caracterización fisicoquímica, funcional, reológica y
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Universidad de La Salle Universidad de La Salle
Ciencia Unisalle Ciencia Unisalle
Ingeniería de Alimentos Facultad de Ingeniería
1-1-2017
Caracterización fisicoquímica, funcional, reológica y Caracterización fisicoquímica, funcional, reológica y
composicional de la harina precocida de cubio (Tropaeolum composicional de la harina precocida de cubio (Tropaeolum
tuberosum R&P) cultivado en diferentes fuentes de fertilización tuberosum R&P) cultivado en diferentes fuentes de fertilización
Diana Marcela Romero de la Hoz Universidad de La Salle, Bogotá
Luz Stefany Tuiran Prado Universidad de La Salle, Bogotá
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Citación recomendada Citación recomendada Romero de la Hoz, D. M., & Tuiran Prado, L. S. (2017). Caracterización fisicoquímica, funcional, reológica y composicional de la harina precocida de cubio (Tropaeolum tuberosum R&P) cultivado en diferentes fuentes de fertilización. Retrieved from https://ciencia.lasalle.edu.co/ing_alimentos/74
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1
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERÍA
Programa de Ingeniería de Alimentos
Caracterización fisicoquímica, funcional, reológica y
composicional de la harina precocida de cubio (Tropaeolum
tuberosum R&P) cultivado en diferentes fuentes de fertilización
Autores: Diana Marcela Romero de la Hoz
Luz Stefany Tuiran Prado
Dirigido por: Lena Prieto Contreras MSc
Bogotá DC
2017
2
A Dios, por tantas bendiciones recibidas durante toda mi carrera, por su infinito amor, y
por permitirme llegar al final de esta etapa de mi vida de su mano
A mis padres y hermanas por apoyar mis sueños e impulsarme a crecer cada vez más
personal y profesionalmente. Gracias por creer en mí, y ser mí mejor ejemplo de
responsabilidad, perseverancia y dedicación
A mi novio por su amor, paciencia y apoyo incondicional durante todos estos años de
carrera, gracias por compartir conmigo los momentos más felices y más difíciles de este
proceso
A mis amigas y futuras colegas por ser parte fundamental de mi carrera profesional, por
acompañarme y hacer cada momento de este camino memorable
A mi amiga y compañera de tesis, por siempre tener la mejor disposición y el mejor ánimo,
por su compromiso y entrega en este proyecto que emprendimos y culminamos juntas
DIANA MARCELA ROMERO DE LA HOZ
3
,
A Dios por ser mi guía en toda mi carrera universitaria y fortaleza espiritual ante todas las
dificultades presentas durante el desarrollo de este estudio.
A mi mama por impulsarme y apoyarme a iniciar una carrera universitaria, gracias por
todos los esfuerzos que realizas para ayudarme a cumplir mis sueños, propósitos y metas,
eras una gran madre
A mis hermanos por ser gran parte de mi apoyo emocional, por estar presentes en la
mayoría de mis alegrías y tristezas, y por permitirme descubrir en ellos sus semejanzas
conmigo.
A toda mi familia, porque tanto mi padrastro como mi abuela, mis tíos, primos, han sido
parte de mi proceso de aprendizaje.
A mi novio, por ser mi principal apoyo emocional al enfrentar nuevos desafíos cuando
decidí iniciar esta carrera universitaria, gracias porque con tu amor me ayudaste a
adaptarme a una nueva ciudad con otras costumbres, y me animaste a aceptar a nuevas
personas en mi vida, finalmente gracias por generarme tantos momentos de felicidad.
A mis amigas, tanto las de mi infancia a quienes aún conservo, por aportar una gran
variedad de experiencias que me convierten en lo que soy hoy, como las que he mantenido
al crecer, en especial a mis más, por hacerme parte de su vida y convertirse en mis
compañeras de aprendizaje y locuras, además de mis confidentes y consejeras cuando más
las necesito.
A mi compañera de tesis y amiga por ser mi principal apoyo en este estudio, por afrontar a
mi lado risas, llanto, estrés y cansancio, gracias por confiar en mi criterio, análisis y
conocimientos y por acompañarme en esta aventura.
LUZ STEFANY TUIRAN PRADO
4
AGRADECIMIENTOS
Las autoras expresan sus agradecimientos a:
● LENA PRIETO CONTRERAS, Ingeniera Química, Directora de nuestro trabajo de
grado, por su orientación, compromiso, apoyo y dedicación durante todo el proceso
de elaboración.
● JUAN CARLOS POVEDA PISCO, Licenciado en Química y Biología,
Laboratorista de química, Universidad de La Salle, por su guía durante la
experimentación.
● ANDRÉS GIRALDO TORO, Ingeniero Agroindustrial, Jurado de nuestro trabajo
de grado, por su orientación durante todo el proceso de elaboración y colaboración
con los análisis reológicos
● ANGELA MARCELA URBANO RAMOS. Ingeniera Agroindustrial. Jurado de
nuestro trabajo de grado, por su orientación y sus aportes durante todo el proceso de
elaboración.
● EDNA LILIANA PERALTA BAQUERO. Ingeniera de Alimentos. Jurado de
nuestro trabajo de grado por aportar sus conocimientos para la mejora del
documento
● ALEJANDRO MOSCOSO ROJAS. Microbiólogo. por su colaboración, apoyo y
respaldo durante la experimentación en la planta de cereales.
● LUIS MIGUEL TRIVIÑO. Ingeniero de Alimentos. por su disponibilidad y
colaboración durante la experimentación.
● MELBA CAÑÓN. Técnica de laboratorio de nutrición del programa de zootecnia,
por orientarnos y facilitarnos el uso de equipos necesarios para los análisis
realizados en el presente trabajo.
5
RESUMEN
El cubio variedad blanca ojo morado (Tropaeolum tuberosum R&P) es un cultivo ancestral,
presenta una gran cantidad de propiedades nutricionales, por lo cual surge la necesidad de
buscar mecanismos que promuevan la inclusión de este alimento en la dieta colombiana.
Una manera de utilizar el cubio como materia prima de la industria alimentaria es
transformándolo en harina, sin embargo, teniendo en cuenta que a nivel industrial los
procesos deben ser estandarizados, es necesario evaluar las propiedades de esta harina a
través de su caracterización. En este estudio, se propone evaluar las propiedades
fisicoquímicas (capacidad calorífica, densidad aparente, color, acidez titulable, humedad y
materia seca), funcionales (índice de absorción y solubilidad de agua, capacidad de
absorción de aceite y temperatura de gelatinización), reológicas (viscosidad) y
composicionales (almidón disponible, vitamina C, proteína, cenizas) de la harina de cubios
provenientes de 4 ambientes de fertilización: sin fertilizantes, con fertilizante convencional,
con fertilizante orgánico y con una mezcla de los mismos. Se obtuvieron colores entre
amarillo mostaza y café claro, densidades entre 0,728 y 0,834 kg/m3, una humedad entre
8,69 y 10,37 %, la materia seca en rango de 89,63 a 91,31 %, la acidez titulable presente
fue de 0,6 a 3,77 % y almidón entre 19,70 a 26,16 % en base húmeda. Para el índice de
solubilidad se obtuvo de 3,04 a 3,51 g gel/g harina y el índice de absorción de agua se
reportó entre 3,5 y 4,85 %, en cuanto la capacidad de absorción de aceite fue de 1,47 a 1,65
g aceite absorbidos/g harina, la temperatura de gelatinización de la harina precocida es de
89,95°C, y la viscosidad varía entre 215,8 a 327 cP, se encontró vitamina C entre 21,25 y
28,24 mg/100g muestra, proteína entre 5,86 y 9,37 % y cenizas de 1,80 a 2,93 %, con estos
resultados se determinaron las siguientes aplicaciones potenciales: espesante, mezclas para
bebidas, sopas instantáneas, productos de panificación y embutidos cárnicos. Además, se
concluyó que el ambiente de fertilización orgánico proporcionó los nutrientes necesarios
para mejorar la calidad de los cubios y las harinas elaboradas con estos.
Palabras claves:
Cubio, Harina, Caracterización, Propiedades, Aplicaciones potenciales.
.
6
TABLA DE CONTENIDO
Pág.
GLOSARIO 12
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 13
OBJETIVOS 15
1. MARCO DE REFERENCIA 16
1.1 MARCO TEÓRICO 16
1.1.1 Cubio 16
1.1.2 Postcosecha del cubio 17
1.1.3 Información nutricional del cubio 17
1.1.4 Consumo de cubio en Colombia 18
1.1.5 Consumo de tubérculos en el mundo 19
1.1.6 Aplicaciones del cubio 20
1.1.7 Harina de tubérculos 21
1.1.8 Propiedades nutricionales de las harinas 22
1.1.9 Propiedades funcionales de las harinas 23
1.1.10 Calidad de harina de tubérculos 24
1.1.11 Fuentes de fertilización en cultivos de tubérculos 25
1.1.12 Fertilización como fuente de nutrición 27
1.2 ESTADO DEL ARTE 27
1.3 MARCO LEGAL 30
1.4 MARCO CONTEXTUAL 31
1.4.1 Fuentes de fertilización 31
1.4.2 Componentes naturales del suelo 31
1.4.3 Características del fertilizante convencional 31
1.4.4 Características del compostaje 32
2 METODOLOGÍA DE LA EXPERIMENTACIÓN 34
2.1 OBTENCIÓN DE HARINA DE CUBIO PRECOCIDA 33
2.2 CARACTERIZACIÓN DE LAS HARINAS PRECOCIDAS DE
CUBIO
37
2.2.1 Características fisicoquímicas 38
2.2.2 Características funcionales. 41
2.2.3 Características reológicas 43
2.3.4 Características composicionales 45
2.4 EVALUACIÓN ESTADÍSTICA 48
2.5 APLICACIONES POTENCIALES DE LAS HARINAS OBTENIDAS
DE CUBIO
48
3 ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS 49
7
3.1 OBTENCIÓN DE HARINA DE CUBIO 49
3.1.1 Rendimiento de obtención 49
3.1.2 Granulometría de la harina precocida de cubio 50
3.2 CARACTERIZACIÓN DE LAS HARINAS PRECOCIDAS DE
CUBIO
51
3.2.1 Características fisicoquímicas 51
3.2.2 Características funcionales 57
3.2.3 Características reológicas 60
3.2.4 Características composicionales 63
3.3 APLICACIONES POTENCIALES DE LAS HARINAS OBTENIDAS
DE CUBIO
66
3.3.1 Desde el contenido de almidón disponible 66
3.3.2 Desde el contenido de humedad 67
3.3.3 Desde la determinación del color 67
3.3.4 Desde el calor especifico de combustión. 67
3.3.5 Desde la capacidad de absorción de agua y la capacidad de
solubilidad en agua
68
3.3.6 Desde la capacidad de absorción de aceite. 69
3.3.7 Desde el contenido de proteína 70
3.3.8 Desde el contenido de vitamina C 70
3.3.9 Desde el contenido de cenizas 71
3.3.10 Las características reológicas de la harina. 71
CONCLUSIONES 73
RECOMENDACIONES 75
ANEXOS 86
8
LISTA DE FIGURAS
Pág.
Figura 1. Cubio variedad blanca ojo morado 34
Figura 2. Equipo Ro-Tap W.S Tyler® Modelo 39 RX-29 35
Figura 3. Harinas envasadas en bolsas de polietileno 36
Figura 4. Diagrama de flujo de la elaboración de harina de cubio 37
Figura 5. Colorímetro Kónica-Minolta® referencia CR-410C 38
Figura 6. Bomba calorimétrica automática marca Parr® 6300 Calorimeter 39
Figura 7. Curva de calibración para determinación de almidón 41
Figura 8. Etapas de medición del índice de absorción de agua e índice de
solubilidad
42
Figura 9. Centrífuga marca DYNAC 43
Figura 10. Medición de viscosidad 44
Figura 11. Mediciòn de temperatura de gelatinización 45
Figura 12. Espectrofotómetro Genesys 20® 45
Figura 13. Curva de calibración para vitamina C. 46
Figura 14. Curva de calibración para proteína 50
Figura 15. Análisis granulométrico de las harinas de cubio por ambientes 52
Figura 16. Colores de las harinas precocidas de cubio 60
Figura 17. Viscosidad vs Temperatura de harina precocida 60
Figura 18. Viscosidad vs Temperatura de harina sin precocción
9
LISTA DE TABLAS
Pág.
Tabla 1. Taxonomía del cubio 16
Tabla 2. Composición nutricional del cubio por 100 g de parte comestible 18
Tabla 3. Estado de las raíces y tubérculos en el mundo 20
Tabla 4. Fuentes de fertilización utilizadas en cada ambiente 31
Tabla 5. Estudio de suelo de la Universidad de la Salle Sede Norte 31
Tabla 6. Composición del fertilizante 15-15-15 32
Tabla 7. Composición del compostaje o fertilizante orgánico 33
Tabla 8. Resumen del balance de materia del proceso de obtención de
harina precocida del ambiente 1.
49
Tabla 9. Rendimientos de la obtención de harinas precocida de cubio
cultivado en cuatro ambientes de fertilización.
50
Tabla 10. Resultados de la prueba de color 51
Tabla 11. Resultados calor específico y densidad 54
Tabla 12. Resultados de humedad y materia seca 55
Tabla 13. Resultados del porcentaje de acidez y almidón 56
Tabla 14. Resultados de índice de absorción de agua, índice de solubilidad
de agua y capacidad de absorción de aceite
59
Tabla 15. Temperatura de gelatinización del almidón 60
Tabla 16. Resultados de viscosidad. 61
Tabla 17. Resultados proteína (%), vitamina C (%) y cenizas (%) 63
Tabla 18. Aplicaciones de las harinas precocidas de cubio para los cuatro
ambientes desde el contenido de almidón
64
Tabla 19. Aplicaciones de las harinas precocidas de cubio para los cuatro
ambientes desde el contenido de humedad
65
Tabla 20. Aplicaciones de las harinas precocidas de cubio para los cuatro
Ambientes desde el color
65
Tabla 21. Aplicaciones de las harinas precocidas de cubio para los cuatro
Ambientes desde el calor específico (Kcal/g)
66
Tabla 22. Aplicaciones de las harinas precocidas de cubio desde IAA 66
Tabla 23. Aplicaciones de las harinas de cubio según ISA 66
Tabla 24. Aplicaciones de las harinas precocidas de cubio desde la CAA 67
Tabla 25. Aplicaciones de las harinas precocidas de cubio desde el
porcentaje de proteína
67
Tabla 26. Aplicaciones de las harinas precocidas de cubio para los cuatro 68
10
ambientes desde el porcentaje de vitamina C
Tabla 27. Aplicaciones de las harinas precocidas de cubio para los cuatro
Ambientes desde el porcentaje de cenizas
68
Tabla 28 Aplicaciones de las harinas precocidas de cubio desde la
viscosidad
69
Tabla 29. Aplicaciones de las harinas precocidas de cubio desde la
temperatura de gelatinización
69
11
LISTA DE ANEXOS
Pág.
Anexo 1. Balance de materia para la obtención de harina precocida de
cubio cultivado según el ambiente 1
81
Anexo 2. Resumen del balance de materia para la obtención de harina
precocida de cubio cultivado en diferentes fuentes de fertilización
85
Anexo 3. Resultado de la evaluación estadística para las características
Fisicoquímicas
87
Anexo 4. Resultado de la evaluación estadística para las características
funcionales
92
Anexo 5. Resultado de la evaluación estadística para las características
reológicas
94
Anexo 6. Resultado de la evaluación estadística para las características
Composicionales
95
Anexo 7 Resultados del calor especifico de las harinas precocidas de
cubio en los 4 ambientes de fertilización
97
12
GLOSARIO
● Cubio: específicamente es un tubérculo que contiene almidón, vitaminas C y B,
proteínas, carbohidratos, fibra, por lo cual se utiliza tanto como alimento, así como
medicina en algunos pueblos del área andina (Guerra, 2014).
● Harina de Tubérculos: se define como el subproducto de aspecto arenoso, suave y
fibroso al tacto obtenido a partir de la molienda de un tubérculo (Larios, Porcayo &
Poggi, 2005)
● Propiedad composicional: Los datos de composición de alimentos constituyen la
base de prácticamente todos los aspectos de la nutrición (FAO, 2016). Estos
componentes están dispuestos de formas distintas en los alimentos, para darles su
estructura, textura, sabor (flavor), color (pigmentos) y valor nutritivo. La
composición general de los alimentos y la forma en que sus componentes se
organizan, le otorgan sus características particulares (Araneda, 2015).
● Propiedades fisicoquímicas: Son las características tanto físicas como químicas de
un alimento que otorgan las bases necesarias para comprender los fenómenos físicos
y químicos en los alimentos, las herramientas para controlar estos fenómenos y para
crear procesos y alimentos mejorados (Universidad Nacional de Colombia, 2013).
● Propiedades funcionales: se consideran aquellas que, al margen del valor nutritivo,
presentan los ingredientes o las especies químicas y determinan el comportamiento
del sistema alimentario. la mayoría de las estructuras químicas presentes en un
alimento son capaces de desempeñar diversas funciones vinculadas a las
propiedades de los alimentos, distintas de una función nutriente (Astiasarán,
Lancheras, Ariño y Martínez, 2003).
● Reología: es una disciplina que se ocupa del flujo y deformaciones de materiales
sometidos a la acción de fuerzas mecánicas (Levenson y Simon, 2000).
● Almidón: es un polímero obtenido de materia vegetal, compuesto por dos
estructuras poliméricas diferentes, siendo estas amilosa y amilopectina (Ruiz, 2006).
● Fertilizante: sustancias que han de utilizarse para mejorar o mantener el
crecimiento de las plantas o la productividad del suelo (FAO, 1973).
13
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
El presente trabajo de grado hace parte del proyecto de investigación de la Vicerrectoría de
Investigación de la Universidad de la Salle, titulado: “Caracterización agronómica,
fisicoquímica, nutricional y procesamiento de una variedad colombiana de cubio
(Tropaeolum tuberosum) para aprovechar su beneficio alimentario, insecticida y
microbicida”, en el cual se busca explotar las propiedades nutricionales y funcionales de
este tubérculo poco conocido, sin exigencias para su cultivo, como una alternativa frente a
los problemas de alimentación y de nutrición de la población colombiana.
A pesar de constituir la base alimenticia de pueblos aborígenes, y ser ampliamente
cultivado por los pobladores de la región alto-andina, los tubérculos andinos son
consumidos cada vez menos por la población colombiana debido al cambio en los hábitos
alimenticios que hace que se consuman con mayor frecuencia los alimentos procesados
(Unimedios, 2015). Por tanto, se hace necesario promover su consumo a partir del
procesamiento, teniendo en cuenta que este tipo de tubérculos no han sido objeto de
mejoramiento genético ni de industrialización para darle valor agregado, y es preparado
generalmente a nivel doméstico y artesanal, aunque los reportes indican una amplia
posibilidad de transformación en harinas, obtención de oxalatos y mermeladas, entre otros
(Aguirre, Piraneque y Pérez 2012).
