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Mensajes Clave
1. El proceso de secado de la banana no precisa tecnología de alta complejidad.
2. Por el contenido de almidón total en HBVI y HBMIV es de 73,56% y 69,4% respectivamente, podría representar una fuente amilácea alternativa.
3. Las características físicas obtenidas en HBVI y HBMIV se encuentran dentro de rangos de seguridad, lo que podría evitar la proliferación de microorganismos.
INTRODUCCIÓN
La banana es una de las frutas más populares y asequibles a nivel mundial, ya que se encuentra disponible todo el año1 y tiene una importancia fundamental para la economía de muchos países en desarrollo, en especial, América Latina, Asia y Africa2. En estadios tempranos de su maduración se caracteriza por un mayor contenido de proteínas, compuestos fenólicos, almidón, celulosa y hemicelulosa3. El almidón resistente en este período se encuentra en mayor proporción ofreciendo beneficios para la salud por ser considerado un análogo de fibra dietética4. La fruta madura se caracteriza por menor contenido de almidón, mayor presencia de azúcares totales y reductores, vitamina A, menor presencia de pectina y de taninos3. Al ser una fruta fresca climatérica provoca grandes pérdidas económicas para los agricultores durante el período postcosecha5, por lo que el desarrollo y utilización de cualquier tecnología o proceso que mejore su uso sería ventajoso4. La deshidratación es un método de conservación en el cual el peso del alimento disminuye a una tercera parte, facilitando su transporte y almacenamiento. Al aplicarse en frutas evita las perdidas por exceso de maduración5. Este procedimiento es importante para la ingeniería de alimentos, permitiendo aumentar los tiempos de conservación, retardo en la aparición de características indeseables, tanto de índole físico como químico6. En este sentido, varios estudios establecieron ventajas en la obtención de harina de banana desde el punto de vista tecnológico y nutricional7; exploraron su aplicación como ingrediente para mejorar el perfil nutricional de algunos productos. Asif-Ul-Alam et al. formularon galletas con mayor contenido en fibra y minerales (calcio, fósforo, hierro y zinc)8; Segundo et al. mejoraron el contenido de compuestos fenólicos y la capacidad antioxidante en la elaboración de bizcochos al emplear harina de banana madura9. La producción de harina de banana permitiría aportar un valor agregado al rubro de frutas tropicales10 que hasta el momento se encuentran infrautilizadas, ajustándose así a la creciente tendencia en la utilización de nuevos ingredientes y respondiendo a las necesidades del consumidor cada vez más preocupado por el consumo de alimentos sustentables y saludables5.
Los datos sobre harina de banana son variables en la literatura, observándose diferencias entre especies, lugares de cultivo, cosecha y estadio de maduración11, por lo que una adecuada caracterización y especificación de la fruta y su producto permitiría una optimización de los procesos de industrialización, considerando que el punto de madurez influye significativamente en los parámetros de secado, características sensoriales, composición química y contenido de antioxidantes de la harina4,12.
El objetivo de este trabajo fue producir harina de banana (Musa Cavendish var. nanica) a partir de dos estadios de maduración y analizar sus características fisicoquímicas, tecnológicas y funcionales, de utilidad para la formulación de productos alimenticios saludables.
METODOLOGÍA
Se trabajó con bananas obtenidas durante los meses de febrero-marzo (Musa Cavendish var. nanica) del Noroeste de Salta-Argentina. Aquellas correspondientes al estadio I (verde; BVI) se cosecharon entre los 40 y 60 días después de la aparición del racimo.
Las frutas en estadio IV (madura; BMIV) se almacenaron en una cámara con etileno (0,1%) durante 48 horas. En ambos productos se cotejó la etapa de madurez con la escala de maduración de Von Loesecke13.
Determinación de características morfológicas y fisicoquímicas en la fruta
Se determinó: longitud14, grosor de cáscara y pulpa15, diámetro de pulpa16, relación pulpa/cáscara17, pH (Digimeter IV; Luftman)18, acidez titulable18, sólidos solubles (refractómetro Palm Abbe)18, humedad (método gravimétrico a 105 °C en BVI18 y 65 °C en BMIV19), carbohidratos y almidón total por Fehling Causse Bonnans modificado (FCBM)18, proteínas (método de Kjeldahl)18, grasas (por diferencia) (Ecuación 1)12 y cenizas (método gravimétrico).
