caracterización química y nutricional de la arveja china natural y procesada y...
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CONSEJO NACIONAL DE CIENCIA Y TECNOLOGÍA -CONCYT- SECRETARIA NACIONAL DE CIENCIA Y TECNOLOGÍA -SENACYT-
FONDO NACIONAL DE CIENCIA Y TECNOLOGÍA -FONACYT- UNIVERSIDAD DEL VALLE DE GUATEMALA –UVG-
INFORME FINAL
Caracterización Química y Nutricional de la Arveja China Natural y Procesada y Desarrollo de Productos
PROYECTO FODECYT No. 035-2007
Dr. Ricardo Bressani Investigador Principal
GUATEMALA, MARZO DE 2014
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AGRADECIMIENTOS:
La realización de este trabajo, ha sido posible gracias al apoyo financiero dentro
del Fondo Nacional de Ciencia y Tecnología, -FONACYT-, otorgado por La
Secretaría Nacional de Ciencia y Tecnología -SENACYT- y al Consejo Nacional de
Ciencia y Tecnología -CONCYT-.
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INDICE
Contenido Página
No. Lista de Tablas vi
Resumen viii
Abstract ix
PARTE I
I.1 INTRODUCCIÓN
1
I.2 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
I.2.1 Antecedentes en Guatemala 4
I.2.1.1 Producción de Arveja China 6
I.2.1.2 Producción total de Arveja China en Guatemala 6
I.2.1.3 Exportación de Arveja China 7
I.2.1.4 Consumo de Arveja China en Guatemala 7
I.2.1.5 Formas en que se Consume la Arveja China en Guatemala 8
I.2.1.6 Cantidades Estimadas de Arveja China que se queda en
Guatemala
8
I.2.1.7 Otros Subproductos en la Producción de Arveja China 8
I.2.1.8 Composición Química de la Arveja China 8
I.2..1.9 Estudios Previos
1.2.2 Justificación
9
10
I.3 OBJETIVOS E HIPOTESIS
I.3.1 Objetivos
I.3.1.1 General
I.3.1.2 Específicos
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I.3.2 Hipótesis
I.4 METODOLOGIA
I.4.1 Localización
I.4.2 Variables e indicadores
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I.4.3 Materiales
I.4.4 Métodos
I.4.4.1 Métodos Físicos
I.4.4.2 Métodos Químicos
I.4.4.3 Métodos Biológicos
PARTE II
II.1 MARCO TEORICO
II.1.1 Identificación Botánica
II.1.2 Producción de Arveja China en Guatemala
II.1.3 Zonas de Producción en Guatemala
II.1.4 Exportación de Arveja China
II.1.5 Consumo de Arveja China en Guatemala
PARTE III
13
13
15
16
18
21
22
22
23
25
III.1 RESULTADOS
III.1.1 Caracterización Química Centesimal de Harinas de Arveja
China Cruda y Escaldada y su variabilidad
35
41
42
43
45
49
51
55
III.1.2 Deshidratación de la Arveja China
III.1.3 Evaluación del Efecto Suplementario Proteínico de la
Harina de Arveja China en Pastas de Harina de Trigo.
III.1.4 Efecto Proteico Suplementario de la Arveja China a los
Cereales
III.1.5 Valor Proteico Suplementario de la Arveja China
III.1.6 Valor Nutritivo de Mezclas de Harina de Arveja China
Cereales y Oleaginosas (Ajonjolí, Soya)
III.1.7 Extracción del Jugo de la Arveja China y Caracterización
Química de los Productos, el Jugo y el Residuo
III.1.8 Evaluación Biológica del Extracto Soluble en Agua, del
Residuo y de la Harina Deshidratada Entera de Arveja
China.
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III.1.9 Composición Química del Rastrojo de la Arveja China
III.1.10 Deshidratación de la Arveja China con Rastrojo
III.2 DISCUSIÓN DE LOS RESULTADOS
56
57
60
PARTE IV
IV.1 CONCLUSIONES
IV.2 RECOMENDACIONES
IV.3. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
PARTE V
V.I Informe Financiero
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65
68
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LISTA DE TABLAS
Página Tabla No. 1
Clasificación botánica arveja china
5
Tabla No. 2 Composición química arveja china (Pisum Sativum) 9 Tabla No. 3 Zona de Producción de Arveja China en Guatemala 24 Tabla No. 4 Composición química proximal de la Vaina de la arveja china
y de la Semilla Inmadura Cruda (g %) 31
Tabla No. 5 Contenido de Minerales de la Vaina y de la Semilla inmadura de la Arveja China (g %)
31
Tabla No. 6 Contenido de Vitaminas de la Vaina y Semilla inmadura de la Arveja China (g %)
32
Tabla No. 7 Composición Química Proximal de la Arveja China y del pedúnculo
32
Tabla No. 8 Análisis Proximal de harina de arveja china cruda (3 variedades), g %
36
Tabla No. 9 Análisis Centesimal de la harina de arveja china escaldada (3vriedades), g %
37
Tabla No. 10 Porcentaje de fibra cruda total, fibra dietético total, fibra ácido detergente, fibra neutro detergente, almidón resistente y proteína resistente en arveja china cruda
38
Tabla No. 11 Porcentaje de fibra cruda total, fibra dietético total, fibra ácido detergente, fibra neutro detergente, almidón resistente y proteína resistente en arveja china escaldada
39
Tabla No. 12 Contenido de elementos menores en muestras de arveja china (mg/100g)
40
Tabla No.13 Propiedades físicas en harinas de arveja china cruda y escaldada en relación al contenido de fibra dietética
40
Tabla No. 14 Deshidratación de la arveja china usando aire a 70 °C 41 Tabla No. 15 Deshidratación de la arveja china cortada en la mitad usando
aire caliente a 70 °C 41
Tabla No. 16 Composición de ingredientes en la evaluación de la harina de arveja china en pasta a harina de trigo
42
Tabla No. 17 Aumento en peso, consumo de alimento y NPR de pastas de trigo suplementadas con harina de arveja china
43
Tabla No. 18 Composición de ingredientes en las dietas con diferentes cereales
44
Tabla No. 19 Efecto suplementario de la arveja china a los cereales, aumento en peso y PER (índice de eficiencia proteica)
45
Tabla No. 20 Composición de ingredientes en las dietas experimentales 47 Tabla No. 21 Evaluación biológica en ratas de la calidad suplementaria de
la arveja china al maíz nixtamalizado 48
Tabla No. 22 Contenido de ingredientes en alimentos complementarios de arveja china y cereales
49
Tabla No. 23 Composición de ingredientes en las dietas experimentales a ser evaluadas
50
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Tabla No. 24 Aumento en peso, ingesta de alimento e índice de eficiencia proteica (PER) de alimentos complementarios con arveja china
50
Tabla No. 25 Rendimiento de extracto y bagazo de arveja china cruda y escaldada
51
Tabla No. 26 Rendimiento de extracto y bagazo de arveja china cruda y escaldada liofilizada
52
Tabla No. 27 Composición proximal de extracto de arveja china, g % 52 Tabla No. 28 Composición proximal de bagazo de arveja china, g % 53 Tabla No. 29 Contenido de fibra dietética en bagazo de arveja china, g % 53 Tabla No. 30 Fraccionamiento de proteína del extracto de arveja china 54 Tabla No. 31 Distribución de ingredientes en dietas experimentales 55 Tabla No. 32 Aumento en peso, consumo de alimento y NPR de los
productos caseína, harina de arveja china, extracto acuoso y residuo
56
Tabla No. 33 Composición química del rastrojo de la arveja china natural o ensilada (g/100 g) base seca
57
Tabla No. 34 Datos de peso durante la deshidratación de tres variedades de arveja china con rastrojo
58
Tabla No. 35 Composición química de arveja china, Gigante, Enana y Dulce con su biomasa (rastrojo), g %
58
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viii
RESUMEN Guatemala es uno de los más grandes productores de arveja china para mercados
extranjeros de Estados Unidos y de Europa. Debido a que se exporta el alimento
de la más alta calidad, existe un excedente no exportable y muy poco consumido
en el país, excedente que ofrece oportunidades de utilizarlo en otros sistemas de
producción. Con el propósito de obtener información completa el proyecto se
inició con análisis químico de las variedades cultivadas en el país, así como de
materiales obtenidos de varias localidades de producción. Los datos de
composición química de las muestras de arveja china muestran que esta verdura
contiene niveles altos de proteína entre 22 – 24% en base seca, valor que son
similares a los que se encuentran en granos secos de leguminosas. Así mismo la
arveja china contiene niveles altos de fibra dietética.
Aunque no se dispone de los contenidos de aminoácidos esenciales, se asume
que la arveja china es buen suplemento a los cereales. Los resultados de varios
estudios fueron muy variables, con resultados positivos para algunos cereales y no
efectivo para otros. Esto no fue esperado y puede ser por la deficiencia de
aminoácidos como la lisina ya que se observó valores proteicos aumentados al
introducir fuentes de ese aminoácido con el cereal y la arveja china.
Con el propósito de eliminar el efecto de la fibra dietética sobre el valor
suplementario de la proteína de la arveja china, se procedió a estudiar la
extracción del jugo, lo que se logró por presión usando un extractor de jugo de
frutas o por medio de una licuadora. De esta manera se obtuvo entre 16 – 22% de
residuo y entre 60 – 78% de jugo. El jugo contiene 31 – 32% de proteína. El
residuo entre 17 – 25% de proteína. Los dos productos fueron considerados como
suplementos para careles. Finalmente se llevaron a cabo análisis de rastrojo
(biomasa que se queda en el campo natural y ensilado) con resultados de interés
para su uso como alimento para ganado y el cual sería un ingreso adicional para
el agricultor de arveja china.
Palabras Claves: Arveja china, composición química proximal, suplemento para
cereales, rastrojo como alimento para rumiantes.
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ix
ABSTRACT
Guatemala is one of the largest producer of the vegetable snow peas produced
mainly for export to the US and Europe. Due to the fact that the highest quality is
exported, there are left within the country relatively large amounts of snow peas
for which applications must be developed for other production systems.
The study was initiated by conducting proximate chemical analysis of three
varieties of snow peas cultivated within the country. Other samples obtained in
super markets were also analyzed and used for various studies. The data from
chemical composition showed this resource to contain relatively high levels of
protein, between 22 – 24% on a dry weight basis. These levels are similar to those
found in dry gain legumes. Likewise the snow peas contain high levels of dietary
fiber.
Various experiments were curried out to study the supplementary value of feeding
snow peas in mixtures with cereal grains (wheat flour, maize flour, sorghum and
rice flour) assuming that there would be a supplementary effect induced by a good
and balanced essential amino acid pattern, high in lysine.
The results obtained were quite variable and of small impact in improving the
quality of the cereal grain protein. As indicated above a positive supplementary
effect was expected, which did not take place. Therefore it is now assured that the
protein of the snow peas does not have the balance of essential amino acids
needed to supplement cereal grain protein particularly of amino acid lysine. Amino
acid analysis of the snow peas is recommended in future studies.
To eliminate the possible negative nutritional effects of the dietary fiber, protein
extract from snow peas were studied by processing the vegetable by extraction
and by liquefaction. These two approvals yields 16 – 22% of residue and 60 – 78%
was the extract. These materials contained between 31 – 32% protein and the
residue 17 – 25%. Both products did not supplement cereal grain protein,
suggesting again the essential amino acid pattern of these fractions is poor in the
limiting amino acid of cereal grains.
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The final area of research consisted in establishing the chemical analysis of the
vegetative field residue of the snow peas plant, both natural and fermented as
silage. The values obtained suggested both products could be important protein
sources.
Key Words:
Chinese peas, Chemical Composition, Supplement to cereal grains, as sources of protein isolate and as a source of animal feed.
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PARTE I
I.1 INTRODUCCION
El desarrollo agroindustrial es una actividad que de hecho muy bien puede ser una
de las acciones más importantes para el desarrollo socioeconómico del área rural
de Guatemala, contribuyendo también directa o indirectamente al problema
nutricional de nuestra población.
El concepto de agroindustria ha dejado de estar asociado únicamente con la
transformación de los cultivos económicos como la caña de azúcar, el algodón y
otras oleaginosas, cacao, café y otros, y está poniendo mayor énfasis y atención
a otros recursos de la agricultura, como frutas, verduras y otros productos.
Además está siendo dirigido a otros grupos socioeconómicos y está siendo un
componente del desarrollo rural de los países. Así mismo, la agroindustria está
influyendo no solo en los aspectos económicos sino también en resolver
problemas de gran importancia como lo son el mejor uso y conservación de
nuestros recursos, la creación de fuentes de trabajo e ingreso, el desarrollo de
recursos humanos y ayudando a resolver los problemas nutricionales que afectan
a nuestro país que todo junto contribuirá a elevar el nivel de vida de nuestras
poblaciones (Lapaed 1977, INCAP 1978).
La arveja china es uno de los principales Producto No Tradicionales que son
exportados por Guatemala. En los últimos años ha alcanzado un notable
crecimiento, debido a la demanda de este producto en el mercado fuera de
nuestras fronteras. Por ello la mayoría de la producción nacional se inclina a
ofertas de arveja china de la mejor calidad. El consumo de arveja china en
Guatemala es bajo y existe muy poca demanda del mercado interno por este
producto.
Los estándares de calidad que deben llenar un lote de arveja china para su
exportación son bastante altos, ya que incluyen un control desde plaguicidas hasta
el tamaño y forma de la vaina de arveja china. Debido a que no toda la producción
llena estos estándares, existe un rechazo que la mayoría de las veces es
simplemente desperdiciado, generando contaminación ambiental, entre otros. El
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monto al que llegó este desperdicio para el año de 1996 fue de 13,526,680 libras
de arveja china (Saravia 1998, Alvarado 1995, Urizar y Bressani 1999).
En la actualidad, las tecnologías postcosecha son relativamente de poco alcance.
Las más importantes son aquellas asociadas a la selección de materia prima para
fines de exportación, es decir, la selección del material de las mejores calidades
físicas y químicas posibles del producto. La segunda tecnología postcosecha de
importancia sería la selección de la verdura de alta calidad para fines de consumo
local, tanto urbano como rural. Esto se podría lograr en expendios a nivel de
mercado o supermercado. Tal vez se incluye una tercera opción para consumo
humano a nivel rural, quedando ya de último lo que en la actualidad se utiliza para
consumo humano.
Aunque esto es de interés comercial, y vendría a mejorar la situación del
agricultor, sería más provechoso que se implementara una agroindustria que
utilice lo último disponible para preparar una harina para fines de consumo
humano en mezclas o que se utilice para consumo animal, ya sea como harina o
como ensilaje.
En el caso de la posible utilización de la arveja china no exportable para consumo
humano, se debería de seleccionar material de alta calidad, el cual podría
utilizarse en la preparación de alimentos complementarios. Este producto de
desecho también podría utilizarse como alimento animal, al ser molido y luego
peletizado para crear alimentos destinados a rumiantes y animales monogástricos.
El presente estudio tiene como finalidad investigar la utilización que se le pueda
dar a los excedentes de arveja china y otras verduras que son desechados en
Guatemala al no presentar las características necesarias para su exportación.
