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Ingeniería agrícola y biosistemas

versión On-line ISSN 2007-4026versión impresa ISSN 2007-3925

Ing. agric. biosist. vol.8 no.2 Chapingo jul./dic. 2016  Epub 01-Sep-2020

https://doi.org/10.5154/r.inagbi.2016.10.005 

Nota técnica

Determinación de la dureza de quinua (Chenopodium quinoa Willd.) por un método experimental de molienda integral

Francisco de Jesús Hernández-Hernández1 

María Ofelia Buendía-González1  * 

Agustín de Jesús López-Herrera2 

1Universidad Autónoma Chapingo, Departamento de Ingeniería Agroindustrial Carretera México-Texcoco km 38.5, Chapingo, Estado de México, C. P. 56230, MÉXICO.

2 Universidad Autónoma Chapingo, Departamento de Fitotecnia. Carretera México-Texcoco km 38.5, Chapingo, Estado de México, C. P. 56230, MÉXICO.


Resumen

La dureza de los granos puede ayudar a determinar el momento óptimo de cosecha y su manejo poscosecha. El presente estudio se realizó con el objetivo de desarrollar una metodología experimental para determinar indirectamente la dureza de la semilla de quinua (Chenopodium quinoa Willd.). Se evaluaron cinco muestras de quinua (Blanca Canadá, BT, RT, Ontifor y NT), a las cuales se les determinó humedad (%), peso hectolítrico (kg·hL-1) y dureza (resistencia a la fracturación). Para determinar la tercera variable se tamizaron 200 g de semilla en mallas núm. 10, 14, 18 y charola de retención; esto con la finalidad de homogenizar el tamaño. Se pesó la quinua retenida en cada tamiz. De la malla 14, que fue la que presentó retención mayor (80 %), se molieron 30 g durante 2 s y se cribaron en mallas núm. 14, 18, 20, 24, 30 y charola de retención. Las fracciones obtenidas se pesaron y se obtuvieron los porcentajes de retención de cada tamiz. Para clasificar la dureza del grano se desarrolló una escala hedónica. RT, BT y Ontifor se catalogaron como ligeramente duras, y Blanca Canadá y NT como ligeramente suave. La muestra Ontifor fue la que presentó mayor humedad y peso hectolítrico; mientras que NT mostró el menor porcentaje de humedad y el grano más suave. La metodología aplicada para determinar la dureza es fácil de usar tanto en campo como industria y puede ser de utilidad en otros granos pequeños.

Palabras clave pseudocereal; cribado; rendimiento; peso hectolítrico; escala hedónica

Abstract

The hardness of grains can help determine the optimal harvest time and their postharvest handling. This study was conducted with the objective of developing an experimental methodology to indirectly determine the hardness of quinoa (Chenopodium quinoa Willd.) seed. Five quinoa samples (Blanca Canadá, BT, RT, Ontifor and NT) were evaluated in terms of moisture (%), hectoliter weight (kg·hL-1) and hardness (breaking resistance). In order to determine the last-mentioned variable, 200 g of seed were sieved in No. 10, 14 and 18 meshes with a retention tray underneath; this was done in order to homogenize the size. Quinoa retained on each sieve was weighed. From mesh 14, which was the one with the highest retention (80 %), 30 g were ground for 2 s and sieved in No. 14, 18, 20, 24 and 30 meshes, with a retention tray underneath. The fractions obtained were weighed and the retention percentages of each sieve were obtained. To classify the hardness of the grain, a hedonic scale was developed. RT, BT and Ontifor were categorized as slightly hard, and Blanca Canadá and NT as slightly soft. The Ontifor sample showed the highest moisture and hectoliter weight, while NT had the lowest moisture percentage and the softest grain. The methodology used to determine hardness is easy to use both in the field and industry and may be useful in other small grains.