Determinación de propiedades funcionales en fruta
Obtención de extracto metanólico: Se procesaron las pulpas de BVI y BMIV, se pesaron 2,5 g en un Erlenmeyer con tapa, se añadieron 25 mL de metanol (80%), se mezcló y reposó en oscuridad por 12 horas a temperatura ambiente. Luego, se filtró (papel Whatman N° 4) en un matraz de 50 mL y enrasó a volumen con agua destilada. El extracto se refrigeró en botellas de vidrio color ámbar hasta su utilización20.
Cuantificación de fenoles totales: Se colocó 1 mL de cada extracto en tubos de ensayo, luego se adicionó 0,5 mL de reactivo de Folin Ciocalteu, 7,5 mL de agua destilada se mezcló en vórtex y se mantuvo a temperatura ambiente durante 10 minutos. Una vez trascurrido el tiempo, se agregó 1,5 mL de carbonato de sodio (20%) y se llevó a baño termostático a 40 °C durante 20 minutos. Finalmente, las muestras se enfriaron a temperatura ambiente y se midió la absorbancia a 765 nm en espectrofotómetro Genesys 10 UV, Espectronic Unicam. Los resultados se expresaron en mg equivalente al ácido gálico (mg EAG/100 g)20.
Cuantificación de flavonoides: Se tomaron 4 mL de cada extracto en tubos de ensayo, se añadieron 5 mL de agua destilada y 0,3 mL de nitrato de sodio (5% p/v), a los 5 minutos se adicionó 0,6 mL de cloruro de aluminio (10% p/v), luego de 5 minutos se agregaron 2 mL de hidróxido de sodio (1M). Finalmente, el volumen se completó a 15 mL y las muestras se analizaron a una absorbancia de 510 nm20. Los resultados se expresaron como mg de catequina equivalente (mg CE/100 g)20.
Evaluación de la capacidad antioxidante: Se tomaron 150 µL de cada extracto, se adicionaron 3 mL de solución ABTS+ y se dejó reaccionar por 2 horas a temperatura ambiente en oscuridad. Las muestras se evaluaron a 734 nm, tomando como control la absorbancia del radical ABTS+. Los resultados se expresaron como porcentaje de inhibición (Ecuación 2)21.
Proceso de obtención de harina
Las pulpas de BVI y BMIV se pesaron, cortaron en rodajas y sumergieron en solución de ácido cítrico (10 g/L) durante 10 y 5 minutos22, se dispusieron en bandejas de silicona y se deshidrataron en estufa (Dalvo Sp797) a 40 °C durante 7 y 70 horas, se procesaron en molinillo (Arcano) y se tamizaron (60 mesh) obteniéndose harina de banana verde (HBVI) y harina de banana madura (HBMIV), respectivamente7. Los productos obtenidos se pesaron y almacenaron en bolsas con cierre hermético a temperatura ambiente9.
Determinación de las características fisicoquímicas, tecnológicas y funcionales de las harinas
El pH se determinó según metodología oficial y la aw en termohigrómetro (Testo 365)18. Para las propiedades tecnológicas, se pesaron 0,5 g de HBVI y HBMIV y se siguió el procedimiento descripto por Correa et al.23. Se aplicaron las siguientes ecuaciones:
Las determinaciones de la composición química y funcionales en las en HBVI y HBMIV se llevaron a cabo de acuerdo con las metodologías descriptas previamente para las frutas12,13,18,20,21.
Análisis estadístico
Los resultados se expresaron en porcentajes, promedios y desviación estándar.
Para conocer la distribución de los datos (normalidad) se aplicó la prueba de Shapiro-Wilk (<0,05) y prueba T-Student para comparar los parámetros según estadio de maduración con un nivel de significancia (p<0,05) aplicando el software INFOSTAT v.2016p.
RESULTADOS
Características morfológicas y fisicoquímicas en la fruta
Las variables morfológicas estudiadas de grosor de pulpa y diámetro de la banana presentaron diferencias significativas (p=0,0004 y p=0,0001 respectivamente) (Tabla 1).