Estas harinas que pueden obtenerse a partir de los tubérculos andinos, por tanto, podrían
constituirse en una alternativa de nutrientes e ingredientes para formulaciones alimenticias,
contribuyendo de esta manera a resolver deficiencias en sectores de la población
colombiana afectados nutricionalmente. Por otra parte, las harinas de tubérculos andinos
como cubio, melloco, ibia y oca prometen tener las propiedades funcionales, la versatilidad
y el bajo costo necesario para ser usado en la industria contribuyendo en gran parte en la
textura de muchos alimentos, como espesante, agente gelificante, enlazante de agua o grasa,
controlando e influyendo sobre ciertas características, tales como humedad, consistencia,
apariencia y estabilidad en el almacenamiento; además de jugar un papel importante en la
aceptabilidad y palatabilidad de numerosos productos alimenticios (Bou, Vizcarrondo,
Rincón y Padilla, 2006).
Por esta razón se cree que una manera de ampliar, diversificar la utilización de estos
cultivos ancestrales y promover su consumo es utilizar fuentes que no han sido explotadas
como el cubio, que es una planta de fácil cultivo que puede ser cosechada a los 6 u 8 meses
de su siembra, crece en suelos pobres, no requiere del uso de fertilizantes ni pesticidas, es
resistente a las heladas, y en estado natural es capaz de repeler insectos o plagas Por tanto,
su cultura agronómica es fácil para su producción en diferentes ambientes de latitud y de
temperatura (FAO, 2011).
14
Aunque el cubio (Tropaeolum tuberosum R&P) variedad blanco ojo morado, es una de las
variedades más cultivadas en Colombia y tiene gran potencial nutricional, antifúngico,
antimicrobiano e insecticida, no existen muchas investigaciones sobre este tubérculo, por lo
que es importante profundizar en los diferentes aspectos de la cadena agroalimentaria, para
incentivar su producción y transformación generando nuevos productos a base de la harina
que se obtiene del mismo; garantizando las excelentes propiedades nutricionales que ofrece
este producto a nivel alimentario. Al determinar los posibles usos de la harina obtenida del
cubio, y su potencial inclusión en el desarrollo de un producto, incidirá en la nutrición y
aporte de nutrientes esenciales a sus potenciales consumidores, de igual forma, rescataría el
hábito de consumo de este producto e incentivaría la producción agrícola de este tubérculo
a nivel nacional, por lo que permitirá volcar la mirada de las industrias alimentarias en este
producto ancestral.
De igual manera existen pocas investigaciones que estudien la elaboración de harina a
partir de este tubérculo, ya que solo existen estudios enfocados al uso de la harina de cubio
en un matriz alimenticia específica, además de esto no existen referencias teóricas de la
elaboración de una harina precocida de cubio, razón por la cual se hace necesario estudiar
el proceso de elaboración de la harina de cubio precocida y a su vez, sus características
fisicoquímicas, reológicas, funcionales y composicionales para determinar el uso potencial
en la industria de alimentos, con el fin de promover su consumo y mitigar así los problemas
nutricionales de la población colombiana.
Es importante transformar el cubio en harina porque además de otorgar una mejor
presentación para que sea apreciado inmediatamente por consumidores que desconocen el
producto, se mejoran las condiciones de conservación debido a la disminución del
contenido de agua, y se mantienen las cualidades nutritivas y sensoriales. Por otra parte, se
debe tener en cuenta que hoy en día los esfuerzos por encontrar sustitutos de la harina de
trigo o de otro tipo de harinas, son crecientes y muchas posibilidades están en auge
(Guerra., 2014) por esta razón el cubio se presenta como una opción ideal para la obtención
de harinas, que podrían ser utilizados como sustitutos parciales o totales en la elaboración
de productos alimenticios, representando esto, una alternativa de uso, como ingrediente en
la formulación de alimentos.
De acuerdo a lo anterior, el problema formulado fue: ¿cuáles pueden ser las aplicaciones
potenciales de la harina precocida de cubio variedad blanco ojo morado cultivada en
diferentes fuentes de fertilización de acuerdo a sus características fisicoquímicas, reológicas
funcionales y composicionales? Puesto que el cubio no requiere fertilización, es importante
evaluar la influencia de varios ambientes de fertilización (sin fertilización, fertilización
convencional, fertilización orgánica y una mezcla de ellas) en las características
fisicoquímicas, reológicas, composicionales y funcionales de la harina de cubio para
15
determinar si afecta en la composición de este producto.
OBJETIVOS
OBJETIVO GENERAL
Evaluar las características, fisicoquímicas, funcionales, reológicas y composicionales de la
harina precocida de cubio (Tropaeolum tuberosum R&P) variedad blanca ojo morado
cultivada en diferentes fuentes de fertilización.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
● Desarrollar el proceso de obtención de las harinas precocidas de cubios cultivados
en cuatro fuentes de fertilización.
● Caracterizar las harinas precocidas de cubios cultivados en cuatro fuentes de
fertilización.
● Identificar las aplicaciones potenciales de las harinas obtenidas de acuerdo a su
caracterización.
16
1. MARCO DE REFERENCIA
En este capítulo se presentan las generalidades del cubio variedad colombiana blanca ojo
morado y de la importancia de la harina de los tubérculos, en especial la del cubio, la cual
aporta nutricionalmente valores que justifican su consumo hasta el día de hoy.
1.1 MARCO TEÓRICO
1.1.1 Cubio. Este tubérculo es una planta herbácea perenne originaria de la región andina,
de la cual los hallazgos arqueológicos demuestran que sus tubérculos eran consumidos
desde hace más de 7.500 años, siendo su expansión desde Colombia hasta el norte de
Argentina. Las mayores áreas de siembra se encuentran en Perú y Bolivia, donde
generalmente se cultivan en asociación con otros tubérculos, aunque el cubio es la siembra
de menor área (Manrique et. al., 2013).
El nombre botánico del cubio es Tropaeolum tuberosum R&P perteneciente a la familia
Tropeoláceas como se muestra en la Tabla 1.
Tabla 1. Taxonomía del cubio
Reino Plantae
Filo Angiospermae
Clase Dicotyledoneae
Orden Brassicales
Familia Tropeoláceas
Género Tropaeolum
Especie Tropaeolum tuberosum R&P
Fuente: Surco y Artemio (2004), Aquise (2011)
El cubio es conocido bajo muchos nombres comunes de acuerdo a las comunidades por las
que inicialmente fue consumido, en Ecuador es conocido como mashua y mashwa, en
Bolivia es conocido como isaño y añu y en Perú como maswallo, mazuko y mascho (en
este país también es conocido por los nombres mencionados para Ecuador y Bolivia), y
para Colombia es llamado cubio, navo, o navios (Surco y Artemio, 2004).
La planta de este tubérculo es anual, herbácea, con hojas alternas, brillantes en el haz y más
claras en el revés, también tolera bajas temperaturas que varían de 12 a 14°C. Es muy
rústica, resiste a los nemátodos, insectos y varias plagas (razón por la que se emplea para
crear cercas alrededor de otros tubérculos para protegerlos) por ello puede cultivarse en
suelos pobres sin aplicaciones de fertilizantes y pesticidas, sin embargo, aun en estas
condiciones, su rendimiento puede duplicar al de la papa. Por otra parte, requiere de suelos
17
sueltos, de pH ligeramente ácido entre 5-6 aunque también se desarrolla entre pH 5,3-7,5
(Urresta, 2010).
1.1.2 Postcosecha del cubio. Después de la cosecha, los tubérculos de cubio deben ser
sometidos a un minucioso proceso de selección y limpieza, antes de ser trasladados al
mercado o a la agroindustria. Durante este proceso se selecciona la semilla que es utilizada
para nuevas siembras con tamaños entre 8 a 15 cm, procurando que esta, se encuentre
íntegra y libre plagas, insectos y patógenos. Adicionalmente, el cubio se selecciona
teniendo en cuenta otros criterios como:
● Para el autoconsumo y la venta (mercado o la agroindustria). Deben ser
tubérculos frescos y sanos, con un tamaño que oscile entre los 10-12 cm de largo y
alrededor de 2,5 cm de diámetro.
● Para semilla. Deben ser tubérculos verdeados, que tengan entre 12-15 cm de largo
y entre 2,5 a 3,0 cm de diámetro.
● Para alimento de los animales. Los tubérculos agrietados, cortados o deformes. La
mashwa o cubio seleccionado para el autoconsumo y la venta, se somete a un
proceso de limpieza con agua limpia, utilizando un pequeño cepillo para eliminar
los restos de tierra que se adhieren al tubérculo (FAO, 2011).
Gómez y Mateus (1998) proponen los siguientes empaques y envases para estos tubérculos:
● Costales de fique. Con un peso aproximado de 50 kg para grandes sitios de acopio,
o hasta el sitio de procesamiento.
● Bolsas plásticas transparentes. Para 500 g de tubérculo aproximadamente.
● Mallas de polipropileno de baja densidad. Las cuales permiten un contacto
directo con el medio ambiente. Estos últimos usados para cadenas de supermercado
con la desventaja de presentar altos niveles de abrasión con lo cual se disminuye la
vida útil de los tubérculos.
El cubio cuenta con almacenamiento en campo, en un granero o en una fosa a la
intemperie; el sitio debe presentar buen drenaje, huecos con una profundidad de 20 a 25 cm
con un ancho de 1,8 m, se forra la zanja con una capa de paja seca y limpia y se apilan
cubriendo con la paja limpia los tubérculos. Si el frío es intenso se añade más tierra para
protegerlo de la congelación. Por otra parte, el cubio se puede almacenar en ambientes en
refrigeración (Gómez y Mateus, 1998).
1.1.3 Información nutricional del cubio. La importancia del consumo del cubio se
encuentra directamente ligada a su composición nutricional. En cuanto a la provisión de
carbohidratos, se puede considerar como fuente de energía. Además, la combinación de
aminoácidos esenciales parece ser la adecuada en relación con las proteínas presentes.
18
Posee niveles altos de minerales como calcio, fósforo, hierro y carotenos, en relación con la
papa y los otros tubérculos andinos. Adicionalmente el almacenamiento incrementa la
dulzura, por la hidrolización de los almidones en azúcares (Urresta, 2010). El cubio es la
especie de tubérculo andino más rico en vitamina C, con un valor medio de 77,37 mg de
ácido ascórbico por cada 100 g de materia fresca, además el contenido de provitamina A,
expresado como Equivalentes de Retinol (ER) identifica al cubio como la especie más rica
en carotenos con un contenido medio de 73,56 ER/100 g de muestra fresca (Espín,
Villacrés y Brito, 2011). En la Tabla 2 se detalla el contenido de energía, proteína, lípidos,
carbohidratos y algunas vitaminas y minerales presentes en el cubio.
Tabla 2. Composición nutricional del cubio por 100 g de parte comestible
Componente Cubio colombiano Cubio peruano
Cantidad Unidad Cantidad Unidad
Energía 44,00 kcal 55,80 kcal
Proteína 1,60 G 1,60 g
Lípidos 0,10 G 0,60 g
Carbohidratos 9,30 G 11,00 g
Calcio 7,00 Mg 12,00 mg
Fósforo 38,00 Mg 29,00 mg
Hierro 1,60 Mg 1,00 mg
Niacina 0,32 Mg 0,67 mg
Riboflavina 0,04 Mg 0,12 mg
Tiamina 0,04 Mg 0,10 mg
Vitamina C 120,00 Mg 77,50 mg
Fuentes: ICBF (2009), Surco y Artemio (2004), García, Prieto y Barrientos (2009)
1.1.4 Consumo de cubio en Colombia. Los Departamentos de Cundinamarca, Boyacá,
Cauca y Nariño son reconocidos por la producción de tubérculos andinos, incluidos los
cubios (Parra, 2001 citado por Clavijo, 2014). En estas zonas son inciertos los datos que
avalan el área de los rendimientos reales en cuanto a la producción de cubio; sin embargo,
se estima que estos no alcanzan las 17 t/ha. Esto se debe a que la producción que suele ser
itinerante y estar generalmente en asocio con otras especies de importancia comercial, o en
pequeñas superficies de suelo que permitan la producción destinada principalmente al
autoconsumo y sus excedentes a la comercialización. En el centro del país el altiplano
cundiboyacense con los Municipios de Samacá, Duitama, Combita, Umbita, Ramiriquí,
Nuevo Colon, Ventaquemada, Villapinzón, Zipaquirá, Usme, Ciénaga, Toca, Turmequé y
Chocontá, representan uno de los centros de producción más sobresalientes y el cual
19
abastece el cubio a los mercados de Bogotá, Tunja e incluso a algunas zonas de la Costa
Atlántica (Clavijo, 2011 citado por Clavijo 2014).
El consumo de este tubérculo se realiza de manera directa, en preparaciones básicamente
saladas, con un guiso de tomate y cebolla. En algunas ocasiones, le agregan leche, suero,
queso o cuajada. También es frecuente su uso como ingrediente básico de sopas espesas o
mazamorras (Clavijo, 2014). Para el cultivo del cubio no existen recomendaciones
tecnológicas específicas a pesar de sus componentes y características terapéuticas, puesto
que no se ha aprovechado industrialmente (Rodríguez, 1999).
1.1.5 Consumo de tubérculos en el mundo. El consumo mundial de estos cultivos como
alimento humano ha estado disminuyendo, pero para 19 países (todos ellos africanos) sigue
representando más de una quinta parte, y en ocasiones hasta la mitad, de toda la energía
proporcionada por los alimentos. En el África central y occidental húmeda, en República
Unida de Tanzania y Madagascar predomina la yuca, mientras que en Rwanda son más
importantes los plátanos y en África occidental y Burundi la mandioca y la batata. Dado
que la mayoría de estos países tienen un consumo global de alimentos bajo (menos de 2.200
kcal/día) estos cultivos desempeñan un papel crucial en la seguridad alimentaria. En el
período hasta 1997-99, Ghana y Nigeria hicieron avances considerables con respecto a la
seguridad alimentaria mediante el incremento de la producción de esos cultivos, pero en la
mayoría de los 17 países restantes el consumo per cápita se estancó o disminuyó. La
disminución en el consumo mundial de raíces y tubérculos tradicionales ha ido acompañada
de una desviación gradual hacia la patata en algunas zonas. Una gran parte de esta
tendencia se explica por China, donde millones de agricultores y consumidores han
cambiado el consumo de batata por patata (FAO, 2015).
Los principales factores que limitan el consumo de los tubérculos andinos como el cubio
son: la oferta limitada, la poca versatilidad en la preparación, las dificultades para el
transporte y los problemas derivados a la preparación de estos alimentos, ya que según
Fano y Benavides (1992) la perecibilidad de los tubérculos andinos como el cubio hace que
sea difícil almacenarlos por mucho tiempo, por otro lado existe una marginalización de los
cultivos andinos en las dietas actuales debido al cambio en los hábitos alimenticios que trae
la urbanización, por lo tanto, en la medida que los cultivos andinos se adapten no solo a los
patrones de consumo sino también al sistema de vida de las poblaciones urbanas, los
esfuerzos que se hagan en el aspecto productivo, tendrán resultado, ya que tiene que existir
una reciprocidad en las relaciones de intercambio que se establecen entre quienes producen
y quienes consumen.
Se prevé que la demanda media de raíces y tubérculos aumente de nuevo en los países en
desarrollo, en los que la batata y la patata adquirirán una importancia especial como
piensos. En los años noventa, el uso como pienso de yuca importada en la Unión Europea
20
se disparó a consecuencia de los altos precios nacionales para los cereales, pero disminuyó
tan pronto como la reforma de la Política Agrícola Común hizo bajar los precios de los
cereales (FAO, 2015). En la Tabla 3 se muestra la producción agrícola, manejo poscosecha
y almacenamiento, procesamiento y envasado, distribución y consumo de las raíces y
tubérculos en algunas zonas del mundo.
Tabla 3. Estado de las raíces y tubérculos en el mundo
Zona mundial Producción
agrícola (%)
Manejo poscosecha
y almacenamiento
(%)
Procesamiento
y envasado (%)
Distribución
(%)
Consumo
(%)
Europa(incluida
federación de
Rusia)
20
9
15
7
17
América del
norte y Oceanía
20
10 15 7 30
Asia
industrializada
20 7 15 9 10
África
subsahariana
14 18 15 5 2
África del
norte, Asia
occidental y
central
6
10
12
4
6
Asia meridional
y sudoriental
6
19
10
11
3
América latina 14 14 12 3 4
Fuente: FAO (2012)
1.1.6 Aplicaciones del cubio. Desde las culturas ancestrales se han preparado diversos
alimentos y han realizado diversas aplicaciones con el cubio en fresco. En Perú se presenta
un elevado potencial de rendimiento del cubio asociado al alto contenido de glucosinatos
(exterior por el sistema solidario de comercialización del Fondo Ecuatoriano Populorum
Progressio (FEPP), este producto viene en fundas plásticas transparentes de 50 g y la
infusión del fruto seco es de color amarillo. El segundo producto o vino de cubio negro,
proveniente de Perú, está patentado y se expende en los centros naturistas a 35 soles
peruanos (31.789,39 COP) en presentación de botella de 750 mL. El tercer producto o los
chips, son alimentos energéticos, ricos en carbohidratos y aportan con cantidades
moderadas otros nutrientes como la vitamina C, carotenos totales y minerales. Finalmente,
el yogurt es realizado en la comunidad Santa Isabel de Chimborazo con el apoyo del
21
programa de producción ecológica bioandes del Ecuador. Los ingredientes claves en la
elaboración del yogurt son el cubio, leche y fermento lácteo (Izquierdo, 2013).
Además de su aprovechamiento en la alimentación, el cubio se emplea en la medicina como
un ingrediente para antibióticos contra microorganismos como: Escherichia coli,
Staphylococcus y Candida albicans. Así mismo, se le atribuyen propiedades medicinales
como la reducción de los niveles de testosterona, por lo que se suele recomendar para
prevenir o tratar las afecciones de la próstata. También se le atribuye propiedades curativas
del hígado y riñones. Por otro lado, se ha utilizado para el ambiente de las siguientes
enfermedades: cálculo renal o piedra en el riñón, litiasis, cálculos biliares, litiasis biliar,
infección renal, cistitis, insuficiencia renal, nefritis y uretritis (Izquierdo, 2013).
1.1.7 Harina de tubérculos. La harina (término proveniente del latín farina, que a su vez
proviene de far y de farris, nombre antiguo del farro) es un polvo fino que se obtiene a
partir de tubérculos deshidratados y molidos ricos en almidón y en otros componentes
como proteína, azúcares, minerales y vitaminas (Gallegos y Umaña, 2011). Los cultivos
andinos son estacionales y es necesario almacenar o transformar estos productos a través de
operaciones como el secado o deshidratación para mejorar su disponibilidad y
conservación. El uso de harinas de tubérculos representa una alternativa para recuperar
cultivos andinos nativos y reconocer que su potencial nutricional podría ser una
contribución importante al mercado mundial de alimentos, además se presenta como una
gran ventaja en la industria alimentaria, debido a que puede utilizarse en la formulación de
una gran variedad de productos de panificación, pastas, sopas deshidratadas, formulaciones
para comida de lactantes y snacks (Guerra, 2014).
Quiñones, Hernández, Corzo, y Torres. (2016) estudiaron la aplicación de harinas obtenidas
a partir de tubérculos, específicamente arracacha y cubio para productos horneados y
concluyeron que estas harinas permiten obtener un gran número de productos
gastronómicos. Además de esto, la inclusión de harinas de tubérculos en productos
horneados de harina de trigo no representa problema alguno en las características físicas del
producto y permite extender la vida útil de ellos. Las pruebas de aceptación realizadas de
productos horneados elaborados a partir de harinas de arracacha y cubio, fueron favorables.
El Codex Alimentarius (1995) clasifica las harinas de raíces y tubérculos en dos categorías,
así:
● Harina de raíces y tubérculos fina. Es la harina que no menos del 90% en peso
pasa con facilidad por un tamiz con orificios de 0,60 mm de apertura.