Keywords pseudocereal; seiving; yield; hectoliter weight; hedonic scale

Introducción

La quinua (Chenopodium quinoa Willd.) es originaria de los países andinos y fue domesticada hace aproximadamente 3,000 a 5,000 años (Mujica, Izquierdo, & Marathee, 2001). Es considerada como un pseudocereal o pseudo grano, ya que su morfología y composición química es parecida a los cereales (Bazile, Bertero, & Nieto, 2014). La importancia de este grano radica en su calidad como alimento, el uso de la planta completa y su adaptación a condiciones agroecológicas (Mujica & Jacobsen, 2006). Es una importante fuente de proteínas, aminoácidos, minerales y vitaminas; además, contienen polifenoles, fitosteroles y flavonoides con posibles beneficios nutracéuticos (Abugoch-James, 2009; Bergesse et al., 2015).

En 1996 la quinua fue catalogada por la (FAO), como uno de los cultivos más promisorios de la humanidad, no sólo por sus grandes propiedades benéficas y usos múltiples, sino también por considerarla como una alternativa para solucionar los graves problemas de nutrición humana (FAO, 2011).

El grado de relación entre la proteína, el almidón y otros componentes depositados en las células del perisperma (Figura 1) varía entre las variedades de quinua (Apaza, Cáceres, Estrada, & Pinedo, 2013). Estas relaciones definen que tan duro o suave es el perisperma entre una semilla y otra. Las diferencias en la dureza del grano son de gran importancia ya que influyen de manera significativa en la determinación de la madurez fisiológica al momento de la cosecha (Bazile et al., 2014), las propiedades físicas de la semilla, su molienda e industrialización (Bergesse et al., 2015; Salinas-Moreno & Aguilar-Modesto, 2010). En este sentido, Taverna, Leonel, y Mischan (2012) reportaron que hay una relación estrecha entre la dureza y la calidad de la harina en quinua.

Figura 1 Sección media longitudinal de las semillas de quinua que muestra las partes especificas del grano: pericarpio (PE), cubierta de la semilla (SC), eje hipocótilo-radical (H), cotiledones (C), endospermo (EN), radícula (R), funículo (F), brote del apéndice (SA) y perisperma (P) (Fuente: Prego, Maldonado, & Otegui, 1998). 

La dureza del grano es frecuentemente referida a la resistencia que opone el grano a una fuerza mecánica, o bien, a la energía requerida para reducir las estructuras del grano en harina o semólas (Ballón & Coca-Cadena, 1989). Existen diversos métodos para determinar la dureza de un grano, y dependiendo de las características de éste algunos son más idóneos que otros.

Algunos investigadores han usado escalas con base en el tiempo de molido (Ballón & Coca-Cadena, 1989); otros, con ayuda de un texturómetro midieron la fuerza requerida para romper el material (Bergesse et al., 2015; Taverna et al., 2012). López, Guzmán, Santos, Prieto, y Román (2005) indican que el texturómetro mide únicamente la dureza de la superficie del grano, mientras que otros procedimientos la pueden medir de manera integral.

Salinas, Martínez, y Gómez (1992) analizaron siete métodos para obtener la dureza en granos de maíz: textura de endospermo, índice de perlado, índice de flotación, densidad, reflectancia en el infrarrojo, peso hectolítrico y tiempo de molienda, y determinaron que el más adecuado fue el índice de flotación. El peso hectolítrico de una muestra es una manera indirecta de determinar su dureza. Salinas-Moreno y Aguilar- Modesto (2010) reportaron en maíz que a mayor dureza del grano mayor peso hectolítrico y menor índice de flotación. Por su parte, Peña (2003) determinó que la dureza del grano de trigo está relacionada con la cantidad de proteína insoluble, siendo de gran influencia en el procesamiento del trigo.

Existe poca investigación sobre las características físicas de la semilla de quinua; por ello, el objetivo del presente estudio es desarrollar una metodología experimental para determinar indirectamente la dureza de la semilla de quinua (Chenopodium quinoa Willd.). Adicionalmente, se evaluó la humedad y peso hectolítrico, ya que estas características están directamente relacionadas con la dureza.

