 0,252 ND ND ND

0,477 0,435 0,035 0,062 0,103 0,086 0,069 0,035 1,579 0,137 0,046 0,107 0,033 0,042 0,024 0,010 0,016 1,556 0,202 0,990 1,072 1,112 1,230 1,337 1,203

Met: metionina; Cys: cisteína; Phe: fenilalanina;

Las harinas de legumbres no son convencionales pero están cobrando importancia, son polvos obtenidos directamente de la molienda de los granos, aunque, en algunos casos antes de la molienda los granos son escaldados para inactivar enzimas indeseables (factores antinutricionales) o son sometidos a remojo y cocción, para eliminar buena parte de las sustancias antinutritivas presentes en las leguminosas (TorresGonzález et al., 2014). Las semillas oleaginosas pueden constituir una adición nutritiva a la dieta del maíz, pues son ricas en proteínas, fibra, aminoácidos y grasas esenciales, además, contienen cantidades útiles de hierro y vitaminas del grupo B, siendo el hierro un mineral que no debe faltar en la alimentación y debe ser consumido con frecuencia porque su deficiencia se relaciona con la anemia, un trastorno que produce sensación de fatiga, cansancio y debilidad general que está cobrando fuerza en el país, por esta razón las harinas de semillas oleaginosas están ganado popularidad para enriquecer alimentos como el pan y los cereales para el desayuno (FAO, 2002).

2.2.7. Producción nacional de diferentes rubros agrícolas Venezuela cuenta con una gran diversidad geográfica y agroecológica, debido a su condición de país caribe, andino, llanero y amazónico. Su ubicación geográfica le otorga al país buenas potencialidades para la agricultura tropical, pudiendo obtener altos rendimientos en cultivos de carácter permanente tales como el cacao, o semi permanentes como caña de azúcar, plátano y yuca (FAO, 2015). En otras palabras, Venezuela es un país privilegiado por contar con climas variados que contribuyen en la producción de muchos alimentos, en los lugares donde la altitud es baja se producen cultivos tropicales y subtropicales y en los lugares donde la altitud es mayor se producen cultivos como el trigo y la papa. No obstante, donde se concentra gran parte de la producción agrícola del país es en los valles de Carabobo y Aragua, ya que al disponer de un ambiente perfecto se pueden cultivar una serie de productos en gran variedad y cantidad (INN, 2017). Con respecto a la fruticultura, los estados Mérida, Trujillo y Táchira, como parte de la región de los andes, son considerados los mayores productores de frutas del país, ya que su ubicación geográfica les favorece. En zonas altas como la Colonia Tovar (Aragua) también se pueden encontrar variedad de frutas como durazno, manzanas, fresas, moras y hortalizas mayormente (INN, 2017). En la Tabla 2.6 se observa el volumen de producción nacional de los rubros agrícolas mencionados anteriormente en la Tabla 2.3 de acuerdo al Ministerio de Agricultura y Tierras (MAT), en algunos rubros las fuentes no muestran cifras.

19

Tabla 2.6. Producción nacional de diferentes rubros agrícolas (2011-2015) Alimento Maíz Arroz Yuca Ñame Papa Batata Zanahoria Otras hortalizas Plátano Aguacate Melón Mango Piña Lechosa Patilla Coco Otras frutas Ajonjolí Caraota Quinchoncho Frijol Fuente: MAT, (2013, 2014 y 2016)

2011 2.117.710 845.254 725.677 124.706 554.852 23.032 203.500 610.433 304.971 85.303 193.774 55.052 429.431 158.423 502.339 146.540 408.579 20.431 40.376 5.504 48.270

2012 1.752.513 821.070 529.985 128.931 578.080 20.139 213.919 494.841 343.399 109.996 422.459 110.965 505.410 181.545 321.876 223.976 371.750 27.432 23.870 2.760 23.981

Producción (t) 2013 2.247.044 1.005.000 558.000 144.680 623.399 25.183 220.121 607.569 391.887 113.842 502.496 127.413 564.202 199.002 365.090 263.867 446.484 32.670 25.032 3.228 25.197

2014 2.271.059 1.158.056 452.434 63.991 636.367 22.091 306.310 470.542 660.666 139.905 221.335 59.966 592.468 208.725 324.921 191.531 699.428 32.443 7.578 1.124 9.490

2015 1.840.306 836.024 455.536 60.851 602.522 21.968 265.375 502.650 649.444 152.696 191.906 51.732 522.489 203.832 256.661 180.063 710.167 46.348 8.479 1.213 14.128

2.2.8. Proceso de elaboración artesanal de la harina de maíz precocida Para elaborar la harina de maíz precocida de manera artesanal a partir de maíz pilado se deben seguir los siguientes pasos:  Limpieza: primero se descartan las piedras, o basuras que se encuentren en los granos de maíz secos extendiéndolos en una superficie plana y mediante el uso de cernidores. Posteriormente, se enjuagan los granos limpiados previamente y se transfieren a una cacerola llena de agua (INCES, 2006).  Cocción: se deja hervir el agua en la cacerola con los granos de maíz y se dejan cocer por 30 minutos a fuego bajo hasta que se suavicen. Los granos de maíz están suaves cuando se pueden pelar al frotarlos con los dedos (FENALCE, 2007).  Molienda: se ponen los granos de maíz previamente cocidos en una máquina o molino y se trituran en su totalidad hasta que quede una masa suave (FENALCE, 2007).  Secado: en un horno a 70 °C se introduce la masa obtenida anteriormente por 15 minutos, de esta manera se reduce la humedad de la masa en aproximadamente un 12% (FENALCE, 2007). 20

 Molienda: se tritura la masa seca usando un molino y se tiene como resultado la harina de maíz precocida (FENALCE, 2007).  Tamizado: la harina de maíz precocida se pasa a través de un tamiz o malla hasta obtener la granulometría deseada del producto final (FENALCE, 2007).

2.2.9. Proceso de elaboración de harina de maíz precocida a nivel industrial El proceso de elaboración de las harinas precocidas de maíz a nivel industrial consta de las siguientes etapas (FENALCE, 2007):  Recepción y almacenamiento de la materia prima: se recibe el maíz en camiones que lo transportan a granel y luego es almacenado en silos de almacenamiento de granos.  Limpieza: en los granos de maíz normalmente se encuentran impurezas como arena, piedras y fragmentos de la propia planta o de otras plantas, por esta razón, se separan las impurezas por tamaño, las livianas se separan por aspiración, las piedras cerca del tamaño del maíz se separan por diferencia de peso específico y los posibles objetos metálicos se separan por magnetismo. Posteriormente, es conducido a los silos de almacenamiento de granos.  Desgerminación: es un proceso que consiste en separar por medios mecánicos el endospermo del resto de los componentes del grano de maíz.  Laminación: consiste en precocer el almidón del cereal con vapor de agua, luego pasarlo por un molino de cilindros lisos para obtener copos u hojuelas, y por último, secar hasta reducir la humedad de las hojuelas a 12%.  Molienda: las hojuelas secas son trituradas con cilindros estriados y luego pasadas por cernedores o tamices hasta obtener la granulometría deseada de la harina.  Empaque y almacenamiento: La harina de maíz precocida es empacada en presentaciones de un kilo para el consumo doméstico El almacenamiento se hace en jaulas que facilitan el cargue de los camiones.

2.2.10. Análisis proximal El análisis proximal o de Weende ayuda a determinar la calidad de un producto alimenticio, consiste en separar a partir de la materia seca de la muestra, una serie de fracciones que presentan unas ciertas características comunes de solubilidad o insolubilidad en diferentes reactivos. Con este método se obtienen cinco principios nutritivos totales que incluyen los siguientes grupos: proteínas, humedad, cenizas, grasas y fibra (Banderas, 2012).