Para ello se hará uso de distintas tecnologías de conversión para un mejor
aprovechamiento de este recurso.
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Se pretender obtener alimento para animales como primer objetivo. Se espera
que a través de la aplicación de las técnicas de conversión se beneficien los
productores, exportadores, y principalmente la población en general:
a) Productores y exportadores se beneficiarán al hacer un mejor
aprovechamiento de todos los recursos con que disponen. Las cosechas
serán más explotadas y existirá menos desperdicio.
b) Población en general al mejorar las condiciones del medio ambiente.
c) Con la disponibilidad de productos de arveja china para otros usos.
d) Creación de agroindustrias con sus consecuencias.
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I.2 PLANTEAMINETO DEL PROBLEMA
I.2.1 Antecedentes en Guatemala
Teniendo como referencia el año de 1996, el desperdicio de arveja china que se
produjo en Guatemala fue de 13,526,680 libras (Saravia 1998, Alvarado 1995).
Esta no cumplía con las características para su exportación por lo que fue
simplemente desechada, generando contaminación ambiental entre otros. En
base a la composición química de la arveja china y a la cantidad desechada
anualmente, existe una disponibilidad de 378,747 libras (Urizar y Bressani 1999)
de proteína que bien podrían ser utilizadas. Una pequeña cantidad es utilizada en
lecherías como alimento del ganado lechero
Existe también una cantidad no cuantificable de un subproducto de la arveja china,
el cáliz. Este es desechado en toda la producción nacional, sin que hasta el
momento se le haya logrado encontrar alguna utilidad.
Considerando que está ocurriendo un crecimiento sostenido en el volumen de la
exportación de arveja china, se podrían aprovechar los beneficios que proporciona
la utilización de desperdicios y subproductos de la arveja china al aplicar
tecnologías de conversión. Se verán beneficiados los productores, exportadores y
principalmente la población en general.
Entre las principales aplicaciones que se pueden obtener a través de las técnicas
de conversión de la arveja china es para el consumo animal.
La arveja china (Pisum sativum L)* es uno de los cultivos más antiguos (Kay
1979). Es nativa del Asia Occidental, del mediterráneo y de las montañas del
Himalaya. La arveja fue llevada a China desde Persia cerca del año 400 a. C., y
en América fueron llevadas desde tiempos coloniales. (Lapedes, 1977)
La clasificación botánica de este recurso se detalla en la tabla # 1:
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Tabla No. 1: Clasificación Botánica Arveja China*
Reino Vegetal
División Embryophyta
Sub División Diploidalia
Clase Dicotyledoneae
Sub Clase Archichlamydeae
Orden Rosidae
Familia Leguminosae
Sub Familia Papilionoideae
Género Pisum
Especie Sativum
Nombre Común Arveja China
Fuente: Saravia, 1988
Siendo de hábito anual, con tallo herbáceo, que según la variedad alcanza alturas
de 50 a 175 cm. o más; por lo que existen variedades enanas y trepadoras.
Produce flores auxiliares de color blanco que dan origen a vainas de 6-12 cm de
largo, con 6 a 10 semillas en cada una.
La reproducción de la arveja se hace por semilla las que conservan su poder de
germinación durante 2-3 años. (Gudiel, 1987)
Las variedades de arveja china más importante en Guatemala son:
- Melting Sugar 160-04
La variedad más popular de arveja china, conocida como Snow Peas, de
vaina comestible. Las plantas son compactas, de 150 a 200 cm. de altura,
produce vainas anchas aplanadas de 10 cm de largo con 8-10 semillas en cada
una. (Gudiel, 1987)
- Alderman 160-02
Variedad de arveja para consumo fresco, conocida como arveja gigante o
arvejón. De hábito enredador alcanza alturas de 150-175 cm, con vainas de 10
cm de largo, redondas y puntiagudas, con 8-10 semillas en cada una. (Gudiel,
1987)
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- Alaska 160-01
Variedad especial para enlatado y consumo en fresco. Plantas de 75 cm de
altura. Produce vainas de 6 cm de largo con 6-8 granos en cada una. (Gudiel,
1987)
I.2.2 Producción de Arveja China
I.2.2.1 Zonas de Producción en Guatemala
La arveja china es una planta hortícola propia de clima templado fresco. En
Guatemala se siembra en climas templados y fríos, con una temperatura
ambiental de 7 a 24°C. Se produce adecuadamente a alturas de 4,600 a 7,000
pies sobre el nivel del mar y se desarrolla bien en humedades relativas de 60 a
85%. (Saravia, 1988)
La época de cosecha de la arveja china es durante todo el año, pero presenta un
incremento en los meses de octubre, noviembre, diciembre y enero. (Gudiel 1987).
Según el Informe sobre el Censo Nacional de Arveja China para 1995, los
departamentos Productores en Guatemala son: Chimaltenango (79.19%),
Sacatepéquez (18.23%), Quiché (0.84%), Guatemala (0.84%), Jalapa (0.57%) y
Sololá (0.32%). (Alvarado, 1995).
I.2.3 Producción Total de Arveja China en Guatemala
No existe información que registre la producción total de arveja china en le país,
ya que la producción de la misma varía en una gran escala, desde agricultores con
pequeñas extensiones de tierra hasta grandes cooperativas. La mayoría de la
producción nacional es exportada y su consumo local es bajo y poco cuantificable.
Sin embargo, con el fin de poder tener una base para conocer la producción
nacional de arveja china, la Gremial de Exportadores de Productos No
Tradicionales realizó un programa permanente para normar y fomentar el cultivo
de arveja china en Guatemala y realizó un censo nacional en los meses de abril a
julio de 1995. Este censo es la única fuente de datos que se basa en un conteo
detallado y exhaustivo de todos y cada uno de los agricultores y la ubicación de
las parcelas (Alvarado, 1995).
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En base al Informe Final sobre el Censo Nacional de arveja china, abril- julio 1995,
se cultivaron 6,216.08 manzanas de tierra con arveja china. Si se considera el
rendimiento de 100 quintales de arveja china por manzana de cultivo, propuesto
por el informe del Banco de Guatemala y la Gremial de Productos No
Tradicionales (GEXPNTRA), se tiene que la producción total para el año 1995-
1996 es de 62,160,800 libras de arveja china (GEXPNTRA).
I.2.4 Exportación de Arveja China
Los países a los que se exporta la arveja china de Guatemala son principalmente:
Estados Unidos, Holanda, Alemania, Bélgica, Inglaterra, Canadá y México.
Las exportaciones para el año 1995 fueron de 36,400,000 libras de arveja china, y
para el año de 1996 se tuvo un crecimiento del 8% de las exportaciones,
llegándose a un total de 39,310,000 libras de arveja china.
I.2.5 Consumo de Arveja China en Guatemala
I.2.5.1 Comercialización
La mayoría de la producción de arveja china en el país es con fines de
exportación. Su consumo en el país es bajo debido a que ésta no forma parte de
la dieta alimenticia de la gran mayoría de la población. Por la falta de información
y de datos confiables no es preciso detallar exactamente la cantidad consumida de
arveja china en Guatemala. Esta falta de información se debe a que existen
pequeños agricultores que destinan entre sus extensiones del cultivo principal
limitadas extensiones de tierra para el cultivo de arveja china, que no es para
exportación sino es llevada a los distintos mercados de su comunidad.
La comercialización de arveja china en Guatemala la hacen principalmente los
siguientes grupos:
a. Cooperativas: que cuentan con una cantidad apreciable de asociados, a los
cuales prestan asistencia técnicas y financiera. (Saravia, 1998).
b. Empresas Exportadoras: son las que compran a agricultores, y cooperativas su
producto.
c. Mercados Comunales: a éstos llegan la producción de pequeños agricultores.
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Teniendo como marco de referencia la situación existente en la comercialización y
el consumo de arveja china en Guatemala, se podría hacer una estimación del
15% de la producción nacional es consumida en el país. Se tiene el consumo
para el año 1996 fue de 9,324,120 libras de arveja china.
I.2.6 Formas en que se Consume la Arveja China en Guatemala
La arveja china se consume principalmente en la comida de origen oriental, guisos
con pollo y camarones, en ensaladas acompañadas de otras verduras.
I.2.7 Cantidades Estimadas Arveja China que se Queda en Guatemala
Considerando que el consumo interno de arveja china asciende a un 15% de la
producción nacional, lo cual es aceptable partiendo de un estudio anterior
(Saravia, 1998) que tiene como base el 10% de la producción nacional, se tiene
que existe una gran cantidad de arveja china que es desperdiciada, según datos
del año 1996:
- Producción Nacional: 62,160,800 lbs.
- Exportaciones: 39,310,000 lbs.
- Consumo Interno: 9,324,120 lbs.
- Sobrante de Arveja China: 13,526,680 lbs.
I.2.8 Otros Subproductos en la Producción de Arveja China
Para finalidad de consumo y exportación de arveja china, la vaina se selecciona y
se elimina el cáliz que pasa a ser un subproducto en toda la producción de arveja
china.
En base a la producción de arveja china en Guatemala, las cantidades de cáliz
que son eliminadas son bastante grandes, ya que cada vaina de arveja china tiene
su cáliz.
I.2.9 Composición Química de la Arveja China
Como se puede observar en la tabla # 2 (INCAP 1996), la arveja china tiene un
alto contenido de agua en su composición química, sin embargo hay que hacer
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notar que en base seca la arveja china tiene aproximadamente un 25% de
proteína y un 57% de carbohidratos composición un poco mejor al de la alfalfa
deshidratada. En base al excedente de producción y a la composición química,
con un producto deshidratado habría una disponibilidad de 378,747 lbs. de
proteína que bien podría ser utilizada.
Tabla No. 2: Composición Química Arveja China (Pisum sativum)
Componente Cantidad g/100 g
Humedad 88.0
Energía 42 kcal
Proteína 2.8 g
Grasa 0.2 g
Carbohidratos 7.6 g
Cenizas 0.6 g
Calcio 43 mg
Fósforo 53 mg
Hierro 2.1 mg
Tiamina 0.15 mg
Riboflavina 0.08 mg
Niacina 0.60 mg
Vitamina C 60 mg
Retinol Equiv. 14 meq
Fuente: INCAP 1996
I.2.10 Estudios Previos
Pocos estudios se han llevado a cabo con el fin de conocer las posibilidades de
utilización de las verduras no exportables producidas en Guatemala. Urizar y
Bressani (1999) aplicaron dos procesos para transformar la arveja china. Uno de
ellos fue la deshidratación aíre caliente a 70°C, logrando llegar a más o menos
10% de humedad en 150 minutos. El material convertido en harina contenía entre
20-22% de proteína y 60-62% de carbohidratos. El otro proceso fue el de ensilado
y luego deshidratación. La arveja china se comportó bien en el proceso con un pH
que bajo de 4.3 a 3.2 en 40 días. En este tiempo la proteína aumento de 21 al
28%, y también la fibra y el contenido de grasa con un descenso en carbohidratos.
En pruebas preliminares en alimentación en pollos, el producto deshidratado se
comportó favorablemente.
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I.2.11 Justificación del Trabajo de Investigación
Como ya fue indicado en las secciones anteriores, existe una cantidad de arveja
china rica en nutrientes que debe ser utilizada ya sea para consumo humano o
para consumo animal. La arveja china contiene cantidades significativas de
proteína que puede ser un suplemento ideal para los cereales. Así mismo contiene
cantidades altas de fibra dietética de mucha importancia en nutrición humana.
Esto toma más importancia para un país como Guatemala con una población
infantil sobre todo que padece de mala nutrición proteico-calórica y de
micronutrientes.
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I.3 OBJETIVOS E HIPOTESIS
I.3.1 Objetivos
I.3.1.1 General
Buscar procesos de transformación y aplicaciones que le den valor agregado al
cultivo de la arveja china de Guatemala.
I.3.1.2 Específicos
1. Obtener información química de variedades de la arveja china cruda y
procesada de diferentes localidades.
2. Obtener información nutricional de la arveja china sola y como suplemento
a los cereales.
3. Caracterización química y nutricional del jugo de la arveja china obtenido
por solubilización o por presión.
4. Caracterización química y nutricional del bagazo de la extracción del jugo
de la arveja china.
5. Desarrollo de productos de la harina escaldada del extracto líquido y del
bagazo, este último como fuente de fibra.
I.3.2 Hipótesis
Es posible a través de un procesamiento adecuado darle valor agregado a la
arveja china como harina, jugo, proteína vegetal y fuente de fibra dietética en
productos alimenticios.
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I.4 METODOLOGIA
I.4.1 Localización
La compra de material vegetal se realizó en supermercados locales y centros de
acopio en la ciudad de Guatemala. Los análisis de laboratorio se realizaron en las
instalaciones del Centro de Estudios en Ciencia y Tecnología de Alimentos
(CECTA) en la Universidad del Valle de Guatemala, campus central. Los ensayos
biológicos se realizaron en los laboratorios del Instituto de Nutrición de
Centroamérica y Panamá (INCAP) en la ciudad capital.
1.4.2 Variables e indicadores
Las variables estudiadas durante este proyecto fueron:
1. Variedades de arveja china: Enana, Gigante y Dulce Dady.
2. Pre-tratamientos: escaldado y crudo, despuntado, con rastrojo y con cáliz
Los indicadores para determinar el efecto del despuntado de la arveja china en la
calidad nutricional del producto fueron: el contenido (en %): humedad, proteína,
carbohidratos totales, fibra cruda, grasa, cenizas, fibra dietética, fibra ácido
detergente, fibra neutro detergente, lignina, almidón resistente, y proteína
resistente.
El efecto del tratamiento de escaldado se evaluó por medio del contenido de
elementos menores en las muestras de arveja china, específicamente de Mg, Ca,
Cu, K, Zn, Na, Fe y Mn. También se evaluaron las propiedades físicas del
producto final en relación a su contenido de fibra dietética.
Los efectos del tipo de deshidratación en el producto final fueron medidos como
cambios en peso y pérdida de humedad en la muestra, así como el tiempo de
secado de la misma.
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I.4.3 Materiales
Cincuenta kilogramos de tres variedades de arveja china fueron
suministrados por diferentes proveedores, entre los que se cuentan con los
supermercados locales y centro de acopio en Guatemala, seleccionando para este
estudio las variedades de arveja dulce Dady, Gigante y Enana, las que fueron
cosechadas con y sin pedúnculo. Las muestras fueron puestas en el laboratorio
del Centro de Estudios en Ciencia y Tecnología de Alimentos (CECTA) ubicado en
la Universidad del Valle de Guatemala, para así proceder a su caracterización
fisicoquímica y nutricional y establecer los parámetros de funcionalidad de la
verdura. Muestras de cantidades pequeñas fueron adquiridas en supermercados.
I.4.4 Métodos
I.4.4.1 Métodos Físicos
I.4.4.1.1 Secado
Se lavaron 1500 g de cada variedad y luego se secaron hasta peso
constante en horno convencional con aire a una temperatura no mayor de 70°C
para obtener harinas de 60 mesh de tamaño de partícula. Estas harinas fueron
almacenadas para su posterior análisis. Este proceso se aplicó para preparar las
muestras que fueron analizadas para la elaboración de las curvas de secado. Para
las cuales se hicieron corridas de tiempo sobre una cantidad de muestra,
monitoreando el secado cada dos horas hasta peso constante. Se hicieron dos
grupos de muestras, una con arveja entera y el otro con la arveja cortada a mano
por la mitad. Luego se elaboraron las curvas ploteando el tiempo de secado contra
peso perdido.