● Harina de raíces y tubérculos gruesa. Es la harina que no menos del 90% en peso
pasa por un tamiz con orificios de 1,20 mm de apertura.
1.1.8 Propiedades nutricionales de las harinas. El proceso de transformación de un
22
tubérculo como el cubio en harina no afecta las principales cualidades nutritivas del
producto natural, teniendo en cuenta que en estos términos, en la harina de cubio se puede
sobrepasar a otros tubérculos y cereales, ya que su contenido de proteínas es relativamente
elevado y puede llegar hasta un 15,7% en algunas variedades (Fano y Benavides, 1992).
Una harina con un elevado contenido de vitamina C, es un alimento que al consumirse en
forma abundante ayuda a reducir el riesgo de cualquier tipo de cáncer, incluida la leucemia,
el linfoma no Hodgkin, y cáncer de vesícula, mama, cuello del útero, colorrectal, esófago,
pulmón, páncreas, próstata, glándula salivares y estómago, adicionalmente ayuda al
organismo a tratar con la contaminación ambiental y sustancias químicas tóxicas (Murray,
Birdsall y Pizzorno, 2004).
Por otra parte, otro componente importante en la nutrición humana son las proteínas, estas
están constituidas por átomos de carbono, hidrógeno y oxígeno, la importancia del aporte
de proteínas desde la alimentación radica fundamentalmente, en que si bien el organismo
puede obtener algunas grasas a partir de los hidratos de carbono y glucosa a partir de las
proteínas, estas últimas no pueden ser obtenidas desde otros nutrientes, de modo que para
satisfacer sus necesidades siempre deben ser aportadas desde los alimentos (Naclerio,
2006).
Otro motivo por el que las proteínas son relevantes es porque poseen aminoácidos, los
cuales forman tejidos, enzimas y otros compuestos imprescindibles del organismo, como la
sangre hormonas, anticuerpos, material genético, etc. La estructura de los aminoácidos
muestra al menos un grupo amino radical con nitrógeno e hidrógeno (-NH2) y otro
carboxilo con carbono, oxígeno e hidrógeno (-COOH) llamado grupo ácido orgánico. Estos
grupos se unen a una cadena lateral compuesta principalmente por átomos de carbono, cuya
estructura es particular para cada aminoácido y permite diferenciarlos entre sí (Naclerio,
2006).
1.1.9 Propiedades funcionales de las harinas. Las propiedades funcionales se definen
como la aplicabilidad de un ingrediente dentro de la formulación en general, para el caso de
las harinas dichas propiedades suelen ser la capacidad de hidratación, de emulsificación, de
formación de espuma, de gelificación, de absorción de agua y aceite, de solubilidad, de
dispersabilidad, de adición de sabor y de formación de películas (Sangronis, Machado y
Cava, 2004). A continuación, se explica brevemente algunas de estas propiedades
funcionales y relevantes para la caracterización de las harinas.
● Capacidad de absorción de agua. Es una propiedad esencial para productos
cárnicos y de panadería, sopas, salsas, por su influencia sobre sus cualidades
sensoriales y rendimientos, sin embargo, no es necesariamente una función de su
contenido proteico, la presencia de otros componentes no proteicos puede influir
23
sobre ella. Así, en las harinas, esta función principalmente se debe a la elevada
hidratación de sus altas cantidades de almidón (Sangronis et al., 2004).
● Capacidad de absorción de aceite. Otra importante característica funcional, cuyo
mecanismo se debe principalmente a la retención física del aceite y al número de
cadenas laterales no polares en las proteínas que enlazan las cadenas
hidrocarbonadas de las grasas (Sangronis et al., 2004).
● Capacidad emulsificante y estabilidad de la emulsión. La función de emulsionar
las grasas es una de las más importantes para un aditivo en diversos sistemas
alimentarios. Esta propiedad además puede correlacionarse positivamente con el
grado de solubilidad de las proteínas. Para funcionar satisfactoriamente, gran parte
de las proteínas deben ser solubles y capaces de orientarse en la interfase agua-grasa
con sus superficies polares y no polares hacia las fases líquida y grasa
respectivamente, y a la vez sus moléculas deben interactuar unas con otras para
formar una película suficientemente fuerte, que rodee las partículas de grasa
dispersas evitando que puedan unirse (Sangronis et al., 2004).
● Capacidad espumante y estabilidad de la espuma. Es una propiedad relevante
para la textura, consistencia y apariencia de productos de panadería, dulcería,
helados e ingredientes de batidos, entre otros. Este fenómeno es similar a la
emulsificación, excepto en que la fase discontinua es aire u otro gas en lugar de la
grasa. Durante la formación de espuma, la proteína funcional se concentra en la
interfase del líquido y la burbuja, reduciendo la tensión superficial e incrementando
la viscosidad; esto mantiene la burbuja y minimiza la separación de líquido. De
modo parecido a la actividad emulsionante, la formación de espuma de la harina se
puede relacionar con la solubilidad de sus proteínas (Bou et al., 2006).
● Capacidad gelificante. Es una propiedad significativa para muchas matrices
alimenticias. Se debe a una agregación de moléculas que forman un retículo
continuo o matriz tridimensional, de dimensiones macroscópicas, que está inmerso
en agua sin que fluya. Esta matriz tiene la capacidad de retener grandes cantidades
de agua y también lípidos, polisacáridos y otros ingredientes (Bou et al, 2006).
● Sinéresis. La tendencia que puede tener un gel a contraerse y exudar líquidos. Este
fenómeno no es deseable en los geles de almidones y es indicativo de rearreglos de
los componentes amiláceos, después de la formación del gel, perdiéndose el
dominio de las moléculas de agua. La cantidad de sinéresis está relacionada
directamente con la tendencia de un almidón a retrogradar (Bou et al., 2006).
Con respecto a la harina de cubio, únicamente se encuentran estudios de las propiedades
24
funcionales enfocadas a una matriz alimenticia. Por ejemplo, Guerra (2014) estudió la
absorción de agua de la harina de cubio aplicada en un producto de panificación y concluyó
que genera productos de mayor consistencia al momento de mezclar con la harina de trigo,
además de poseer menor absorción de agua y mayor oscurecimiento en la corteza y sabores
específicos que la harina de trigo en el pan.
1.1.10 Calidad de harina de tubérculos. Calidad es la aceptación al uso, es decir, es el
conjunto de propiedades y características de una entidad que le confiere su alimento para
satisfacer unas necesidades expresadas o implícitas. La calidad de una harina hace
referencia al agrado de varios atributos medibles requeridos para aplicarlas en un producto
final, por lo que se puede resumir diciendo que representa la habilidad que la harina tiene
para que un producto sea uniforme, con características agradables bajo las condiciones que
establece el proveedor y el consumidor (Berrío y Escobar, 2000).
Esto quiere decir que, además de las propiedades funcionales, para evaluar la calidad de la
harina interviene otro factor como la relación entre el porcentaje de proteína, fibra,
carbohidratos y aminoácidos presentes en los diferentes tipos de harinas, ya que esto afecta
principalmente la absorción de agua. Además es necesario tener en cuenta el valor
nutricional, los factores físicos como la densidad, la acidez, la capacidad calorífica, su
morfología y el color, factores fisicoquímicos como la humedad y la acidez para determinar
su calidad y factores reológicos en los que se encuentra un estudio de la viscosidad de la
harina en solución acuosa, ensayo empleado en la industria, ya que de los resultados que se
obtienen permiten clasificar a las harinas en 3 grupos, principalmente: para panificación,
para la elaboración de pastas y para la elaboración de galletas (De la Vega, 2009).
En panadería las harinas de trigo brindan proteína, mejora la elasticidad y la fuerza de la
masa del producto, que causan como resultado un buen volumen del pan, siendo esta una de
las características más importantes en la calidad del pan. Sin embargo, las harinas de
tubérculo previamente estudiados como ñame, yuca y batata muestran que el valor
promedio para el porcentaje de proteínas fue menor que en comparación con las harinas de
uso cotidiano derivadas del trigo, arroz y maíz sin que estos sean tan distantes por lo que se
recomienda utilizar una mezcla entre harina de trigo y harina de tubérculo, lo cual
aumentaría el valor nutricional del producto y mantendría las propiedades funcionales. Por
otra parte, la viscosidad que genera las harinas de tubérculos en matrices líquidas, es mayor
que la presentada por las harinas de trigo, arroz y maíz (Salazar y Marcano, 2011).
1.1.11 Fuentes de fertilización en cultivos de tubérculos. Otro aspecto de interés en los
tubérculos es la influencia o el efecto sobre su composición fisicoquímica y nutricional, con
respecto a las actividades empleadas en la cultura agronómica aplicada en su cultivo; y la
fertilización es un aspecto a resaltar en esa incidencia de macro y micronutrientes.
25
Los fertilizantes son sustancias químicas que proveen nutrientes a los cultivos, esto para
producir cultivos de mejor calidad, debido a que estos pueden mejorar los suelos
sobreexplotados que han disminuido su fertilidad (FAO, 2002). Este debe aportar a la
planta lo que ella necesite para alcanzar su crecimiento óptimo, es decir, el término
fertilizar se refiera a aportar sustancias minerales y orgánicas (Finck, 1998).
Existen fertilizantes compuestos por materia orgánica e inorgánica, basados en que las
coexistencias de estas materias en el suelo dan cabida a una gran cantidad de
microorganismos que se adaptan a sus características físicas y químicas aun cuando estas
sean variables. Dichos microorganismos poseen un alto grado de importancia en los
ecosistemas terrestres, puesto que cumplen la función de descomponer sustancias orgánicas
de desecho en sus componentes básicos, los cuales se metabolizan junto con los nutrientes
obtenidos del suelo, para generar nueva biomasa y llevar a cabo sus funciones vitales
(Pardo, Perdomo y Benavides, 2004).
La diferencia entre un fertilizante orgánico y uno inorgánico es que, el primero es toda
sustancia de origen animal, vegetal o mixto que se adicione al suelo para mejorar su
fertilidad, mientras que el segundo está compuesto por sustancias minerales de origen
artificial, formada a partir de la unión de diversos elementos químicos en laboratorio
(Fernández, 2008). La fuente de fertilización determina entonces qué tipo de minerales se
adicionan, como:
● Fertilizante químico-inorgánico. Son elementos que tienen un origen mineral—
extraídos de la tierra, como el nitrato—o químico. Generalmente los de este tipo son
de acción rápida y estimulan el crecimiento y vigor de las plantas cuando se aplican
sobre la superficie. De forma general, las plantas necesitan 16 elementos nutritivos:
carbono, hidrógeno y oxígeno los cuales puede obtener del ambiente. Los otros 13
elementos pueden clasificarse en macronutrientes y micronutrientes
(oligoelementos) (FAO, 2002a).
▪ Macronutrientes. Los principales son el nitrógeno (N), fósforo (P) y
potasio (K). Los secundarios son: calcio (Ca), azufre (S) y magnesio
(Mg).
▪ Micronutrientes u oligoelementos. Como boro (B), cloro (Cl), cobre
(Cu), hierro (Fe), manganeso (Mn), molibdeno (Mo) y zinc (Zn).
● Fertilizante orgánico. Pueden ser de origen mineral, vegetal, animal o mixto. Se
forman a partir de procesos naturales en los que la mano del hombre no interviene o
interviene muy poco. Un ejemplo de esto son los abonos a partir de estiércol de
varios animales, yeso agrícola, residuos de cosecha, la lombricomposta o la
composta. La mayoría son de acción lenta, pues proporcionan nitrógeno orgánico
que debe ser transformado en inorgánico por las bacterias del suelo antes de ser
26
absorbido por las raíces, la rapidez de acción dependerá del terreno y condiciones
adecuadas de temperatura y humedad.
Algunos de los compuestos que se adicionan para complementar la acción de los
fertilizantes orgánicos e inorgánicos son (FAO, 2002b):
● Biofertilizantes. Es una sustancia que contiene microorganismos vivos, los cuales,
cuando se aplican a superficies de plantas o suelos, colonizan la rizosfera (la raíz) o
el interior de la planta, y promueven el crecimiento al incrementar el suministro o la
disponibilidad de nutrientes primarios a la planta huésped.
● Compostaje. Son compuestos como las fitohormonas, ácidos húmicos o fúlvicos,
que se originan en el suelo, composta; lombricomposta) y aminoácidos (proviene
del colágeno de origen animal o de algas) que pueden complementar los fertilizantes
químico-inorgánico para producir un cultivo más sano.
1.1.12 Fertilización como fuente de nutrición. La alimentación y nutrición de los seres
humanos depende principalmente de los nutrientes: minerales, carbohidratos, vitaminas,
proteínas y grasas contenidos en los alimentos de origen animal y vegetal. La calidad de los
alimentos de origen vegetal, dependen también de los nutrientes que contienen las
provisiones que ellos consumen. Así, la calidad nutritiva de un tubérculo, depende de la
cantidad y fuente de nitrógeno, fósforo, potasio, calcio, magnesio, azufre, entre otros,
aportados por el suelo de la parcela de producción — cuando el cultivo se lleva a cabo en
sistemas de producción en campo — o bien, o está en función de los nutrientes contenidos
en la solución nutritiva de un sistema hidropónico (Anffe, 2008). Así la cantidad de
nitrógeno presente en el suelo de un cultivo es importante, teniendo en cuenta que este
nutriente constituye el 17% de una molécula de proteína y en consecuencia, la
concentración de las proteínas en las plantas depende de la cantidad de nitrógeno
disponible. Por otro lado, el fósforo influye en la absorción de N2 y su metabolismo,
mientras que el potasio puede ocasionar deficiencias de calcio y magnesio, si se encuentra
en grandes cantidades, ya que estos nutrientes tienen características similares y el K
compite con ellos en la absorción radicular (Anffe, 2008).
Por lo tanto, es importante estudiar la selección de las fuentes y tipos de fertilizantes que
son aplicados al suelo para nutrir los cultivos y su influencia en las características generales
del alimento.
1.2 ESTADO DEL ARTE
De acuerdo a las últimas investigaciones o estudios sobre los temas pertinentes del presente
trabajo de grado se pueden enunciar los siguientes:
Surco y Artemio (2004) efectuaron un análisis químico, completo a 3 tubérculos: oca
27
(Oxalis tuberosa), olluco (Ullucus tuberosus) y cubio (Tropaeolum tuberosum) al estado
fresco, además aislaron el almidón de los 3 tubérculos y realizaron una caracterización
morfológica, física y fisicoquímica, encontrándose los siguientes valores: proteína 0,97%,
1,00%, 1,20%; grasa 0,80%, 0,0%, 0,2%; cenizas 0,57%, 0,52%, 0,70%, fibra 0,76%,
0,58%, 0,79 %; carbohidratos 13,16%, 12,58%, 10,95%, respectivamente. Se aisló el
almidón de los 3 tubérculos siendo el rendimiento de 12,85%, 5,05% y 2.20 % para la oca,
olluco y cubio respectivamente. En cuanto a las características morfológicas de los
tubérculos, se encontró que los gránulos de almidón tenían la forma elíptica, triangular y
globular con un tamaño promedio de 30, 15 y 10 µm para la oca, olluco y cubio
respectivamente. Se encontró que la solubilidad de los gránulos de los almidones a 60 ºC
fue de 6,97% para la oca, 2,75% para el olluco y 2,27% para el cubio; mientras que el poder
de hinchamiento varió entre 11,85, 8,36% y 4,51% para cada uno de ellos. La viscosidad
determinada mediante un viscosímetro de Brookfield a 60 ºC, fue de 504, 392 y 340 cP
para la oca, olluco y cubio respectivamente.
Urresta (2010) evaluó el valor químico y nutricional de la harina de mashua o cubio
(Tropaeolum tuberosum) en la dieta de pollos de engorde y determinaron unos resultados
favorables para el uso de harina de cubio en sustitución de la harina de maíz en dietas para
pollos de engorde debido a que el valor de energía metabolizable y proteína fueron
similares al maíz. debido a que el valor de energía metabolizable (3264,60 kcal/kg) y
proteína (7,46%), fueron similares a (3250 kcal/kg) y (7,10%) respectivamente del maíz.
Guerra (2014) realizó un estudio con el fin de difundir una alternativa para sustituir en
niveles óptimos la harina de trigo por la harina de cubio (Tropaeolum tuberosum) en la
elaboración de pan de molde, teniendo en cuenta los resultados que arrojó la caracterización
realizada a la harina de cubio de: humedad (13,8%), proteína (10,40%), cenizas (5,68%),
fibra (6,24%), carbohidratos totales (62,18%), grasa (1,70%), índice de solubilidad y
absorción de agua (1,27 y 2,06 respectivamente). Para después analizar las mezclas de
harina de trigo y harina de cubio variando el porcentaje de adición de la última en 5, 10 y
20% y evaluando su calidad en panificación según su capacidad de absorción de agua y
estabilidad durante todo el proceso de la elaboración del pan de molde, encontrando una
respuesta positiva en las 3 sustituciones.
Yungán (2015) evaluó el efecto de los métodos de extracción del almidón de mashua o
cubio variedad zapallo (Tropaleum tuberosum) y su efecto en las características
fisicoquímicas y reológicas. El método físico a través del licuado y el rallado y el método
químico mediante la aplicación de hidróxido de sodio y ácido cítrico. Los resultados del
análisis fisicoquímico del almidón extraído por el método químico fueron los siguientes:
humedad (9,8%), cenizas (0,0%), fibra (0,3%), acidez (0,2 meq de H2SO4/ g de almidón),
además se obtuvieron los siguientes datos del análisis reológico (temperatura de
gelatinización (59,5 °C), índice de absorción de aceite (7,2%), índice de solubilidad (3,4%)
28
y poder de hinchamiento (7,2%). Concluyendo de esta manera que los productos finales
obtenidos a través de extracción química presentaron un aspecto de harina fina a la que se
le encontraron diferentes aplicaciones potenciales como aditivo alimentario, según los
resultados del análisis fisicoquímico y reológico.
Referente a los análisis que se realizan a diferentes tipos de harinas de cereales, raíces y
tubérculos, se tienen en cuenta las siguientes investigaciones:
Techeira, Sivoila, Perdomo, Ramírez y Sosa (2014) realizaron la caracterización
fisicoquímica, nutricional y funcional de muestras de harina obtenidas a partir de la yuca,
batata y ñame cultivadas en Venezuela, hallando diferencias estadísticamente significativas
entre las muestras estudiadas para acidez titulable (de 0,20 a 1,55 meq/100g), color (índices
de blancura de 76,60 para harina de ñame amarillo a 86,70 para harina de yuca blanca),
densidad relativa (0,48- 0,69 g·ml-1 ), humedad (5,07-8,69%), cenizas (valores más altos
de 3,39% para harinas de batata morada y 3,33% para la anaranjada), fibra dietética (5,02-
12,35%), proteína cruda (el valor más alto de 12,33% para batata anaranjada) y almidón
(valores más altos en la harina de yuca, de 72,37 y 77,49%). Las harinas de yuca amarilla y
batata morada tuvieron los valores más altos de poder de hinchamiento (34,4 y 29,7%) y
solubilidad en agua fría (59,8 y 58,6%), mientras que en el estudio de viscosidad la harina
de yuca amarilla fue la que tuvo el valor más alto a 90ºC (1180 cP). En cuanto a las
características nutricionales, se determinó que las harinas de batata presentaban una mayor
proporción de almidón resistente (73,56 a 87,18%) y los valores más bajos de digestibilidad
(35,43%).