21

 Proteínas: en la determinación de proteínas, lo más frecuente es determinar la proteína total de un alimento, que las proteínas

aminoácidos individuales. El método Kjeldahl determina la materia

nitrogenada total, la cual incluye las no proteínas como las proteínas verdaderas. Para convertir el nitrógeno a proteína se emplea un factor de conversión el cual proviene de la consideración de que la mayoría de las proteínas contienen aproximadamente 16% de nitrógeno (Navarro, 2007). Existen varios valores para ese factor, dependiendo del tipo de alimento como se observa en la Tabla 2.7. Tabla 2.7. Factores de conversión nitrógeno – proteína Origen

Alimento Huevos

Factor de conversión 6,25

Gelatina

5,55

Carne

6,25

Leche

6,38

Arroz

5,95

Avena

5,83

Cebada

5,83

Centeno

5,83

Maíz

6,25

Sorgo

6,25

Trigo, grano entero

5,83

Trigo, harina refinada

5,70

Almendras

5,18

Cacao

6,25

Otras

5,30

Algodón

5,30

Lino

5,30

Vegetal: semillas

Ajonjolí

5,30

oleaginosas

Girasol

5,30

Maní

5,46

Soya

5,71

Animal

Vegetal: granos y cereales

Vegetal: nueces

Fuente: COVENIN 1195, (1980).

22

 Humedad: todos los alimentos contienen agua en mayor o menor proporción, por esta razón es importante determinar el porcentaje de humedad para conocer la proporción en que se encuentran sus nutrientes y la estabilidad de los alimentos (Navarro, 2007).  Cenizas: las cenizas de los alimentos están constituidas por el residuo inorgánico que queda después de calcinar la materia orgánica. Las cenizas obtenidas no tienen necesariamente la misma composición que la materia mineral presente en el alimento original, ya que pueden existir pérdidas por volatilización o alguna interacción entre los componentes de los alimentos (Navarro, 2007).  Grasa: el contenido total de lípidos se determina comúnmente por métodos de extracción con disolventes orgánicos como el método Soxhlet, que es un método de extracción semicontinua. En este método el disolvente se calienta, se volatiliza y condensa goteando sobre la muestra la cual queda sumergida en el disolvente. Posteriormente éste es sifoneado al matraz de calentamiento para empezar de nuevo el proceso. El contenido de grasa se cuantifica por diferencia de peso (Nielsen, 2003).  Fibra: el método de ensayo consiste en digerir una muestra desgrasada con soluciones de ácido sulfúrico e hidróxido de sodio, seguido por la incineración del residuo seco que resulta después del proceso de digestión. La fibra cruda consiste en la fracción incinerada (COVENIN 1194, 1979).

2.2.11. Análisis sensorial El análisis sensorial es una disciplina científica desarrollada a mediados del siglo pasado usada para medir, analizar e interpretar reacciones del consumidor frente a las características organolépticas de los alimentos y de sustancias donde hay percepción por los sentidos de la visión, olfato, gusto, tacto y oído que son los instrumentos utilizados para discernir la calidad de un producto, es una técnica de medición y análisis tan importante como los métodos químicos, físicos y microbiológicos (Zucconi, 2011).

2.2.12. Cuadro de prioridades de Moody El cuadro de prioridades de Moody se ha desarrollado como un método matemático sencillo para ayudar a quien toma decisiones y que, por lo tanto, debe considerar varias alternativas de cursos de acción. La base para utilizar el cuadro de prioridades es la suposición de que la elección más simple y más precisa resulta de la comparación directa de dos alternativas (Moody, 1991). Se debe agregar que para realizar las comparaciones de pares se necesita una escala numérica (Tabla 2.8) que indique cuántas veces es más importante un elemento sobre otro elemento, con respecto al criterio o propiedad con el cual están siendo comparados (Moody, 1991).

23

Tabla 2.8. Escala numérica de criterios de evaluación Criterios Mucho más importante Más importante Igual Menos importante Mucho menos importante

Ponderación 10 5 1 1/5 1/10

Los cuadros de prioridad también pueden combinarse cuando se utiliza un factor ponderado en la evaluación para cada criterio, éste factor afecta la ponderación total debido a que se multiplica por el valor de cada opción propuesta (Moody, 1991). Por lo tanto, para realizar el cuadro de prioridades de Moody se siguen los siguientes pasos: 1. Identificar los objetivos que se desean lograr y las opciones que ayuden a cumplirlos. 2. Definir los criterios de evaluación de las opciones propuestas. 3. Ponderar los criterios de evaluación mediante la escala numérica (Tabla 2.8). 4. Realizar la comparación pareada de los criterios de evaluación mediante una matriz tipo L y obtener el factor de ponderación de cada criterio dividiendo la suma de cada fila entre la suma de la columna de totales. El criterio con el factor de ponderación más alto en la columna de totales, tiene la prioridad más alta. 5. Crear una matriz de selección en donde los criterios se etiqueten en las filas y las opciones propuestas en las columnas, tomando en cuenta el factor de ponderación de cada criterio y multiplicarlo por el valor de cada opción asignado de acuerdo a la Tabla 2.9, el valor más alto de la suma del producto será la opción a seleccionar. Tabla 2.9. Escala numérica para cada opción con cada criterio Criterios Mucho mejor Mejor Igual Peor Mucho peor

Ponderación 5 4 3 2 1

2.2.13. Análisis de varianza El análisis de varianza (ANOVA) es una potente herramienta estadística de gran utilidad en la industria para el control de procesos y para el control de métodos analíticos. Se utiliza cuando pueda interesar comparar diversas medidas obtenidas en un estudio aleatorio. Debe haber, como mínimo, dos posibles fuentes de varianza, una es el error aleatorio en la medida y la otra es la que se denomina factor 24

controlado, como el método de medida utilizado. Una vez que se aplica ANOVA se puede deducir si cada factor o una interacción de ellos tienen influencia significativa en el resultado. Para utilizar ANOVA de forma satisfactoria deben cumplirse tres hipótesis (González et al., 2014): 1. Cada conjunto de datos debe ser independiente del resto. 2. Los resultados obtenidos para cada conjunto debe seguir una distribución normal. 3. Las varianzas del conjunto de datos no deben diferir de forma significativa. Si el valor estadístico (ANOVA) conduce a aceptar la hipótesis nula, se concluye que las diferencias entre las medias de las muestras se deben a la variación casual en el factor controlable (y por tanto, que los valores medios de población son iguales). Si se rechaza la hipótesis nula se concluye que las diferencias entre los valores medios de la muestra son demasiado grandes como para deberse únicamente a factores aleatorios (y por ello, las muestras analizadas no provienen de una misma población). Los datos para realizar el análisis de varianza se obtienen tomando una muestra de cada población y calculando su media muestral y varianza (Arnaldos, 2008). Para el análisis de varianza se supone que se tiene k tratamientos aleatorios independientes, de tamaño n, extraídos de una única población normal, en los cuales existen dos fuentes independientes de la varianza (Arnaldos, 2008):  La llamada varianza dentro de grupos, en la que contribuye solamente la variación de las muestras debido al método de análisis, se la representa como MSD (Diferencia de Cuadrados Media dentro de los grupos) y se calcula como la media de la suma de las diferencias al cuadrado. El MSD es un cociente, al numerador se lo llama suma de cuadrados del error (SSD) y el denominador son los grados de libertad.  La varianza entre grupos, a la que contribuye solamente la varianza entre las distintas muestras, se la representa como MSE (Diferencia de Cuadrados Media entre grupos). Se calcula a partir de las varianzas de los tratamientos, siendo también un cociente, el numerador es la suma de cuadrados de los tratamientos (SSE) y el denominador (k-1) grados de libertad. MSE y MSD estiman la varianza poblacional en la hipótesis de que las k muestras provengan de la misma población. La distribución muestral del cociente de dos estimaciones independientes de la varianza de una población normal sigue la distribución F con los grados de libertad correspondientes al numerador y denominador, respectivamente, por lo tanto, se puede contrastar dicha hipótesis al usar esta distribución. La distribución F (Fisher-Snedecor) y el cociente de la relación MSE/MSD se comparan con los valores tabulados de F. Si se tiene un nivel crítico asociado al estadístico F mayor al tabulado, la hipótesis nula será rechazada, por consiguiente, no todas las medias muestrales son iguales (Arnaldos, 2008). 25