I.4.4.1.2 Secado por Liofilización
El secado por liofilización consiste en la aplicación de un sistema de presión
y temperatura que provoca el congelamiento del agua del alimento y su
eliminación por sublimación con el fin de conservar inalterables las propiedades
funcionales del alimento.
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I.4.4.1.3 Secado al Vacío
La funcionalidad del horno al vacío consiste en la disminución de la
temperatura de secado de 70°C a 40°C para las muestras sensibles al calor, por
ejemplo los aislados proteicos.
I.4.4.1.4 Escaldado o Blanqueado
El proceso de escaldado consistió en hervir en agua, por un período de 10
minutos, 1500 g de muestra de cada variedad. Luego las muestras fueron
secadas en horno con aire a 70°C y molidas hasta obtener una harina de 60 mesh
de tamaño de partícula. Las muestras fueron almacenadas hasta su posterior
análisis.
I.4.4.1.5 Molienda
Todas las muestras una vez secadas, se trituraron en un molino de mano
para reducir su tamaño y luego se hicieron pasar por un molino tipo Cyclon para
obtener harinas de tamaño uniforme de aproximadamente 60 mesh con el fin de
homogeneizar la muestra.
I.4.4.1.6 Fraccionamiento por Extracción
El proceso de extracción consiste en la separación de la fracción líquida de
la sólida de una cantidad establecida de muestra de arveja china para obtener un
extracto líquido y un residuo sólido. Esta extracción se realizó por dos vías, la
primera utilizando una licuadora (marca OSTER) y agregando agua al material
fresco para luego separar los líquidos y el residuo, utilizando una unidad extractora
de jugos (marca OSTER) sin adición de agua. En ambos caso los productos
obtenidos fueron secados, molidos y almacenados para su posterior análisis
químico.
I.4.4.1.7 Precipitación por Calor
La precipitación por calor, consiste en someter el extracto líquido, obtenido
del proceso anterior, a un gradiente de temperatura para fraccionar la proteína
disuelta. El producto del fraccionamiento se secó en horno al vacío a 40°C y se
almacenó hasta su posterior análisis.
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I.4.4.1.8 Capacidad de Adsorción de Agua (CDA) y Material Orgánico (CAMO)
Esta prueba física que consiste en medir la capacidad de adsorber un
líquido o material orgánico por un material sólido, fue aplicada a las harinas
obtenidas de la molienda de la arveja china seca con el fin de medir su capacidad
de adsorción de agua o material orgánico (Zambrano et al. 2001).
I.4.4.1.9 Capacidad de Absorción de Agua (CAA)
Este proceso fue aplicado a las harinas de arveja china seca de las
variedades estudiadas, con el fin de establecer su capacidad de absorción de
agua por gramo de material seco (Zambrano et al. 2001).
I.4.4.1.10 Capacidad de Retención de Agua (CRA)
Se midió también la capacidad de retención de agua en las harinas de
arveja china por medio de la adición de agua, para luego centrifugar y decantar. El
resultado fue reportado en gramos de retención por gramos de muestra seca
(Zambrano et al. 2001).
I.4.4.2 Métodos Químicos
I.4.4.2.1 Métodos de Proceso
I.4.4.2.1.1 Ensilado o Fermentado
El ensilado es el producto de la fermentación anaeróbica, natural o con
adición de melaza a la materia orgánica verde o seca. Para este estudio una
cantidad adecuada de producto (rastrojo) se hizo fermentar en ambiente
anaeróbico con la adición de 3% de melaza para facilitar el proceso y se dejó en
reposo durante cuatro semanas. Seguidamente se procedió a secar la muestra y
se molió para la obtención de las harinas que se almacenaron para su análisis
posterior.
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I.4.4.2.2 Métodos de Análisis
I.4.4.2.2.1 Análisis Químico Centesimal
Los análisis aplicados fueron: humedad (14.002), proteína (14.067), grasa
(14.028) y cenizas (14.006) de la AOAC, fibra cruda (7.066) de la AOAC y fibra
dietética (método propuesto por Sigma: Total Dietary Fiber Assay. Technical
Bulletin (AOAC y SIGMA). Todos los análisis fueron realizados por duplicado.
I.4.4.2.2.2 Otros Análisis Químicos
I.4.4.2.2.2.1 Lignina
Las harinas de las tres variedades estudiadas fueron analizadas en su
contenido de lignina por el método propuesto por la AOAC (3.134).
I.4.4.2.2.2.2 Fibra Acido Detergente y Fibra Neutro Detergente
Los porcentajes de fibra ácido detergente y neutro detergente fueron
obtenidas al aplicar los análisis (7.074) sugerido por la AOAC y por la INNZ de
México (Manual de Técnicas de Laboratorio) a las harinas de las tres variedades
de arveja china estudiadas. Los resultados se reportan como porcentaje por 100
gramos de harina.
I.4.4.2.2.2.3 Almidón Resistente
El porcentaje de almidón resistente fue obtenido al aplicar el método
propuesto por Saura-Calixto et al (1993). Resistant Starch Modified Method for
Dietary Fiber Residues (Saura Calixto et al. 1993).
I.4.4.2.2.2.4 Capacidad de Intercambio Catiónico (CIC)
La capacidad de intercambio catiónico consiste en la medición de la
capacidad de intercambio de iones H+ de una solución salina saturada con sulfato
de sodio hacia una muestra de harina de arveja china seca (Zambrano et al.
2001).
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I.4.4.3 Métodos Biológicos
I.4.4.3.1 Indice de Eficiencia Proteica
El índice de eficiencia proteica llevado a cabo según Pellet & Young 1980
se utilizaron ratas Wistar de 22 días y caseína como proteína de referencia. En
algunos casos se utilizó el NPR (Pellet & Young 1980)
I.4.4.3.2 Digestibilidad de Proteína
La digestibilidad de la proteína utilizada para este estudio se basó en la
determinación de la cantidad de nitrógeno absorbido por ratas Wistar de 22 días,
después de ser alimentadas con dietas con alto contenido proteico. Se calculó
como N absorbido/N ingeridox100 y se utilizó caseína como proteína de referencia
(Pellet & Young 1980).
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PARTE II
II.1 MARCO TEORICO
El guisante de jardín (Pisum sativum) también conocido comúnmente como
guisante inglés o guisante verde, es uno de los cultivos más antiguos en el mundo
ocupando actualmente un lugar entre los 10 principales cultivos de vegetales y es
también un vegetal para cosechar en casa.
La palabra proviene del griego pison, que en inglés medio se convirtió en
pease y posteriormente se acorto a pea (guisante). Los guisantes son cultivados
extensamente en todos los países del trópico y subtrópico del mundo.
Los guisantes de varios géneros, tipos y variedades están relacionados a
las habas (frijoles). Por lo cual en algunos países, tienden a conocer ciertas clases
de guisantes como habas y viceversa. La mayoría de plantas con sus vainas y
semillas que están clasificadas como guisantes pertenecen al género Pisum;
aquellas conocidas como habas son del genero Phaseolus. Sin embargo, esta no
es una diferenciación exclusiva. Incluso en el grupo de los guisantes, los vegetales
se conocen por diferentes nombres. Algunos de los términos comunes usados
para describir a los guisantes alrededor del mundo son los siguientes:
- Guisante bebe: Pisum sativum var. Humile. Es un guisante enano prematuro.
- Vaina de guisante comestible: P. sativum var. Macrocarpom. Las vainas con
recolectadas justo cuando la semilla comienza a formarse y son consumidas
como alimento. Este guisante es también popularmente conocido como
Oriental o Arveja China, french pea, snow pea, sugar pea y turkey pea.
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Figura 1: Vaina de P. sativum var. Macrocarpom. Tomado de: Plant Database,
2013 (http://www.plantdatabase.co.uk/Pisum_sativum_var_macrocarpon)
- Guisante inglés: guisante de jardín común disponible en numerosas
variedades. También se le conoce como guisante verde, guisante
descascarado o guisante austriaco de invierno en honor al monje austriaco,
Gregor Mendel, quien llevo a cabo y estableció los principios de herencia
genética basada en sus trabajos con cultivos de guisantes en jardín.
- Guisante de campo: P. arvense, sus semillas son más pequeñas que el P.
sativum. En el pasado, países desarrollados lo utilizaban principalmente como
alimento para ganado. Ahora las semillas maduras del guisante son
comúnmente utilizadas como legumbre de grano en la nutrición humana,
mientras que las semillas tiernas pueden ser utilizadas como vegetal.
Figura 2: Morfología de Pisum arvense. Tomado de:
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Pisum_arvense_%E2%80%94_Flora_B
atava_%E2%80%94_Volume_v12.jpg
- Guisante verde: las vainas son recolectadas antes de que las semillas estén
completamente maduras, a diferencia de los guisantes secos, los cuales son
cosechados después de que las semillas han madurado.
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- Petit pois pea (pequeño guisante): es el equivalente francés para guisante, y
también se utiliza para describir la variedad de guisante conocido como
“French Canner pea” o “Turkey pea”.
- Smooth – and wrinkled – skinned pea: la semilla de varias especies de
guisantes tienen suave y perfecta piel, en contraste con otras variedades que
tienen piel sumamente arrugada. Estas últimas son reconocidas
favorablemente por su sabor, aunque la variedad conocida como “Marrowfat”
que tiene una piel suave es también muy popular.
De acuerdo a la nomenclatura establecida anteriormente, P. sativum es
utilizada para todas las posibles formas comestibles del guisante. Los guisantes
de “jardín” y “campo” son tratado como subespecies dentro de los guisantes P.
sativum. Los guisantes de jardín son reconocidos como cultivos de P. sativum ssp.
Hortense y la variedad de campo como P. sativum ssp. Arvense.
Los guisantes de jardín son siempre descascarados antes de ser usados en
su estado verde o seco, ya que sus vainas son fibrosas y no muy sabrosas. Estas
son recolectadas frescas y mientras más tiernas y pequeñas están son
consumidas, siendo el vegetal más popular durante el verano. Los guisantes
descascarados son degustados como vegetales cocidos y también en sopas,
cacerolas, guisados y ensaladas. También son cultivados para comercialización
enlatados, congelados y deshidratados. Los guisantes secos y los guisantes
partidos están disponibles durante todo el año y son empleados principalmente en
sopas y purees.
La arveja china o la vaina de guisante comestible es reconocida por su
vaina crujiente y no por sus guisantes. Ya que si se permite que los guisantes se
desarrollen en el interior de las vainas, la calidad comestible baja. La arveja china
es popular en recetas orientales ya que esta se prepara frita. “Sugar snap peas”
mezcla lo mejor de los dos mundos. Son degustados tanto por sus jugosas vainas
como por sus dulces guisantes. En esta variedad, la vaina y los guisantes son
madurados en su totalidad de tal manera que se consigue mejor textura y sabor.
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Aunque para comer esta variedad se puede preparar cocida o frita, es mejor
consumirla fresca.
La arveja conocida como arveja china es el tema de este informe, verdura
que probablemente tiene su origen en Asia Oriental (Deshpande & Adsul, 1998).
Figura 3: Planta y vainas de Pisum sativum (A). Tomado de Missouri
Botanical Garden, (http://www.missouribotanicalgarden.org/gardens-
gardening/your-garden/plant-finder/plant-details/kc/a682/pisum-sativum.aspx) y flor
(B). Tomado de:
Go Botany (http://gobotany.newenglandwild.org/species/pisum/sativum/).
II.1.1 Identificación Botánica
La arveja china (Pisum sativum L) es uno de los cultivos más antiguos. Es
nativa del Asia Occidental, del mar mediterráneo y de las montañas del Himalaya.
La arveja fue llevada a China desde Persia cerca del año 400 a.C. y en América
fueron llevadas desde tiempos coloniales (Lapedes 1977). La clasificación
botánica de este recurso se detalla en la tabla 1.
Es de hábito anual, con tallo herbáceo, que según la variedad alcanza
alturas de 50 a 175 cm o más, por lo que existen variedades enanas y trepadoras.
Produce flores auxiliares de color blanco que dan origen a vainas de 6 – 12 cm de
largo, con 6 a 10 semillas en cada una.
La reproducción de la arveja, se hace por semilla, las que conservan su
poder de germinación durante 2 – 3 años (Gudiel 1987).
A B
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Figura 4: Características morfológicas de Pisum sativum. Tomado de: Plants for a
future, 2012
(http://www.pfaf.org/user/plant.aspx?LatinName=Pisum+sativum).
II.1.2 Producción de Arveja China en Guatemala
La arveja es un cultivo ampliamente distribuido en el mundo. A continuación se
muestra un mapa con los principales países en donde se encuentra este cultivo a
nivel mundial.
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Figura 5: Distribución mundial de P. sativum L. Tomado de: Discover Life, 2013.
(http://www.discoverlife.org/mp/20q?search=Pisum+sativum)
Las variedades de arveja china más importantes en Guatemala son:
- Melting Sugar 160-04: la variedad más popular de arveja china es conocida
como Snow Peas, de vaina comestible. Las plantas son compactas, de 150 a
200 cm de altura, produce vainas anchas aplanadas de 10 cm de largo con 8 ó
10 semillas en cada una (Gudiel 1987).
- Alderman 160-02: variedad de arveja para consumo fresco, conocida como
arveja gigante o arvejón. De hábito enredador alcanza alturas de 150 – 175
cm, con vainas de 10 cm de largo, redondas y puntiagudas, con 8 ó 10 semillas
en cada una. Resiste bien el transporte (Gudiel 1987).
- Alaska 160-01: variedad especial para enlatado y consumo en fresco. Plantas
de 75 cm de altura. Produce vainas de 6 cm de largo con 6 ó 8 granos en cada
una (Gudiel 1987).
II.1.3 Zonas de Producción en Guatemala
La arveja china es una planta hortícola propia de clima templado fresco. En
Guatemala se siembra en climas templados y fríos, con una temperatura
ambiental de 7 a 24°C. Se produce adecuadamente en alturas de 4,600 a 7,000
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pies sobre el nivel del mar y se desarrolla bien en humedades relativas de 60 a
85% (Saravia 1988).
La época de cosecha de la arveja china es durante todo el año, pero
presenta un incremento en los meses de octubre, noviembre, diciembre y enero
(Hernández 1990). Según el informe final sobre el Censo Nacional de Arveja
China para 1995, los departamentos productos en Guatemala son: Chimaltenango
(79.19%), Sacatepéquez (18.23%), Quiché (0.84%), Guatemala (0.84%), Jalapa
(0.57%) y Sololá (0.32%) (Alvarado 1995).
Tabla No. 3: Zonas y Producción de Arveja China en Guatemala
Departamento Unidades
Productivas Superficie
Cultivada has Producción
TM
Chimaltenango 3330 890 3985
Sacatepéquez 1128 324 1192
Quiche 133 47 171
Baja Verapaz 130 29 135
Otros 276 75 299
Total 4997 1365 5782
Fuente: Agronegocios 2007 (Junio) Ministerio de Agricultura y Alimentación. A pesar de documentos sobre el cultivo de la arveja china (Calderón y col.