Fonseca y Romero (2012) evaluaron en conjunto con Corpoica y la Universidad de la Salle,
un proyecto de investigación titulado “Generación de variedades mejoradas de papa criolla
(Solanum phureja), con características morfo-agronómicas, de cosecha, acondicionamiento
y transformación, ideales para la exportación en el departamento de Cundinamarca”
tomando como objetivo evaluar las propiedades fisicoquímicas, que ayuden a determinar
después de la obtención de harina precocida y no precocida de 10 clones promisorios de
papa criolla (Solanum tuberosum grupo Phureja), las aplicaciones de las harinas (precocidas
y no precocidas) para diferentes procesos industriales, y los cambios que presentan en su
composición y uso. Obteniendo como resultado que las harinas de clones promisorios
precocidos y no precocidos presentaron índices de solubilidad en agua de 3,92% y de
3,28%, y valores de 747,5 a 2637,5 cP en cuanto a la viscosidad, indicando una aplicación
potencial como espesante, enriquecimiento de fórmulas, sopas, extruidos, mezclas para
natilla, gelatinas sintéticas, alimentos para infantes y bebidas, de acuerdo a la viscosidad
necesaria para estos productos en promedio. Concluyendo que la harina de los clones
promisorios de papa criolla tiene una amplia gama de aplicaciones optativas para la
industria alimentaria.
29
1.3 MARCO LEGAL
Actualmente no existe legislación establecida para harina precocida de cubio, por lo que se
tendrá en cuenta exigencias o criterios establecidos por entidades nacionales e
internacional, como:
● Buenas prácticas de manufactura (BPM), Decreto 3075 y Resolución 2674. Los
cuales tiene por objeto establecer los requisitos sanitarios que deben cumplir las
personas naturales y/o jurídicos que ejercen actividades de fabricación,
procesamiento, preparación, envase, almacenamiento, transporte, distribución y
comercialización de alimentos y materias primas, por lo tanto, se tomarán en cuenta
estos requisitos para la elaboración de la harina de cubio.
● Norma Técnica Colombiana NTC 267 de 2009 Harina de trigo. Esta norma
establece los requisitos que debe cumplir la harina de trigo para consumo humano,
elaborada con trigo común, Triticum aestivum L. o con trigo ramificado, Triticum
compactum Host., o una mezcla de los mismos, que ha sido preenvasada y está lista
para la venta al consumidor o está destinada para utilizarla en la elaboración de
otros productos alimenticios. Se tomará en cuenta para realizar la determinación del
contenido de humedad y proteína de las harinas elaboradas.
● Norma Técnica Colombiana NTC 3594 de 2014 Productos de molinería, harina
precocida de maíz para consumo humano. Esta norma establece los requisitos
que debe cumplir y los ensayos a los que debe someterse la harina de maíz
precocida para consumo humano. Se tomará en cuenta para realizar la
determinación del índice de absorción, el contenido de cenizas y la determinación
de la granulometría.
● AACC International. Organización sin fines de lucro dedicada a promover el
conocimiento y la comprensión de la ciencia grano de cereal a través del liderazgo
investigación, la educación y el servicio técnico superior. Aquí se exponen los
protocolos de análisis de harinas obtenidas a partir de cereales y almidones en
general. Por lo tanto, se tomará como referencia para la caracterización funcional y
nutricional.
30
1.4 MARCO CONTEXTUAL
Para la experimentación se empleó cubio cultivado en las condiciones de fertilización y del
suelo del Campo de Pruebas Agronómicas de la Universidad de La Salle Sede Norte, que se
describen a continuación.
1.4.1 Fuentes de fertilización. En la Tabla 4 se observan los diferentes ambientes de
fertilización a los que se sometieron los cultivos de cubio variedad blanca ojo morado con
semillas medianas entre 30 y 45 g.
Tabla 4. Fuentes de fertilización utilizadas en cada ambiente
Ambientes Observaciones Tipo de fertilizante
1. Sin fertilización No se adicionó ningún tipo de
fertilización
Solo los componentes
naturales del suelo
2. Con fertilización
convencional
Adición de fertilizante convencional
según análisis de suelo
Fertilizante 15 (N)-15 (P)-
15 (K)
3. Fertilización convencional más
orgánica
Fertilización mixta según requerimiento
del cultivo
Fertilizante 15-15-15 y
compost (50:50)
4. Fertilización
orgánica
Compost preparado con residuos
vegetales orgánicos
Adición de compost
Fuente: Rodríguez (2017)
1.4.2 Componentes naturales del suelo. Un estudio realizado al suelo del cultivo de cubio
reportó los componentes que se muestran en la Tabla 5.
Tabla 5. Estudio de suelo de la Universidad de la Salle Sede Norte
Parámetros químicos Calificación Parámetros químicos Calificación
N-NH4 Medio Sodio (Na) Ideal
Fósforo (P) Bajo Potasio (K) Exceso
31
Calcio(Ca) Óptimo Azufre (S) Óptimo
Magnesio (Mg) Deficiente ---- ----
Fuente: Centro de Bio-sistemas Universidad de Bogotá Jorge Tadeo Lozano (2015)
1.4.3 Características del fertilizante convencional. Este fertilizante empleado y conocido
comercialmente como fertilizante 15-15-15 aportó al cultivo de cubio los componentes de
la Tabla 6.
Tabla 6. Composición del fertilizante 15-15-15
Compuesto Composición (%)
Nitrógeno total (N2) 15
Pentóxido de fósforo (P2O5) 15
Óxido potásico (K2O) 15
Óxido de Calcio (CaO) 25
Fuente: García y Pantoja (1998)
Durante más de 30 años, miles de agricultores han utilizado este fertilizante con éxito en
una gran variedad de cultivos, debido a su alto contenido de nitrógeno, fósforo y potasio,
los cuales son compuestos indispensables en el óptimo desarrollo de los cultivos. Su alta
disponibilidad de nutrientes se basa en que sus tres nutrientes se disuelven fácilmente en el
agua del suelo, lo que permite un suministro eficaz para las plantas (Monómeros Colombos
Venezolanos S.A., S.F.).
Los compuestos que aportan nitrógeno son el nitrato (NO3) y el amonio (NH4), el primero
es rápidamente absorbido por la planta, mientras que el segundo queda temporalmente
retenido en el suelo aportando el nitrógeno de manera gradual al cultivo y disminuyendo las
pérdidas de este nutriente en el suelo. El contenido de fósforo es aportado por fosfato
monoamóniaco, el cual es altamente soluble, igual que el cloruro de potasio encargado de
realizar el aporte de potasio al fertilizante. Es comercializado en presentación granulada,
para garantizar que suministra siempre la misma cantidad de elementos nutricionales sin
importar el tamaño, ubicación, color o peso del gránulo (Monómeros colombos
venezolanos S.A., S.F.).
1.4.4 Características del compostaje. Este producto empleado en la fertilización se obtuvo
en la compostera aledaña al cultivo de cubio con residuos vegetales, frutas y verduras,
provenientes de una Central de Abastos (CODABAS). Este compostaje fue un recurso
aportado por el campo de pruebas agrícolas de la Universidad de la Salle Sede Norte. En la
Tabla 7 se reportan los compuestos de este fertilizante orgánico que fueron determinados
32
teóricamente.
Tabla 7. Composición del compostaje o fertilizante orgánico
Compuesto Composición Compuesto Composición
Nitrógeno (N) (%) 2,91 Hierro (Fe) (%) 0,6
Fósforo (P) (%) 2,01 Manganeso (Mn) (ppm) 2,28
Potasio (K2O) (%) 1,8 Cobre (Cu) (ppm) 40,10
Calcio (Ca) (%) 0,46 Zinc (Zn) (ppm) 13,3
Magnesio (Mg) (%) 0,64 ---- ----
Fuente: Flórez (2012)
La materia orgánica es uno de los más importantes componentes del suelo, su composición
es muy variada, pues proviene de la descomposición de animales, plantas y
microorganismos presentes en el suelo o en materiales fuera del predio. Es justamente en
esa diversa composición donde radica su importancia, pues en el proceso de
descomposición, muy diversos productos se obtienen, que actúan en el suelo para construir
su materia orgánica. Estos materiales inician un proceso de descomposición o de
mineralización, y cambian de su forma orgánica (seres vivos) a su forma inorgánica
(mineral, soluble o insoluble). Estos minerales fluyen por la solución del suelo y finalmente
son aprovechados por las plantas y organismos, o estabilizados hasta convertirse en humus,
mediante el proceso de humificación (Román, Martínez y Pantoja, 2013).
Algunos de los beneficios de emplear compostaje orgánico en el suelo se reconocen en la
facilidad del manejo del suelo para las labores de arado o siembra; en la capacidad de
retención de la humedad del suelo; en la reducción del riesgo de erosión; en la regulación
de la temperatura del suelo; en el aporte de macronutrientes, como N, P, K y
micronutrientes; en el aporte de organismos (como bacterias y hongos) capaces de
transformar los materiales insolubles del suelo en nutrientes para las plantas y degradar
substancias nocivas mejorando las condiciones del suelo y aportando carbono para
mantener la biodiversidad (Román et al., 2013).
33
2. METODOLOGÍA DE LA EXPERIMENTACIÓN
En el presente capítulo se relacionan todas las actividades realizadas durante la
experimentación para la obtención de la harina de cubio variedad colombiana blanca ojo
morada cultivada en cuatro ambientes diferentes de fertilización, así como los métodos
empleados en su caracterización.
2.1 OBTENCIÓN DE HARINA DE CUBIO PRECOCIDA
A partir de los cubios cosechados en los cuatro ambientes de fertilización mencionados en
la Tabla 4, se procedió en la Planta Piloto de Frutas y Hortalizas de la Universidad de La
Salle Sede Norte y en los Laboratorios de la Facultad de Ingeniería de la Sede La
Candelaria, realizar la obtención de cuatro harinas de cubio (harina por ambiente) con el
proceso que se describe enseguida (Cerón et al., 2012).
● Recepción y pesaje de la materia prima. Los cubios cosechados que se
emplearon, se recibieron, se pesaron y posteriormente se envasaron en costales
diferentes para cada ambiente de fertilización empleado, luego se almacenaron en
un ambiente seco, ventilado y protegido de la luz.
Figura 1. Cubio variedad blanca ojo morado
Fuente: foto tomada por autores
● Selección y clasificación. Se separaron los cubios que tenían daños mecánicos y
deterioros por plagas o enfermedades, para utilizar únicamente los cubios con
buenas características fitosanitarias. Además, se separaron los cubios que
presentaban piel verdosa de los blancos que estaban en su completo proceso de
maduración.
34
● Limpieza. Los tubérculos se lavaron por inmersión en agua y se cepillaron para
eliminar la tierra y la materia orgánica adheridas a la cáscara y facilitar la posterior
desinfección.
● Desinfección. Luego del lavado, el producto se sumergió en solución Timsen® (n-
alquil dimetil bencil amonio) en una concentración de 200 ppm, que equivale a 2g
por litro de agua, con un tiempo de exposición de 5 min para eliminar los patógenos
presentes.
● Rallado. Los cubios se rallaron manualmente con un rallador metálico para reducir
su tamaño y tener más expuesto el tejido celular en las operaciones siguientes.
● Precocción. Los tubérculos rallados se sumergieron en agua caliente a 90°C por un
tiempo de 3 a 4 min, luego se escurrieron y se realizó un choque térmico por 4 min
con agua fría (Guerra, 2014).
● Deshidratación. El producto escaldado se colocó sobre bandejas y se llevó a un
deshidratador automático marca VR. INGENIERIA modelo 2001 de la serie
BO00182, a una temperatura de 60°C durante 3 a 4 h hasta alcanzar una humedad
≤11% (ICONTEC, 2009).
● Molido. El producto deshidratado se redujo de tamaño por medio de un molino de
pruebas de laboratorio marca IKA® modelo A11 basic.
● Tamizado y granulometría. La harina obtenida se pasó por una serie de tamices de
la Serie Tyler No. 10, 50, 60, 80, 100 y colector, con el fin de establecer el perfil
granulométrico y determinar el tamaño de la partícula de la harina de cubio.
Después de pasar la muestra de harina de cubio por el equipo Ro-Tap marca W.S
Tyler® Modelo 39 RX-29 Serial 18348 (Figura 1) se pesó cada fracción de harina
retenida en cada tamiz. Enseguida se calculó la fracción diferencial dividiendo el
peso retenido en cada malla (Wret) sobre el peso total (W) (Ecuación 1). Después,
se graficaron las fracciones diferenciales (Φn) versus diámetro promedio de
partícula (Dpn) obtenido del promedio del diámetro de dos mallas consecutivas de
la Serie Tyler empleada (McCabe, Smith y Harriot, 2002) (Ecuación 2). Sobre la
curva obtenida se determinó la distribución del tamaño de partícula de las harinas.
W
WretΦn Ecuación 1
35
2
DDDpn 21 Ecuación 2
Figura 2. Equipo Ro-Tap W.S Tyler® Modelo 39 RX-29
Fuente: Planta Piloto Cereales (Sede La Candelaria)
● Envasado. Las fracciones tamizadas se envasaron en bolsas de polietileno de baja
densidad con sello hermético Ziploc® marcadas de acuerdo a los códigos
establecidos para cada ambiente de fertilización utilizado, para protegerlo de la
humedad y el oxígeno, conservando sus características, como se observa en la
Figura 3.
Figura 3. Harinas envasadas en bolsas de polietileno
Fuente: foto tomada por autores
● Almacenado. La harina de cubio se almacenó a temperatura ambiente, en un sitio
seco, ventilado, protegido de la luz y de la humedad.
36
En la Figura 4 se observa el diagrama de flujo de bloques con las actividades descritas en el
proceso de obtención de la harina de cubio, al cual se le hallaron los pesos de materiales en
cada etapa para plantear el balance de materia y los rendimientos de obtención de cada
harina de cubio (Ecuación 3).
100tubérculosdemasa
harinademasa%oRendimient Ecuación 3
Figura 4. Diagrama de flujo de la elaboración de harina de cubio
PESADO
SELECCIÓN
LIMPIEZA
DESINFECCIÓN
RALLADO
PRECOCCIÓN
DESHIDRATACIÓN
MOLIDO
TAMIZADO
ENVASADO
ALMACENADO
Cubio
Agua
Cubio rechazado
Agua, impurezas
Agua calienteDesinfectante
Agua,
Desinfectante
Impurezas
Agua a 90°C Vapor
Bolsas
polipropileno
Aire caliente Vapor
Harina de cubio
precocida Fuente: autores
2.2 CARACTERIZACIÓN DE LAS HARINAS PRECOCIDAS DE CUBIOS
37
Para la caracterización se realizaron los siguientes protocolos de análisis por triplicado
tomando como muestra directamente la harina de cubio precocida, en la Planta Piloto
Frutas y Hortalizas de la Sede Norte, en la Planta Piloto de Grasas y Cereales de la Sede La
Candelaria, Laboratorio de Nutrición de la Sede Norte y en el Laboratorio de Química de la
Sede Norte.
La caracterización se realizó para reconocer si existían diferencias significativas entre las
características de los cubios cultivados en las diferentes fuentes de fertilización.
2.2.1 Características fisicoquímicas. En esta caracterización se determinaron
características físicas y componentes químicos de la harina de cubio.
Color. A cada muestra se le determinó el color mediante coordenadas espaciales
CIELAB mediante las indicaciones de la Norma CIES017/E (2011) con el
colorímetro Konika Minolta® CR-410C (Figura 5). Este colorímetro trabajó con un
flash de luz que indicó el espacio cartesiano de los ejes L* a* b*, los cuales
representaban la luminosidad (negro-blanco), contenido de rojo (+) o verde (–) y
contenido de amarillo (+) o azul (–), respectivamente. Se inició con una calibración
en blanco con las mismas condiciones de temperatura que las muestras problema y
se procedió a hacer la medición de las harinas distribuidas uniformemente en una
caja de Petri.
Figura 5. Colorímetro Kónica-Minolta® referencia CR-410C
Fuente: foto tomada por autores
Calor de combustión. Inicialmente se realizó una pre-prueba para acondicionar el
calorímetro o bomba calorimétrica automática marca Parr® 6300 Calorimeter. Para
esto se colocó la cápsula de combustión vacía sin algodón en el soporte para la
cápsula del cabezote. Luego se colocó el cabezote dentro de la bomba de
38
combustión, evitando chocar con las paredes del compartimiento, verificando que la
pestaña del cabezote encaje con la bomba y el resto de pestañas, se hizo presión
hacia abajo y se giró a la izquierda. Después se cerró la tapa de seguridad de la
bomba calorimétrica ajustando correctamente el seguro y se oprimió la tecla
nombrada comienza pre-prueba. Al terminar la corrida se abrió la tapa de seguridad
de la bomba calorimétrica, se hizo presión al cabezote hacia abajo y se giró a la
derecha, hasta que coincidieran las pestañas y se sacó lentamente el cabezote. Luego
se colocó el cabezote en el soporte adecuado, se sacó la cápsula y se limpió. Como
paso final se secó el agua presente en todo el compartimiento interior de la bomba
(Figura 5).
Para iniciar la medición de las pruebas, se empleó una capsula de combustión para
cada medición y se inició tarando la cápsula de combustión (completamente limpia
y seca) con el objetivo de pesar la muestra. Luego se colocó la cápsula de
combustión con la muestra en el soporte de la cápsula que tiene el cabezote, se
colocó el algodón (hilo de algodón) como conductor en el alambre de ignición
entrelazando los extremos dejando uno más largo, el cual estaba en contacto con la
muestra. Se colocó el cabezote dentro de la bomba de combustión, evitando chocar
con las paredes del compartimiento, verificando que la pestaña del cabezote encaje
con la bomba y el resto de pestañas, se hizo presión hacia abajo y se giró a la
izquierda, después se cerró la tapa de seguridad de la bomba calorimétrica ajustando
correctamente el seguro y se oprimió otra tecla nombrada comienza pre-pesada, para
introducir la identificación de la muestra y el peso exacto de la muestra. Después se
oprimió la tecla empezar para iniciar la corrida de la muestra. Al terminar la corrida,
se abrió la tapa de seguridad de la bomba calorimétrica, se hizo presión al cabezote
hacia abajo y se giró a la derecha, hasta que coincidieron las pestañas y se sacó
lentamente. Luego se colocó el cabezote en el soporte adecuado, se sacó la cápsula y
se limpió. El agua presente en todo el compartimiento de la bomba se secó para
continuar con la siguiente muestra de harina (Figura 6).
Figura 6. Bomba calorimétrica automática marca Parr® 6300 Calorimeter
39
Fuente: foto tomada por autores
● Densidad. Se realizó según el protocolo de Smith (1967) citado por Manchola
(2012) para lo cual se pesó la muestra y la probeta a utilizar, posteriormente se
introdujo la muestra en la probeta a un volumen determinado y se calculó la
densidad aparente con la siguiente Ecuación 4.
V
wpwhwpρa
Ecuación 4
Donde:
ρa= densidad aparente
wp = peso probeta
wh = peso de harina
V=volumen
● Humedad y materia seca. El contenido de humedad se determinó por medio del
método de la AOAC 925.10/05 por triplicado. El método inició con la enumeración
y tarado de las cápsulas en una estufa de secado a 100 °C durante 4 h, después de
este proceso se dejaron en un desecador hasta llegar a temperatura ambiente. Las
muestras más la cápsula se pesaron y se condujeron a la estufa de secado a 103°C
hasta alcanzar un peso constante. Finalmente se pesaron las muestras para obtener el
porcentaje de humedad con la siguiente Ecuación 5.