Tabla 2.10. Fórmulas ANOVA Variación

Grados de libertad

Entre grupos

k-1

Suma de cuadrados 𝑘

𝑆𝑆𝐸 = ∑ 𝑘

Dentro de los grupos (Error)

n-k

Total

n-1

𝑛𝑖(𝑥̅ 𝑖 − 𝑥̅ )2

𝑖=1

𝑆𝑆𝐷 = ∑

𝑛



𝑖=1

(𝑥𝑖𝑗 − 𝑥̅ 𝑖)2

𝑗=1

Media de cuadrados

F

𝑆𝑆𝐸 𝑘−1 𝑆𝑆𝐷 𝑀𝑆𝐷 = 𝑛−𝑘

𝑀𝑆𝐸 𝑀𝑆𝐷

-

-

𝑀𝑆𝐸 =

-

𝑆𝑆𝑇 = 𝑆𝑆𝐸 + 𝑆𝑆𝐷 𝑘

𝑆𝑆𝑇 = ∑

𝑛



𝑖=1

(𝑥𝑖𝑗 − 𝑥̅ )2

𝑗=1

Donde: k: número de grupos n: número total de datos ni: número de réplicas por grupo ̅ : media de cada grupo xi x̅ : media global de los datos experimentales xij = valor de cada réplica

2.2.14. Estimación de relación beneficio-costo El análisis beneficio-costo es una metodología para evaluar de forma exhaustiva los costos y beneficios de un proyecto (programa, intervención o medida de política), con el objetivo de determinar si el proyecto es deseable y, si lo es, en qué medida. Para ello, los costos y beneficios deben ser cuantificados, y expresados en unidades monetarias, con el fin de poder calcular los beneficios netos del proyecto para la sociedad en su conjunto. El análisis beneficio-costo se utiliza como una herramienta para la selección de proyectos alternativos o para decidir si la implementación de un proyecto concreto es socialmente deseable (Ortega, 2012). Por definición, la relación entre el beneficio percibido por los usuarios y el costo al realizar el proyecto (RBC ) se expresa de acuerdo a la ecuación 2.1 (Giugni et al., 2009). 𝑅𝐵𝐶 =

𝐵𝑒𝑛𝑒𝑓𝑖𝑐𝑖𝑜 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑙𝑜𝑠 𝑢𝑠𝑢𝑎𝑟𝑖𝑜𝑠 (2.1) 𝐶𝑜𝑠𝑡𝑜 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑒𝑙 𝑖𝑛𝑣𝑒𝑟𝑠𝑖𝑜𝑛𝑖𝑠𝑡𝑎

Donde:  El beneficio para los usuarios está representado por diferencia entre las ventajas y las desventajas que ellos obtienen del proyecto.  El costo para el inversionista se calcula por diferencia entre sus costos e ingresos asociados. 26

Desde el punto de vista económico, un proyecto se justifica si RBC ≥ 1 ya que al ser iguales los beneficios y los costos equivalentes, se garantiza la recuperación total por parte de los usuarios, en forma de beneficio, del gasto del inversionista y es, por tanto, la igualdad en esa expresión, la que establece la justificación mínima para realizar la inversión (Giugni et al., 2009). La inversión inicial de un proyecto se define como el conjunto de desembolsos necesario para la adquisición y adecuación de las facilidades de producción y ello incluye, los activos fijos y activos circulantes que se requieren para que el proyecto inicie sus operaciones normalmente (Giugni et al., 2009). A esta inversión se le califica de inicial porque usualmente ocurre al inicio de la vida del proyecto. Sin embargo, ello no descarta la posibilidad de inversiones posteriores en cualquier otro año de la actividad. Sobre la escala de tiempo la inversión inicial se representa en el punto cero o comienzo del primero año (Giugni et al., 2009). La inversión inicial tiene dos componentes importantes y son: capital fijo (CF) y capital de trabajo (CT). El capital fijo comprende aquella porción de la inversión inicial destinada a la compra de los activos fijos tangibles y a la compensación de los activos fijos intangibles (Giugni et al., 2009). De acuerdo con esta definición son renglones característicos del capital fijo los siguientes:  Compra de terrenos  Compra o construcción de edificaciones industriales  Adquisición de maquinarias y equipos principales y de aquellos requeridos para el suministro de los servicios  Transporte y fletes de maquinarias y equipos  Instalación de maquinarias y equipos  Aranceles y otros impuestos por adquisición de activos fijos  Seguros de transporte de maquinarias y equipos  Estudios y proyectos de ingeniería  Contratos de adquisición de tecnología  Entrenamiento personal  Costos de arranques y pruebas  Imprevistos  Otros requeridos para el inicio normal de la operación del proyecto En forma general para cualquier año: 𝐶𝐹 = ∑(𝑔𝑎𝑠𝑡𝑜𝑠 𝑑𝑒 𝑎𝑑𝑞𝑢𝑖𝑠𝑖𝑐𝑖ó𝑛 𝑑𝑒 𝑎𝑐𝑡𝑖𝑣𝑜𝑠 𝑓𝑖𝑗𝑜𝑠) (2.2) 27

El capital de trabajo es la cantidad de dinero necesaria para cubrir los requerimientos mínimos de activos circulantes. En otras palabras, se refiere a los fondos de capital indispensables para que el proyecto inicie sus operaciones y lo siga haciendo normalmente hasta tanto se produzcan los primeros ingresos (Giugni et al., 2009). Los principales renglones que integran el capital de trabajo son los siguientes:  Inventarios de materia prima  Inventarios de productos terminados  Inventarios de productos en proceso  Inventarios de repuestos y otros materiales  Efectivo de caja  Créditos (cuentas por cobrar y cuentas por pagar) En forma general para cualquier año: 𝐶𝑇 = ∑(𝑔𝑎𝑠𝑡𝑜𝑠 𝑒𝑛 𝑎𝑐𝑡𝑖𝑣𝑜𝑠 𝑐𝑖𝑟𝑐𝑢𝑙𝑎𝑛𝑡𝑒𝑠) (2.3) Los costos operacionales incluyen todos los desembolsos que se requieren para que el proyecto una vez puesto en marcha continúe operando normalmente. Para efectos prácticos, se supone que ocurren al final de cada año aunque realmente su frecuencia puede ser mensual, trimestral, semestral, etc. Sobre la escala de tiempo los costos operacionales se representan al final de cada año (Giugni et al., 2009). Los principales renglones que integran los costos operacionales son los siguientes:  Materia prima  Personal (sueldos, salarios y beneficios sociales)  Combustible o energía  Servicios (agua, electricidad, teléfono, vigilancia, etc.)  Mantenimiento y repuestos  Seguros  Impuestos (excepto el impuesto sobre la renta)  Alquileres  Almacenamiento  Distribución y ventas  Promoción y publicidad  Administración 28

 Otros En forma general para cualquier año: 𝐶𝑜𝑝 = ∑(𝑔𝑎𝑠𝑡𝑜𝑠 𝑑𝑒 𝑜𝑝𝑒𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛)