2006) no existe información que registre la producción total de arveja china en el
país, ya que la producción de la misma varía en una gran escala, desde
agricultores con pequeñas extensiones de tierra hasta grandes cooperativas. La
mayoría de la producción nacional es exportada y su consumo local es bajo y poco
cuantificable.
Sin embargo con el fin de poder tener unas base para conocer la
producción nacional de arveja china, la Gremial de Exportadores de Productos No
Tradicionales realizó un programa permanente para normar y fomentar el cultivo
de arveja china en Guatemala y realizó un censo nacional en los meses de abril a
julio de 1995. Este censo es la única fuente de datos que se basa en un conteo
detallado y exhaustivo de todos y cada uno de los agricultores y la ubicación de
las parcelas (Alvarado 1995).
Con base en el Informe Final sobre el Censo Nacional de arveja china, abril
a julio 1995, se cultivaron 6,216.08 manzanas de tierra con arveja china. Si se
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25
considera el rendimiento de 100 quintales de arveja china por manzanas de
cultivo, propuesto por el informe del Banco de Guatemala y la Gremial de
Productos No Tradicionales (GEXPNTRA), se tiene que la producción total para el
año 1995 – 96 es de 62,160,800 libras de arveja china (GEXPNTRA).
II.1.4 Exportación de Arveja China
Los países a los que se exporta la arveja china de Guatemala son
principalmente Estados Unidos, Holanda, Alemania, Bélgica, Inglaterra, Canadá y
México (GEXPNTRA).
Las exportaciones para el año de 1995 fueron de 36,400,000 libras de
arveja china y para el año de 1996 se tuvo un crecimiento del 8% en las
exportaciones, llegándose a un total de 39,310,000 libras de arveja china
(GEXPNTRA).
II.1.5 Consumo de Arveja China en Guatemala
II.1.5.1 Comercialización
La mayoría de la producción de arveja china en el país, es con fines de
exportación. Su consumo en el país es bajo, debido a que esta no forma parte de
la dieta alimenticia de la gran mayoría de la población. Por la falta de información y
de datos confiables, no es preciso detallar exactamente la cantidad consumida de
arveja china en Guatemala. Esta falta de información se debe a que existen
pequeños agricultores que destinan entre sus extensiones del cultivo principal
limitadas extensiones de tierra para el cultivo de arveja china, que no es para
exportación sino es llevada a los distintos mercados de su comunidad.
La comercialización de arveja china en Guatemala, la hacen principalmente
los siguientes grupos:
a. Cooperativas: que cuentan con una cantidad apreciable de asociados, a los
cuales prestan asistencia técnica y financiera (Saravia 1988).
b. Empresas Exportadoras: son las que compran a agricultores, y
cooperativas su producto.
c. Mercados comunales: a estos llega la producción de pequeños agricultores.
ID-D-0005
26
Al tener como marco de referencia la situación existente en la
comercialización y el consumo de arveja china en Guatemala, se podría hacer una
estimación del 15% de la producción nacional que es consumida en el país. Se
sabe que el consumo para el año 1996 fue de 9,324,120 libras de arveja china.
II.1.5.2 Formas de Consumo de la Arveja China en Guatemala
La arveja china se consume principalmente en la comida de origen oriental,
guisos con pollo y camarones, en ensaladas acompañadas de otras verduras.
II.1.5.3 Cantidades Estimadas de Arveja China que se Queda en Guatemala
El consumo interno de arveja china asciende a un 15% de la producción
nacional, lo cual es aceptable si se parte de un estudio anterior (Saravia 1988) que
tiene como base el 10% de la producción nacional, se estima que existe una gran
cantidad de arveja china que es desperdiciada, según datos del año 1996:
Producción Nacional 62,160,800 lbs. Exportaciones 39,310,000 lbs.
Consumo Interno 9,324,120 lbs. Sobrenadantes de Arveja China 13,526,680 lbs.
II.1.5.4 Otros SubProductos en la Producción de Arveja China
Para finalidades de consumo y exportación de arveja china, la vaina se
selecciona y se elimina el cáliz que pasa a ser un subproducto en toda la
producción.
El cáliz representa aproximadamente un 3% en peso de la arveja china.
Con base en la producción de arveja china en Guatemala, las cantidades de cáliz
que son eliminadas son bastante grandes, ya que cada vaina tiene su cáliz.
Además de lo anterior el otro material disponible del cultivo de la arveja
china es el rastrojo que queda en el campo de cultivo. Esta materia prima podría
ser utilizada como alimento para rumiantes.
II.1.5.5 Posibilidades de Procesamiento
La deshidratación se define como el proceso de remoción de humedad, en
la que hay una transferencia simultánea de calor y masa. El calor transferido por
ID-D-0005
27
los alrededores evapora la humedad de la superficie. La humedad puede ser
también transportada a la superficie del producto para luego ser evaporada o
evaporada internamente y ser transportada como vapor a la superficie (Lund
1992).
La transferencia de energía (calor) depende de la temperatura, humedad y
flujo de aire, área expuesta del alimento y presión del alimento. La naturaleza
física del alimento, como composición, contenido de humedad gobiernan el grado
de transferencia de humedad (Lund 1992).
Los equipos para deshidratación generalmente utilizan conducción,
convección o radiación para la transferencia de calor a la superficie del alimento.
El calor es transferido directamente por un gas caliente o indirectamente a través
de superficies metálicas (Lund 1992).
El ciclo típico de deshidratación consiste en tres etapas: calentamiento del
alimento hasta temperatura de secado, evaporación de la humedad de la
superficie del producto de acuerdo al contenido de humedad, y una vez el punto
de humedad crítico es alcanzado, se detiene la deshidratación (Lund 1992).
El aire es el gas más común para el secado de alimentos. Cuando el aire
está en contacto con alimentos húmedos, se alcanza un equilibrio (Lund 1992).
El contenido de humedad en la arveja china es bastante alto, por lo que al
deshidratarse perderá un 89% de su peso. Antes del secado, la arveja china
pasará el proceso de escaldado en el que se inactivaran las enzimas. Este
proceso consiste en colocar el alimento en agua a su temperatura de ebullición por
un período corto de tiempo. El tiempo que deba permanecer el alimento depende
de las características y propiedades de este.
II.1.5.6 Extracción de Proteína
En años recientes, muchos investigadores han enfatizado lo inusual del uso
en la nutrición humana de proteínas de varias hojas. Debido a la gran cantidad
ofrecida de hojas como producto de las cosechas, parece lógico que mucha de la
proteína proveniente de estas, se pudiera procesar para consumo humano. La
proteína extraída de hojas en nueve especies de plantas ha sido reportada de
ID-D-0005
28
tener aceptables valores biológicos. Sin embargo, muy poca diferencia fue
observada en la composición de sus aminoácidos. Para la mayoría de las
especies en las plantas, la calidad nutricional de las proteínas de las hojas es
mejor que la de la semilla, pero no tan buena como lo es la de los huevos y la
leche. Algunos reportes indican que los alimentos con proteína provenientes de
hojas, son económicamente atractivos sólo si se combinan con productos para
alimentación animal (Neucere, Godshall 1979).
El concentrado de proteínas proveniente de hojas (Leaf Protein
Concentrate, LPC) es una de las muchas fuentes que podrían ser efectivamente
utilizadas para combatir la mala nutrición proteica. El valor nutritivo de LPC ha sido
evaluado mediante análisis de aminoácidos, estudios enzimáticos y dietéticos
(Betschart, Kinsella 1974).
Es posible hacer comparaciones para la obtención de proteínas entre las
hojas (LPC) y la proteína de algunos vegetales, como la arveja china.
Los métodos para obtener la proteína de hojas principalmente son:
II.1.5.6.1 Extracción mecánica: las hojas son presionadas y se obtiene un
residuo remanente utilizado para la alimentación de animales y el jugo es extraído
para poder obtener una proteína para consumo humano. Primer término, es
necesario hacer el proceso de maceración que consiste en sumergir las hojas en
agua y desintegrarlas. La extracción mecánica incluye: a) la ruptura de células, b)
fragmentación de organelos celulares que contienen proteína, especialmente
cloroplastos, c) grados de presión, d) viscosidad del jugo, e) coagulación de
proteína soluble (Ogden 1980).
Este proceso se realiza en un aparato que presiona las hojas en unos
rodillos convergentes giratorios, una línea de vacío para obtener el jugo o residuo
y otra en donde está la hoja prensada (Ogden 1980).
II.1.5.6.2 Fermentación: entre los procesos de fermentación se designan,
entre otros, la desasimilación anaeróbica de compuestos orgánicos por la acción
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29
de microorganismos u otras células o de extractos celulares que producen alcohol,
butanol-acetona, ácido láctico, vinagre, ácido cítrico (Kirk, Othmer 1963).
II.1.5.6.3 Ensilaje: es el proceso por el cual se almacenan los alimentos por
un tiempo determinado bajo distintas condiciones. Alguna de estas es la ausencia
de oxígeno. Los cambios que ocurren al ensilar un alimento se pueden resumir de
la siguiente manera:
Fase 1: Continúa la respiración de la células de la planta, teniendo como resultado
la formación de dióxido de carbono, la utilización de carbohidratos simples y el
flujo de agua, y una compresión mecánica. Estos eventos son acompañados por la
producción de calor (Barnett 1954).
Fase 2: se produce ácido acético en pequeñas cantidades por microorganismos
del grupo coliformes y otros. Esta fase es de corta duración y está ligada a la
siguiente fase (Barnett 1954).
Fase 3: la iniciación de la fermentación del ácido láctico, depende de la actividad
de los organismos del ácido láctico, lactobacilli y streptococci, y de una adecuada
cantidad de carbohidratos (Barnett 1954).
Fase 4: en esta fase la producción de ácido láctico ha pasado su pico y
permanece constante a 1 y 1.5% del material fresco. El material se mantiene a un
pH constante de menos de 4.2 (Barnett 1954).
La importancia de la formación de ácido láctico en la producción de una
buena calidad de ensilaje, ha sido siempre observada como necesaria. El ácido
láctico es producido durante la fermentación de carbohidratos presentes en el
material. (Barnett 1954).
II.1.5.7 Aplicaciones Propuestas para el Producto Obtenido de la Arveja China
II.1.5.7.1 Harina Deshidratada
Consumo Humano
- Sopa deshidratada de arveja china con verduras, pollo con caldo de res.
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- Crema de arveja china, que podría ser un ingrediente para la preparación de
dips.
- Puré para comida de bebé
- Culinarios (tortas)
Consumo Animal
- Ingrediente en las raciones para alimentación animal
II.1.5.7.2 Producto Fermentado
Consumo Humano
- Salsas
- Curtidos
Consumo Animal
- Ingrediente en la raciones para la alimentación animal
II.1.5.7.3 Extracto de la Proteína de la Biomasa
Consumo Humano
- Componente de jugo de vegetales
- Incorporar un cereal
- En pastas para untar con algún sabor deseado
- El residuo de la extracción puede ser dirigido a consumo animal.
II.1.5.8 Composición Química, Valor Nutritivo y Utilización de la Arveja China
Datos de la composición química de la arveja china producidos en
Guatemala están en las tablas de composición de alimentos del INCAP (Tabla No.
2).
Como se puede observar en la Tabla No. 3 la arveja china tiene un alto contenido
de agua en su composición química, sin embargo hay que hacer notar que en
base seca, la arveja china tiene aproximadamente un 25% de proteína y un 67%
de carbohidratos. Con base en el excedente de producción y la composición
química, con un producto deshidratado habría una disponibilidad de 378,747 lbs.
de proteína que podría ser utilizada.
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31
Otros datos de composición química se presentan en la Tabla 4, 5 y 6 en
los cuales se compara la arveja china (vaina) con la arveja de grano. Además se
presentan datos sobre el contenido mineral y sobre el contenido de vitaminas, los
valores sugirieron un alimento de alta calidad nutritiva.
Tabla No. 4: Composición Química Proximal de la Vaina de la Arveja y de la Semilla Inmadura, Cruda (g %)
Vaina Semilla
Energía (cal/100 g) 53.0 84.0
Humedad 83.3 78.0
Proteína 3.4 6.3
Grasa 0.2 0.4
Carbohidratos 12.0 14.4
Fibra 1.2 2.0
Fuente: Deshpande & Adsul 1998 Tabla No. 5: Contenido de Minerales de la Vaina y de la Semilla Inmadura de
la Arveja China (g %)
Mineral (mg/100 g) Vaina Comestible Semilla Inmadura
Calcio 62.0 26.0
Fósforo 90.0 116.0
Sodio - 2.0
Magnesio 6.0 35.0
Potasio 170.0 316.0
Hierro 0.70 1.90
Zinc - 0.90
Cobre - 0.05
Fuente: Deshpande & Adsul 1998
ID-D-0005
32
Tabla No. 6: Contenido de Vitaminas de la Vaina y Semilla Inmadura de la Arveja China (g %)
Vitamina Vaina Semilla
Vitamina B 680.0 640.0
Vitamina E, mg - 0.10
Vitamina C, mg 21.0 -
Tiamina, mg 0.28 0.35
Riboflavina, mg 0.12 0.14
Niacina, mg - 2.90
Acido Pantoténico 0.82 0.75
Piridoxina, mcg 0.15 0.16
Acido Fólico, mcg 25.0 25.0
Biotin, mcg 9.40 9.40
Fuente: Deshpande & Adsul 1998 Un estudio llevado a cabo en Guatemala trata sobre las transformaciones
que se le pueden dar a los excedentes de arveja china, provenientes
principalmente de su exportación, y al desperdicio del subproducto de toda la
cosecha de arveja china el cáliz. Datos químicos sobre la arveja y sobre el cáliz
(pedúnculo de la arveja) se describen en la Tabla No. 7.
Tabla No. 7: Composición Química Proximal de la Arveja China y del Cáliz (g % B.S.)*
Arveja China Cáliz
Humedad Natural 88.83 ± 0.24 85.60 ± 0.25
Proteína 20.57 ± 0.48 17.55 ± 0.98
Fibra Cruda 4.79 ± 1.21 18.3 ± 0.22
Grasa 9.54 ± 0.26 6.72 ± 0.20
Cenizas 1.95 0.32 5.44 ± 0.01
Carbohidratos** 61.14 ± 1.19 51.99 ± 0.84
Fuente: Urizar 1998 ** Por Diferencia Se puede obtener una harina de arveja china por el proceso de
deshidratación. La pérdida de humedad en la arveja china tiene un decaimiento
exponencial y se requiere aproximadamente de 3 horas con 20 minutos y una
temperatura de 70°C para deshidratarla. La harina se logra moliendo la arveja
deshidrataba y tamizándola en una malla # 80. Por medio del análisis químico
proximal (Tabla No. 7) se determinó que la arveja china tiene en base seca
ID-D-0005
33
20.57% de proteína, 4.70% fibra, 9.54% ceniza, 61.14% carbohidratos. Se
determinó por medio de las curvas de deshidratación que la humedad de la arveja
china es de 88.83%. Una de las posibles aplicaciones que tiene la harina de arveja
china, es para la alimentación animal dadas las características de sus nutrientes.