100M
MM%Humedad 01
Ecuación 5
Donde:
M1 = peso de la cápsula y la muestra desecada
40
M0= peso de la cápsula vacía
M= peso de la cápsula y la muestra antes del secado
Con el contenido de humedad y por diferencia se halló el porcentaje de materia seca
en cada harina de cubio (Ecuación 6).
Materia seca (%) = 100 – Humedad (%) Ecuación 6
● Acidez titulable. se empleó como referencia el protocolo estandarizado por la
AOAC 942.15. Inicialmente se pesó en un erlenmeyer 1 g de muestra para cada
ensayo, luego se agregaron 10 mL de agua destilada y 3 gotas de fenolftaleína,
seguido a esto se tituló con NaOH 0,1 N hasta que se alcanzó un pH de 8,1. Con la
Ecuación 7 se calculó el porcentaje de acidez.
100Pm
PeqCV%Acidez
Ecuación 7
Donde:
V = volumen gastado de NaOH
C= concentración de NaOH
Peq= peso equivalente del ácido cítrico
Pm=peso muestra
2.2.2 Características funcionales. A continuación, se describen los métodos aplicados en
la caracterización funcional de la harina de cubio.
● Índice de absorción de agua e índice de solubilidad. El método empleado fue el
de Anderson et al. (1982). Inicialmente se prepararon los tubos de centrífuga de 15
mL se enumeraron y se secaron a 60°C durante 30 min en una estufa, se pesaron los
tubos vacíos y después se pesaron 0,83 g de cada harina, luego se adicionaron 10
mL de agua destilada previamente calentada a 60°C, se agitaron cuidadosamente.
Posteriormente los tubos de centrífuga se llevaron a un baño de agua a 60 °C por 30
min, transcurridos 10 min se interrumpió el calentamiento para agitar las muestras
unos pocos segundos y finalizado el calentamiento se centrifugó a 3600 rpm en una
centrifuga marca Becton Dickinson, modelo Dinac Centrifuge, durante 30 min a
temperatura ambiente (Figura 7). Al finalizar, se separó el sobrenadante con una
micropipeta y se pesó el sedimento final.
Para determinar el índice de solubilidad se tomó una alícuota de 2 mL del
sobrenadante retirado anteriormente y se llevó a una estufa de secado a una
temperatura de 100 °C durante 12 h, se tomaron los pesos de la muestra al inicio y
41
al final del secado. Con la Ecuación 8 se calculó el índice de absorción de agua y
con la Ecuación 9 se calculó el índice de solubilidad de agua.
W
WpIAA Ecuación 8
Donde
IAA= índice de absorción de agua
Wp= peso de precipitado
W=peso de la muestra
100W
WsISA Ecuación 9
Donde:
ISA= índice de solubilidad de agua
Ws= peso del sedimento seco
W= peso de la muestra
Figura 7. Etapas de medición del índice de absorción de agua e índice de solubilidad
Fuente: foto tomada por autores
● Capacidad de absorción de aceite. Se empleó el método de Lin y Humbert (1974).
Se pesó 1 g de harina y se adicionaron 10 mL de aceite vegetal, mezclándolos bien
durante 1 min. Se dejó reposar la mezcla durante 30 min y cada 5 min se mezclaron
por 30 s. Finalizado este tiempo, se centrifugó (Centrifuga marca Becton Dickinson,
modelo Dinac Centrifuge) a 3500 rpm durante 25 min (Figura 8). Se decantó el
aceite libre, invirtieron los tubos en un ángulo de 45° dejando drenar durante 30
min. Se calculó la cantidad de aceite absorbido por diferencia de peso como se
muestra en la Ecuación 10 y se expresaron los resultados como gramos de aceite
42
absorbido por gramo de harina.
W
WsCAO Ecuación 10
Donde:
CAO=capacidad de absorción de aceite
Ws= peso del sedimento después del drenado
W= peso de la muestra
Figura 8. Centrífuga marca DYNAC
Fuente: foto tomada por autores
2.2.3 Características reológicas. A la harina de cubio se le revisó su comportamiento
reológico con las siguientes pruebas.
Viscosidad. De acuerdo al protocolo ISI 17-1e (International Starch Institute,2002)
Se utilizó un viscosímetro Brookfield Fungilab (Figura 9) a una velocidad y
temperatura constante. En un vaso de precipitado se preparó una suspensión acuosa
al 10% (p/p) de harina, teniendo en cuenta los pesos de la muestra, del agua y del
vaso; enseguida se agitó la suspensión hasta tener una muestra homogenea, se llevó
a un bano de agua en ebullición, con agitación constante, se detuvo la agitación a
los 15 min y se dejó en calentamiento la suspensión por 15 min más. Al finalizar el
calentamiento se completó con agua destilada el peso perdido por la evaporación y
se enfrió por agitación hasta 50 ºC para medir la viscosidad a 100 rpm con el husillo
No. 4. Los resultados de la viscosidad se expresaron en cP (centipoise).
Figura 9. Medición de viscosidad
43
Fuente: foto tomada por autores
Temperatura de gelatinización. Esta característica se determinó mediante dos
protocolos.
Protocolo 1. Según FAO (2007) se realizó el siguiente procedimiento para
calcular la temperatura de gelatinización: se pesaron 10 g de harina, se
disolvieron en agua destilada y se llevaron a 100 mL. Posteriormente se
calentó el agua en un vaso de precipitado de 250 mL a 85 °C, luego se
tomaron 50 mL de la suspensión en un vaso de precipitado de 100 mL. y se
introdujo el vaso de precipitado con la muestra en el agua a 85 °C, la
suspensión se agitó constantemente hasta que se formó una pasta y la
temperatura permaneció estable por unos segundos, como se muestra en la
Figura 10 en ese momento se leyó la temperatura de gelatinización.
Figura 10. Medición de la temperatura de gelatinización
Fuente: foto tomada por autores
44
Protocolo 2. Por otra parte, se halló la temperatura de gelatinización para
una muestra de harina no precocida y otra precocida, mediante un
viscoamilógrafo o un analizador rápido de viscosidad RVA-4 (Newport
Scientific) con perfil definido de temperatura para analizar dos muestras de
harina de cubio para compararlas, una se obtuvo sin precocción y la otra se
elaboró con precoción. El equipo estaba en las instalaciones del Centro
Internacional de Agricultura Tropical (CIAT) Sede Palmira (Departamento
Valle del Cauca). Durante la prueba se mostró el comportamiento del
almidón y la determinación de la temperatura de gelatinización. El protocolo
del equipo comenzó a una temperatura de 50°C y aumentó a 6°C/min hasta
90°C, se mantuvo durante 5 min y luego se enfrió hasta 50 °C a 6 ºC/min.
Para evaluar las muestras de harina de cubio en el viscoamilógrafo se
prepararó una suspensión al 7% base seca. A partir del análisis en este
equipo se determinaron: temperatura y tiempo de inicio de gelatinización
(Tpasting - °C) y (tpasting -min), (Dufour et al., 2009).
2.2.4 Características composicionales. Adicionalmente se determinaron algunas
características composicionales relevantes en la harina de cubio.
● Vitamina C. De acuerdo al método de Mohr (1957) se mezclaron 1,5 g de harina
con 4 mL de solución de ácido oxálico al 0,15%, hasta obtener una mezcla
homogénea de cada una de ellas, con el fin de extraer una determinada
concentración de ácido ascórbico. Luego se procedió a filtrar cada solución para
agregar más ácido oxálico al 0,15%, hasta lograr un volumen de 5 mL de cada una.
Posteriormente se construyó la curva de calibración (Figura 12) adicionando
nitroanilina y nitrito de sodio, se esperó hasta la decoloración y se añadió NaOH al
10% hasta formar un color violeta y leer la absorbancia a 520 nm contra un blanco
calibrado a cero utilizando un espectrofotómetro Genesys 20® (Figura 11).
Figura 11. Espectrofotómetro Genesys 20®
Fuente: foto tomada por autores
45
Figura 12. Curva de calibración para vitamina C
Fuente: autores
● Proteína. Se determinó el contenido de nitrógeno de acuerdo al método de Lowry et
al. (1951) para lo cual se colocó 1 mL de la solución de la harina precocida de cubio
adecuadamente diluida en tubos de ensayo etiquetados, y se adicionó 1,96 mL del
reactivo C preparado recientemente (1mL de A y 1 de B). Después de 10 min en
condiciones de oscuridad, se adicionó a la mezcla 0,250 mL del reactivo D (1 parte
de reactivo de Folin con 1 parte de agua), agitando inmediatamente. Se dejó en
reposo a temperatura ambiente y oscuridad durante 30 min.
Figura 13. Curva de calibración para proteína
Fuente: autores
Posteriormente se determinó la absorbancia del color azul producido a 750 nm
contra un blanco preparado de la misma manera con 1 mL de agua en vez de la
y = 4,3501x - 0,0481
R² = 0,997
-0,2000
0,0000
0,2000
0,4000
0,6000
0,8000
1,0000
1,2000
1,4000
0,0000 0,1000 0,2000 0,3000 0,4000
Ab
sob
anci
as p
rom
edio
Concentraciones (mg/mL)
y = 0,9893x + 0,0744
R² = 0,9915
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
1,6
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4
Ab
sorb
anci
a p
rom
edio
Concentraciones (mg/mL)
46
solución problema. La concentración de proteína se calculó a partir de una curva
patrón preparada con albúmina bovina sérica en concentraciones de 10 a 100
mg/mL como se muestra en la curva de calibración de la Figura 13, hallada con el
mismo método, empleando un espectrofotómetro Genesys 20®.
● Cenizas. Se determinó por medio del método oficial de la AOAC 923.03 (1990).
Inicialmente se tararon las cápsulas en la estufa a 100°C durante 4 h, se pesaron
vacías, y posteriormente se pesaron de 3 a 5 g de cada muestra bien mezcladas en
una cápsula de 6 cm de diámetro, previamente tarada. Posteriormente se incineraron
las muestras hasta carbonización en mufla a 550ºC. Luego, se enfriaron en un
desecador y se pesaron tan pronto llegaron a temperatura ambiente. Se calculó el
porcentaje de cenizas utilizando la Ecuación 11.
100W
WWCenizas(%) 21
Ecuación 11
Donde:
W1=peso de la muestra más cápsula antes de la calcinación
W2= peso de la muestra más cápsula después de la calcinación
W= peso de la muestra inicial
Almidón. Inicialmente se preparó la curva de calibración con diferentes volúmenes
de glucosa (Figura 14) empleando un espectrofotómetro Genesys 20®. Luego se
halló el contenido de almidón de la harina precocida de cubio a partir de la
reducción de la cadena del almidón en azúcares reductores mediante hidrólisis ácida
y así cuantificar indirectamente el polisacárido por sus azúcares reductores
obtenidos con el método dinitrosalicílico de Miller (1959).
Con la Ecuación 12 se calculó el contenido de almidón en cada harina de cubio.
1000
100
W
ViAlicuota
mL
mg
P
BAm%Almidón
Ecuación 12
Donde:
𝐴𝑚=absorbancia de la muestra
B =intercepto
P= pendiente de la curva de calibración
𝑉𝑖 =aforo (100 mL)
W= peso de la muestra tomada.
47
Figura 14. Curva de calibración para determinación de almidón
Fuente: autores
2.3 EVALUACIÓN ESTADÍSTICA
Se realizó una evaluación estadística descriptiva a los 180 resultados de las pruebas (15
ensayos x triplicado x 4 harinas) para la desviación estándar y después, se realizó un
análisis de varianza (ANOVA) aleatorio de un factor con un 95% de confiabilidad por cada
ensayo. Al comprobarse diferencias significativas (p < 0,05) se aplicó la prueba de
comparación múltiple de Tukey mediante el programa Minitab® versión16.
La evaluación estadística verificó la siguiente hipótesis:
● Hipótesis nula (Ho). No hay diferencias significativas en las características
fisicoquímicas, reológicas, funcionales y composicionales de las harinas precocidas
de cubio obtenidas a partir de tubérculos provenientes de cultivos tratados con
cuatro tipos de fertilización.
● Hipótesis alterna (H1). Si hay diferencias significativas en las características
fisicoquímicas, reológicas, funcionales y composicionales de las harinas precocidas
de cubio obtenidas a partir de tubérculos provenientes de cultivos tratados con
cuatro tipos de fertilización.
Además, se cruzaron los resultados de las caracterizaciones de cada harina con sus
respectivas fertilizaciones con el fin de identificar su incidencia en las características
halladas desde los resultados de la evaluación estadística.
y = 3,5394x - 0,1193
R² = 0,9955
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
1,6
1,8
0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6
Ab
sorb
anci
a p
rom
edio
Concentraciones (mg/mL)
48
2.4 APLICACIONES POTENCIALES DE LAS HARINAS OBTENIDAS DE CUBIO
Una vez identificadas las diferencias entre las harinas precocidas de cubio proveniente de
diferentes fuentes de fertilización, se analizaron de acuerdo a los resultados de las
características, los productos potenciales para su inclusión durante la elaboración, con el
propósito de considerar este tubérculo ancestral andino como una materia prima viable y
que se puede recuperar en las actuales matrices alimenticias.
Teniendo en cuenta los resultados experimentales de las pruebas calor específico, densidad,
humedad y materia seca, almidón, índice de absorción de agua e índice de solubilidad,
índice de absorción de aceite, temperatura de gelatinización, viscosidad, cuantificación de
proteína y los resultados de la evaluación estadística, se propusieron las aplicaciones o las
inclusiones en matrices alimenticias en las que las harinas de cubio serían un ingrediente o
una materia prima principal para mostrarle a la industria alimentaria un producto ancestral
potencial por sus características, con el objetivo de que la harina precocida de cubio en un
futuro sea consumida de manera habitual a través de productos procesados.
3 ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS
En el presente capítulo se relacionan los resultados y análisis de las actividades realizadas
durante la experimentación del capítulo 2 para la obtención de la harina precocida de cubio
variedad colombiana blanca ojo morada, así como su caracterización y análisis de las
aplicaciones potenciales para recomendarla como ingrediente de varias matrices
alimenticias.
3.1 OBTENCIÓN DE HARINA DE CUBIO
3.1.1 Rendimientos de obtención. A partir de las masas arrojadas en las operaciones que
se presentaron pérdidas en el proceso de obtención de la harina precocida de cubio
cultivado en diferentes fuentes de fertilización (numeral 2.2), se obtuvieron rendimientos
que se observan en la Tabla 8 y en el Anexo 1 se presentan los cálculos completos del
balance de materia para el proceso de obtención con el cubio cultivado sin fertilización, los
cuales se repitieron para los cubios de los otros ambientes.
Tabla 8. Resumen del balance de materia del proceso de obtención de harina precocida del
cubio cultivado en 4 ambientes
Ambientes
del cultivo Operación
Material
que entra
(g)
Material
que sale (g)
Pérdidas
(g)
Rendimiento
(%)
1 Rallado 1173 1152,8 20,2 98,27
49
Precocción 1152,8 1143 9,58 99,14
Deshidratado 1143 111,0 1032 9,71
Molino 111,0 102,9 8,1 92,70
2
Rallado 1149,86 1129,16 20,70 98,19
Precocción 1129,16 1119,00 10,16 99,10
Deshidratado 1119,00 141,00 978,00 12,60
Molino 141,00 115,69 25,31 82,04
3
Rallado 1294,59 1284,00 10,59 99,18
Precocción 1284,00 1273,82 10,18 99,20
Deshidratado 1273,82 174,00 1099,82 13,66
Molino 174,00 100,60 73,40 57,82
4
Rallado 1254,31 1233,97 20,34 98,38
Precocción 1233,97 1224,00 9,97 99,19
Deshidratado 1224,00 135,00 1089,00 11,03
Molino 135,00 123,60 11,40 91,55
Fuente: autores
Tabla 9. Rendimientos totales de harinas precocida de cubio cultivado en cuatro ambientes de
fertilización
Fuente: autores
En la Tabla 8 se muestra que la operación con el menor rendimiento es el deshidratado,
como se esperaba, debido a que en esta etapa se disminuyó la cantidad de agua del alimento
entre 8,5 y 11% para evitar contaminaciones durante su almacenamiento y así aumentar su
vida útil.
En la Tabla 9 se presentan los porcentajes de rendimiento total de la obtención de harina
precocida de cubio cultivado en cuatro ambientes de fertilización, y se denota que el mayor
rendimiento fue con el cubio procedente del ambiente dos y el menor rendimiento fue con
el cubio en el ambiente 3. En general los rendimientos fueron bajos porque el tubérculo
presenta un alto contenido de agua, es decir, se obtiene harina precocida entre 7,77 a
10,66kg a partir de 100kg de tubérculo. Además, el bajo contenido de agua en el producto
permite su conservación contra deterioros físicos y microbiológicos, según la exigencia de
la Norma Técnica Colombiana NTC 529 (ICONTEC, 2009) puesto que es un indicador de
Ambientes del
cultivo
Rendimiento
Total (%)
1 8,77
2 10,66
3 7,77
4 9,85
50
calidad para harinas de cereales. Se puede ver además que el ambiente de cultivo que
presentó mayores pérdidas de agua durante la deshidratación fueron los ambientes 2 y 3
esto debido a que son los ambientes en los que se utilizó total o parcialmente el fertilizante
inorgánico, el cual posee un alto contenido de calcio que disminuye la entrada de NH4
aumentando la permeabilidad de la membrana celular y facilitando la pérdida de agua del
tubérculo durante el deshidratado (García, 2004). Por esta razón en la Tabla 9 se puede
observar que es la harina que presentó un menor rendimiento en comparación con las
harinas elaboradas con cubios cultivados en los demás ambientes de fertilización
3.1.2 Granulometría de la harina precocida de cubio. Las harinas mostraron un perfil
granulométrico después de la molienda distribuyendo los tamaños de partículas. Estos
perfiles se observan en la Figura 15 y en el Anexo 2 las masas retenidas en cada tamiz.
En las gráficas de la Figura 15 se puede observar que todas las harinas obtenidas con
diferentes tubérculos de acuerdo con su ambiente de cultivo, presentaron un
comportamiento similar, evidenciando que más del 60% de las harinas presentaron un
tamaño de partícula de 0,974 mm, que representa la fracción retenida entre los tamices 10 y
50. Por lo cual, se decidió utilizar toda la harina con sus diferentes tamaños de partícula
para los posteriores análisis pues el 40% correspondió a partículas pequeñas hasta 0,018mm
de diámetro.
Figura 15. Análisis granulométrico de las harinas de cubio por ambiente de cultivo
0,00
0,20
0,40
0,60
0,80
0 0,5 1 1,5 2
Fra
cció
n d
ifer
enci
al φ
n
Diámetro promedio de partícula Dpn (mm)
Ambiente 1
0,00
0,20
0,40
0,60
0,80
0 0,5 1 1,5 2
Fra
cció
n d
ifer
enci
al φ
n
Diámetro promedio de partícula Dpn (mm)
Ambiente 2
0,00
0,20
0,40
0,60
0,80
0 0,5 1 1,5 2
Fra
ccío
n d
ifer
enci
al φ
n
Diámetro promedio de partícula Dpn (mm)
Ambiente 3
0,00
0,20
0,40
0,60
0,80
0 0,5 1 1,5 2
Fra
cció
n d
ifer
enci
al φ
n
Diámetro promedio de partícula Dpn (mm)
Ambiente 4
51
Fuente: autores
3.2 CARACTERIZACIÓN DE LAS HARINAS PRECOCIDAS DE CUBIOS
3.2.1 Características fisicoquímicas. A continuación, se presentarán los resultados y
análisis de las características fisicoquímicas planteadas en la metodología de este estudio de
la harina precocida de cubio variedad colombiana blanca ojo morado cultivada en cuatro
ambientes diferentes de fertilización.