(2.4)

En cuanto a los beneficios, son el resultado de los ingresos obtenidos por la venta del producto realizado y se determinan de la siguiente manera: 𝐵𝑒 = 𝐵𝑣 − 𝐶𝑜𝑝 (2.5) Donde: Be: beneficios Bv: ingresos por la venta del producto

2.3. BASES LEGALES 2.3.1. Requerimientos de la norma venezolana para harina precocida de maíz (COVENIN) La harina precocida de maíz es el producto obtenido a partir del endospermo de granos de maíz (Zea mays L.) clasificados para consumo humano, que sido sometidos a procesos de limpieza, desgerminación, precocción y molienda (COVENIN 2135, 1996). En Venezuela los requisitos que garantizan la calidad de las harinas de maíz precocidas y enriquecidas están establecidos en la norma COVENIN 2135. En las Tablas 2.11, 2.12 y 2.13 se muestran los requisitos fisicoquímicos, microbiológicos y el agregado de vitaminas y minerales que debe cumplir dicho producto para el consumo humano. Tabla 2.11. Requisitos Fisico-químicos Característica Humedad (% máx) Cenizas (% máx) Grasa (% máx) Proteína (% mín) (*) Porcentaje sobre base seca. Fuente: CONVENIN 2135, (2017).

Requisito 13,5 1,0 (*) 2,3 (*) 7,0 (*)

29

Método de ensayo COVENIN 1553:81 COVENIN 1783:81 COVENIN 1785:81 COVENIN 1195:95

Tabla 2.12. Requisitos microbiológicos Límite

Características

n

c

m

M

Mohos (UFC/g) (*)

5

3

5,0x102

1,0x104

Escherichia coli (NMP/g) (*)

5

3

9

93

Escherichia coli (UFC/g) (*)

5

3

10

100

Método de ensayo COVENIN 1337:1982 AOAC 997.02-00 AOAC RI N°041001 COVENIN 1104:1996 COVENIN 3276:1997 AOAC 2009.02 COVENIN 1291:1982

Salmonella spp en 25g 5 0 0 Donde: n: Número de muestras del lote c: Número de muestras defectuosas m: Límite mínimo M: Límite máximo (*) Con carácter de recomendación según la Norma Venezolana COVENIN 409-1998 Tabla 2.13. Agregado de vitaminas y minerales Características

Unidades

Mín. ER 135 Vitamina A UI/100g 450 Tiamina mg/100g 0,20 Riboflavina mg/100g 0,16 Niacina mg/100g 3,30 Hierro mg/100g 3,00 Nota: los límites máximos se establecen con carácter Prácticas de Manufactura. Donde: ER: Equivalente de Retinol

30

Límite Método de ensayo Prom. Máx. 270 405 COVENIN 2318:1985 900 1350 0,31 0,50 COVENIN 2381:1986 0,25 0,40 COVENIN 1184:1984 5,10 8,20 COVENIN 1185:1982 5,00 8,00 COVENIN 1170:1983 de recomendación según los principios de Buenas

CAPÍTULO III. MARCO METODOLÓGICO En esta sección se clasificó la investigación de acuerdo a su tipo y nivel de profundidad y se demostró la estrategia a seguir para el cumplimiento de los objetivos propuestos.

3.1. TIPO DE INVESTIGACIÓN Tomando como criterio el lugar y los recursos donde se obtiene la información requerida, la investigación es de tipo mixta, es decir, una combinación entre la investigación documental, de campo y experimental. Es documental ya que se realizó una revisión bibliográfica previa para establecer los posibles sustitutos parciales del maíz con mayor valor nutricional así como se investigaron las normas y técnicas utilizadas en la elaboración de la harina enriquecida de maíz. Es de campo debido a que se requirió ir al lugar donde se adquieren los rubros agrícolas y es experimental porque se evaluaron las características fisicoquímicas y sensoriales de la harina formulada en tiempo real y se estimó la relación beneficio-costo de la propuesta (Zorrilla, 1993). Según su nivel de complejidad la investigación es proyectiva porque implicó proponer alternativas de cambio para solucionar una situación determinada en base a un proceso de indagación, dado que fue una propuesta que buscó disminuir la dependencia de la importación del maíz al sustituir parcialmente este cereal por otros rubros agrícolas autóctonos en la elaboración de una harina de maíz precocida (Hurtado, 2010).

3.2. FASES METODOLÓGICAS  Actividades iniciales, se realiza la búsqueda bibliográfica necesaria para desarrollar los objetivos planteados.  Selección de los rubros agrícolas para la sustitución parcial del maíz en la elaboración de la harina precocida.  Formulación de la harina con los rubros seleccionados y obtención de la misma a través de métodos artesanales.  Evaluación de las características fisicoquímicas, microbiológicas y sensoriales de la harina precocida formulada y comparación con una harina comercial.  Estimación de la relación beneficio-costo para la elaboración de la harina precocida formulada a nivel industrial.  Actividades finales, en esta última fase se analizan los resultados obtenidos y se determinan las conclusiones de la investigación.

31

3.3. OPERACIONALIZACIÓN DE LOS OBJETIVOS 3.3.1. Selección de los rubros agrícolas para la sustitución parcial del maíz en la elaboración de la harina. Por medio de una revisión bibliográfica, se obtuvo información sobre la composición nutricional de diferentes rubros agrícolas que se producen en el país (Tabla B.1), a través de la misma se definieron varios criterios como la cantidad de proteínas, lisina, disponibilidad anual y costo, que sirvieron para establecer por medio de un cuadro de prioridades de Moody (Tabla 4.1), valores porcentuales a cada uno de los criterios. Posteriormente, se realizó una matriz de selección (Tabla B.2) para obtener una ponderación final para cada rubro agrícola y seleccionar aquellos de mayor valor de acuerdo a lo establecido en el apartado 2.2.12. Los resultados se muestran en el Apéndice B y en la Tabla 4.2.

3.3.2. Establecimiento de las proporciones de los rubros seleccionados para la sustitución parcial del maíz. Una vez seleccionados los rubros agrícolas para sustituir parcialmente al maíz, se definieron las proporciones en las que serán mezcladas estas harinas con la harina de maíz precocida. Para la selección de los porcentajes de sustitución se tomó en cuenta el cálculo del cómputo de aminoácidos de diferentes mezclas de harina, es decir, se determinó la relación del aminoácido limitante que se encuentra en menor proporción con respecto al mismo aminoácido en la proteína de referencia, tomando como referencia el patrón de aminoácidos recomendado para niños mayores de 3 años, adolescentes y adultos de la FAO. El cómputo de aminoácidos (CA) se expresa en porcentaje o como fracción y se calcula como sigue:

𝐶𝐴 =

𝑚𝑔 𝑑𝑒 𝑎𝑚𝑖𝑛𝑜á𝑐𝑖𝑑𝑜𝑠 𝑒𝑛 1 𝑔 𝑑𝑒 𝑝𝑟𝑜𝑡𝑒í𝑛𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑎𝑙𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑒𝑠𝑡𝑢𝑑𝑖𝑎𝑑𝑜 ∙ 100 (3.1) 𝑚𝑔 𝑑𝑒 𝑎𝑚𝑖𝑛𝑜á𝑐𝑖𝑑𝑜𝑠 𝑒𝑛 1 𝑔 𝑑𝑒 𝑝𝑟𝑜𝑡𝑒í𝑛𝑎 𝑑𝑒 𝑟𝑒𝑓𝑒𝑟𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎

De igual modo, se realizó una revisión bibliográfica de las propiedades de las harinas de cada rubro seleccionado y sus usos tradicionales. En este sentido, motivado a que las características de cada uno de los rubros, sus cantidades relativas y las interacciones entre ellos, pueden dar lugar a diferencias notables en las propiedades fisicoquímicas y sensoriales del producto final, se plantearon varios porcentajes de sustitución parcial del maíz para la harina de legumbre, uno solo para la harina de semilla oleaginosa y un tratamiento control que es la harina de maíz precocida elaborada artesanalmente.