Tabla 1. Características morfológicas, fisicoquímicas y funcionales en fruta fresca.
| Características | BVI | BMIV | Valor-p |
|---|---|---|---|
| Morfológicas | |||
| Longitud de la fruta (cm) | 20,8 (1,6) | 21,3 (1,1) | 0,6932 |
| Grosor de cáscara (mm) | 4,0 (0,1) | 3,0 (0,2) | 0,4818 |
| Grosor de pulpa (cm) | 0,1 (0,0) | 0,6 (0,01) | 0,0004 |
| Diámetro de la pulpa (cm) | 1,1 (0,1) | 2,8 (0,1) | 0,0001 |
| Relación pulpa-cáscara | 1,0 | 1,8 | |
| Físicas | |||
| pH | 5,3 (0,01) | 4,8 (0,01) | 0,0001 |
| Sólidos solubles (°Brix) | 1,2 (0,0) | 9,6 (0,2) | 0,0004 |
| Acidez titulable (%) | 0,3 (0,01) | 0,5 (0,02) | 0,0001 |
| Químicas (g/100 g) | |||
| Humedad (%) | 63,0 (0,74) | 75,8 (0,83) | 0,0001 |
| Carbohidratos (g) | 33,3 (1,1) | 20,4 (0,1) | 0,0001 |
| Almidón total (g) | 30 (1,0) | 18,7 (0,4) | 0,0001 |
| Proteínas (g) | 1,5 (0,1) | 1,5 (0,1) | 0,8830 |
| Grasas (g) | 0,7 (0,27) | 1,0 (0,62) | 0,6507 |
| Cenizas (g) | 0,8 (0,4) | 1,1 (0,4) | 0,1386 |
| Compuestos fenólicos | |||
| FT (EAG/100 g) | 281,0 (12,9) | 561,0 (12,9) | 0,0001 |
| Flavonoides (mg EC/100 g) | 65,4 (2,3) | 168,5 (2,6) | 0,0001 |
| CA | |||
| ABTS (% de inhibición) | 8,2 | 9,4 | |
BVI: Banana verde estadio I; BMIV: Banana madura estadio IV; FT: Fenoles totales; CA: Capacidad antioxidante. Valores expresados en media (desviación estándar).
A continuación, se muestran las harinas obtenidas de las frutas correspondientes a los estadios de maduración evaluados (Figuras 1 y 2).
Características fisicoquímicas, tecnológicas y funcionales en harinas
Las características fisicoquímicas, tecnológicas y funcionales evaluadas se indican en la Tabla 2.
Los resultados muestran diferencias significativas (p<0,05) en todas las características a excepción de grasas p=0,6507.
Tabla 2. Características fisicoquímicas, tecnológicas y funcionales en harinas.
| Características | HBVI | HBMIV | Valor-p |
|---|---|---|---|
| Físicas | |||
| pH | 5,8 (0,01) | 6,2 (0,01) | 0,0001 |
| aw | 0,5 (0,0) | 0,4 (0,0) | 0,0001 |
| Funcionales | |||
| IAA (g/g) | 2,6 (0,1) | 3,2 (0,1) | 0,0036 |
| ISA (%) | 2,5 (0,2) | 15,2 (0,9) | 0,0001 |
| PH (g/g) | 2,7 (0,1) | 3,7 (0,1) | 0,0004 |
| Químicas (g/100 g) | |||
| Humedad (%) | 10,7 (0,08) | 13,0 (0,09) | 0,0001 |
| Carbohidratos (g) | 81,8 (0,5) | 77,1 (1,7) | 0,0034 |
| Almidón (g) | 73,5 (0,8) | 69,4 (1,7) | 0,0317 |
| Proteínas (g) | 4,5 (0,2) | 4,0 (0,2) | 0,0351 |
| Grasas (g) | 1,0 (0,15) | 1,4 (1,01) | 0,7157 |
| Cenizas (g) | 2,4 (0,1) | 4,6 (0,2) | 0,0001 |
| Compuestos fenólicos | |||
| FT (mg EAG/100 g) | 4078,2 (8,6) | 3437,5 (10,5) | 0,0001 |
| Flavonoides (mg EC/100 g) | 333,6 (0,9) | 634,1 (2,2) | 0,0001 |
| CA | |||
| ABTS (% inhibición) | 84,7 | 13,0 | |
HBVI: Harina de banana verde estadio I; HBMIV: Harina de banana madura estadio IV; FT: Fenoles totales; CA: Capacidad antioxidante. Valores expresados en medias (desviación estándar).
DISCUSIÓN
La obtención de las harinas a partir de banana verde y madura implicó un desarrollo tecnológico conocido otorgando un valor agregado a la fruta al aprovechar sus propiedades tecnológicas y funcionales.