Para demostrar la utilidad de esta harina, se hicieron sustituciones al 5 y 10% de
harina de arveja china en concentrado y comprándolas con el concentrado
existente. Después de 4 semanas de alimentación a 3 grupos de 12 pollos, bajo
las mismas condiciones, la eficiencia de cada concentrado, grs. alimento
proporcionado por grs. de aumento de peso de los pollos, con 0% de sustitución,
con arveja china es de 3.54, 5% de 2.69 y para 10% de 4.06. También se
deshidrató el cáliz de la arveja, observándose que tiene el mismo comportamiento
que la arveja china, con la diferencia de que se necesita de menos tiempo para
deshidratarla: 2 horas con 20 minutos. También se hizo el análisis químico
proximal y en base seca, el cáliz contiene 17.55% de proteína, 18.3% de fibra,
6.72% de grasa, 5.44% de ceniza y 52% de carbohidratos. Su humedad
determinada por curvas de deshidratación, es de 85.86%. El cáliz representa
aproximadamente el 3% en peso de la arveja china y es descartado en toda la
producción nacional. Para 1996 la cantidad de cáliz desechado fue de 119 TM.
Considerando la gran cantidad de desecho y el contenido de nutrientes que el
cáliz tiene, se podría también utilizar la harina de cáliz para la alimentación animal.
Otra forma de transformar la arveja china es por medio de la fermentación.
Es un proceso bastante sencillo. Para su realización, se requiere almacenar la
arveja china en recipientes o bolsas que no permitan la entrada de aire. En el
presente estudio, se midieron cada 10 días la acidez total, humedad y pH
llegándose a un pH mínimo de 3.16 a los 40 días. Después de deshidratar cada
muestra tomada, se hizo su caracterización química, pudiendo observarse una
concentración en el porcentaje de proteína, fibra, grasa y ceniza. Le fermentación
fue completa, ya que se redujo sustancialmente el porcentaje de carbohidratos
presentes en la arveja china, desde 61.14% hasta 13.03%. Las aplicaciones que
puede tener un producto ensilado como este son bastante amplias. Entre ellas
ID-D-0005
34
están la alimentación de vacas lecheras y cerdos. En la industria de los alimentos
se puede aprovechar su sabor ácido como ingrediente en salsas y curtidos.
El último proceso practicado a la arveja china, fue la extracción de la
proteína. Esta se logró macerando la arveja china y separando las porciones
solubles de proteína por medio de calor y disminución del pH. Se logró extraer el
67.77% de la proteína original en un extracto líquido. El otro 32.33% de proteína
se obtuvo en un residuo que después de deshidratarlo se convirtió en harina. La
caracterización química de esta harina, presenta los siguientes resultados, en
base seca 21.84% de proteína, 38.45% fibra, 5.58% ceniza, 7.12% grasa, 27.01%
carbohidratos. Esta harina puede utilizarse también para la alimentación animal. El
extracto líquido obtenido con 67.77% de la proteína original se podría utilizar como
un ingrediente en un jugo de vegetales. Separando este extracto líquido, se
obtiene un precipitado que es la proteína de la arveja china, de color verde y que
representa el 50.52% de la proteína original. Al sobrenadante que resulta, se le
buscó alguna aplicación y para demostrar el aprovechamiento de todos los
productos obtenidos de la extracción de la proteína de la arveja china se mezcló
con maíz molido en una proporción 1:1 p/v. El resultado de analizar la mezcla
maíz-sobrenadante fue un aumento en 1.5% de proteína para el maíz, y se obtuvo
el valor de 10.6% de proteína para el maíz. Este sobrenadante, también aportaría
otros nutrientes solubles como azúcares, vitaminas y minerales. Una de las
posibles aplicaciones que puede tener el extracto de proteína de la arveja china es
la de dar un valor agregado en alimentos (Urizar & Bressani 1999).
ID-D-0005
35
PARTE III
III.1 RESULTADOS
III.1.1 Caracterización Química Centesimal de Harinas de Arveja China Cruda
y Escaldada y su Variabilidad
La Pisum Sativum L, comúnmente conocida como arveja china, culantao o
ho-lan-tao, se categoriza en la actualidad por su alto volumen de exportación en
Guatemala a países cercanos, sin embargo, una gran cantidad de este material
se queda en el país para consumo nacional y otra buena cantidad queda en los
centros de acopio como rastrojo que en la mayoría de los casos se tira a la
basura. La caracterización química y nutricional de esta verdura, permite
observar la variabilidad entre las cosechas más comunes encontradas en el país
y también permite caracterizar sus propiedades a fin de darles otras vías de
aplicación.
Como primer paso a la consecución de este objetivo, se realizó la selección
de las variedades a estudiar, para esto se contactaron diversos centros de
distribución en el país, siendo los de mayor concurrencia los provenientes de
Patzún, y Tecpán. Las variedades estudiadas fueron la Enana, Gigante y Dulce
Daddy. Una vez establecidas las características de la muestra inicial, es decir el
peso en fresco, y la presencia de pedúnculo o no, se procedió a la separación
por lotes para aplicarles el proceso de secado y escaldado y secado como
primera etapa de la preparación de la muestra. Seguidamente se procedió a la
molienda y almacenado para posteriormente analizarlas en sus características
químicas. Basados en los resultados obtenidos en esta primera caracterización, la
arveja china se sitúa como uno de los vegetales con un alto porcentaje en
proteína, carbohidratos, minerales y fibra (ver Tabla 8 y 9). Tanto la muestra
cruda como la muestra escaldada presentan valores similares dentro de un rango
de valores. Ha de mencionarse que no existen diferencias varietales salvo en la
fibra cruda en los casos en que la muestra ha sido trabajada con pedúnculo.
ID-D-0005
36
Tabla No. 8: Análisis proximal de harina de arveja china cruda (3 Variedades), g %
Muestra Humedad Proteína Carbohidratos Totales
Fibra Cruda
Grasa Cenizas
Enana despuntada
12.99 0.23
29.00 1.80
53.13 1.46 5.49 0.14
1.23 0.13
3.66 0.01
Enana con rastrojo
13.76 0.31
26.47 0.12
54.46 0.22 6.11 0.02
1.20 0.03
4.12 0.00
Gigante con rastrojo
11.01 0.00
24.08 0.26
59.19 0.23 7.30 0.19
1.26 0.05
4.47 0.01
Dulce Dady despuntada
10.58 0.19
25.47 0.04
58.76 0.27 7.14 0.08
1.44 0.10
3.76 0.01
Gigante liofilizada
8.32 0.27 25.87 0.99
60.24 1.22 - 0.90 0.02
4.68 0.01
Fuente: FODECYT 035-2007
El proceso de escaldado aplicado a las muestras en fresco, es una práctica
común en el consumo de los vegetales, sin embargo, se ha de tener en
consideración, el tiempo de aplicación para no alterar su composición. En este
estudio, se ha utilizado un tiempo no mayor de 10 minutos como máximo para
verificar cambios en la composición química. En la Tabla 8, se enfatiza lo
anteriormente dicho, y se comprueba que la aplicación de un escaldado a la arveja
china por un tiempo no mayor de 10 minutos, no altera los valores de la verdura,
obtenidos en su estado fresco (Tabla 8). En este caso se recomienda un rango de
aplicación de 2.5 minutos como mínimo a 10 minutos como máximo. En otro
capítulo, se menciona los tiempos máximo y mínimo de secado, utilizado para la
preparación de la muestra y que dan origen a una curva con datos que han de
mantenerse para que el vegetal no altere sus características. En este caso, se
ha utilizado un rango de 18 a 26 horas de secado por cada 250 gramos de
muestra fresca para obtener humedades como las reportadas en las tablas 8 y 9.
ID-D-0005
37
Tabla No. 9: Análisis centesimal de harina de arveja china escaldada (3 Variedades), g %
Muestra Humedad Proteína Carbohidratos Totales
Fibra Cruda
Grasa Cenizas
Enana despuntada
10.71 0.12 23.69 0.10
60.72 0.45 6.47 0.64
1.47 0.17 3.42 0.30
Enana con rastrojo
10.95 0.47 25.62 0.16
58.07 0.08 8.69 0.11
1.67 0.18 3.71 0.05
Gigante con rastrojo
10.78 0.21 22.87 0.02
61.20 0.24 9.84 0.06
1.46 0.11 3.70 0.06
Dulce Dady despuntada
9.30 0.23 24.02 0.53
61.80 0.78 7.89 0.26
1.70 0.03 3.19 0.01
Gigante liofilizada
9.72 0.25 25.47 0.06
58.99 0.42 - 1.51 0.11 4.32 0.01
Fuente: FODECYT 035-2007
Resulta de interés evaluar la calidad de la proteína obtenida para establecer
un nexo entre la cantidad reportada y la digestibilidad y valor nutritivo de la
proteína de la misma por lo que los estudios biológicos son de suma importancia
para la verificación de este parámetro. Esto constituye otro de los objetivos
propuestos para este estudio y posteriormente se hará mención a los resultados
obtenidos.
Sin embargo, en esta sección, se identifica un elemento importante en la
composición química de la arveja china y es la fibra cruda, y la fibra dietética. Es
de más sabido que la presencia de fibra en un alimento, interfiere en la
digestibilidad de la proteína del mismo, por lo que se ha centrado la atención en el
contenido de fibra en este vegetal. La Tabla No. 10 y 11, resume los resultados
del estudio en este campo. Los resultados advierten que un porcentaje atrayente
de fibra dietética, juega un papel importante como componente de la arveja china.
ID-D-0005
38
Tabla No. 10: Porcentaje de fibra cruda total, fibra dietética total, fibra ácido detergente, fibra neutro detergente, almidón resistente y proteína resistente
en harinas de arveja china cruda
Muestra Humedad Fibra Cruda
(%)
Fibra Dietética Total (%)
Fibra Acido
Detergente (%)
Fibra Neutro
Detergente (%)
Lignina (%)
Almidón Resistente
(%)
Proteína Resistente
(%)
Enana despuntada
12.99 0.23
5.49 0.14
3.19 0.18
8.25 0.14 8.74 0.14 3.27 0.04
6.53 0.05 16.75 0.31
Enana con rastrojo
13.76 0.31
6.11 0.02
8.07 2.53
7.58 0.36 7.98 0.13 2.63 0.37
5.25 0.53 10.68 0.0.64
Gigante con rastrojo
11.01 0.00
7.30 0.19
16.00 0.83
8.21 0.09 15.53 0.5.91
1.60 0.033
3.19 0.47 11.09 0.67
Dulce Dady despuntada
10.58 0.19
7.14 0.08
17.03 5.51
8.99 0.0.16
26.23 0.1.39
1.87 0.23
3.73 0..33 12.88 2.65
Fuente: FODECYT 035-2007
Morfológicamente, la arveja china, como todo vegetal, está formada por una
estructura celular que básicamente se compone de agua y polímeros entre los
que se encuentran la celulosa, hemicelulosa y pectinas que le dan origen a la
fibra dietética, una parte soluble y otra parte insoluble materiales de gran
importancia en nutrición. Los métodos de análisis utilizados permiten identificar
estas fracciones teniendo en cuenta que los materiales solubles con
características gelificantes y fermentables están presentes como pectinas, gomas
y hemicelulosas, mientras que el material o fibra dietética insoluble se identifica
mayoritariamente como celulosa que posee características de resistencia e
insolubilidad a los tratamientos aplicados. Para la determinación de la fibra
dietética total, se ha empleado el método enzimático propuesto por Saura –Calixto
1993, en el que se hace digerir la muestra con soluciones enzimáticas a fin de
aislar la fibra de los otros nutrientes presentes en el tejido. De los resultados
obtenidos, se observa una disminución en el valor de fibra dietética total en las
muestras que han sido tratados con el proceso de escaldado, lo que puede
deberse a la modificación de la estructura en el momento de la cocción o por la
pérdida de material soluble durante el mismo y a la humedad inicial de la harina,
en cualquiera de los casos, este método resulta de poca ventaja para este vegetal
ID-D-0005
39
en particular ya que además deja un residuo de proteína resistente importante sin
digerir, lo cual repercute directamente en los resultados.
Se ha hecho uso de otros métodos, como fibra ácido detergente y fibra
detergente neutro, sugeridos por la AOAC, reportan resultados más consistentes y
demuestran que tanto el porcentaje de fibra soluble e insoluble son de interés
biológico para este material.
Tabla No. 11: Porcentaje de fibra cruda total, fibra dietética total, fibra ácido detergente, fibra detergente neutro, almidón resistente y proteína resistente
en harinas de arveja china escaldada
Muestra Humedad Fibra Cruda
(%)
Fibra Dietética Total (%)
Fibra Acido
Detergente (%)
Fibra Neutro
Detergente (%)
Lignina (%)
Almidón Resistente
(%)
Proteína Resistente
(%)
Enana despuntada
10.71 0.12
6.47 0.64
12.70 0.20
8.82 1.25 17.56 3.41 1.86 0.27
3.71 0.53 11.39 0.92
Enana con rastrojo
10.95 0.47
8.69 0.11
17.91 0.51
11.38 0.00
15.03 0.07 3.35 0.21
6.70 0.30 10.05 0.58
Gigante con rastrojo
10.78 0.21
9.84 0.06
13.38 0.91
10.40 0.20
21.77 0.66 4.38 0.64
8.75 0.91 14.09 1.75
Dulce Dady despuntada
09.30 0.23
7.89 0.26
12.34 1.56
09.51 0.19 19.81 0.39 3.73 0.04
07.46 0.06 18.83 1.20
Fuente: FODECYT 035-2007
La Tabla 12 resume datos sobre el contenido de minerales de la arveja
china en estado crudo y también escaldado. No se vieron diferencias entre la
Enana y la Gigante ni tampoco que fueran crudas o escaldadas. Parece ser una
buena fuente de hierro y zinc y sería oportuno establece la biodisponibilidad de
estos minerales. También es de interés observar los niveles altos de potasio y de
sodio.
ID-D-0005
40
Tabla No. 12: Contenido de elementos menores en muestras de arveja china, mg/100 g
Escaldadas Mg Ca Cu K Zn Na Fe Mn
Enana Despuntada 80.0 82.5 1.0 736.3 7.8 37.8 9.3 1.7
Enana con Cáliz 93.1 104.8 1.2 758.3 5.1 25.5 11.4 3.4
Gigante con Cáliz 93.1 130.0 1.0 822.1 4.1 28.9 9.1 2.3
Dulce 72.4 81.9 0.8 647.0 3.25 17.6 7.2 2.3
Cruda
Enana Despuntada 84.9 73.0 1.1 899.5 2.4 9.3 8.6 1.7
Enana con Cáliz 89.3 85.5 1.1 1001.4 2.3 13.1 12.0 2.3
Gigante con Cáliz 95.1 112.6 1.1 1113.2 2.4 13.7 12.1 2.4
Dulce 76.2 84.1 1.1 880.9 1.4 11.3 6.1 2.1 Fuente: FODECYT 035-2007
Tabla No. 13: Propiedades físicas en harinas de arveja china cruda y escaldada en relación al contenido de fibra dietética*
Muestra No.