32

Elaboración de las harinas Se elaboraron las harinas de manera artesanal y las materias primas fueron adquiridas en el mercado periférico La Candelaria, Municipio Valencia, en el caso de la harina de maíz se utilizó maíz blanco y se elaboró siguiendo el proceso descrito en el apartado 2.2.8: se limpió el maíz de todas las partículas extrañas mediante cernidores manuales y se lavó con agua, seguidamente, se coció el maíz al vapor por 2 horas en una estufa convencional y se molió en un molino Corona manual, después se dejó secar en un horno a 100°C por 1 hora y media, por último, se pulverizó en una trituradora de alimentos Oster y el resultado fue tamizado hasta obtener una harina fina tal como se observa en la Figura 3.1.

Figura 3.1. Proceso artesanal de elaboración de harina de maíz En cuanto a la elaboración de la harina de frijol chino, se obtuvo siguiendo la metodología de Torres y Guerra (2003) para la preparación de harina de leguminosas: primero se limpiaron los granos de cualquier partícula extraña y se lavaron con agua, seguidamente, se tomó en cuenta que, al igual que muchas leguminosas, el frijol chino contiene factores antinutricionales como los taninos, fitatos, e inhibidores de anti tripsina, por esa razón se remojaron los granos por 9 horas, luego se cocieron por 30 minutos a 100°C y se secaron en un horno convencional a 180°C por 1 hora. Para finalizar, los granos secos se pulverizaron en una trituradora de alimentos y después se tamizaron hasta conseguir una harina fina como se observa en la Figura 3.2. Para elaborar la harina de ajonjolí se siguieron los pasos que se observan en la Figura 3.3, se limpiaron las semillas de cualquier material distinto y se lavaron con agua, después se secaron y tostaron por 15min a fuego lento en una estufa convencional o hasta que estuvieran secos en su totalidad y se pulverizó en una trituradora de alimentos, luego se tamizó y se obtuvo finalmente la harina de ajonjolí. 33

Figura 3.2. Proceso artesanal de elaboración de harina de frijol chino

Figura 3.3. Proceso artesanal de elaboración de harina de ajonjolí

3.3.3. Determinación de las propiedades fisicoquímicas y microbiológicas de la harina precocida preparada. Para caracterizar las harinas preparadas se realizaron los análisis fisicoquímicos de acuerdo a las normas COVENIN reflejadas en la Tabla 2.11 para establecer su composición proximal. Determinación de humedad La determinación de humedad se realizó por gravimetría, siguiendo la metodología descrita en la norma COVENIN 1553:1980, se pesó en una balanza digital marca Ohaus Adventurer (Figura 3.4) 5g de muestra en un pesafiltro, previamente pesado con su tapa y desecado, posteriormente, se secó la muestra en la estufa a 105°C por 24 horas. Una vez culminado el tiempo de secado, se llevó la muestra a un desecador

34

hasta que tuviera temperatura ambiente, luego se pesó, y por último, se determinó el porcentaje de humedad mediante la ecuación 3.2. %𝐻 =

𝑀𝑜 − (𝑀𝑠 − 𝑀𝑝) . 100 (3.2) 𝑀𝑜

Donde: %H: porcentaje de humedad de la muestra (%) Mo: masa de la muestra inicial (g) Mp: masa del pesafiltro vacío (g) Ms: masa del pesafiltro con la muestra seca (g)

Figura 3.4. (a) Estufa, (b) Desecador, (c) Balanza digital marca Ohaus Adventurer Determinación de cenizas Este análisis consistió en determinar las cenizas mediante la incineración de la muestra, siguiendo la metodología de la norma COVENIN 1783:1981, se realizó el proceso descrito anteriormente de la determinación de humedad para secar la muestra, luego en un crisol previamente secado a 105°C y pesado, se agregó la muestra seca y se pesó, seguidamente se colocó en una mufla (Figura 3.5) a 550°C y se incineró por 24 horas, después se llevó a un desecador hasta que estuvo a temperatura ambiente y se pesó el crisol con las cenizas. Se calculó el porcentaje de cenizas usando la ecuación 3.3 corrigiendo el resultado para expresarlo en base seca. %𝐶 =

(𝑀𝑐𝑛 − 𝑀𝑐𝑣) ∙ 100 (3.3) (𝑀𝑖 − 𝑀𝑐𝑣)

Donde: %C: porcentaje de cenizas de la muestra (%) Mi: masa del crisol con la muestra seca (g) 35

Mcv: masa del crisol vacío (g) Mcn: masa del crisol con las cenizas (g)

Figura 3.5. (a) Mufla marca Thermolyne modelo 1400, (b) Cenizas de las muestras Determinación de proteínas Se determinaron las proteínas mediante el método Kjeldahl descrito en la norma COVENIN 1195:1980, el cual consiste en tres etapas, la primera es una digestión, para ello en un tubo digestor se agregó 1g de muestra con ácido sulfúrico junto con una pastilla catalizadora y se calentó en un equipo digestor hasta que la muestra se tornó incolora, luego se dejó enfriar la muestra digerida y se le añadió agua destilada, se conectó el tubo digestor al equipo de destilación Kjeldahl, se agregó al equipo de destilación hidróxido de sodio, se añadió una solución saturada de ácido bórico con tres gotas de indicador a un matraz de Erlenmeyer y el mismo se conectó al equipo de destilación sumergiendo el tubo capilar con orificio en la solución saturada de ácido bórico. Seguidamente, se encendió el aparato de destilación y se destiló hasta recoger el triple del volumen de ácido bórico. Finalmente, se tituló la solución del matraz de Erlenmeyer con ácido clorhídrico hasta que el indicador cambió de color, con el volumen obtenido se determinó el porcentaje de proteínas a través de la ecuación 3.4. %𝑃 =

𝐹𝑡. 𝑉. 𝑁. 0,014 . 100 (3.4) 𝑀𝑜

Donde: %P: porcentaje de proteínas de la muestra (%) Ft: factor de conversión nitrógeno-proteína (adim) V: volumen del ácido clorhídrico (mL) N: normalidad del ácido clorhídrico (eq/mL) 36

Para expresar los resultados del ensayo en términos de proteína cruda, se multiplicó por 6,25 que es el factor de conversión nitrógeno-proteína indicado en la Tabla 2.7 para el maíz, dado a que compone la mayor parte de las formulaciones de las harinas preparadas. Determinación de grasas Este ensayo se realizó siguiendo la metodología de la norma COVENIN 1785:1981, se pesó un balón de fondo plano de 250mL con 10 perlas de vidrio previamente desecado, luego se pesaron 5g de muestra en un dedal de celulosa y se colocó en el equipo de extracción de Soxhlet, al balón se le agregó hexano y se realizó el montaje de la Figura 3.6, se encendió el equipo y se dejó en funcionamiento por 4 horas. Una vez culminado el proceso, se recuperó el hexano, y se dejó el balón con la grasa en la estufa a 105°C por 24 horas, luego se llevó al desecador hasta que estuvo a temperatura ambiente y finalmente se pesó. La muestra desgrasada se secó en la estufa y se guardó para ser utilizada en la determinación de fibra cruda. Se determinó el porcentaje de grasa mediante la ecuación 3.5. %𝐺 =

𝑀𝑔 − 𝑀𝑏 . 100 (3.5) 𝑀𝑜

Donde: %G: porcentaje de grasa de la muestra (%) Mg: masa del balón con la grasa (g) Mb: masa del balón con las perlas de vidrio (g)