La longitud en promedio de la fruta y el grosor de cáscara en banana verde y madura observados se aproximaron a los reportados por Aquino-Fernándes et al. para la var. Nanica (20,35 cm y de 4,63 y 2,94 mm de grosor, respectivamente)14. Estos parámetros estarían relacionados con los cambios metabólicos ocurridos durante el avance de la maduración, donde existe una pérdida de agua desde la piel hacia la pulpa y luego hacia la atmósfera17. El grosor encontrado en la pulpa BVI fue inferior al mencionado por Espinosa-Moreno et al. (2,47 a 2,89 cm)15, sin embargo, este se incrementó con la maduración; esto puede deberse a la degradación del almidón a azúcares, ocasionando un incremento en la presión osmótica y por ende la migración de agua hacia la pulpa15. Por otro lado, el diámetro de la pulpa fue inferior al citado por bibliografía, señalando valores que oscilan entre 3,4 a 3,2 cm16, con una tendencia a la disminución. Este movimiento también podría atribuirse al aumento en la relación pulpa-cáscara que se condice con otras publicaciones que se indican para banana verde y madura (1,20 y 2,03 cm, respectivamente16).
En este trabajo los valores de pH y acidez titulable fueron similares a los encontrados por Khawas et al. en bananas con diferentes estadios de madurez, indicando un pH de 5,03 a 5,76 y una acidez de 0,16 a 0,25%3. De acuerdo con la bibliografía la banana verde reporta sólidos solubles de 1,2 a 2,1 Brix y en banana madura entre 13,3 a 18,0 Brix12; estos parámetros fueron similares a los resultados obtenidos, lo cual estaría relacionado con el progreso de la maduración un incremento de sólidos solubles15.
La cantidad de carbohidratos hallada fueron coincidentes con el comportamiento en la fruta, donde en las primeras etapas de madurez el contenido total se traduce en la síntesis activa de almidón, el cual es degradado3 ocasionando así una disminución de este componente.
El contenido de almidón analizado fue inferior al reportado por Borges et al. para banana verde (54,7%)24, sin embargo, otros autores indicaron valores más bajos (22,08%)25. Las variaciones encontradas afirmarían que la maduración influye de manera significativa en este componente y que esto podría deberse a que la fruta almacena energía en forma de almidón en su estado de inmadurez, pero las enzimas (α-amilasa y β-amilasa) provocarían un desdoblamiento del almidón que se traduciría en un incremento en azúcares simples24.
Según Khawas et al.3, el contenido de proteínas tiende a disminuir con la maduración (10 a 2,01 g/100 g), este comportamiento difiere con el presente trabajo (1,5±0,1 g/100 g BVI y 1,5±0,1 g/100 g BMIV), donde no se observan diferencias significativas entre las muestras estudiadas (p=0,8830) lo cual podría atribuirse a la etapa de madurez y variedad17.
El contenido de FT, flavonoides y la CA observado fue directamente proporcional al tiempo de maduración. Investigaciones indican valores similares de FT y flavonoides para banana verde y madura, (25,91 y 47,79 mg25 y 281,18 mg EC y 196,45 mg EC20, respectivamente). Por lo que se puede indicar que la fruta resulta ser una fuente alternativa de estos compuestos, dándole un atractivo interesante, si se piensa en el papel que cumplen como antioxidantes y sus beneficios para la salud humana24. Aun así, debe considerarse en su estudio la variedad de la fruta dada la gran diversidad de diferentes grupos genómicos26.
El valor de pH hallado en HBVI fue cercano a lo reportado por Rayo et al. (5 a 5,74)19; sin embargo, la cifra obtenida para HBMIV fue inferior a la reportada por Alkarki et al. (4,76)27. Se observaron diferencias significativas en este parámetro (p=0,0001) que podrían atribuirse a las modificaciones de la maduración y al tratamiento aplicado con ácido cítrico22.
Se observaron diferencias significativas en la aw y el porcentaje de humedad (p=0,0001 y p=0,0001 respectivamente), Pragati et al.11 indicaron valores de aw de 0,21 y 0,22 y porcentajes de humedad de 8,9 a 9,1% en harina de banana verde y madura, respectivamente. Estos parámetros en ambos casos son inferiores si se comparan con los datos de la Tabla 2, sin embargo, cumplen con los criterios de seguridad microbiológica que incluye aw ≤0,6 y humedad ≤ al 13%28.
Las propiedades de hidratación muestran un aumento en el IAA, lo cual es opuesto a lo informado por Campuzano et al.12 quienes mencionan valores de 3,39 g/g en harina de banana verde y 2,44 g/g en madura. Explicando esta situación la fuerte correlación que se da entre el descenso de almidón y el aumento en el contenido de azúcar y la influencia de este último con las cadenas de almidón o los puentes de hidrogeno del agua, lo cual podría interferir en la hidratación de este. Las discrepancias en los resultados podrían en parte justificarse a que los autores como pretratamiento realizaron la inmersión de la fruta en agua hirviendo y luego un secado a 70 °C antes de su deshidratación12.