Materiales y métodos

La investigación se desarrolló en el Taller de Cereales del Departamento de Ingeniería Agroindustrial, perteneciente a la Universidad Autónoma Chapingo, México. Las muestras analizadas fueron: Blanca Canadá, Blanca de Tlachichuca (BT), Roja de Tlachichuca (RT), Negra de Tlachichuca (NT) y Ontifor; todas cultivadas en México, la primera en Tula, Hidalgo y el resto en Chapingo y Puebla. Las variables evaluadas fueron humedad (%), peso hectolitrito (kg·hL-1) y dureza (%). Las pruebas se realizaron por triplicado, a excepción de la humedad que se hizo por duplicado.

Humedad

La determinación de humedad se realizó con ayuda de un analizador de humedad electrónico marca Sartorius™, modelo MA37. Se colocaron 7 g de semilla de quinua por plato. Una vez cumplido con la condición de peso inicial, inició la medición. El tiempo aproximado de análisis vario de 20 a 25 min. El resultado se expresó en porcentaje.

Peso hectolítrico

Se utilizó una balanza para peso hectolítrico marca Seedburo Equipment Co. La muestra se dejó caer en el cono superior (285 mL) del aparato. Posteriormente, la muestra se rasó con una regla de madera con bordes redondeados para efectuar el rasado del recipiente en tres movimientos en forma de zigzag. Se pesó el recipiente con la muestra y el resultado se expresó en kg·hL-1.

Dureza

Para contar con semilla de tamaño homogéneo, se realizaron varias pruebas para seleccionar las cribas adecuadas para la aplicación de la metodología a proponer.

La prueba inicial para estandarizar el tamaño de semilla se hizo con 200 g de quinua y tamices de malla núm. 10 (2 mm de apertura), 14 (1.41 mm de apertura), 18 (1 mm de apertura) y charola de retención. El cribado se realizó de forma mecánica con un cernidor marca Montinox®, ejecutando movimientos circulares (homogéneos) durante 3 min. Posteriormente, en una balanza analítica marca Adventurer™ Pro modelo AV2101, se pesó la quinua retenida en cada tamiz. De la malla con mayor porcentaje de retención, se pesaron 30 g y se procesaron en un molino de grano de café marca Mr. Coffee® durante 2 s. La muestra molida se cribó en mallas núm. 14, 18, 20, 24, 30 y charola, durante 3 min, utilizando el mismo cernidor marca Montinox®. Finalmente, se obtuvo el porcentaje de retención de cada tamiz.

Para determinar la dureza del grano, se generó una escala hedónica (Cuadro 1) con la mayor cantidad de categorías posibles.

Cuadro 1 Clasificación de dureza de acuerdo con el porcentaje de retención en la malla núm. 14.  

Porcentaje de retención Clasificación
91-100 Extremadamente duro
81-90 Muy duro
71-80 Moderadamente duro
61-70 Duro
51-60 Ligeramente duro
41-50 Ligeramente suave
31-40 Suave
21-30 Moderadamente suave
11-20 Muy suave
0-10 Extremadamente suave

Fuente: Elaboración propia

Análisis estadístico de los datos

Se realizó un análisis de varianza utilizando un diseño completamente al azar, comparación de medias de Tukey (P ≤ 0.05), mediante el paquete Statistical Analysis System (SAS, 1994) y se obtuvo el coeficiente de correlación de Pearson con los factores peso hectolítrico y porcentaje de retención en tamiz.

Resultados y discusión

De la selección inicial de semilla, se obtuvo 80 % de retención en la malla 14 (de 1.41 a 2mm), siendo este el tamaño de grano usado para realizar los análisis.

Humedad

El porcentaje bajo de humedad brinda a las semillas mayor vida de anaquel y ayuda a evitar el ataque de insectos (Bazile et al., 2014).

La humedad promedio obtenida fue de 8.88 ± 0.27 %. En el Cuadro 2 se observa que Ontifor presentó el mayor contenido de humedad (9.15 %), mientras que NT mostró el más bajo (8.72 %). Considerando que el contenido máximo de humedad debe ser de 12 % (Instituto Ecuatoriano de Normalización [INEN], 1988), los resultados muestran que las variedades empleadas cumplen con la norma.

Cuadro 2 Porcentaje de humedad de quinua. 