Capacidad de
Absorción de Agua,
g H2O/g MS
Capacidad de
Adsorción de Agua
g H2O/g MS
Capacidad de
Retención de Agua
g H2O/g MS
Capacidad de
Absorción Orgánica
%
Capacidad de
Intercambio Catiónico
1 Escaldada 0.99 ± 0.34 0.40 ± 0 3.64 ± 0.08 150.1 ± 13.5 1.23 ± 0.34
2 Escaldada 1.00 ± 0.33 0.39 ± 0 3.39 ± 0.39 161.3 ± 25.7 1.12 ± 0.11
3 Escaldada 1.00 ± 0.35 0.39 ± 0 3.01 ± 0.30 137.9 ± 2.9 1.11 ± 0.30
4 Escaldada 0.99 ± 0.33 0.40 ± 0.01 4.72 ± 0.81 134.2 ± 1.71 1.09 ± 0.26
5 Cruda 1.00 ± 0.32 0.49 ± 0.01 2.64 ± 0.04 268.2 ± 8.9 0.61 ± 0.13
6 Cruda 1.10 ± 0.28 0.49 ± 0 2.32 ± 0.06 250.7 ± 0.46 0.62 ± 0
7 Cruda 1.01 ± 0.26 0.43 ± 0 2.48 ± 0.05 221.7 ± 3.3 0.55 ± 0.07
8 Cruda 0.99 ± 0.29 0.41 ± 0.01 2.86 ± 0.06 221.3 ± 5.02 0.60 ± 0.11
Fuente: FODECYT 035-2007 Datos de fibra dietética en Tabla 10 y 11.
Para finalizar esta sección se presenta la Tabla No. 13 que presenta
algunas características fisicoquímicas de las muestras de harina de arveja china
tanto cruda como escaldada en relación al contenido de fibra dietética. Los datos
de la tabla muestran que el escaldado no afectó la capacidad de absorción de
agua así como también la capacidad de adsorción de agua, y solo se observó un
pequeño efecto del escaldado en la capacidad de la absorción orgánica y del
intercambio catiónico.
ID-D-0005
41
III.1.2. Deshidratación de la Arveja China Una de las primeras aplicaciones de la arveja china que no se exporta a los
mercados extranjeros es como alimento deshidratado para la industria de
alimentos o para ganado lechero. Para estos fines, la materia prima puede
utilizarse tal como se cosecha, o se puede procesar eliminando el agua y
transformando el producto en una harina. Otra forma es como ensilaje.
La remoción del agua no es un proceso económico y la manera de reducir
el tiempo de secado es de interés económico. La Tabla 14 muestra datos del
tiempo de secado de las vaina enteras a 70oC alcanzando un tiempo de 18 a 26
horas. Sin embargo como se nota en la Tabla 15, cortada la vaina a la mitad
reduce el tiempo de secado entre 4 – 8 hrs. En tiempos menores se puede lograr
destruyendo la estructura de la vaina a través de una molienda gruesa.
Tabla No. 14: Deshidratación de la Arveja China Usando Aire a 70oC
Variedad Peso Inicial,
g Peso Final,
g Tiempo de
Secado, hrs. % Pérdida de
Humedad
Gigante 250 35.8 26 85.7
Dulce 250 36.0 18 85.6
Enana 250 27.0 18 89.2
Fuente: FODECYT 035-2007 Tabla No. 15: Deshidratación de la Arveja China Cortada en la Mitad Usando
Aire Caliente a 70oC
Variedad Peso Inicial,
g Peso Final,
g Tiempo de
Secado, hrs. % Pérdida de
Humedad
Gigante 39.0 22.0 4 44
Dulce 75.0 14.0 8 81.3
Enana 59.0 17.0 8 71.0
Fuente: FODECYT 035-2007
La eliminación del agua se traduce en una concentración de los
componentes orgánicos de la arveja además de cierto grado de estabilidad. Por
otro lado se dispone de una materia prima apta para ser utilizada en porcentajes
fijos en alimentos para ganado. Harinas deshidratadas de arveja china de calidad
ID-D-0005
42
bacteriológica pueden ser utilizadas en el desarrollo de alimentos como se indica
más adelante en este informe.
III.1.3 Evaluación del Efecto Suplementario Proteínico de la Harina de Arveja China en Pastas de Harina de Trigo
En este estudio se evaluó la calidad proteínica de las pastas elaboradas de
harina de trigo y harina de arveja china a dos niveles, uno de 7.5% de arveja china
y el otro al 15%. Además se incluyó un grupo solo con pasta de harina de trigo.
Los niveles de proteína en las tres dietas de pasta se mantuvieron iguales para así
evaluar algún efecto de calidad proteica de la arveja china. El método de
evaluación fue el NPR por lo cual se preparan dos dietas más, el control proteico a
base de caseína y la dieta aproteíca para corregir por perdidas endógenas de
nitrógeno (Pellet and Young 1980). Estas dietas están descritas en la Tabla 16.
Tabla No. 16: Composición de ingredientes en la evaluación de la harina de
arveja china en pasta a harina de trigo
Ingrediente 1 2 3 4 5
Harina de Trigo (HT) 80 - - - -
HT + 7.5 % Harina Arveja China - 72.5 - - -
HT + 15% Harina Arveja China - - 67.5 - -
Caseína - - - 12 -
Almidón Maíz 10 17.50 22.4 78 90
Minerales 4 4 4 490 4
Vitaminas 1 1 1 1 1
Aceite Vegetal 5 5 5 5 5
Total 100 100 100 100 100
Fuente: FODECYT 035-2007 Como en estudios anteriores las dietas descritas en la Tabla 16 fueron
ofrecidos a ratas Wistar recién destetadas de 22 días de edad para un estudio de
NPR, de una duración de 14 días. Los resultados de este estudio se describen en
la Tabla 17.
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43
Tabla No. 17: Aumento en peso, consumo de alimento y NPR de Pastas de trigo suplementadas con harina de arveja china
Dieta Aumento en Peso,
Promedio g Alimento
Consumido, g NPR
Pasta Harina Trigo 27 ± 6.9 192 ± 29 1.55 ± 0.18
+ 7.5% Harina AC 21 ± 7.8 175 ± 38 1.01 ± 0.24
+ 15% Harina AC 20 ± 7.3 172 ± 30 1.02 ± 0.24
Caseína 96 ± 8.7 286 ± 1 3.07 ± 0.17
DLN -10 ± 1.3 111 ± 8.5 -
Fuente: FODECYT 035-2007 Llama la atención los resultados biológicos de las ratas alimentadas con
pasta de harina de trigo suplementada con 7.5% y 15% de harina de arveja china.
El aumento en peso fue similar al obtenido solo con la pasta sin suplemento. Con
respecto al consumo de dieta se nota que este fue menor en las dos dietas de
pasta con 7.5% y 15% de arveja china lo cual se tradujo en un NPR inferior al de
la pasta sin agregado de harina de arveja china.
Es difícil explicar estos resultados, pero una posibilidad puede ser el nivel
alto de fibra dietética insoluble en las dietas con 7.5% y 15% de harina de arveja
china. Podría ser también una arveja china sobre calentada durante la
deshidratación, destruyendo así aminoácidos esenciales como lisina. Este
aspecto debe recibir atención ya que la lisina puede muy bien ser un aminoácido
limitante. Así mismo, posiblemente podría ser que la proteína de la arveja china,
que viene de la vaina sea deficiente en aminoácidos esenciales como lisina
deficiente en el cereal. El tejido de la vaina es probablemente diferente al tejido del
grano, algo que debe ser analizado en estos estudios.
III.1.4 Efecto Proteico Suplementario de la Arveja China a los Cereales
En secciones anteriores de este informe se ha mostrado el contenido alto
de proteína entre los nutrientes mayores de la que llega hasta 25 – 26% en base
seca. Siendo una leguminosa se considera que contiene relativamente altos
niveles de lisina, aminoácido esencial deficiente en los cereales. Por consiguiente
en este primer estudio se evaluó el cambio en calidad proteínica de los diferentes
cereales suplementados con harina deshidratada de arveja china. Valores que se
obtuvieron usando las dietas descritas en la Tabla 18.
ID-D-0005
44
Tabla No. 18: Composición de ingredientes en las dietas con diferentes cereales
Ingrediente 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Harina de Trigo
60 90 - - - - - -
Harina de Nixtamal
- - 80 90 - - - - 80 -
Harina de Maicillo
- - - - 80 90 - - - -
Harina de Arroz
- - - - - - 80 90 - -
Arveja China, Harina Cruda
10 - 10 - 10 - 10 - - -
Arveja China,
Escaldada - - - - - - - - 10 -
Caseína - - - - - - - - - 10
Almidón - - - - - - - - - 80
Minerales 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4
Vitaminas 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
Aceite 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5
Total 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100
Fuente: FODECYT 035-2007
En este estudio de PER se utilizaron 8 ratas Wistar recién destetadas de 22
– 23 días de edad y se alimentaron con las dietas por un período de 28 días. Los
animales se pesaron cada 7 días llevando así mismo el control de alimento
consumido. Los resultados del estudio biológico se resumen en la Tabla 19.
ID-D-0005
45
Tabla No. 19: Efecto suplementario de la arveja china a los cereales, aumento en peso y PER
Tratamiento Aumento en
Peso Promedio, g
Consumo de
Alimentos, g PER
Eficiencia Alimentaria
Harina Trigo 27 206 1.1 ± 0 7.63
Harina Trigo + Arveja China
32 214 1.3 ± 0.1 6.69
Harina Nixta. Maíz
38 250 1.4 ± 0.1 6.58
Harina Nixta. Maíz + Arveja China
39 267 1.4 ± 0 6.67
Harina de Maicillo 17 198 0.8 ± 0 11.65
Harina de Maicillo + Arveja China
27 229 1.1 ± 0 8.98
Harina de Arroz 44 276 1.5 ± 0 6.27
Harina de Arroz + Arveja China
53 281 1.7 ± 0.1 5.30
Harina Maíz Nixta + A. C. S.
38 237 1.5 ± 0 6.24
Caseína 107 375 2.5 ± 0.2 3.58
Fuente: FODECYT 035-2007
Los resultados de la Tabla 19 muestran solo un pequeño aumento en el
peso de los animales que consumieron el cereal con el suplemento de arveja
china, pero no con todos los cereales. Se notó un efecto con maicillo y con arroz,
este último sin embargo es probablemente debido al aporte de proteína de la
arveja china más que un aporte de aminoácidos esenciales como por ejemplo
lisina. En la mayor parte de los casos estudiados se nota una eficiencia alimenticia
superior en las dietas de cereales con un 10% de suplemento de arveja china.
También se notó un pequeño aumento en PER en las dietas del cereal mas harina
de arveja china.
III.1.5 Valor Proteico Suplementario de la Arveja China
La arveja china, es una verdura leguminosa formada por una vaina plana,
de 3 a 4 centímetros para algunas variedades y el doble para otras. Dentro de la
vaina se notan pequeños granos verdes. Esta verdura en base seca contiene
ID-D-0005
46
entre 23 – 25% de proteína, cifra muy parecida al contenido de proteína del grano
seco de las leguminosas de grano. Aunque no se dispone de datos del contenido
de aminoácidos de la vaina de la arveja china, se ha asumido que es parecida a la
del frijol seco, o sea de alto contenido de lisina y bajo en lo que respecta a los
aminoácidos azufrados. Si esto es correcto la arveja china debe suplementar a la
proteína de los cereales tal y como lo hace las leguminosas de grano (Bressani
1993). En base a lo anterior se postuló que pequeñas cantidades de arveja china
serian un buen suplemento al maíz y a otros cereales.
Por consiguiente, en el presente estudio se trató de avaluar el efecto
suplementario de la arveja china deshidratada cruda, de la arveja china escaldada
y deshidratada y de la arveja china fermentada y deshidratada.
La arveja china cruda deshidratada se preparó poniendo la arveja cruda en
un secador de bandejas, usando aíre caliente a 22oC para las deshidratación. El
material se quedó en la bandeja hasta peso constante. La arveja china escaldada
se preparó sumergiendo el material en agua hirviendo por 10 minutos y luego se
sometió a deshidratación como ya fuera indicando para la arveja china cruda. La
fermentación de la arveja china fue llevada a cabo colocando la arveja fresca en
una bolsa plástica, la cual fue sellada para inducir la fermentación anaeróbica. El
tiempo de fermentación fue de 3 días, luego de su fermentación se puso a
deshidratar. Todas las muestras fueron luego molidas e incorporadas en las
dietas que se describen en la siguiente Tabla No. 20.
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47
Tabla No. 20: Composición de Ingredientes en las Dietas Experimentales
Ingredientes 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
Harina nixtamalizada
de maíz 90 87 84 81 87 84 81 87 84 81 87 84 81
Harina arveja china cruda
- 3 6 9 - - - - - - - - -
Harina arveja china
escaldada - - - - 3 6 9 - - - - - -
Harina arveja china
fermentada - - - - - - - - - - 3 6 9
Caseína - - - - - - - 0.7 1.4 2.1 - - -
Minerales 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4
Aceite vegetal 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5
Vitaminas 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
Almidón de maíz
- - - - - - - 2.3 4.6 6.9 - - -
100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100
Fuente: FODECYT 035-2007
Los niveles de caseína son equivalentes a la proteína proporcionada por la
arveja china indicada. De estos datos se prepararon 3000g/ de cada una para un
estudio de alimentación de 8 ratas/grupo por un período de 28 días. Se estableció
el contenido de proteína de las dietas. Los animales se pesaron cada 7 días
cuatro veces y se midió el alimento consumido. De estos datos se calculó el
índice de eficiencia proteica y el del alimento.
La digestibilidad de la dieta de arveja china cruda y la de caseína fue
determinada por medio del balance de nitrógeno. Los resultados se describen en
la Tabla No. 21.
ID-D-0005
48
Tabla No. 21: Evaluación Biológica en Ratas de la Calidad Suplementaria de la Arveja China al Maíz Nixtamalizado
Dieta Aumento en Peso,
g
Alimento Ingerido,
g PER
Eficiencia Alimenticia
Digestibilidad %
Solo Maíz 34 236 1.8 ± 0.1 6.94 82.7
Maíz + Arveja China 3% Cruda
35 246 1.8 ± 0 7.03 79.6
Maíz + Arveja China 6% Cruda
40 257 1.9 ± 0 6.42 72.7
Maíz + Arveja China 9% Cruda
39 242 1.9 ± 0.1 6.28 78.9
Maíz + Arveja China 3% Escaldada
34 248 1.7 ± 0 7.29 -
Maíz + Arveja China 6% Escalada
38 239 2.0 ± 0 6.29 -
Maíz + Arveja China 9% Escaldada
40 246 2.0 ± 0 6.15 -
Maíz + Arveja China 3% Fermentada
34 235 1.8 ± 0 6.91 -
Maíz + Arveja China 6% Fermentada
37 231 1.6 ± 0.1 6.24 -
Maíz + Arveja China 9% Fermentada
35 229 1.5 ± 0.1 6.54 -
Maíz + Caseína 0.7 56 306 2.3 ± 0 5.45 84.1
Maíz + Caseína 1.4 71 334 2.7 ± 0 4.70 85.0
Maíz + Caseína 2.1 88 351 3.0 ± 0.2 4.02 85.5
Fuente: FODECYT 035-2007 Eficiencia Alimenticia= Alimento Ingerido/Aumento en Peso
Los resultados biológicos de la Tabla No. 21 indican solo un pequeño
aumento suplementario por los niveles usados. Los efectos son muy pequeños en
comparación a los obtenidos con caseína en niveles que aporta la misma cantidad
de proteína que la arveja china. Esta respuesta de la arveja china se observó en
el aumento en peso y en la eficiencia alimentaria.