Los datos para ISA en HBVI y HBMIV se asemejan a lo reportado por la bibliografía (1,22% y 11,99%)12 ,para esta variable se encontraron diferencias significativas (p=0,0001), lo cual podría explicarse por la cantidad de moléculas solubles lixiviadas de gránulos de almidón, la presencia de compuestos no almidonados (cenizas, proteínas y grasas) y también tratamiento térmico aplicado (como calor húmedo y sobre cocción), tal como lo demuestra Cahyana et al.29 son factores que afectan considerablemente la solubilidad de la harina.
Para el PH según Pragati et al.11 fue de 3,57 g/g y 2,93 g/g en HBVI y HBMIV, respectivamente. Este hallazgo resultó diferente a lo encontrado en el presente estudio. Es necesario mencionar que algunos factores como son la elevación de la temperatura originan la ruptura de los enlaces intergranulares permitiendo que los gránulos de almidón puedan hincharse, el contenido de amilopectina puede afectar la penetración de agua, esta a su vez depende de la diversidad genética, lo cual puede explicar las diferencias mencionadas anteriormente16.
Los carbohidratos en el producto obtenido fueron similares a los reportados por Campuzano et al. (82,34 y 80,41 g/100 g) para los estadios I y IV12. El contenido de almidón para la harina de fruta inmadura y madura fueron inferiores a los señalados por bibliografía (96,01 y 60,12 g/100 g)12, el descenso observado estaría relacionado a la acción de enzimática que explicaría las diferencias significativas halladas (p=0,0034)24. Aun así, el contenido presente en ambas harinas resulta atractivo si se piensa como ingrediente para la formulación de sopas, cremas, papillas infantiles, magdalenas, entre otros. El contenido de proteínas en HBVI fue mayor al registrado por Espinosa-Moreno (2,97 a 3,53 g /100 g)15. Mientras que, en HBMIV fue menor a otros estudios (5,25 g/100 g)28, las variaciones observadas podrían atribuirse a la variedad de la fruta y al tipo de procesamiento aplicado que originaría lixiviación de proteínas30.
Los datos analizados para FT fueron mayores a los mencionados por ciertos autores, indicando en harina de banana verde valores de 76,89 mg EAG/100 g16 y en harina de banana verde y madura 16,54 mg EAG12 y 160,80 mg EAG12, respectivamente; esto podría ser a consecuencia del tratamiento térmico aplicado en algunos trabajos para la obtención del producto, lo que pudo originar oxidación de los compuestos fenólicos26. Entre los flavonoides, la epicatequina es el principal compuesto fenólico22, la bibliografía reporta que su contenido se asocia con la madurez (79,10 mg EC/100 g)16. Los valores de fracciones fenólicas estudiadas son mayores según algunos estudios, esto podría asociarse a factores edafológicos y de la metodología aplicada20,22. Dado los resultados encontrados la harina de banana podría transformarse en un producto destinado por ejemplo a la biofortificación24.
El tiempo demandado para la obtención de HBM, fue excesivo, a diferencia de la HBV, por lo que resultaría útil el uso de otra tecnología a los fines de reducir costos de proceso sin descuidar sus propiedades nutricionales, diversificando así la forma de consumo de la fruta madura y consecuentemente reducir pérdidas vinculadas a la maduración. En cuanto al empleo de una escala de maduración para la selección de la banana, es ventajoso a los fines de estandarizar el punto de madurez con la que se trabaja para poder realizar una comparación de los datos con otros estudios y, si bien en este trabajo se muestran resultados preliminares en relación con sus propiedades funcionales, se puede inferir un comportamiento aprovechable par la formulación de productos alimenticios.
CONCLUSIONES
Fue posible obtener harina de banana de dos estadios de maduración, sin afectar considerablemente la composición nutricional en comparación a otros procesos de secado, la cual puede ser aprovechada si se busca formular productos alimenticios saludables. Si bien últimamente la banana verde, por su potencial nutricional, ha sido de gran interés por la comunidad científica, la fruta una vez madura también presenta cualidades nutricionales que podrían ser aprovechadas para la obtención de subproductos, contribuyendo así a la reducción de pérdidas de alimentos en el sector de la bananicultura.