Figura 3.6. Equipo de extracción Soxhlet

37

Determinación de fibra cruda De acuerdo con la norma COVENIN 1194:1979 se determinó el contenido de fibra cruda, se pesaron 3g de muestra desgrasada obtenida por el método Soxhlet descrito anteriormente, se colocó en un beaker de 600mL y se le añadieron 200mL de solución de ácido sulfúrico 0,255 N, luego se calentó y se agitó periódicamente para evitar que los sólidos se adhieran a las paredes del beaker, seguidamente, se filtró al vacío en un Buchner a través de una tela porosa y se lavó el residuo con agua destilada caliente hasta que se obtuvo pH neutro. Posteriormente, se colocó el residuo en otro beaker de 600mL y se le agregaron 200mL de solución de hidróxido de sodio 0,313 N, se dejó hervir y se filtró al vacío en un Buchner a través de una tela porosa, el residuo se lavó con agua destilada caliente hasta que se obtuvo pH neutro. Finalmente, se colocó el residuo en un crisol, se secó en la estufa a 105°C por una hora, se dejó enfriar en el desecador, se registró el peso de la muestra seca y se incineró en la mufla a 550°C hasta que tuviera peso constante. El porcentaje de fibra cruda se determinó usando la ecuación 3.6. %𝐹 =

𝑀𝑎 − 𝑀𝑓 . 100 (3.6) 𝑀𝑑

Donde: %F: porcentaje de fibra cruda (%) Md: masa de la muestra desgrasada (g) Ma: masa del crisol con la muestra antes de la mufla (g) Mf: masa del crisol con la muestra después de la mufla (g) Determinación de carbohidratos Los extractos libres de nitrógeno o carbohidratos se calcularon por diferencia usando la ecuación 3.7 restando los diferentes porcentajes calculados previamente en el análisis proximal. %𝐶ℎ = 100 − (%𝐻 + %𝐶 + %𝑃 + %𝐺 + %𝐹) (3.7) Donde: %Ch: porcentaje de carbohidratos (%) Análisis microbiológicos Estos análisis se mandaron a realizar en un laboratorio de microbiología, para asegurar la inocuidad de las harinas se determinaron coliformes totales y Escherichia Coli mediante la metodología de la norma COVENIN 1104:1996, mohos y levaduras según la norma COVENIN 1337:1990 y la salmonella de acuerdo a la norma COVENIN 1291:1988.

38

Determinación de coliformes totales y Escherichia Coli El método consistió en inocular volúmenes conocidos de muestras y/o sus diluciones, en cada uno de 3 o 5 tubos de ensayo con tubos de fermentación incorporado y un medio de cultivo apropiado. Después del periodo de incubación a la temperatura correspondiente, se tomó nota de los tubos que presentaron formación de gas, se confirmó en un medio de cultivo selectivo adecuado, y se obtiene el número más probables de coliformes, coliformes fecales y escherichia coli. Determinación de mohos y levaduras El método consistió en mezclar un volumen dado de una muestra representativa y homogénea del alimento a analizar o de diluciones de la misma, con un medio de cultivo de placas de Petri. Después del periodo de incubación se determinó el número de unidades formadoras de colonias (UFC) mediante un contador de colonias. Determinación de salmonella Para el aislamiento e identificación de Salmonella se precisa de etapas sucesivas debido a que el microorganismo se encuentra por lo general presente en bajo número, algunas veces debilitado por los procesos tecnológicos a que son sometidos los alimentos o por la presencia de una número mayor de otros miembros de la familia Enterobacteriaceae u otras familias. Las etapas a considerar son las siguientes:  Pre-enriquecimiento: se incuban las muestras a la temperatura adecuada en un medio líquido no selectivo.  Enriquecimiento: inoculación del pre-enriquecimiento en dos medios líquidos selectivos, seguido de incubación a las temperaturas adecuadas.  Aislamiento e identificación: inoculación del pre-enriquecimiento y/o el enriquecimiento sobre medios sólidos de diagnóstico selectivo, los cuales luego de incubados a la temperatura adecuada son examinados para observar la presencia de colonias, que por sus características sean consideradas presuntivas de Salmonella.

3.3.4. Comparación de las propiedades fisicoquímicas y sensoriales de la harina preparada con una harina comercial. Para la comparación de las propiedades fisicoquímicas de las harinas preparadas con una harina comercial se utilizó un análisis de varianza (ANOVA), el objetivo del mismo es comparar los diversos valores medios para saber si existen diferencias significativas empleándose el software estadístico Statsgraphic Centurion XVI.II. 39

Evaluación sensorial Se realizó una prueba sensorial de escala hedónica a un panel de 10 personas no entrenadas, en ésta prueba los panelistas seleccionaron entre las muestras, indicando si preferían una muestra sobre otra de acuerdo al Anexo 1.1.

3.3.5. Estimación de la relación beneficio-costo de la propuesta planteada. Para la estimación beneficio-costo se realizó una investigación sobre los aspectos a considerar para una producción nacional a escala industrial con el fin de estimar la capacidad operativa del proyecto. Se estableció que el producto a vender es una mezcla integral para hacer arepas con 70% de harina de maíz, 20% de harina de frijol chino y 10% de harina de ajonjolí en una presentación de 1kg. Se planteó una producción aproximada de 2000kg al día, para esta estimación se consideró el consumo per cápita reportado en el 2014 por el Instituto Nacional de Estadística de Venezuela (INE) durante el primer semestre en donde fue de 51,58g. Por otro lado, se determinaron las dimensiones de los equipos necesarios para la implementación de la planta, posteriormente, se investigó el costo de los equipos y servicios necesarios para poner en marcha el proyecto a escala industrial. Con respecto a los costos de la materia prima anuales, se observan en la Tabla B.7 en donde se consideró un rendimiento del maíz de 70%, del frijol chino igual a 88% y del ajonjolí del 65% de acuerdo a la bibliografía. En cuanto a la de mano de obra se estimó un total de 15 trabajadores para poder cubrir la producción diaria, y el costo del personal que se observa en la Tabla B.8 teniendo en cuenta sus salarios, días de empleo, Ley del Seguro Social Obligatorio (LSSO), Ley del Régimen Prestacional de Empleo (LRPE), Fondo de Ahorro para la Vivienda (FAOV) y Ley del Instituto Nacional de Capacitación y Educación Socialista (INCES).

Para determinar los ingresos por la venta del producto se estableció un precio de 1,7 USD/kg para una producción de 520.000kg/año.

40

CAPÍTULO IV. RESULTADOS Y DISCUSIÓN En esta sección se observaron los resultados obtenidos así como las discusiones que los mismos originaron al desarrollar los objetivos planteados.