Color. Los resultados obtenidos de las coordenadas espaciales CIELAB se
evidencian en la Tabla 10. Las muestras arrojaron una luminosidad (L*) y
tonalidades (a* y b*) con diferencias significativas (Tabla 10 y Anexo 3).
En cuanto a la coordenada de L* entre el rango promedio de 36,64 a 44,65 se
evidenció que las harinas presentaron poco brillo conllevando a que las tonalidades
encontradas presentaran colores opacos. Con respecto a la coordenada a* entre el
rango promedio de 4,41 a 5,79 se encontró que las harinas poseían tonalidades de
colores rojizos pronunciados en la muestra y por último, para la coordenada de b*
entre rango promedio de -0,41 a 2,76 las tonalidades variaron entre amarillas para
los ambientes de cultivo 2 y 3, y azules para los ambientes de cultivo 1y 4.
Tabla 10. Resultados de la prueba de color de la harina precocida de cubio
Ambientes de
cultivo
L* Promedio a* Promedio b* Promedio
1
41,99
36,64 ±4,79
b
5,49
5,79±0,283 a
1,51
-0,31 ±1,62
bc 32,72 6,05 -1,59
35,21 5,84 -0,84
2
42,9
41,65 ±1,08
ab
4,37
4,41±0,036 c
2,46
2,19 ±0,23
ab 41,03 4,43 2,06
41,03 4,43 2,06
3
46,56
44,65 ±2,71
a
4,56
4,47±0,214 c
3,25
2,76 ±0,82
a 45,85 4,23 3,22
41,55 4,63 1,81
4
36,51
37,37 ±,.233
ab
5,26
5,24 ± 0,032
b
-0,74
-0,41 ±0,60
c 36,81 5,25 -0,77
38,78 5,20 0,29
Nota: las letras minúsculas en los promedios indican las diferencias significativas (p<0,05)
Fuente: autores
Por otra parte, Tukey confirmó la similitud entre las muestras desde el color,
arrojando que en la coordenada L* los ambientes de cultivo 1 y 4, y los ambientes
52
de cultivo 2 y 3 presentaron una similitud en la opacidad del color. En la
coordenada a* se evidenció que las harinas precocidas de cubio provenientes de los
ambientes de cultivo 2 y 3 presentan características similares, pero son muy
diferentes a las harinas precocidas de cubio provenientes de los ambientes de cultivo
1 y 2, los cuales también difieren entre sí. En cuanto a la coordenada b* las harinas
precocidas de cubio provenientes de los ambientes de cultivo 1 y 2 tiene cierta
similitud, sin embargo, las provenientes del 1 también presenta características
semejantes al 4 y las provenientes del 2 con el 3 (Figura 16) esto se debe a que la
harina proveniente del ambiente 1, sin fertilización no presentaba un color
homogéneo, por esta razón la medida de la coordenada b presenta una desviación
estándar tan elevada.
No se encontraron datos reportados del color de la harina de cubio directamente, sin
embargo, en un estudio realizado por Guerra (2014), evaluó el color del pan al
sustituir harina de trigo por harina de cubio y encontró que a medida que aumentaba
el nivel de sustitución de harina aumentaba la intensidad del color en la corteza del
pan oscureciéndolo por el efecto del color de la harina de cubio. No obstante, esto se
debe tener en cuenta para la inclusión de la harina de cubio en matrices alimenticias
que no se afecten por el color final.
Algunos componentes presentes en los 4 tipos de fertilizantes empleados en este
estudio, pueden haber afectado el color reflejado en las harinas precocidas obtenidas
de los cubios cultivados, como el potasio y nitrógeno que en la papa disminuyen el
pardeamiento al evitar la acumulación de aminoácidos y el primero también mejora
el color de los tubérculos, por otra parte la deficiencia fosforo también pudo generar
variaciones en el color, causando manchas rojizas, lo cual concuerda con los
porcentajes de fósforo empleados en la fertilización, debido a que las harinas de los
tubérculos con menor porcentaje de fósforo presentaron tonalidad rojiza, siendo
estos el ambiente de cultivo 1 (con solo el fósforo presente en el suelo) y el
ambiente de cultivo 4 (con solo un 2,01 % adicional de fósforo) (Inostroza, S.F).
Figura 16. Colores de las harinas precocidas de cubio
53
Harina del cubio del ambiente 1 Harina del cubio del ambiente 3
Harina del cubio del ambiente 2 Harina del cubio del ambiente 4
Calor de combustión. Los resultados de este calor de las harinas precocidas
obtenidas se encuentran en la Tabla 11 y en el Anexo 7, en el cual se observan los
registros del equipo empleado. Por otra parte, se hallaron diferencias significativas
en los resultados (Anexo 3) con valores promedio de calor de combustión en el
rango de 3803,23 a 3826,51 kcal/kg.
Urresta (2010) afirmó que la harina de cubio posee 3264,4 kcal/kg como calor de
combustión, este valor difiere en 538,83 kcal/kg del menor valor obtenido en la
experimentación de este estudio (3803,23 kcal/kg), la diferencia pudo deberse a que
la variedad empleada por Urresta (2010) es variedad amarilla eco comercialmente
conocida como zapallo y mencionada en su artículo como mashua y las propiedades
54
físicas pueden variar de acuerdo a la variable.
Las moléculas que contienen enlaces polares de hidrógeno tienen la capacidad de
almacenar energía calorífica, éstos enlaces son conocidos como puentes de
hidrógeno (Zavala, 2009). Al aplicarse fertilizantes con moléculas de nitrógeno,
fósforo, potasio, entre otras, el calor de combustión se modifica, ya que estas deben
desplazar las moléculas de hidrogeno para unirse a la cadena.
Densidad. Esta propiedad física de las harinas precocidas no mostraron diferencias
significativas (Tabla 11 y Anexo 3), por lo cual es indiferente el ambiente o fuentes
de fertilización durante el cultivo de cubio. Mientras mayor es el volumen que
ocupa el polvo menor será su densidad (Cerezal, Urtuvia, Ramírez, Zavala, 2011), y
teniendo en cuenta que se obtuvieron valores entre 0,728 y 0,834 kg/m3 se considera
que el volumen de la harina de cubio no es elevado (Tabla 11).
No se encontraron estudios en los que midieran la densidad del cubio, sin embargo,
Torres y Torrico (2004), determinaron que la densidad de la harina del tubérculo
andino oca es de 0,79 kg/m3, valor que se encuentra dentro del intervalo de las
densidades reportadas por las harinas de cubio estudiadas. Por otra parte, para el
análisis se tendrá en cuenta la densidad de harinas empleadas comúnmente en la
industria, como la harina de arroz que presenta una densidad de 0,67 kg/m3 y la
densidad de harina de maíz en 0,64 kg/m3 (Cerezal et al., 2011), pues ambas harinas
poseen una densidad menor a los de las harinas de cubio.
Tabla 11. Resultados de calor de combustión y de densidad de la harina de cubio
Ambientes
de cultivo
Calor de
combustión
(kcal/kg )
Promedio
(kcal/kg)
Densidad
(kg/m3)
Promedio
(kg/m3)
1
3794,61
3803,23±7,60b
0,902
0,801±0,10a 3806,07 0,804
3808,10 0,698
2
3832,10
3826,51±5,65a
0,809
0,768±0,03a 3820,80 0,736
3826,64 0,759
3
3810,53
3815,75±7,86ab
0,901
0,834±0,06a 3811,92 0,778
55
3824,80 0,824
4
3801,47
3811,67±10,83a
b
0,779
0,728±0,05a 3810,49 0,668
3823,03 0,736
Nota: las letras minúsculas en los promedios indican las diferencias significativas (p<0,05)
Fuente: autores
Humedad y materia seca. En la Tabla 12 se reportan los resultados de materia seca
y humedad de las harinas precocidas de cubio analizadas, el rango promedio de los
análisis es de 8,69 a 10,37% para humedad y de 89,63 a 91,31% para materia seca.
Los análisis tuvieron diferencias significativas (Anexos 3) y la prueba de Tukey
encontró que no existen diferencias significativas entre los ambientes 1 2 y 3 pero el
ambiente 4 si presenta diferencias significativas frente a los demás ambientes, esto
quiere decir que el ambiente de fertilización orgánico influyó en el contenido de
humedad de la harina aumentándolo, este comportamiento según García (2004) se
debe al aumento en el contenido de nitrógeno que se dio al adicionar el fertilizante
orgánico, ya que el nitrógeno produce un aumento de rendimientos basados en un
mayor contenido de agua. Sin embargo, en las harinas de cubios cultivados en los
ambientes de fertilización 2 y 3 el contenido de agua es menor a las harinas de
cubios cultivados en los ambientes 1 y 4, aunque con los ambientes 2 y 3 también se
incrementó el nivel de nitrógeno disponible en el suelo, esto es a causa de que el
fertilizante inorgánico a su vez posee un mayor contenido de calcio y este
disminuye la velocidad de absorción de nitrógeno disminuyendo el contenido de
agua presente en el tubérculo a partir del cual se elaboraron las harinas (García,
2004).
La materia seca es el resultado de los sólidos presentes al eliminar la proporción de
agua de un alimento, esto quiere decir que la humedad se emplea como un factor de
calidad y entre mayor sea la humedad menor será la proporción de materia seca que
posee el alimento (Heguy, S.F). Teniendo en cuenta lo anterior la sumatoria de las
proporciones de materia seca y humedad debe ser igual al 100 % en todas las
muestras, lo cual se cumple en los análisis realizados en este estudio.
Tabla 12. Resultados de humedad y materia seca
Ambientes Materia seca
MS (%)
Promedio
(%)
Humedad
(%)
Promedio
(%)
1
90,25
90,57±0,27 a
9,75
9,43±0,27 b 90,73 9,27
90,72 9,28
2
91,50
91,31±0,33a
8,50
8,69±0,33 b 91,49 8,51
90,92 9,08
56
3
91,18
91,07±0,41a
8,82
8,94±0,41 b 90,61 9,39
91,40 8,60
4
89,74
89,63±0,19 b
10,26
10,37±0,19 a 89,74 10,26
89,41 10,59
Nota: las letras minúsculas en los promedios indican las diferencias significativas (p<0,05)
Fuente: autores
No existe una normativa que regule el porcentaje de humedad permitido en la harina
de tubérculos, pero para harina de trigo la Norma Técnica Colombiana NTC 529
(ICONTEC, 2009), establece que debe presentar una humedad entre el rango de
11,63 a 17,87 %, estos valores son mayores a los presentados por las harinas
precocidas de cubio de los 4 ambientes de cultivo, por lo que estas harinas presentan
mayor cantidad de sólidos totales. Guerra (2014) determinó que la harina de cubio
posee una humedad de 13,80%, este porcentaje es mayor, lo cual pasa porque la
variedad de cubio (variedad amarillo zapallo) analizada fue diferente, o porque
Guerra (2014) obtuvo la harina hasta una humedad relativa en el deshidratador
diferente a la de este estudio.
Acidez. Este análisis indica el estado de conservación de la harina, ya que durante
el almacenamiento pueden ocurrir cambios debido a una posible descomposición de
las grasas bajo la influencia de las lipasas, además, la acción microbiana también
puede aumentar la acidez de las harinas e impedir su utilización en panificación
(Medina, S.F). En la Tabla 13 y el anexo 3, se puede ver que existen diferencias
significativas entre las harinas precocidas de cubio obtenidas de los 4 ambientes de
cultivo con un rango de acidez de 0,6 a 3,77 % en ácido cítrico. Wszelaczyńska
(2004) afirma que la fertilización afecta directamente los aminoácidos presentes en
los tubérculos, relacionándolo con la concentración de ácido cítrico presente en el
tubérculo posterior a su poscosecha. La harina precocida procedente del ambiente
de cultivo 1 presenta la acidez más baja, lo cual se debe a que este cultivo solo se
alimentó de los nutrientes provenientes del suelo, mientras que las harinas
precocidas obtenidas de los medios de cultivo 2, 3 y 4, los cuales poseían
fertilización inorgánica, combinación de orgánica–inorgánica y orgánica
respectivamente confirman la teoría de Wszelaczyńska (2004) presentando un
aumento en la acidez expresada en ácido cítrico.
Tabla 13. Resultados del porcentaje de acidez
Ambientes Acidez (%) expresado
como ácido cítrico
Promedio
(%)
1
0,69
0,69±0,02c 0,66
0,70
3,56
57
2 3,51 3,54±0,02b
3,54
3
3,75
3,77±0,11a 3,89
3,67
4
3,52
3,51±0,01 b 3,52
3,49 Nota: las letras minúsculas en los promedios indican las diferencias significativas (p<0,05)
Fuente: autores
3.2.2 Características funcionales. A continuación, se presentan los resultados y análisis de
las características funcionales evaluadas en este estudio.
Índice de absorción de agua (IAA) e índice de solubilidad de agua (ISA). En la
Tabla l4 se reportan los valores promedio de 3 repeticiones del índice de absorción
de agua (IAA) de las harinas precocidas obtenidas en los diferentes ambientes de
cultivo, este parámetro da idea de la capacidad que tiene una harina para absorber
agua, lo cual es fundamental en la elaboración de alimentos viscosos tales como
sopas, salsas, masas y alimentos horneados. Esta propiedad es atribuida
principalmente al almidón gelatinizado durante la cocción, que ejerce un efecto de
absorción rápido, por la pequeña proporción de dextrinas constantes en la harina
antes de la actuación de los enzimas diastáticos y por último, de las pentosas, a la
proteína de la harina que aumenta el doble su volumen inicial (Sánchez, 2002).
Los tubérculos fertilizados con fósforo presentan un incremento y mejor calidad del
almidón, así como también aumenta la cantidad de proteínas (García, 2004), lo cual
afecta directamente en el IAA, como se refleja en los resultados de este estudio,
donde la harina precocida de cubio con mayor IAA es la obtenida a partir del cubio
cultivado con mayor porcentaje de fósforo (Ambiente de cultivo 3) y la harina
elaborada a partir de los cubios del ambiente de cultivo con menor cantidad de
fósforo presenta un menor IAA (Ambiente de cultivo 1).
Las harinas presentaron índices de absorción de agua entre 3,5 y 4,85 g gel/ g
harina, este valor es mayor al reportado por Guerra (2014) quien analizó la harina
de cubio variedad amarilla zapallo y obtuvo un valor de 2,06 g gel/ g harina, esta
diferencia se debe principalmente a que esta harina no fue precocida, pues durante
este proceso, la temperatura de escaldado desnaturaliza las proteínas, gelatiniza el
almidón y favorece el hinchamiento de la fibra cruda, facilitando la capacidad de
absorción de agua por parte de la harina al momento de rehidratarse (Reyes, Milan,
Rouzaud, Garzón y Mora, 2002).
Teniendo en cuenta que el valor de referencia de IAA para harinas comerciales es de
58
2,1 a 3,7 g gel/g muestra, se puede decir que las harinas precocidas de cubio
obtenidas de los ambientes 1 y 4 se encuentran dentro de este rango, y las harinas
precocidas de cubio obtenidas de los ambientes 2 y 3 presentan valores más
elevados según el análisis estadístico realizado como se observa en el Anexo 4 (p<
0,05), esto puede indicar que en estas harinas precocidas el almidón de es de buena
calidad, ya que facilita la hidratación y desarrollo de una textura viscoelástica,
características principales que se requieren en la obtención de harinas precocidas,
las cuales generalmente se deben rehidratar para su utilización y por tanto es
importante conservar la habilidad de absorción e hinchamiento al contacto con el
agua (Cerón, Guerra, Llegarda, Enríquez y Pismag, 2016). Por lo contrario, una baja
absorción de agua puede indicar que el almidón es de baja calidad, ya que tiende a
producir pastas delgadas y de poca estabilidad. Sin embargo, un IAA muy elevado
puede hacer que las propiedades mecánicas de la masa se vean afectadas de forma
negativa (Bernabé, S.F.). El valor referencial de índice de absorción de agua está
entre 0,82 y 15,52 g gel/ g muestra (Anderson et al., 1982),
Por otro lado, los valores de índice de solubilidad de agua (ISA) para cada ambiente
de cultivo presentados en la Tabla 12 no presentaron diferencias significativas
(p<0,05), es decir que en esta característica de la harina no influyó el ambiente de
fertilización al que se sometieron los cubios con los que se elaboró esta harina, esto
debido a que esta propiedad depende del tamaño de partícula. Esta propiedad es
deseable para elaborar un producto instantáneo donde las partículas formen una
solución con el líquido (Cerón et al., 2016). Guerra (2014) analizó el ISA en la
harina de cubio variedad amarilla sin precocción y reportó un valor menor (1,27 %),
en comparación a los que se reportaron en este estudio, lo que indica que la
precocción también incrementa la solubilidad de la harina en el agua. Sin embargo,
en comparación con valores de harinas precocidas comerciales, los valores
obtenidos son bajos, esto, debido al tamaño de partícula que fue superior a la de una
harina comercial y al alto poder de hinchamiento que se presentó de acuerdo a los
resultados de IAA.
Capacidad de absorción de aceite. La capacidad de absorción de aceite (CAA) es
un parámetro importante en la tecnología de alimentos, para productos congelados
precocidos listos para freír, en galletas y algunos alimentos a base de cereales
además de mejorar el sabor y la textura de los alimentos (Rodríguez et al., 2011).
Como se observa en la Tabla 14. los diferentes ambientes de fertilización
empleados, no influyeron en la capacidad de absorción de aceite en las harinas ya
que no se presentaron diferencias significativas entre los valores obtenidos los
cuales se encuentran entre 1,47 y 1,62 mL aceite absorbidos/ g harina. En
comparación con otras harinas de tubérculos como la harina de Malanga (0,99 g
aceite/ g muestra), la harina de cubio presentó un valor mayor de CAA (Rodríguez
59
et al., 2011), este aumento fue contribuido por la reducción de interacciones y
desnaturalización de las proteínas debido a la temperatura a la que se sometieron los
cubios durante la precocción o tratamiento térmico, la composición química y el
tamaño de partícula de la harina (Lupano, 2013).
Por otro lado, según Viena, Mendieta y Briceño (1993) un valor de CAA cercano a
1,60 g aceite x disminuye el desarrollo de la rancidez oxidativa y en consecuencia
aumenta la estabilidad durante el almacenamiento (García et al., 2012).
Adicionalmente este valor no indica una absorción de aceite excesiva que se
considere perjudicial para la salud o afecte el rendimiento del aceite en la fritura.
Tabla 14. Resultados de índice de absorción de agua, índice de solubilidad de agua y
capacidad de absorción de aceite
IAA: Índice de absorción de agua. ISA: Índice de solubilidad de agua. CAA: Capacidad de absorción de
aceite. Nota: las letras minúsculas en los promedios indican las diferencias significativas (p<0,05).
Fuente: autores
3.2.3 Características reológicas. Las harinas precocidas de cubio presentaron estas
características reológicas.