El índice de eficiencia proteica (PER) y en el de eficiencia alimentaria, la
cual muestra altas ingestiones (6 a 7 g) para lograr un gramo de aumento en peso
no cambian con respecto al nivel de arveja utilizada en la dieta. Por otro lado se
nota que la digestibilidad de la dieta disminuye con mayores niveles de arveja
china utilizada. De estos datos se especula que es necesario para interpretar
ID-D-0005
49
mejor la calidad de las dietas conocer más sobre la fibra dietética de la arveja
china y sobre su contenido de aminoácidos esenciales.
III.1.6 Valor Nutritivo de Mezclas de Harina de Arveja China Cereales y Oleaginosas (Ajonjolí, Soya)
Los datos de composición química presentados en este informe en una
sección anterior, sugieren la posibilidad de usar tal alimento en formulas tipo
complementario para el consumo del hombre. Para fines de formulación se
consideró su contenido proteínico, en alrededor del 30% un poco mayor al
contenido de proteína de las leguminosas de grano. A la harina de arveja china se
le mezclo 50 partes de un cereal, maíz precocido, arroz en un 50% y lo mismo de
amaranto. No teniendo datos del contenido de aminoácidos esenciales en la
arveja china se procedió a usar una harina de ajonjolí en un 10% y lo mismo de
harina de soya.
La Tabla 22 describe el contenido de ingredientes de estas formulaciones.
Tabla No. 22: Contenido de ingredientes en alimentos complementarios de
arveja china y cereales
Ingrediente Fórmula
1 2 3 4 5
Arveja China 40 30 30 30 30
Harina Maíz Precocida
50 50 - - 55
Arroz - - 50 - -
Amaranto - - - 50 -
Harina Ajonjolí 10 10 10 10 10
Harina Soya - 10 10 10 5
Total 100 100 100 100 100
% Proteína 15 17.5 17.0 18 16
Fuente: FODECYT 035-2007 Para la evaluación biológica de la calidad nutritiva de estas mezclas se
calculó la cantidad en peso que dio un 10% de proteína en la dieta de evaluación
de tal manera que las dietas a ser evaluada quedaron como se indica en la Tabla
23.
ID-D-0005
50
Tabla No. 23: Composición de ingredientes en las dietas experimentales a ser evaluadas
Ingrediente 1 2 3 4 5
Harina Arveja China 27 17 18 16 19
Harina Maíz Precocida 33 28 - - 34
Harina Arroz - - 30 - -
Harina Amaranto - - - 28 -
Harina Ajonjolí 7 6 6 6 6
Harina Soya - 6 6 6 3
Minerales 4 4 4 4 4
Aceite 5 5 5 5 5
Vitaminas 1 1 1 1 1
Almidón 23 33 30 34 28
Total 100 100 100 100 100
Fuente: FODECYT 035-2007 Todas estas dietas contenían 10% de proteína por cálculo. Fueron ofrecidas
a 8 ratas Wistar por grupo por un período experimental de 28 días. Los resultados
de la evaluación están descritos en la Tabla 24.
Tabla No. 24: Aumento en peso, ingestión de alimento e índice de eficiencia
proteica (PER) de alimentos complementarios con arveja china
Dietas Aumento en
Peso Promedio, g
Alimento Ingerido, g
PER
Basal/Control 20 ± 2.0 162.7 ± 0.94 1.10 ± 0.12
Control Soya 54 ± 3.4 224 ± 13.9 2.11 ± 0.04
Arroz 58 ± 1.4 230.6 ± 9.4 2.22 ± 0.02
Amaranto 91 ± 2.9 299 ± 9.7 2.65 ± 0.02
Control (Soya) 40 ± 5.4 201 ± 22.0 1.69 ± 0.04
Fuente: FODECYT 035-2007 Los datos en la Tabla 24 indican que con la excepción de la mezcla con
amaranto, los otros alimentos complementarios son de relativamente bajo valor
proteico. En el caso de la dieta con amaranto, la cual dio una calidad excelente,
sea debido al patrón de aminoácidos esenciales no igualados por las otras dietas.
ID-D-0005
51
III.1.7 Extracción del Jugo de la Arveja China y Caracterización Química de los Productos, el Jugo y el Residuo
La arveja china es una verdura que contiene alrededor del 85% de
humedad, lo cual sugiere la posibilidad de procesarla para extraer el jugo como si
fuera una fruta. De esta manera posiblemente se podría evaluar su calidad
nutritiva sin la interferencia de otros compuestos de la arveja como lo es la fibra
dietética, la cual se encuentra en la arveja china entre 12 – 17%.
Para el proceso de extracción se emplearon tres métodos que fueron: 1.
Extracción con procesador OSTER, 2. Extracción con licuadora usando materia
prima cruda como en el caso anterior y 3. Extracción con licuadora usando arveja
china escaldada en agua hirviendo por 10 minutos. En los procesos de licuado,
una vez el material se redujo de tamaño se filtró con una tela fina separando con
presión el jugo del residuo. Los datos obtenidos de esta primera experiencia se
describen en la Tabla No. 25.
Tabla No. 25: Rendimiento de extracto y bagazo de arveja cruda y escaldada
Arveja Fresca
, g
Agua Añadida,
ml
Jugo Extraído,
con agua, ml
Jugo Extraído, sin agua,
ml
Bagazo, g
Bagazo, %
Jugo, %
Procesador (cruda)
1600 0 0 1260 315 19.69 78.75
Licuadora (cruda)
1600 800 2026 1226 265 16.56 76.63
Licuadora (escaldada)
250 150 300 150 55 22.00 60.00
Fuente: FODECYT 035-2007 Las cantidades de jugo extraídas por el procesador fueron muy similares
(78.8%) a los extraídos por medio de la licuadora (76.6%) mientras que el proceso
de escaldado/licuado rindió solamente el 60.0%. Con respecto al residuo, los
porcentajes fueron de 19.7, 16.6 y 22.0% respectivamente. Esta cifra corresponde
a la arveja que fue escaldada, la cual dio menor porcentaje de jugo y el mayor
porcentaje de residuo, sugiriendo que el tratamiento térmico de la arveja china
redujo la solubilidad de la proteína posiblemente.
ID-D-0005
52
En otro ensayo igual al anterior pero deshidratando los productos por medio
de liofilización se describe en la Tabla No. 26.
Tabla No. 26: Rendimiento de extracto y bagazo de arveja china cruda y escaldada liofilizada
Extracto Bagazo
Volumen Inicial,
ml
Peso Seco, g
Peso Seco, %
Peso Inicial, g
Peso Seco, g
Peso Seco, %
Procesador (cruda)
250 10.5 4.2 100 27.5 27.5
Licuadora (cruda)
250 10.5 4.0 100 25.0 25.0
Licuadora (escaldada)
300 8.0 2.7 55 10.0 18.2
Fuente: FODECYT 035-2007
Los rendimientos de residuo deshidratado por liofilización fueron del 27.5%
para el residuo del procesador y lo mismo por licuadora de arveja china cruda. El
rendimiento de residuo del licuado de la arveja escaldada fue del 18.2%, similar a
los datos anteriores, sufriendo de nuevo daño del color de la solubilidad de la
proteína.
El extracto de la arveja china cruda y obtenida por el procesador, así como
el extracto crudo de la licuadora y el extracto de la arveja escaldad fueron
analizados por su composición química proximal y descritos en la Tabla No. 27.
Tabla No. 27: Composición proximal de extracto de arveja china, g %
Muestra Humedad Carbohidratos
Totales Proteína Cenizas Grasa
Extracto de Arveja Cruda Procesada
2.54 ± 0.47 60.56 ± 0.40 31.72 ±
0.15 5.04 ± 0.06
0.15 ± 0.03
Extracto de Arveja Cruda Licuada
13.50 ± 1.73
50.12 ± 1.42 31.34 ±
0.34 5.00 ± 0.01
0.05 ± 0.02
Extracto de Arveja Escaldada Licuada
2.05 ± 0.08 59.48 ± 0.70 32.49 ±
0.71 5.80 ± 0.08
0.20 ± 0.01
Fuente: FODECYT 035-2007
ID-D-0005
53
El contenido de proteína fue de 31.7 y 31.3% para los extractos crudos por
procesador o por licuado, mientras que para el extracto de la arveja escaldada fue
del 32.5%. Esto último confirma lo del proceso de extracción de la arveja
escaldada y su efecto en la solubilidad de la proteína. Es de interés indicar que
esta última muestra dio mayor contenido de cenizas y de grasa que los no
escaldados.
La Tabla No. 28 resume la composición química proximal del residuo
(bagazo) de la extracción descrita anteriormente.
Tabla No. 28: Composición proximal de bagazo de arveja china, g %
Muestra Humedad Carbohidratos
Totales Proteína Cenizas Grasa
Bagazo de Arveja Cruda Procesada
4.08 ± 0.09 70.64 ± 0.54 19.03 ±
0.49 4.95 ± 0.04
1.32 ± 0.08
Bagazo de Arveja Cruda Licuada
1.47 ± 0.04 74.53 ± 1.22 17.64 ±
1.24 5.11 ± 0.06
1.25 ± 0.01
Bagazo de Arveja Escaldada Licuada
2.51 ± 0.03 65.25 ± 0.52 25.0 ± 0.28
4.95 ± 0.02
2.30 ± 0.29
Fuente: FODECYT 035-2007 Para el residuo los datos de composición química proximal muestran mayor
cantidad de proteína en el residuo de la arveja escaldada (25.0) en comparación
con los residuos de la arveja china procesada cruda a 19.0 y 17.6%. La muestra
escaldada dio 65.2% de carbohidratos totales mientras que los carbohidratos de la
muestras crudas vario de 70.6 a 74.5%.
Los residuos de estas extracciones fueron analizados por su contenido de
fibra dietética y los resultados se muestran en la Tabla No. 29.
Tabla No. 29: Contenido de fibra dietética en bagazo de arveja china, g %
Muestra Fibra Dietética Total, %
Bagazo Crudo Procesado 54.29 ± 6.88
Bagazo Crudo Licuado 49.41 ± 15.08
Bagazo Escaldado Licuado 41.55 ± 1.37
Fuente: FODECYT 035-2007
ID-D-0005
54
Como se puede observar el residuo de la arveja china escaldada dio 41.5%
de fibra dietética mientras que la de la arveja cruda procesada o licuada dieron
valores más altos de 54.3% para la del procesador y de 49.4% de la licuada.
Podría ser que el licuado redujo el tamaño de partícula lo que origino valor de fibra
dietética más bajos.
Por otro lado el jugo extraído fue utilizado para su fraccionamiento por
ajustes de pH. Estos datos se detallan en la Tabla No. 30.
Tabla No. 30: Fraccionamiento de proteína del extracto de arveja china
Fracción de Proteína Proteína, (%) Rendimiento
Proteína verde 33.39 ± 0.71 0.6 – 1.0
Proteína blanca primera extracción
59.17 ± 0.26 0.06
Proteína blanca segunda extracción
67.08 ± 1.96 0.03
Fuente: FODECYT 035-2007 La proteína verde se produjo ajustándose el pH a 4.5 y la temperatura a
55oC. Esta dio 33.3% de proteína con un rendimiento de 0.6 – 1.0%. La siguiente
proteína, blanca se obtuvo ajustando la temperatura a 65oC dando un producto
con 59.2% de proteína con un rendimiento del 0.06% y finalmente al ajustar la
temperatura a 85oC se obtuvo una tercera porción blanca con un contenido de
67.8% de proteína con un rendimiento del 0.03%.
ID-D-0005
55
III.1.8 Evaluación Biológica del Extracto Soluble en Agua, del Residuo y de la Harina Deshidratada Entera de Arveja China
Tabla No. 31: Dietas. Distribución de ingredientes en dietas experimentales
Ingredientes 1 2 3 4 5
Harina de Maíz Precocida
90 85 76 66 72
Caseína - 5 - - -
Extracto Soluble AC - - 14 - -
Residuo de AC - - - 24 -
Harina Entera de AC - - - - 18
Minerales 4 4 4 4 4
Vitaminas 1 1 1 1 1
Aceite 5 5 5 5 5
Total 100 100 100 100 100
Fuente: FODECYT 035-2007 En las Tablas 31 y 32 se muestran resultados del procesamiento de la
arveja china para obtener un extracto y su residuo y así poderles evaluar por su
valor nutritivo.
Para la preparación de las dietas se utilizó una harina completa de arveja
china que fue deshidratada con calor a una temperatura entre 70 – 80oC. Esta
harina contenía 25.9% de proteína. De la arveja china fresca se obtuvieron dos
productos más, el extracto soluble en agua de la arveja china licuada y filtrada y el
residuo. El extracto acuoso seco contenía 33% de proteína mientras que el
residuo seco analizó 17%.
La dieta control de nivel proteico se preparó con 5% de caseína, que aporto
4.6 g/100g de proteína. Los niveles a utilizar de harina de arveja china
deshidratada, de extracto acuoso seco y de residuo seco fueron calculados para
que aportaron 4.6 – 4.7% de proteína. El método biológico utilizado fue el NPR
para lo cual se usó una dieta aproteica. El tiempo experimental fue de 14 días
utilizando 8 ratas Wistar recién destetadas por grupo. La alimentación fue ad
libitum pesando la rata y el consumo de alimento cada 7 días.
El NPR se calculó sumándole al aumento en peso de los animales
consumiendo una dieta con proteína el peso perdido por los animales en la dieta
aproteica.
ID-D-0005
56
Tabla No. 32: Aumento en peso, consumo de alimento y NPR de los productos caseína, harina arveja china, extracto acuoso y residuo
Dieta Aumento en
Peso Promedio, g
Alimento Ingerido, g
NPR
Maíz Precocido 18 ± 2.7 173 ± 14 1.86 ± 0.14
Caseína 118 ± 8.3 334 ± 27 2.99 ± 0.12
Extracto 41 ± 8.0 218 ± 28 1.73 ± 0.17
Residuo 45 ± 6.6 206 ± 24 2.12 ± 0.21
Harina 30 ± 4.9 186 ± 19 1.31 ± 0.11
DLN -10 ± 1.3 111 ± 8.6 -
Caseína Control -98 ± 8.7 286 ± 8.5 3.07 ± 0.17
Fuente: FODECYT 035-2007 La Tabla 32 resume los datos biológicos de este estudio. Tanto el extracto
acuoso como el residuo aparentemente contienen una proteína superior en calidad
nutritiva que la calidad de la proteína de la harina de la arveja china completa. El
extracto sin embargo no mejoro la calidad de la harina procesada de maíz (NPR
de 1.86), pero si el residuo (NPR 2.12). Es difícil explicar el bajo valor del NPR de
la arveja china (1.73) y el NPR del residuo (2.12). Es posible que estos resultados
sean debido a la fibra dietética que posee también un alto porcentaje en proteína
resistente (en la harina) y a un balance de aminoácidos mejor en el residuo que en
la harina y en el extracto.