Variedad Medición 1 Medición 2 Promedio
Blanca Canadá 8.48 9.35 8.915
BT 8.76 8.79 8.775
RT 8.76 8.95 8.855
Ontifor 9.23 9.08 9.155
NT 8.76 8.69 8.725

Peso hectolítrico

El valor promedio de esta variable fue de 66.17 ± 4.07 kg·hL-1. En el Cuadro 3 se observa que Ontifor tuvo el mayor peso hectolítrico (70.63 kg·hL-1), coincidiendo con lo reportado en humedad. Por su parte, la muestra BT presentó el valor menor (62.60 kg·hL-1). De acuerdo con la Norma Técnica Ecuatoriana INEN 1 673 (INEN, 1988), el peso hectolítrico mínimo debe ser de 62 kg·hL-1 para ser considerado como grano de primera calidad.Las muestras analizadas cumplen con este requisito.

Cuadro 3 Peso hectolítrico de las cinco variedades de quinua (kg·hL-1).  

Variedad PH1 1 PH 2 PH 3 Promedio
Blanca Canadá 66.25 66.63 66.91 66.60
BT 62.21 62.67 62.91 62.60
RT 65.75 65.82 65.51 65.70
Ontifor 70.67 70.63 70.6 70.63
NT 65.19 65.37 65.37 65.31

1PH = peso hectolítrico.

La gran variabilidad de los resultados podría deberse a la amplia diversidad genética conservada por productores.

Las variedades con mayor peso hectolítrico fueron las mismas que presentaron la humedad más alta; lo que concuerda con lo reportado por Coşkuner y Karababa (2007) y Vilche, Gely, y Santalla (2003) quienes encontraron una relación lineal entre la humedad y el peso hectolítrico.

Dureza

El porcentaje de retención en cada tamiz mostró diferencias estadísticas significativas (P ≤ 0.05). La malla núm. 14 presentó 55.24 % de retención (Cuadro 4), siendo así la más importante para evaluar la dureza.

Cuadro 4 Medias de porcentaje de retención en mallas. 

Número de Tamiz Retención (%)
14 50.24 az
18 11.57 c
30 8.70 d
20 3.34 e
24 1.75 f
Charola de retención 22.17 b

zMedias con letras iguales no difieren estadísticamente (Tukey, P ≤ 0.05).

El Cuadro 5 muestra el porcentaje de retención de cada muestra por malla. El tamiz con mayor cantidad de muestra fue el 14, conservando, en promedio, más de 50 %; por ello, la determinación de dureza se enfocó en dicho tamiz.

Cuadro 5 Porcentaje de retención de muestra en cada malla. 

Número de malla Blanca Canadá BT RT Ontifor NT
14 47.67 54.89 55.22 51.11 42.33
18 12.56 7.22 12.61 12.58 15.89
20 9.89 7.22 13.61 11.75 10.11
24 1.67 2.00 13.00 7.33 1.56
30 3.89 4.22 17.11 10.50 3.00
Charola 22.89 23.22 23.22 23.06 24.00
Total 98.56 98.78 98.78 98.67 96.89

Con el tamiz seleccionado (núm. 14), se realizó una escala hedónica relacionando el porcentaje de retención (semilla no fracturada) con la dureza del grano. En el Cuadro 1 se observa la categoría asignada en cada porcentaje.

De acuerdo a los resultados obtenidos, Blanca Canadá (47.67 %) y NT (42.33 %) son de grano ligeramente suave; mientras que BT (54.89 %), RT (55.22 %) y Ontifor (51.11 %) son ligeramente duros (Cuadro 5). Las muestras BT, RT y Ontifor no presentan diferencias estadísticas significativas (P ≤ 0.05), siendo estás las de mayor dureza; es decir, mayor porcentaje de retención en la malla 14 (Cuadro 6).

Cuadro 6 Resultados de medias de porcentaje de retención en la malla núm. 14. 

Muestras Retención (%) Clasificación
RT 55.22 az Ligeramente duro
BT 54.88 a Ligeramente duro
Ontifor 51.11 ab Ligeramente duro
Blanca Canadá 47.67 bc Ligeramente suave
NT 42.33 c Ligeramente suave

zMedias con letras iguales no difieren estadísticamente (Tukey, P ≤ 0.05).