Temperatura de gelatinización. El protocolo 1 planteado en la metodología para
leer la temperatura de gelatinización las harinas precocidas obtenidas a partir de
cubio cultivado en diferentes ambientes de fertilización, no arrojó resultados
confiables, debido a que el protocolo se encontraba inicialmente planteado a partir
del almidón directamente, y al desarrollarse sobre la harina como el
comportamiento del estudio arrojó medidas inestables.
Sin embargo, con la ayuda del viscoamilógrafo, se realizó el análisis de una harina
de cubio precocida y otra sin precocción. Las diferencias en los valores de la
temperatura de gelatinización se observan en la tabla 15. ya que la temperatura de
Ambientes
IAA (g
gel/g
harina)
Promedio
(g gel/g
harina)
ISA
(%)
Promedio
(%)
CAA (mL
aceite
Absorbido/g
harina)
Promedio
(mL aceite
Absorbido/g
harina)
1
3,02
3,51±0,44b
3,04
3,04±0,06a
1,63
1,62±0,01a
3,88 3,10 1,61
3,63 2,97 1,63
2 3,74
4,03±0,25ab
3,40
3,36±0,29a
1,74
1,60±0,13a 4,16 3,20 1,57
4,19 3,70 1,49
3 4,58
4,85±0 49a
3,37
3,29±0,26a
1,59
1,47±0,14a 5,41 3,00 1,49
4,54 3,50 1,32
4 3,77
3,54±0,30b
3,66
3,51±0,13a
1,68
1,59±0,08a 3,66 3,46 1,56
3,20 3,40 1,54
60
gelatinización para la harina precocida fue mucho más alta (89,95°C) que la harina
sin precocción (50,25°C) esto evidenció que durante la precocción realizada a 90°C
el almidón se gelatinizó, por esta razón la harina precocida presenta una temperatura
más alta mientras que en las harinas la harina sin precocción si presenta la
temperatura real en la que inició el proceso de gelatinización que fue de 50,25°C.
Comparando los resultados obtenidos con Yungan (2015) quién reportó
temperaturas de gelatinización entre 59 y 62°C para la harina de cubio zapallo, se
evidenció un incremento en la temperatura de esta variedad de cubio, que puede
relacionarse con un menor tamaño de los gránulos de almidón del cubio variedad
blanca ojo morado, que permitió una menor penetración del agua a su interior y, por
tanto, menores temperaturas de gelatinización.
Tabla 15. Temperatura de gelatinización del almidón
Muestra Temperatura de gelatinización (°C)
Harina precocida 89,95
Harina sin precocción 50,25
Fuente: autores
En las Figuras 17 y 18 se presenta el comportamiento del almidón sometido a unos
rangos de temperatura establecida, la cual comenzó a una temperatura de 50 ° C,
después aumentó hasta 90 ° C, se mantuvo constante durante 5 min y luego hasta 50
° C a 6 ºC/min. En las Figuras se observa que a medida que aumenta la temperatura
(representada por la línea roja) la viscosidad aumenta gradualmente y al iniciar el
proceso de gelatinización se evidencia un cambió en la viscosidad más pronunciado,
este cambio fue mayor para la harina sin precocción que para la harina precocida
debido a que en la harina precocida ya se había presentado el proceso de
gelatinización.
Figura 17. Viscosidad vs Temperatura de harina precocida
61
Fuente: gráfica arrojada en el viscoamilógrafo
Figura 18. Viscosidad vs Temperatura de harina sin precocción
Fuente: gráfica arrojada en el viscoamilógrafo
Viscosidad. En la Tabla 16 se representan los datos de viscosidad tras la realización
del protocolo establecido en la metodología, con el cual se obtuvieron datos de
viscosidad en el rango de 215,8 a 327 cP y tras realizar una evaluación estadística
(Anexo 5), se determinó que la diferencia entre las medidas de viscosidad es
significativa. Por lo que con el análisis de Tukey se evidencio que no se forman
grupos homogéneos entre las harinas precocidas de cubio obtenidas desde los
diferentes ambientes de cultivo. Esta variación se debe al almidón, específicamente
a la temperatura, el tamaño de partícula y la relación amilosa/amilopectina. Dado
que el tamaño de partícula y la temperatura aplicada fue la misma para la
elaboración de las diferentes harinas, se puede decir que la diferencia entre las
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
-10
90
190
290
390
490
590
690
0 3 6 9 12 15 18 21
Tem
per
atura
(º
C)
Vis
cosi
dad
(cp
)
Tiempo (min)
r
1
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
-10
90
190
290
390
490
590
690
0 3 6 9 12 15 18 21
Tem
per
atura
(º
C)
Vis
cosi
dad
(cp
)
Tiempo (min)
r
1
62
viscosidades de las harinas se debe a la relación de amilosa/amilopectina del
almidón de cada harina, especialmente con el contenido de amilosa del gránulo de
almidón de cada harina puesto que la amilosa es la determinante en la viscosidad de
una mezcla de agua y harina. Por lo tanto, se puede observar en la Tabla 16 que los
ambientes con fertilización orgánica (3 y 4) tuvieron un mejor balance de nutrientes
que mejoraron la calidad del almidón, permitiendo unos valores de viscosidad
mayores a los demás ambientes de cultivo a los que se sometieron los cubios con los
que se elaboró la harina (Miranda, Marrugo y Montero, 2013).
Tabla 16. Resultados de viscosidad
Ambientes de cultivo Viscosidad (cP) Promedio (cP)
1
263,2
265,10 ± 2,13c 267,4
264,7
2
210,8
215,80 ± 4,55d
219,7
216,9
3
314,8
315,06 ± 1,72b
316,9
313,5
4
328,5
327,00 ± 2,18a
324,5
328,0
Nota: las letras minúsculas en los promedios indican las diferencias significativas (p<0,05)
Fuente: autores
Este parámetro es importante porque presta ayuda en el diseño de equipos y
procesos de la industria alimentaria como son los casos de sistemas de bombas y
tuberías, adicionalmente la viscosidad que presente una harina ayuda al control de
calidad industrial de los productos (Navas y Salguero, 2014). Por esta razón,
Rincon, Araujo, Carrillo y Martin (2000) se propusieron determinar la viscosidad de
la harina de ñame congo y mapuey morado, y encontraron que el primero posee una
viscosidad de 220 cP y el segundo 360 cP, los valores de estos tubérculos son
cercanos a los obtenidos en este estudio, sin embargo Rincón et al. (2000) no
realizaron el proceso de precocción de los tubérculos para obtener la harina, por lo
que se considera que después de realizar la precocción en este estudio el almidón es
parecido al presente en los tubérculos ñame congo y mapuey morado.
3.2.4. Características composicionales. Esta caracterización muestra algunos
componentes importantes en las harinas precocidas de cubio.
Vitamina C. En la Tabla 17 se presentan los valores obtenidos después del
desarrollo de la metodología explicada en el capítulo anterior. Donde el rango de
63
vitamina C reportado es de 21,25 a 28,24mg/100g de muestra. Para determinar las
diferencias de las muestras se realizó una evaluación estadística (Anexo 6) y se
hallaron diferencias significativas entre las harinas obtenidas de cubios procedentes
de los diferentes ambientes de cultivo, en la que se determinó que las harinas
precocidas de cubio obtenidas ambientes 1, y 4 presentan diferencias significativas
con la harina precocida de cubio procedente del ambiente 3, ya que en este ambiente
de fertilización con una mezcla 50:50 de fertilizante orgánico e inorgánico se
presentó una mayor cantidad de vitamina C, esto debido a que en esta mezcla se
logró establecer una mejor nutrición vegetal con un suministro balanceado de
potasio, boro, cobre, hierro, manganeso, molibdeno y zinc y esto proporciona
tubérculos con un contenido más alto de ácido ascórbico (vitamina C) (YARA,
2006).
Las harinas más empleadas de la industria alimenticia son las obtenidas a partir de
cereales y estos carecen por completo de vitamina C (FAO, 2002) por lo que la
sustitución de harina de algún cereal por harina precocida de cubio aumentaría el
contenido de vitamina C en el alimento. Sin embargo, siendo esta termosensible
puede perderse en productos sometidos a altas temperaturas, no obstante, Tejeiro
(S.F.) afirma que en productos de panificación aplicar ácido ascórbico (vitamina C)
sobre la masa aumenta la tenacidad, la elasticidad de la masa, la capacidad de
absorción de agua de la masa, mejora el volumen del pan y sus características de
color de corteza (más claro y brillante).
Proteína En la Tabla 17 se presentan los resultados del contenido de proteína, en
donde se observan diferencias significativas entre las harinas de cubio cultivados en
el ambiente 1 (sin fertilización) y el ambiente de fertilización 4(orgánico), además
de que el contenido de proteína fue mayor en las harinas elaboradas con los cubios
cultivados en ambientes con fertilización, lo que nos indica que la fertilización
influyó en el contenido de proteína del cubio, esto debido a que la concentración de
las proteínas en las plantas, depende de la cantidad de nitrógeno disponible en el
suelo (Anffe, 2008) por lo tanto, al adicionar nitrógeno al suelo se incrementó la
absorción de este y a su vez aumentó el contenido de proteína en los tubérculos.
Urresta (2010) analizó harina de cubio variedad amarillo zapallo para implementarla
en una dieta de pollos de engorde y encontró un contenido de proteína de 7,46%,
valor cercano a los ambientes 2 y 3 que se reportan en este estudio. Por otro lado,
Guerra (2014) analizó la harina de cubio variedad amarilla para la elaboración de un
pan de molde y reportó un 10,4% de contenido de proteína, valor cercano al valor
del ambiente 4. Por lo tanto, los dos estudios soportan los valores encontrados en el
presente estudio. Aunque el valor de proteína de la harina de trigo es mayor (13,9%)
la harina de cubio puede considerarse como una opción al momento de sustituir esta
64
harina, por encima de la harina de yuca con un valor de 1,4% y la harina de malanga
con 5,17% (De la Vega, 2009).
Tabla 17. Resultados proteína (%) y vitamina C (mg/100g))
Ambientes
De cultivo
Proteína
(%)
Promedio
(%)
Vitamina
C (mg
/100 g
muestra)
Promedio
(mg /100 g
muestra)
1
6,02
5,86±0,31b
18,81
21,25±2,149 b
5,50 22,87
6,07 22,06
2
9,35
7,14±1,99ab
24,78
23,30±1,51 ab
5,49 23,34
6,58 21,77
3
9,86
8,91±1,02ab
27,03
28,24±2,90a 7,82 26,15
9,04 31,55
4
8,03
9,37±1,31a
20,61
21,25 ± 2,79
b 10,65 24,37
9,44 18,93 Nota: las letras minúsculas en los promedios indican las diferencias significativas (p<0,05)
Fuente: autores
Almidón. En la Tabla 13 se observan los resultados del contenido de almidón
siendo mayores los valores de las harinas precocidas de cubio provenientes de los
ambientes 2 y 4 (fertilización convencional y orgánica) que las provenientes de los
ambientes 1 y 3 (sin fertilización y fertilización convencional más orgánica),
evidenciándose diferencias significativas entre estos dos grupos (Anexo 3), esto nos
muestra que los ambientes con fertilización orgánica e inorgánica influyeron
positivamente en el contenido de almidón del cubio, ya que su adición incrementó
los niveles de fósforo, mineral que aumenta y favorece la calidad de almidón en
cultivos de tubérculos (Pérez,2014). Por otro lado, la adición de potasio estimula la
producción de almidón en los cultivos, sin embargo, el exceso de este mismo puede
generar deficiencias en la absorción de otros minerales como el fósforo por parte del
tubérculo (García, 2004), por esta razón los cubios cultivados con fertilizante
orgánico e inorgánico (ambiente 3), presentaron un exceso de potasio que evitó el
incremento en el contenido de almidón de la harina elaborada con estos tubérculos.
Los valores del contenido de almidón en las harinas precocidas de cubio son bajos
al compararlos con el de otros tubérculos frescos andinos, como la Oca Ocalis
tuberosa molina la cual reporta un contenido de almidón de 52,43% (Torres y
Torrico, 2004).
Es importante cuantificar el almidón de la harina de cubio, por sus propiedades
funcionales, además de su versatilidad y bajo costo en comparación con otros
65
productos. En la industria este polisacárido contribuye en gran parte a las
propiedades de textura de muchos alimentos, ya que actúa, entre otras cosas, como
espesante y agente gelificante, enlazante de agua o grasa, controla e influye sobre
ciertas características, tales como humedad, consistencia, apariencia y estabilidad en
el almacenamiento; además de jugar un papel importante en la aceptabilidad y
palatabilidad de numerosos productos alimenticios (Bou et al., 2006). En
panificación, el almidón hace que la miga de los productos resulte con poros finos,
suave y una estructura que se desgrana, de igual forma el almidón provee azúcar a
través de la acción de las amilasas en el almidón, lo que provee alimento a la
levadura, favorece la formación y flexibilidad de las celdillas de gas que se
producen durante la fermentación y la cocción e interviene en la formación del color
de la corteza a través de la formación de las dextrinas (Bernabé, S.F.).
Cenizas. En la Tabla 18 se representan los valores obtenidos de cenizas para las
harinas de cubios procedentes de los 4 ambientes con un rango promedio de 1,80 a
2,93 %. Desde el análisis estadístico, se obtuvo que existen diferencias
significativas entre las cenizas de las harinas precocida de los cubios del tratamiento
1 y los tratamientos 2 y 4. Esto indica que los tratamientos con fertilización si
influyeron significativamente en el contenido de cenizas de los cubios, es decir, que
los componentes del fertilizante inorgánico (pentóxido de fósforo, óxido potásico y
óxido de calcio) y los componentes del fertilizante orgánico ricos en zinc,
manganeso, cobre, fósforo y potasio, favorecieron la absorción de minerales por
parte del cubio, y esto se vio reflejado en un aumento del contenido de cenizas en
las harinas.
Tabla 18. Resultados almidón (%) y cenizas (%)
Ambientes
De cultivo
Almidón
(%)
Promedio
(%)
Cenizas
(%)
Promedio (%)
1
19,88
19,87±0,37b
2,35
1,80±0,702b 19,49 1,01
20,23 2,06
2
22,93
24,03±1,05a
3,00
2,93±0,07a 24,14 2,94
25,03 2,85
3
18,86
19,70±1,51b
2,65
2,67±0,04ab
21,44 2,72
18,81 2,63
4
25,63
26,16±1,71a
2,68
2,75±0,11a 28,06 2,69
24,77 2,87 Nota: las letras minúsculas en los promedios indican las diferencias significativas (p<0,05)
Fuente: autores
Las cenizas representan la proporción de minerales en el alimento (Caravaca, 2005),
razón por la cual es importante dentro la caracterización de un producto alimenticio.
66
Urresta (2010) determinó que el contenido de cenizas en la harina de cubio es de
4,72%, mientras que Guerra (2014) afirma que el contenido es de 5,68%, ambas
investigaciones reportan valores por encima de los encontrados en este estudio, lo
cual puede deberse a que en el primer estudio emplean la variedad amarillo eco y en
el segundo amarillo zapallo.
3.3 APLICACIONES POTENCIALES DE LAS HARINAS PRECOCIDAS DE
CUBIO
Como propuesta de este estudio de las harinas precocidas del cubio variedad colombiana
blanca ojo morado con respecto a los resultados mencionados anteriormente, se analizó
desde cada característica estudiada su potencial aplicación en la industria de alimentos para
diversos procesos y en los cuales se enriquecerían con el aporte de los componentes
característicos del cubio.
3.3.1 Desde el contenido de almidón disponible. Se evaluaron los resultados de acuerdo
al contenido de almidón disponible presente en las harinas precocidas de cubio puesto que
este componente contribuye a la textura, viscosidad, formación de gel, adhesión, retención
de agua, humedad, formación de película y homogeneidad en productos alimenticios. En
algunos casos las harinas son utilizadas como sustitutos en la elaboración de productos con
contenido bajo de grasa (Fonseca y Romero, 2012). En la Tabla 18 se presentan algunas
aplicaciones recomendadas desde los rangos de contenido de almidón determinados y desde
su evaluación estadística que organizo los resultados en dos grupos A y B.
Tabla 19. Aplicaciones de las harinas precocidas de cubio para los cuatro ambientes desde el
contenido de almidón
Grupo homogéneo Contenido de
almidón (%)
Aplicaciones recomendadas Referencias
A: Ambientes de
cultivo 1 y 3.
19,07 a 19,87
Para cereales, sopas, biscochos,
pizzas y cárnicos
Thomas y
Atwell, (1999).
B: Ambientes de
cultivo 2 y 4.
24,03 a 26,16
Sirven en cremas, pudines,
cárnicos, salsas y formadores
de películas comestibles.
Fuente: autores
3.3.2 Desde el contenido de humedad. De acuerdo a esta característica se realizó la
siguiente clasificación de las harinas precocidas de cubio, con el fin de determinar las
aplicaciones potenciales conforme a los valores de humedad, como se observa en las Tabla
19, por motivos de conservación en el almacenamiento de este ingrediente, formándose los
grupos homogéneos de A y B.
67
Tabla 20. Aplicaciones de las harinas precocidas de cubio para los cuatro ambientes desde el
contenido de humedad
Grupo homogéneo Contenido de
humedad (%)
Aplicaciones recomendadas Referencias
A: ambientes 1, 2
y 3
8,69 a 9,43
Las harinas de los cubios
obtenidos de los cuatro
ambientes se pueden aplicar
en la industria alimenticia,
debido a que cumplen con la
exigencia de las normas de la
referencias para harinas
comerciales (humedad
<15,5%)
ICONTEC (2009)
NTC 267 para harina
de trigo.
Codex alimentarius
STAN 152-1985 para
harina de trigo.
B: ambientes 4
10,37
3.3.3 Desde la determinación del color. Cuando se trata de alimentos, el color y la
apariencia son las primeras impresiones más importantes, incluso hasta antes de que el
sentido olfativo se despierte con un aroma agradable. Adicionalmente En el mundo del
comercio actual, para los productos detrás de un cristal, refrigerados, congelados, en cajas,
secos, empacados sin ventilación y envueltos en plástico, la apariencia es mucho más
importante que su aroma (Drive, S.F.). En la Tabla 20 se establecen unas aplicaciones
potenciales a las harinas preocidas de cubio obtenidas de los diferentes ambientes de
cultivo, para esto se formaron los grupos homogéneos A, B y C.
Tabla 21. Aplicaciones de las harinas precocidas de cubio para los cuatro ambientes desde el
color
Grupo
homogéneo
Color Aplicaciones recomendadas Referencias
A: ambiente de
cultivo 3
Amarillo
mostaza
Al ser disueltas en agua esta
harinas presentan un
oscurecimiento en el color,
tendiendo a café oscuro, por lo
que se recomienda en
productos de panadería que
buscan la coloración típica e
reacción de maillard
Atzingen y Machado,
2005.
B: ambiente de
cultivo 2
Café claro
C:ambientes 1 y
4
Café grisáceo
3.3.4 Desde el calor de combustión. La importancia de este análisis radica en que al
conocer el valor del calor especifico de un alimento se permite llevar a cabo cálculos de
trasferencia de calor para procesos de calentamiento y enfriamiento.