4.1. Selección de los rubros agrícolas para la sustitución parcial del maíz en la elaboración de la harina Para la selección de los mejores rubros agrícolas a emplear como materia prima para la elaboración de la harina precocida es necesario generar los criterios por los que se juzgarán las opciones y determinar el criterio de mayor importancia en la discriminación utilizando un método cuantitativo para ayudar a la toma de decisiones, por lo cual se empleó un cuadro de prioridades de Moody como se observa en la Tabla 4.1. Tabla 4.1. Cuadro de prioridades de Moody Criterios Disponibilidad durante todo el año Cantidad de proteínas Cantidad de lisina Costo (USD/kg)

Disponibilidad durante todo el año

Cantidad de proteínas

Cantidad de lisina

Costo (USD/kg)

Total

Promedio (%)

5

0,2

1

6,2

23

0,1

1

1,3

5

1

16

60

3

11

26,5

100

0,2 5

10

1

1

1

Al analizar la Tabla 4.1 se puede concluir que el criterio de evaluación primordial es la cantidad de lisina al tener el mayor valor (60%), esto se debe a que la proteína del maíz es deficiente en éste aminoácido esencial, y la finalidad es seleccionar una materia prima que complemente los aminoácidos faltantes del maíz para obtener un alimento con proteína completa. El siguiente criterio de evaluación de acuerdo a la jerarquía establecida en el cuadro de prioridades de Moody (Tabla 4.1) es la disponibilidad anual con un 23%, en vista de que se desea aprovechar los rubros agrícolas disponibles en el país para disminuir la dependencia de la importación del maíz. El costo de la materia prima está relacionado directamente con la facilidad de adquisición de la misma, por ello es necesario tomarlo en cuenta para el manejo del valor final del producto. Sin embargo, no es el criterio más importante al tener una puntuación de 11%, considerando que en muchas ocasiones conseguir una materia prima de menor costo, significa que ésta será de menor calidad. 41

Por otro lado, la cantidad de proteína no es tan importante comparada al resto de los criterios al tener el menor puntaje (5%) tomando en cuenta que cantidad no es lo mismo que calidad, lo fundamental para evaluar la utilidad de la proteína de un alimento es el perfil de aminoácidos esenciales debido a que la carencia de los mismos limita el desarrollo del organismo. Una vez establecida la prioridad de los criterios de evaluación, se realizó una revisión bibliográfica sobre los diferentes rubros agrícolas disponibles en el país (Tabla B.1) en donde se encontró que las frutas y tubérculos poseen una cantidad de lisina inferior a la de los cereales, por esta razón, no se tomaron en cuenta para la selección. Posteriormente, de acuerdo al apartado 2.2.12 es imprescindible comparar cada opción de rubro agrícola, razón por la cual en la Tabla 4.2 se presenta la matriz de selección. La suma de los valores para cada rubro representó la puntuación final, siendo el o los valores mayores la opción o las opciones que mejor se adaptan para cumplir con el objetivo. Tabla 4.2. Matriz de selección de los rubros agrícolas Rubros agrícolas nacionales Criterios

Jerarquía (%)

SA

SP

Ajonjolí Linaza Caraota Quinchoncho

Disponibilidad 23 0,23 0,23 anual Cantidad de 5 0,25 0,25 proteínas Cantidad de 60 1,20 0,60 lisina Costo 11 0,11 0,11 (USD/kg) Sumatoria 100 1,79 1,19 SA: Semilla de auyama; SP: Semilla de patilla.

Frijol Frijol blanco chino

1,15

0,69

1,15

0,69

0,46

0,92

0,05

0,05

0,10

0,10

0,15

0,20

0,60

0,60

1,80

2,40

2,40

3,00

0,44

0,22

0,33

0,44

0,44

0,55

2,24

1,56

3,38

3,63

3,45

4,67

De acuerdo con los resultados obtenidos en la Tabla 4.2, el frijol chino es el rubro con el valor más alto (4,67) por lo que es la materia prima seleccionada, sin embargo, de acuerdo a la norma COVENIN 2135:2017, la harina precocida de maíz debe estar enriquecida en vitaminas y minerales (Tabla 2.13) por lo que además de proporcionarle un buen complemento proteínico como es el frijol chino, es necesario realizar la selección de otra materia prima que contenga una buena cantidad de éstos micronutrientes de tal forma de elaborar un producto completo. Cabe señalar que la selección de la segunda materia prima se realizó entre los rubros agrícolas que se encuentran en la Tabla 4.2 dado que justamente éstos alimentos son los que poseen mayor cantidad de 42

vitaminas y minerales de acuerdo a la Tabla 2.4, no obstante, uno de ellos destaca y es más rico en micronutrientes que las legumbres, éste rubro es el ajonjolí (2,24), una semilla oleaginosa enriquecida en hierro. En virtud de lo anterior, se establece el frijol chino y el ajonjolí como rubros agrícolas nacionales disponibles, económicos e ideales para la sustitución parcial del maíz en la elaboración de una harina precocida, obteniéndose una combinación de un alimento que complementa las proteínas del maíz con otro que está enriquecido en vitaminas minerales.

4.2. Establecimiento de las proporciones de los rubros seleccionados para la sustitución parcial del maíz Para establecer las proporciones de los rubros seleccionados se tomó en cuenta la información anteriormente expuesta en el apartado 2.2.5 y 2.2.6 sobre la combinación de legumbres con cereales para la compensación del déficit de aminoácidos esenciales y el uso de ajonjolí para enriquecer los alimentos con hierro, de manera que las proporciones de las harinas de los rubros seleccionados fueron establecidas en base a sus propiedades y los resultados se expresan en la Tabla 4.3. Tabla 4.3. Proporciones de sustitución parcial de la harina de maíz precocida Formulación M0 M1 M2 M3

Harina de maíz (%p/p) 100 80 70 60

Harina de frijol chino (%p/p) 0 10 20 30

Harina de ajonjolí (%p/p) 0 10 10 10

Como se observa en la Tabla 4.3 se elaboraron tres mezclas: M1, M2 y M3, con proporciones de harina de frijol chino de 10, 20, y 30% respectivamente, y una sola proporción de ajonjolí 10%, al mismo tiempo se trabajó con una muestra control M0 para evaluar el impacto de la sustitución sobre las propiedades nutricionales de las harinas compuestas. En la elaboración de harina de maíz precocida a nivel industrial se utilizan una serie de aditivos para mejorar sus propiedades, como los hidrocoloides que son los que proveen espesura y textura a la masa, por lo cual se consideraron varias proporciones para la harina de frijol chino ya que además de ser el rubro que complementa la proteína del maíz, también tiene propiedad como espesante (Platt, 2006). De acuerdo con Aguilera (2009) las legumbres son una de las principales fuentes de almidón resistente, ya que la gruesa pared celular que tienen hace que el almidón sea inaccesible al ataque enzimático. La producción de almidón procedente de legumbres es todavía pequeña si se compara con la producción total de almidón, sin embargo, las características que poseen los almidones que provienen de legumbres, y particularmente 43

el contenido de amilosa, ofrecen un amplio potencial para nuevas aplicaciones, tanto para uso no alimentario como para nutrición humana ya que al contener almidón, estas harinas son excelentes como espesantes. Se debe agregar que también se tomaron en cuenta las recomendaciones de algunas investigaciones, según Abreu (2017) la adición de harina de legumbre con un 20% de proteína produce un aumento significativo en la consistencia y la cremosidad de la masa, por otra parte, la FAO (1993) plantea la relación leguminosa: cereal de 30:70 como la más adecuada en cuanto a calidad proteica. En cuanto al ajonjolí, es un producto naturalmente alto en el contenido del aminoácido metionina, pero pobre en el contenido del aminoácido lisina comparado con la soya (Chiriboga et al., 2014). Dentro de este marco, Fernández (2018) realizó una mezcla vegetal formulada con arroz, frijol de soya y semillas de ajonjolí en una proporción 50:40:10 y obtuvo como resultado una buena cantidad de proteína, por esta razón se estableció un bajo porcentaje de harina de ajonjolí en las mezclas y un alto porcentaje de harina de frijol chino, de esta manera se corrige la deficiencia de lisina del maíz y a su vez la del ajonjolí. De igual modo, para estimar el mejoramiento en la calidad proteica por efecto de complementación de aminoácidos se tomó como referencia la composición de aminoácidos de la harina de maíz, de frijol chino y ajonjolí (Tabla B.4), y posteriormente se calculó el cómputo de aminoácidos de las diferentes mezclas (Tabla 4.4). Tabla 4.4. Cómputo de aminoácidos (%) de las proteínas de las mezclas establecidas