III.1.9 Composición Química del Rastrojo de la Arveja China
Después de la cosecha de la arveja china, queda en el campo del agricultor
el rastrojo o sea la biomasa vegetal de la arveja china. Esta podría ser utilizada
como forraje y por lo cual se determinó su composición química natural o ensilada.
La ensilada se llevó a cabo cortando el rastrojo con un machete en trozos de 2.5 –
3.0 cm. que luego se recolecto y se le agrego 5% de melaza. Una vez bien
mezclado el material se colocó en una bolsa plástica gruesa, se le saco todo el
aire y se selló. Se mantuvo así por un periodo de 3 meses, y luego se deshidrató y
se tomó una muestra por los datos que se indican en la Tabla 33.
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Tabla No. 33: Composición química del rastrojo de la arveja china natural o ensilada, g/100 g base seca
Nutriente Rastrojo Arveja China
Natural Ensilada Alfalfa
Humedad 81.9 80.8 89.1
Proteína* 17.5 16.9 18.5
Grasa* 2.2 2.4 3.8
Cenizas* 7.7 8.5 8.8
Fibra Cruda* 21.4 16.8 23.5
Fuente: FODECYT 035-2007 * Materia Seca Como se puede observar el ensilado redujo un poco el contenido de fibra
cruda, no habiendo cambios mayores en otros nutrientes. Se puede observar que
tiene una composición química bastante similar al forraje de alfalfa, el cual es
difícil de producir en Guatemala. Este rastrojo de arveja china puede ser otra
fuente de ingreso por el pequeño agricultor de la arveja china.
Sería muy importante llevar a cabo algunas pruebas alimenticias con
ganado (rumiantes) tanto de engorde como lechero. Por otro lado sería importante
desarrollar la tecnología de cosecha y de procesamiento para así ofrecer esta
alternativa al agricultor.
III.1.10 Deshidratación de la arveja china con rastrojo
Como se indicó anteriormente, la arveja china adecuada para el mercado es
cosechada y queda en el campo, la biomasa (rastrojo) y la arveja china ya no apta
para el mercado, la cual se queda con el rastrojo.
Se obtuvieron 3 muestras de arveja china con rastrojo (Gigante, Dulce y
Enana) las cuales se cortaron en pedazos de 2.5 – 3.0 cm. junto al rastrojo y la
arveja y se sometieron a deshidratación a 70oC. Los datos de deshidratación están
indicados en la Tabla 34.
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Tabla No. 34: Datos de peso durante la deshidratación de 3 variedades de arveja china con rastrojo
Gigante Dulce Enana
Tiempo, h Peso, g Tiempo, h Peso, g Tiempo, h Peso, g
0 39 0 72 0 59
2.0 27 2.0 44 2.0 35
4.0 22 4.0 24 4.0 25
6.0 22 6.0 19 6.0 20
8.0 22 8.0 19 8.0 17
10.0 22 10.0 14 10.0 17
- - 12.0 14 12.0 17
Fuente: FODECYT 035-2007
Como se puede notar, en los tres casos con una muestra picada (cortada
en trozos) y con arveja con el rastrojo, tomó de 10 – 12 horas a 70oC para llegar a
peso constante en el secado.
Las muestras ya a 10 horas perdieron 17, 58 y 42 g de agua, o sea que ya
estaban secas y listas para ser molidas. Las pérdidas de humedad fueron de 44.0,
81.3 y 71.0% respectivamente.
El tiempo de secado de la arveja en cualquiera de sus variedades se reduce
a la mitad del tiempo si el proceso adecuado al tamaño de entre 2.5 – 3.0 cm. de
largo. Estas muestras fueron luego analizadas por su composición química
proximal y los datos se describen en la Tabla 35.
Tabla No. 35: Composición química de arveja china Gigantes, Enana y Dulce con su biomasa (rastrojo), g %
Muestra Humedad Proteína Grasa Cenizas Fibra Carbohidratos
Gigante 7.80 ± 0.02
23.96 ± 0.16
1.98 ± 0.19
9.02 ± 0.68
10.64 ± 0.73
37.61 ± 1.39
Dulce 5.27 ± 0.01
24.45 ± 0.04
1.36 ± 0.04
11.35 ± 0.45
12.51 ± 0.16
42.58 ± 0.29
Enana 6.52 ± 0.07
30.99 ± 0.01
1.62 ± 0.16
12.88 ± 0.08
15.01 ± 0.06
35.44 ± 0.05
Fuente: FODECYT 035-2007
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Los resultados entre variedades son bastante similares. La cantidad de
proteína, fibra y carbohidratos es alta en las 3 variedades con niveles bajos de
grasa. La ceniza debería ser fraccionada en algunos minerales como Cu, potasio y
fosforo. Estos datos muestran que ese material es apto para consumo animal
siendo conveniente llevar a cabo estudios al respecto.
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III.2 DISCUSION DE RESULTADOS
La verdura conocida como arveja china una especie sumamente útil de la especie
de Pisum sativum es de alta producción en Guatemala asociada a una alta
exportación a Europa, Estados Unidos/Canadá y otros países (Kay 1979,
Deshpaude and Adsule 1988). Existen varias especies del Pisum sativum y dentro
de cada especie existen variedades. En el presente estudio se analizaron
muestras de 3 variedades de la arveja china, sin embargo no hubo diferencia en
composición química entre ellas. Así mismo no difieren de los valores de la
literatura.
Los componentes químicos más abundantes en la arveja china son el contenido
de proteína que en base seca analizó entre 22 – 25% en 3 variedades. El otro
componente químico de la composición proximal lo constituye la fibra dietética que
varía entre 12.7 – 17.9% en base seca, cantidad que se considera relativamente
alta. Estos valores químicos son en harinas crudas y/o escaldadas. Este último
procedimiento no afecto el contenido de nutrientes mayores ni el valor nutritivo. La
deshidratación de la arveja china entera con aire caliente a 72°C le tomo hasta 24
horas de deshidratación que se reduce sustancialmente cortando la vaina en 2 ó 3
secciones. Este aspecto es de mucho interés práctico para la industrialización del
rastrojo de la arveja china con la vaina comestible y comerciable. Después de
conocer los datos de composición química se procedió a buscar la aplicación,
tanto a la vaina de la arveja china como a extractos de la vaina en estado húmedo.
Así mismo se buscaron aplicaciones a la fibra de la arveja china. Siendo la arveja
china una leguminosa vegetal con un contenido de proteína de alrededor del 22 –
25%, se asumió que este producto podría tener aplicaciones similares a las del
grano del frijol. En estas bases se procedió a estudiar el valor suplementario de la
arveja china a los cereales, como el trigo, el maíz, el maicillo y el arroz. Los niveles
de harina de arveja china variaron hasta el 10%. El efecto suplementario fue
relativamente corto en algunos cereales y un poco mejor en otros, sin embargo, se
llegó a la conclusión que el patrón de aminoácidos de la proteína de la vaina de la
arveja china no es similar al patrón del grano. Se recomendó que es de gran
importancia establecer el contenido de aminoácidos esenciales de la proteína de
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61
la vaina de la arveja china. Además de los estudios de suplementación de los
cereales se procedió a formular un alimento complementario con 16% de proteína,
lo cual fue exitoso.
Para estos propósitos se formuló con un 30% de harina de arveja china, de la cual
se le adiciono en un caso 55% de harina de maíz y en otro 50% de harina de
amaranto más 6% de harina de ajonjolí y 6% de harina de soya. La formulación
con amaranto dio un excelente índice de eficiencia proteica resultante del mejor
balance de aminoácidos esenciales. Además de buscar aplicaciones de la harina
y su proteína, se procedió a buscar alternativas de uso eliminando la fibra. Esto se
logró por medio de la extracción de la proteína que se logró por extracción por
presión así como también se logró licuando el producto. De esta manera se extrajo
60 – 70% de la proteína en la vaina. En esto se notó el efecto del escaldado de la
vaina, proceso que redujo el porcentaje de extracción posiblemente debido a la
desnaturalización de la proteína en la vaina.
El efecto suplementario de estos extractos proteicos y del residuo fueron
sometidos a prueba como suplemento a cereales. Los resultados fueron poco
atractivos ya que redujeron el crecimiento de las ratas, o sea no fueron capaces
de suplementar a la proteína del cereal. Esto vuelve a indicar la importancia que
tiene el conocimiento del contenido de aminoácidos en la arveja china. El residuo
de la extracción de la proteína fue analizado por su contenido de fibra dietética
encontrando valores del 41 – 54% de fibra dietética. Estas cifras de interés para
darle seguimiento y aplicación en el desarrollo de alimentos.
Finalmente fue de interés práctico establecer el análisis químico del rastrojo del
cultivo de la arveja china, ya que se demostró por análisis químico el potencial de
este recurso y su posible aplicación en beneficio de los pequeños productores. En
este caso una unidad pequeña podría cosechar el rastrojo, picarlo en pequeños
pedazos y luego procesarlos con un 3 – 5% de melaza y envasarlas para su
fermentación como ensilaje para consumo animal. Este producto bien
comercializado le daría un ingreso más al agricultor y los granaderos se
beneficiarían por disposición de alimentos que podría ser tan nutritivo como la
alfalfa.
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PARTE IV
IV.1 CONCLUSIONES
1. Se obtuvo información química de las variedades de la arveja china cruda y
procesada de diferentes localidades y se determinó que no existen diferencias
entre las 3 variedades más comunes cultivadas en Guatemala: la Gigante, la
Enana y la Dulce.
2. Se obtuvo información nutricional de la arveja china sola y como suplemento
de cereales y se determinó que ésta contiene cantidades de fibra dietética que
la hacen atractiva nutricionalmente. Además, su valor proteico suplementario
es mayor debido a su contenido total de proteína (22 – 27% materia seca).
3. Se caracterizó química y nutricionalmente el jugo de la arveja china obtenido
por solubilización o por presión y se encontró que se puede preparar un
extracto por presión o por licuado, producto que representa entre el 60 – 78%
de la materia prima. Estos extractos poseen altos contenidos de carbohidratos
totales y proteína, y bajas concentraciones de grasas. Se caracterizó química
y nutricionalmente el bagazo de la extracción del jugo de la arveja china y se
encontró que el contenido de proteína del extracto en base seca fue de 32% y
entre 41 – 54% de fibra dietética total.
4. Se desarrolló un alimento complementario con 16% harina de arveja china,
28% de harina de amaranto, 6% de harina de ajonjolí, 6% de harina de soya, el
cual tenía un PER de 2.65 superior al de la mezcla con soya (control). La
proteína extraída de la arveja china y la del residuo redujeron la calidad de
proteína de la harina del maíz en la mezcla más que la harina original. Esto se
atribuyó más al aporte de proteína total que a calidad proteínica..
5. En términos de procesamiento, el proceso de escaldado no influye sobre la
composición química proximal Mientras que el tiempo de deshidratación de la
arveja china se reduce significativamente al reducir el tamaño del corte o sea
aumentando el área superficial.
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6. El rastrojo (biomasa) de la arveja china representa un recurso para la
alimentación ganadera (leche y carne) que se asemeja a la harina de alfalfa en
composición química. Vale la pena estudiar más este recurso. La biomasa
puede ser deshidratada reduciendo el tamaño de la partícula o puede ser
ensilada.
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IV.2 RECOMENDACIONES
1. Ampliar los conocimientos sobre la composición química de la proteína de la
arveja china, en particular de aminoácidos esenciales.
2. Continuar con los estudios de extracción y fraccionamiento de la proteína.
3. Estudiar más a fondo el aislamiento, purificación y evaluación de la fibra
dietética de la arveja china y evaluar su efecto fisiológico.
4. Estudiar la composición química y el valor nutritivo del rastrojo de la arveja
china, en rumiantes, fresca deshidratada o ensilada. Si fuera atractivo
desarrollar la tecnología de su industrialización para así ayudar al pequeño
agricultor.
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IV.3 REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
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Agrícola, Tecnología de Alimentos y Nutrición. INCAP Guatemala 6 – 9 Nov. 1978.
- Saravia, W. 1998. Cultivo y exportación de Arveja China de Guatemala. Tesis
Universidad Rafael Landivar, Facultad de Ciencias Agrícolas, Guatemala.
- Alvarado J. 1995. Informe Final sobre el Censo Nacional de Arveja China de Exportadores de Productos no Tradicionales (GEXPNTRA Guatemala).
- Urizar, J. & R. Bressani, 1999. Composición química proximal de la arveja
china deshidratada y su posible agroindustrialización. Revista AGRICULTURA.
- D.E. Kay 1979. Food Legumes Pea (Pisum Sativum) p. 293 Tropical Products
Institute Crop and Product Digest No. 3 London England. - Gudiel, M. 1987. Manual Agrícola Superb. VI Edición, Productos Superb,
Guatemala. - INCAP, 1996. Tabla de Composición de Alimentos. INCAP Guatemala.
- Zambrano Zaragoza, M. De La Luz, R. Meléndez P. y Y.T. Gallardo Navarro
(2001). Propiedades funcionales y metodología para su evaluación en fibra dietética. Chap. 14:195 – 209. En Fibra Dietética en Iberoamérica Tecnología y Salud. Ed. F.M. Lajolo, F. Sauro Celiato E.W. de Penna and E.W. de Meneses.
- Association of Official Analytical Chemist AOAC 1984. Métodos Analíticos.
14th. Ed. 1984.
- SIGMA Total Dietary Fiber Assay Kit. Product Codex TDF=100 and TDF C10 Technical Bulletin.
- Instituto Nacional de Nutrición Salvador Zubiran 1984. Manual de Técnicas
de Laboratorio para el Análisis de Alimentos. Departamento de Ciencia y Tecnología de Alimentos. División de Nutrición Experimental y Ciencia de los Alimentos Pub. No. 13, México.
- Suara Calixto, E. Goñi, I. Bravo I. Mañas E. 1993. Resistant starch in Foods:
Modified Method for Dietary Fiber Residues. J. Food Sci. 58:642 – 643.
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- Pellet P. and V. Young. Evaluación Nutricional de Alimentos Proteicos. UNU 1980. Sup. # 4 Food and Nutrition Bulletin
- Deshpaude S.S. and R. N. Adsule 1988. Garden pea. Chap. 19:433-456 In:
Handbook Vegetable Science and Technology. Eds. DK Salunkhe S.S. Kodam. Marcel Dekker Inc.
- Bressani R. 1993. Grain Quality of Commón Beans. Food Review Intal. (9) (2)
237 – 297.
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Agradecimiento: Ing. Edgar Santizo (QEPD) Coordinador Ejecutivo, Comité Arveja China AGEXPORT.
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PARTE V V.I Informe Financiero