Se esperaba que la variedad con mayor peso hectolítrico y porcentaje de humedad presentara mayor dureza; sin embargo, aunque Ontifor quedó en la clasificación “ligeramente duros” no fue el más duro. Por otra parte, la variedad NT fue la más suave, coincidiendo con el resultado de humedad pero no con el de peso hectolítrico.

Para determinar la dureza del grano de quinua, Ballón y Coca-Cadena (1989) crearon cinco categorías (blando, semi-blando, semi-duro, duro y muy duro) con base en el tiempo requerido para moler el grano. Sus resultados muestran que la mayoría de las variedades empleadas fueron blandas, seguidas de duras y semi-blandas. La variación en los resultados se debe a las distintas variedades empeladas.

La correlación entre peso hectolítrico y porcentaje de retención de tamiz fue de 0.638. Con este análisis se dedujo que la proporción en la que al aumentar el peso hectolítrico del grano aumentará el porcentaje de retención en el tamiz, resultando en un grano más duro.

Conclusiones

La metodología empleada presenta una forma eficaz para cuantificar indirectamente el parámetro de dureza. En el caso de quinua, el tamiz recomendado es el núm. 14, ya que fue el que presentó mayor retención de partículas. Este procedimiento también puede ser viable en otros granos pequeños (como amaranto, quiwicha y chia, entre otros), aunque se recomienda hacer más pruebas para estandarizarse y obtener mejores resultados. El que la dureza de las muestras haya sido diferente era de esperarse, ya que, como en otros granos, cada variedad tiene sus características y gracias a ello pueden usarse para fines distintos. La correlación entre peso hectolítrico y el porcentaje de retención de malla (dureza del grano) no es muy alta (r2 = 0.6384), pudiendo influir en ello la humedad del grano.

References / Referencias

Abugoch-James, L. (2009). Quinoa (Chenopodium quinoa Willd.): Composition, chemistry, nutritional, and functional properties. In: Abugoch-James, L. (Ed.), Advances in food and nutrition research (pp. 1-31). Amsterdam, The Netherlands: Academic Press. doi: 10.1016/S1043- 4526(09)58001-1 [ Links ]

Apaza, V., Cáceres, G., Estrada, R., & Pinedo, R. (2013). Catálogo de variedades comerciales de quinua en Perú. Lima, Perú: Food and Agriculture Organization. Retrieved from http://www.fao.org/3/a-as890s.pdfLinks ]

Ballón, E., & Coca-Cadena, A. (1989). Extracción de harinas de variedades de quinua (Chenopodium quinoa Willd). Revista del Instituto Colombiano Agropecuario, 24(2), 98-104. Retrieved from http://quinua.pe/wp-content/uploads/2014/01/s2dFA82BFE5C3F60D166F66D00E131EA054_1.pdfLinks ]

Bazile, D., Bertero, D., & Nieto, C. (2014). Estado del arte de la quinua en el mundo en 2013. Santiago de Chile y Montpellier, Francia: Food and Agriculture Organization. Retrieved from http://www.fao.org/3/a-i4042s.pdfLinks ]

Bergesse, A. E., Boiocchi, P. N., Calandri, E. L., Cervilla, N. S., Gianna, V., Guzmán, C. A., Miranda, P. P., Montoya, P. A., & Mufari, J. R. (2015). Aprovechamiento integral del grano de quinoa. Aspectos tecnológicos, fisicoquímicos, nutricionales y sensoriales. Córdoba, Argentina: Edgardo Luis Calandri. Retrieved from https://rdu.unc.edu.ar/bitstream/handle/11086/1846/Aprovechamiento%20%20integral%20del%20%20grano%20de%20quinoa. pdf?sequence=7&isAllowed=yLinks ]

Coşkuner, Y., & Karababa, E. (2007). Some physical properties of flaxseed (Linum usitatissimum L.). Journal of Food Engineering, 78, 1067-1073. doi: 10.1016/j. jfoodeng.2005.12.017 [ Links ]