Aminoácidos Isoleucina Leucina Lisina Metionina + Cisteína Fenilalanina + Tirosina Treonina Triptófano Valina Histidina Fuente: 1 FAO, (2013)

Patrón de aminoácidos1 (mg/g proteína cruda) 30 61 48 23 41 25 6,6 40 16

Aminoácidos Esenciales

Cómputo de aminoácidos (%)

M1

M2

M3

M1

M2

M3

37,3 113,8 32,6 38,6 90,5 37,9 8,9 51,6 29,8

37,9 109,2 36,8 36,8 90,5 37,4 9,3 51,7 29,7

38,5 104,6 41 35 90,5 36,9 9,7 51,8 29,6

124 187 68 168 221 152 135 129 186

126 179 77 160 221 150 141 129 186

128 171 85 152 221 148 147 130 185

En la Tabla 4.4 se puede observar que el menor valor en la complementación se obtiene para la lisina (68%), por lo tanto, éste aminoácido determina el cómputo. No obstante, se puede apreciar que las 44

mezclas dan como resultado mejores porcentajes del aminoácido limitante lisina, obteniendo 68%, 77% y 85% respectivamente, lo cual demuestra que es una buena formulación ya que el score químico se acerca más al 100% comparado con el valor bibliográfico para la harina de maíz (58%) (Ver apéndice Tabla B.4). En resumidas cuentas, se establecieron tres proporciones para las mezclas de harina de maíz, frijol chino y ajonjolí 80:10:10, 70:20:10 y 60:30:10 respectivamente, en donde la harina de frijol chino además de aumentar el valor biológico actúa como espesante en las mezclas y le otorga consistencia a la masa de las mismas, por otro lado, la harina de ajonjolí aporta hierro y más metionina para complementar de una mejor manera la deficiencia de éste aminoácido en la harina de frijol chino.

4.3. Determinación de las propiedades fisicoquímicas y microbiológicas de la harina precocida preparada Un análisis proximal comprende la determinación de los porcentajes de humedad, grasa, fibra, cenizas, carbohidratos y proteína en los alimentos (Tabla 4.5). Al realizar el análisis químico de matrices alimentarias, la toma y tratamiento de la muestra y el método analítico seleccionado deben ser los apropiados, debido a que no existe una norma para mezclas de harinas se tomó la norma COVENIN 2135:2017 para harina de maíz precocida como referencia. Tabla 4.5. Composición química de las harinas compuestas Muestras

M0

Humedad (%) 11,60±0,02 Cenizas (%)* 0,31±0,01 Grasa (%)* 0,77±0,02 Proteína (%)* 9,51±0,05 Fibra cruda (%)* 3,54±0,01 Carbohidratos (%)* 74,3±0,1 *: Porcentaje sobre base seca

M1

M2

M3

11,1±0,1 1,08±0,01 3,2±0,1 9,94±0,04 8,75±0,01 65,9±0,3

10,8±0,1 1,45±0,01 3,67±0,04 11,54±0,04 9,12±0,1 63,4±0,3

10,61±0,02 1,88±0,01 3,4±0,1 12,88±0,03 10,07±0,1 61,2±0,3

COVENIN 2135:2017 < 13,5 < 1,0 < 2,3 > 7,0 -

La composición proximal de las harinas preparadas se observa en la Tabla 4.5 en donde se verificó que la humedad determinada para cada muestra, está dentro del rango de humedad (13,5 máxima) que establece la norma COVENIN 2135:2017. Además, se puede apreciar que el contenido de humedad disminuye a medida que se va aumentando el nivel de sustitución hasta (10,61±0,02)%, esto se debe a la harina de frijol chino ya que al ser un producto de leguminosa su contenido de humedad es bajo. En relación al contenido de cenizas, estos resultados indican la cantidad de materia inorgánica que pudiera aportar la harina de frijol chino y ajonjolí, en la Tabla 4.5 se aprecia que dicho contenido se incrementa a mayor porcentaje de sustitución hasta (1,88±0,01)%, la harina de ajonjolí posee un alto contenido de calcio, hierro, magnesio y cinc, lo que lo hace un alimento funcional (Hernández et al., 2014), sin 45

embargo, tomando en cuenta que se utilizó la misma proporción de harina de ajonjolí para todas las muestras sustituidas, se puede atribuir éste incremento al aporte mineral de la harina de frijol chino. Con respecto al aporte de grasa en las harinas, se observó que es mayor al valor establecido (2,3% máximo) en la norma COVENIN 2135:2017, esto era de esperar puesto a que el ajonjolí es una oleaginosa que posee una cantidad elevada de grasa donde el 80 % pertenece a las grasas poliinsaturadas fundamentalmente ácido linoleico, que ayuda a reducir el colesterol y los triglicéridos, previniendo por tanto el riesgo de padecer enfermedades cardiovasculares (Calderón, 2018). Cabe destacar, que la cantidad de grasa aumentó progresivamente y alcanzó su valor máximo para la muestra M2 (3,67±0,04)%, y luego disminuyó para la muestra M3 a (3,4±0,1)%, de acuerdo a Sarmento (2012) las harinas de leguminosas tienen la capacidad de retención de compuestos orgánicos por lo que esto se puede atribuir a la capacidad de retención de aceite de la harina de frijol chino, pues la proporción de grasa en harinas de leguminosas como la harina de frijol chino es baja si la comparamos con otros alimentos (Aguilera, 2009) De manera análoga, se verificó que para cada tipo de muestra el contenido de proteína aumentó a medida que se incrementó el nivel de sustitución hasta (12,88±0,03)%, esto era de esperarse ya que de acuerdo a Miquilena e Higuera (2012) el contenido de proteína de la harina de frijol chino es de (24,25±1,03)%, una cantidad bastante alta comparada con el (9,51±0,05)% contenido en la muestra de harina de maíz no enriquecida M0 que se observa en la Tabla 4.5, de igual modo, según Cuba y Lovon (2018) el contenido de proteínas de la harina de ajonjolí es de 24,67%, de allí pues que las harinas de maíz compuestas se enriquecieron en proteínas. Por otro lado, el contenido en carbohidratos disminuyó a mayor porcentaje de sustitución, sin embargo, es mayor para la harina de maíz M0 (74,3±0,1)%, esto se atribuye a que las leguminosas contienen menor cantidad de carbohidratos que lo cereales como se evidencia en los datos bibliográficos de la Tabla 2.3. En relación a la fibra cruda, se incrementó a mayor sustitución, ésta solo incluye a aquellos componentes que permanecen después de la extracción química con solventes, ácido caliente y álcali caliente y comprende únicamente una fracción pequeña (10-50) % de la fibra de la dieta, esto indica que el valor real de la fibra del alimento es mayor, como Tovar y Velazco (1995) reportaron que durante el proceso de cocción de los productos de maíz y de leguminosas, algunos almidones pueden convertirse en resistentes y aumentar el contenido de fibra. Para determinar si un alimento es seguro o no para el consumo humano, es necesario identificar la ausencia o presencia de microorganismos patógenos así como también es necesario reconocer que la 46

cantidad de microorganismos indicadores de calidad no superen los límites establecidos por marco legal para cada tipo de alimento, por esta razón se evaluaron los parámetros microbiológicos obligatorios y recomendados por la Norma COVENIN 2135:2017 (Tabla 2.12) para cada una de las mezclas (Tabla 4.6). Tabla 4.6. Análisis microbiológico de las harinas compuestas Análisis Coliformes totales Escherichia coli Mohos Levaduras Salmonella

Muestras de harinas compuestas (UFC/g) M1 M2 M3 M0 1,7x102 2,3x102 1,5x102 1,3x102 0 0 0 0 22 6 1 10 4 1 0 3 Ausente Ausente Ausente Ausente

COVENIN 2135:2017