Tabla 22. Aplicaciones de las harinas precocidas de cubio para los cuatro ambientes desde el
68
calor de combustión
Grupo homogéneo Calor de
combustión
(kcal/kg)
Aplicaciones recomendadas Referencias
A: ambiente de
cultivo 1
3803,23
La energía o capacidad
calorífica encontrada aplica
para la fabricación de
bebidas lácteas instantáneas
García y pacheco,
2010 B: ambiente de
cultivo 2
3826,51
C: ambientes de
cultivo 3 y 4
3811,67 a
3815,75
3.3.5 Desde la capacidad de absorción de agua y la capacidad de solubidad en agua. El
ISA bajo indica que se tiene un almidón de alta calidad, alta viscosidad, y alto poder
hinchamiento, y por ende un adecuado IAA y sucede de forma inversa cuando se obtienen
datos de alta solubilidad (Fonseca y Romero, 2012). En las Tablas 22 y 23 se presentan las
aplicaciones potenciales de estos análisis, formándose los grupos A y B en IAA y un solo
grupo A para ISA.
Tabla 23. Aplicaciones de las harinas precocidas de cubio desde IAA
Grupo
homogéneo
IAA (g gel/ g
muestra)
Aplicaciones recomendadas Referencias
A:
Ambientes
de cultivo 1
y 4
3,51 a 3,54
Cereales extruidos, pasabocas, mezclas en
polvo, sopas instantáneas, mezclas para
pasteles, panificación, gelatinización media a
baja.
García,
Pacheco Tovar
y Pérez, 2007
B:
Ambientes
de cultivo 2
y 3
4,03 a 4,85
Alimentos viscosos tales como sopas, salsas,
mezclas para alimentos horneados
Pineda, 2002
Tabla 24. Aplicaciones de las harinas de cubio según ISA
Grupo
homogéneo
ISA (%) Aplicaciones recomendadas Referencias
A:
Ambientes
de cultivo 1,
2, 3 y 4
3,29 a 3,51
Mezclas en polvo , sopas instantáneas,
mezclas para panificación, bebidas
instantáneas
Sánchez, 2007
3,04
Mezclas para natillas y salsas
Ceron et al.,
2016
3.3.6 Desde la capacidad de absorción de aceite. La absorción de aceite por parte del
69
producto tiene una gran importancia nutricional y económica. Los productos fritos son
consumidos en gran cantidad contribuyendo de manera significativa a la ingesta de lípidos.
Nutricionalmente el consumo de grasas es considerado un elemento clave en el sobrepeso,
enfermedades coronarias y tal vez, ciertos tipos de cáncer (Cocio, 2006). En la Tabla 24 se
presentan las aplicaciones potenciales para las harinas precocidas de cubio proveniente de
los diferentes ambientes de cultivo.
Tabla 25. Aplicaciones de las harinas precocidas de cubio desde la CAA
Grupo
homogéneo
CAA (g aceite
retenido/ g
harina)
Aplicaciones recomendadas Referencias
A:
Ambientes
de cultivo 1,
2, 3 y 4
1,47
Alimentos precocidos, congelados, listos para
freír
Viena,
Mendieta y
Briceño (1993)
1,59 a 1,62
Embutidos cárnicos
3.3.7 Desde el contenido de proteína. La importancia del consumo de proteínas radica en
que estos compuestos son desdoblados en aminoácidos en la digestión. Estos aminoácidos
son absorbidos y ensamblados en cuerpos proteicos para la construcción de tejido corporal
como músculos, nervios y piel (Urresta, 2010). Para proponer las aplicaciones potenciales
de las harinas se formaron dos grupos homogéneos A y B, de las harinas de cubio
provenientes de los diferentes ambientes de cultivo como se muestra en la Tabla 25.
Tabla 26. Aplicaciones de las harinas precocidas de cubio desde el porcentaje de proteína
Grupo
homogéneo
Proteína (%)
Aplicaciones recomendadas
Referencias
A: ambientes
de cultivo 1
y 4
5,86
Según NTC 267 para harina de trigo el límite
mínimo de proteína debe ser 7,0%
ICONTEC,
2009
B: ambientes
de cultivo 2
y 3
7,14 a 9,37
Panes muy densos y con poco volumen si se
utiliza sola, por lo que se recomienda mezclar
con harina de trigo para bizcochos, pasteles y
Galletas
Guerra, 2014
70
3.3.8 Desde el contenido de vitamina C. Esta vitamina es importante en la formación y
conservación del colágeno, además interviene en el metabolismo de las proteínas y actúa
como antioxidante y cicatrizante. También favorece la absorción de hierro procedente de
los alimentos de origen vegetal (Pardo, 2004). Para proponer las aplicaciones potenciales se
formaron los grupos homogéneos A, B y C, los cuales dividen las semejanzas entre las
harinas precocidas de cubio procedentes de los diferentes medios de cultivo (Tabla 26).
Tabla 27. Aplicaciones de las harinas precocidas de cubio para los cuatro ambientes desde el
porcentaje de vitamina C
Grupo homogéneo Vitamina C
(%)
Aplicaciones recomendadas Referencias
A: ambientes de
cultivo 1 y 4
21,25
Genera beneficios tecnológicos en el
pan, sin embargo, se puede emplear
como fuente de enriquecimiento en
producto que no requieran altas
temperaturas por su termosensibilidad.
Tejeiro,
S.F.
B: ambiente de
cultivo 2
23,03
C: ambiente de
cultivo 3
28,29
3.3.9 Desde el contenido de cenizas. Este valor representa los minerales presentes en las
harinas precocidas de cubio obtenidas de los 4 ambientes de cultivo, y su importancia
radica en que tienen numerosas funciones en el organismo humano. El sodio, el potasio y el
cloro están presentes como sales en los líquidos corporales, donde tienen la función
fisiológica de mantener la presión osmótica. Los minerales forman parte de la estructura de
muchos tejidos. Por ejemplo, el calcio y el fósforo en los huesos se combinan para dar
soporte firme a la totalidad del cuerpo. (FAO, 2002a). Para proponer las aplicaciones
potencias de las harinas precocidas, se formaron los grupos homogéneos A, B y C de
acuerdo con los resultados estadísticos obtenidos en la cuantificación de cenizas.
Tabla 28. Aplicaciones de las harinas precocidas de cubio para los cuatro ambientes desde el
porcentaje de cenizas
Grupo homogéneo Cenizas % Aplicaciones recomendadas Referencias
A: ambiente 1 1,80 Se puede implementar la
elaboración de polvos para
bebidas instantáneas a base de
harinas.
Pacheco, Techeira y
García. 2008 B: ambientes 2 y 4 2,75 a 2,93
C: ambiente 3 2,67
3.3.10 Las características reológicas de la harina. Existen varios campos en los que se
observa la importancia del comportamiento reológico en los alimentos, como en cálculos de
procesos de ingeniería donde se involucren equipos, en la formulación para el desarrollo de
productos, en el control de calidad de algunos productos (Yogures, quesos, aperitivos,
chocolates, entre otros.) y en la evaluación de la textura y consistencia de algunos
71
productos (Ramírez, 2006). Para realizar las aplicaciones potencias de viscosidad y
temperatura de gelatinización, se realizaron grupos homogéneos de cada prueba
formándose A y B para cada una de las pruebas.
Tabla 29. Aplicaciones de las harinas precocidas de cubio para los cuatro tratamientos desde
la temperatura de gelatinización
Grupo homogéneo T. gelatinización Aplicaciones recomendadas Referencias
A: harina precocida 89,95 Se puede aplicar como producto
espesante
Rincon, Araujo,
Carrillo y Martin,
2000
B:Harina sin
precocción
50,25 Se puede emplear en sopas
instantáneas o productos que
necesiten una cocción
Tabla 30. Aplicaciones de las harinas precocidas de cubio para los cuatro tratamientos desde
la viscosidad
Grupo homogéneo Viscosidad Aplicaciones recomendadas Referencias
A: 1 265,1 Ingrediente idóneo para sopas
instantáneas
Rincon, Araujo,
Carrillo y Martin,
2000
B: 2 215,8
C: 3 315,06 Para estas viscosidades más
elevadas como espesantes y
mermeladas D:4 327
72
CONCLUSIONES
● De acuerdo con el balance de materia por etapas el proceso de obtención de la
harina de cubio (selección y clasificación, limpieza y desinfección, rallado,
precocción, deshidratación, molido, tamizado y granulometría, envasado y
almacenado) se obtuvo un rendimiento total de 8,77%, 10,66%, 7,77% y 9,85% para
las harinas precocidas de cubio cultivados en los ambientes sin fertilización, con
fertilización orgánica, fertilización inorgánica-orgánica y fertilización orgánica
respectivamente.
● En cuanto a la caracterización fisicoquímica, las harinas obtenidas presentaron
colores entre amarillo mostaza y marrón, valores de calor de combustión cercanos a
8000 kcal/kg, densidad entre 0,73 y 0,83 kg/m3, la humedad presentó valores entre
89,63 y 91,31%.
● Las harinas presentaron un índice de absorción de agua entre 3,51 a 4,85 g gel/g
harina ideal para la elaboración de productos que requieren gelatinización de media
a baja, además presentó un índice de solubilidad de agua entre 3,04 y 3,51% valores
recomendados para mezclas en polvo, sopas instantáneas, mezclas para panificación
y bebidas instantáneas y una capacidad de absorción de aceite con valores de 1,47
ideal para productos congelados listos para freír a 1,59 1,60, 1,62 mL aceite
absorbido/ g harina valores adecuados para embutidos cárnicos y productos en los
que se desee crear una emulsión.
● El proceso de precocción gelatinizó el almidón de las harinas, favoreciendo algunas
propiedades de la harina como el índice de absorción de agua ya que este aumentó.
Esta gelatinización se evidenció en los valores de temperatura de gelatinización ya
que una muestra de harina sin precocción reportó valores de temperatura de
gelatinización de 50,25°C y la harina fue precocida a 90°C.
● Con respecto a la viscosidad, las harinas presentaron valores entre 215,8 y 327 cP,
valores cercanos a otros tubérculos, por lo que se recomienda su uso como
espesante y en productos como mermeladas para las harinas con viscosidad cercana
a 300 cP y sopas instantáneas para las harinas con una viscosidad cercana a 200 cP.
● Entre las características composicionales evaluadas se determinó que las harinas de
cubio son buena fuente de vitamina C en comparación a las harinas comerciales
obtenidas de cereales, las cuales carecen por completo de esta vitamina, por lo que
la sustitución de harina de algún cereal como el trigo por harina precocida de cubio
enriquecería un alimento que no necesite un tratamiento térmico como es el caso de
73
las bebidas instantáneas, teniendo en cuenta que la vitamina C es termosensible. De
igual manera se recomienda aplicar esta harina en panificación como sustituto
parcial de la harina de trigo, teniendo en cuenta que el ácido ascórbico mejora la
tenacidad, la elasticidad, la capacidad de absorción de agua de la masa y aumenta el
volumen de pan.
● De acuerdo a los resultados obtenidos se pudo concluir que los ambientes de
fertilización tuvieron una influencia positiva en el cubio y por lo tanto en la harina
elaborada con estos, en factores como: el contenido cenizas, almidón, color,
humedad acidez, calor de combustión, viscosidad, contenido de vitamina C,
proteína y a su vez en el índice de absorción de agua.
● El ambiente de cultivo orgánico proporcionó los nutrientes necesarios para mejorar
la calidad de los cubios con los cuales se obtuvieron las harinas precocidas, ya que
aumentó el contenido de proteína, almidón y con estos el índice de absorción de
agua y la viscosidad característica comúnmente deseada en la industria de alimentos
para una harina.
● De acuerdo a la caracterización fisicoquímica, funcional, reológica y composicional
de las harinas de cubio cultivadas en diferentes ambientes de fertilización, se
identificaron aplicaciones potenciales como: mezclas para sopas instantáneas,
espesantes, mermeladas, mezclas en polvo instantáneas, salsas, cereales extruidos,
extendedor en embutidos cárnicos y sustituto parcial en productos de panificación
teniendo en cuenta que sean productos en los que el color amarillo mostaza a
marrón sea deseable o pueda enmascararse con otro tipo de ingredientes.
74
RECOMENDACIONES
La temperatura de la precocción se debe disminuir, debido a que se comprobó que
la temperatura de gelatinización del almidón de la harina de cubio es 50,25°C, por
lo tanto, al disminuir la temperatura a alrededor de 65°C se podrían lograr las
mismas características positivas de un almidón gelatinizado con menor gasto de
energía, lo cual a nivel industrial se reduce a costos de producción.
Un doble proceso de molienda se recomienda ya que el tamaño de partícula
obtenido tras realizar la molienda una sola vez, es superior al exigido en la Norma
Técnica Colombiana NTC 267 para harina de trigo.
Es recomendable realizar una investigación más específica con respecto a las
propiedades tecnológicas del almidón de cubio y compararlo con las propiedades
evidenciadas en la harina precocida que contiene almidón gelatinizado.
Se recomienda realizar los análisis de temperatura de gelatinización para las harinas
precocidas obtenidas a partir de cubio cultivado en diferentes fuentes de
fertilización, con el objetivo de obtener más información de la influencia del
ambiente de fertilización de los cubios con respecto al comportamiento de dichas
harinas.
También se recomienda investigar acerca de las aplicaciones potenciales de la
harina precocida de cubio variedad colombiana blanca ojo morado y presentadas en
este estudio para contribuir al desarrollo e innovaciones en nuevos productos en la
industria de alimentos con un tubérculo andino y ancestral que se debe rescatar.
75
76
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86
ANEXO 1
BALANCE DE MATERIA PARA LA OBTENCION DE HARINA
PRECOCIDA DE CUBIO CULTIVADO SEGÚN EL AMBIENTE 1
DIAGRAMA DE FLUJO PARA CÁLCULOS
Rallado Precocción Deshidratado
Molido
A
B
C
D
E
G
F
H
I
A. Cubio que ingresa al proceso de rallado.
B. Perdidas de los cubios en el proceso de rallado.
C. Cubio rallado que ingresa al proceso de precocción.
D. Perdidas de cubio rallado en el proceso de precocción.
E. Cubio precóccido de ingresa al proceso de deshidratado.
F. Perdidas del agua presente en el cubio rallado.
G. Cubio deshidratado que ingresa el proceso de molido.
H. Perdidas de cubio deshidratado en el proceso de molido y de harina suspendida en
el equipo.
I. Harina de cubio obtenida.
87
CÁLCULOS
Balance general para rallado
A = B + C
1173 g = 20,2 g + 1152,8 g
1173 g = 1173 g
Porcentaje de pérdidas para el
rallado
)A
100B()Perdidas(%
1173
10020,2)Perdidas(%
1,72%)Perdidas(%
Balance general para precocción
C = D + E
1152,8 g = 9,80 g + 1143 g
1152,8 g = 1152,8 g
Porcentaje de pérdidas para la
precocción
)C
100 D((%) Perdidas
1152,8
1009,80)Perdidas(%
0,85%)Perdidas(%
Balance general para deshidratado
E = G + F
1143 g = 111,0 g + 1032 g
1143 g = 1143 g
Porcentaje de pérdidas para el
deshidratado.
)E
100F()Perdidas(%
1143
1001032)Perdidas(%
% 90,28)Perdidas(%
Balance general para molido
88
G = H + I
111,0 g = 8,1 g + 102,9 g
111,0 g = 111,0 g
Porcentaje de pérdidas para el
deshidratado.
)G
100H()Perdidas(%
111,0
1008,1)Perdidas(%
% 7,29)Perdidas(%
Rendimiento de la obtención de la
harina precoccida de cubio
)A
100I(η(%)
)1173g
100102,9g(η(%)
8,77%η(%)
89
ANEXO 2
ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO DE LAS HARINAS
Peso de las harinas de cubio retenido en cada malla
Ambientes/mallas Peso total 10 50 60 80 100 Fino
1.1 41,23 1,51 29,49 2,44 3,48 0,7 3,61
1.2 35,73 1,18 26,32 3 2,79 0,39 6,95
2.1 64,56 0,86 44,22 4,02 6,44 1,16 7,46
2.2 60,38 0,65 44,11 3,42 5,33 0,94 5,26
3.1 50,94 1,35 36,06 2,9 4,15 0,7 5,36
3.2 66,59 1,22 49,61 3,37 5,02 0,93 6,05
4.1 74,51 0,54 53,33 4,49 6,68 1,33 7,84
4.2 68,31 1,05 45,24 4,63 7,01 1,29 12,17
Diámetro promedio de malla Serie Tyler
No malla Diámetro promedio
10 1,651
50 0,297
60 0,246
80 0,175
100 0,147
Análisis granulométrico
Ambiente 1
No. Malla W retenido(g) Fracción diferencial Diámetro promedio de partícula
10 1,51 0,04 1,651
10/50 29,49 0,72 0,974
50/60 2,44 0,06 0,2715
60/80 3,48 0,08 0,2105
80/100 0,7 0,02 0,161
100/Fino 3,61 0,09 0,147
Ambiente 2
No. Malla W retenido(g) Fracción diferencial Diámetro promedio de particula
10 0,86 0,013 1,651
10/50 44,22 0,685 0,974
50/60 4,02 0,062 0,2715
60/80 6,44 0,100 0,2105
80/100 1,16 0,018 0,161
90
100/Fino 7,46 0,116 0,147
Ambiente 3
No. Malla W retenido(g) Fracción diferencial Diámetro promedio de partícula
10 1,35 0,027 1,651
10/50 36,06 0,708 0,974
50/60 2,9 0,057 0,2715
60/80 4,15 0,081 0,2105
80/100 0,7 0,014 0,161
100/Fino 5,36 0,105 0,147
Ambiente 4
No. Malla W retenido(g) Fracción diferencial Diámetro promedio de partícula
10 0,54 0,007 1,651
10/50 53,33 0,716 0,974
50/60 4,49 0,060 0,2715
60/80 6,68 0,090 0,2105
80/100 1,33 0,018 0,161
100/Fino 7,84 0,105 0,147
91
ANEXO 3
RESULTADO DE LA EVALUACIÓN ESTADISTICA PARA LAS
CARATERISTICAS FISICOQUIMICAS
Anova de la prueba de color
92
93
Anova de la prueba del calor especifico.
Anova de la prueba de densidad.
94
Anova de la prueba de materia seca.
Anova de la prueba de humedad
95
Anova de la prueba de acidez
Anova de la prueba de almidón
96
ANEXO 4
RESULTADO DE LA EVALUACIÓN ESTADISTICA PARA LAS
CARATERISTICAS FUNCIONALES.
Anova de la prueba de índice de absorción de agua.
Anova de la prueba de solubilidad.
97
Anova de la prueba de absorción de aceite
98
ANEXO 5
RESULTADO DE LA EVALUACIÓN ESTADISTICA PARA LAS
CARATERISTICAS REOLOGICAS.
Anova de la prueba de viscosidad
99
ANEXO 6
RESULTADO DE LA EVALUACIÓN ESTADISTICA PARA LAS
CARATERISTICAS COMPOSICIONALES.
Anova de la prueba de vitamina C.
100
Anova de la prueba de Proteína
Anova de la prueba de cenizas
101
ANEXO 7
RESULTADOS DEL CALOR ESPECIFICO DE LAS HARINAS
PRECOCIDAS DE CUBIO EN LOS 4 AMBIENTES DE
FERTILIZACIÓN
Las pruebas de calor especifico se realizaron por triplico como se establece en el numeral
2.3.1, de las cuales se obtuvo el incremento de temperatura necesario para llevar a cabo la
cuantificación del contenido calórico, dicho contenido fue divido en el incremento de
temperatura para obtener el calor especifico.
Contenido calórico para el cubio proveniente del ambiente de cultivo 1.
Contenido calórico para el cubio proveniente del ambiente de cultivo 2.
102
Contenido calórico para el cubio proveniente del ambiente de cultivo 3.
Contenido calórico para el cubio proveniente del ambiente de cultivo 4.
103