Food and Agriculture Organization (FAO) (2011). La quinua: Cultivo milenario para contribuir a la seguridad alimentaria mundial. Bolivia: Author. Retrieved from http://www.fao.org/fileadmin/templates/aiq2013/res/es/cultivo_ quinua_es.pdfLinks ]

Instituto Ecuatoriano de Normalización (INEN). (1988). Norma técnica Ecuatoriana INEN 1 673. Ecuador: Author. Retrieved from https://law.resource.org/pub/ec/ibr/ec.nte.1673.1988.pdfLinks ]

López, P., Guzmán, F. A., Santos, E. M., Prieto, F., & Román, A. D. (2005). Evaluación de la calidad física de diferentes variedades de cebada (Hordeum sativum Jess) cultivadas en los estados de Hidalgo y Tlaxcala, México. Revista Chilena de Nutrición, 32(3). doi: 10.4067/S0717-75182005000300010 [ Links ]

Mujica, A., Izquierdo, J., & Marathee, J. P. (2001). Origen y descripción de la quinua. In: Mujica, A., Jacobsen, S. E., Izquierdo, J., & Marathee, J. P. (Eds.), Quinua (Chenopodium quinoa Willd.): ancestral cultivo andino, alimento del presente y ruturo (pp. 9-29). Santiago de Chile: Food and Agriculture Organization. Retrieved from http://es.slideshare.net/dioslokis/29879087-libroquinuaancestralcultivodelosandesrmirandaLinks ]

Mujica, A., & Jacobsen, S. E. (2006). La quinua (Chenopodium quinoa Willd.) y sus parientes silvestres. In: Moraes, M., Øllgaard, B., Kvist, L. P., Borchsenius, F., & Balslev, H. (Eds.), Botánica Económica de los Andes Centrales (pp. 449-457). La paz, Perú: Universidad Mayor de San Andrés. Retrieved from http://quinua.pe/wp-content/uploads/2013/03/La-quinua-y-sus-parientes.pdfLinks ]

Peña, R. J. (2003). Influencia de la textura del endospermo y la composición de las proteínas del gluten en la calidad panadera del trigo. In: Jobet-Fornazzari, C. (Ed.), Avances y perspectivas en calidad industrial de trigo (pp. 23- 40). Temuco, Chile: Centro Regional de Investigación Carillanca. Retrieved from http://www2.inia.cl/medios/biblioteca/serieactas/NR29062.pdfLinks ]

Prego, I., Maldonado, S., & Otegui, M. (1998). Seed struture and localization of reserves in Chenopodium quinoa. Annals of Botany, 82(4), 481-488. doi: 10.1006/anbo.1998.0704 [ Links ]

Salinas-Moreno, Y., & Aguilar-Modesto, L. (2010). Efecto de la dureza del grano de maíz (Zea mays L.) sobre el rendimiento y calidad de la tortilla. Ingeniería Agrícola y Biosistemas, 2(1), 5-11. doi: dx.doi.org/10.5154/r. inagbi.2010.08.009 [ Links ]

Salinas, Y., Martínez, F., & Gómez, J. (1992). Comparación de métodos para medir la dureza del maíz (Zea mays L.). Archivos latinoamericanos de nutrición, 42(1), 59-63. [ Links ]

Statistical Analysis System (SAS Institute). (1994). SAS User’s Guide, version 9.0. Cary, N.C., USA: Author. [ Links ]

Taverna, L. G., Leonel, M., & Mischan, M. M. (2012). Changes in physical properties of extruded sour cassava starch and quinoa flour blend snacks. Ciência e Tecnologia de Alimentos, 32(4), 826-834. doi: 10.1590/S0101- 20612012005000113 [ Links ]

Vilche, C., Gely, M., & Santalla, E. (2003). Physical properties of quinoa seeds. Biosystems Engineering, 86(1), 59-65. doi: 10.1016/S1537-5110(03)00114-4 [ Links ]

Recibido: 27 de Octubre de 2016; Aprobado: 20 de Diciembre de 2016

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