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Resumen. La quinoa (Chenopodium quinoa Wild)contiene saponinas, las que se caracterizan por seramargas, emulsificantes y espumantes . En elorganismo ocasionan dolor estomacal, nauseas y ligeradiarrea, pero su principal efecto es producir lahemólisis de los eritrocitos y afectar el nivel decolesterol en el hígado y la sangre, con lo que puedeoriginarse un detrimento en el crecimiento, a travésde la acción sobre la absorción de nutrientes. Lassaponinas pueden ser eliminadas del grano a travésde procesamientos húmedos (lavado), secos(escarificado) y combinados (escarificado y lavado). Elescarificado consiste en la separación del episperma(descascarado) y segmentos secundarios del grano dequinua, donde se concentra el mayor contenido desaponinas. El objetivo de este trabajo fue el diseño yconstrucción de un prototipo escarificador de quinua,para ser usado por pequeños productores enagroindustrias rurales, con una capacidad deescarificado de 25 kgr/h.Palabras clave: quinua, saponinas, escarificado .

1. IntroducciónLa quinoa (Chenopodium quinoa Wild), es

considerado uno de los mejores granos y de losalimentos más completos de la Región Andina (1),con un valor biológico “similar al de la caseína”(2), por la presencia de aminoácidos esenciales (3).Estos granos fueron uno de los componentesbásicos de la alimentación de las poblacionesindígenas incaicas y también cultivada por lasculturas precolombinas, aztecas y mayas en losvalles de México (4), la cual fue reemplazada porlos cereales a la llegada de los españoles, siendodesplazada totalmente de las regiones áridas ysemiáridas del Noroeste Argentino, las queparadójicamente hoy tienen uno de los más altosíndices de desnutrición, mortalidad infantil,enfermedades crónicas, desocupación y migración.

La quinoa presenta factores antinutricionalestales como saponinas, fitatos, taninos e

1 Instituto de Investigaciones para la IndustriaQuímica (INIQUI – CONICET). 2 Consejo de Investigación de la UniversidadNacional de Salta (CIUNSa).3 Facultad de Ingeniería de la Universidad Nacionalde Salta, armadam@unsa.edu.ar

inhibidores de tripsina y de proteasas que puedenafectar la biodisponibilidad de ciertos nutrientesesenciales, como proteínas y minerales (5). Lassaponinas químicamente son glucósidos, que porhidrólisis liberan una o más unidades de azúcaresy aglicones libres de azúcares (las sapogeninas).Las sapogeninas pueden tener una estructuraesferoidal (esteroides derivados de perhidro 1,2ciclopentano fenantreno) o triterpenoide. Lassaponinas de quinoa son generalmente deestructura triterpenoide. Dini et. al. (2000),encontraron cuatro sapogeninas ácidosoleanólico, fitolacagénico, espergulagénico yhederagenina (6). Estas moléculas se hallanconcentradas en la pericarpio (cáscara de losgranos de quinoa) (7). En las formas silvestres ylas variedades amargas, el contenido máximoaproximado de saponina es de un 2,8% (aunqueel rango es variable de acuerdo a la especie y alecotipo), que comparado con las exigenciasactuales del mercado, que fijan como valor límite0,05%, es extremadamente alto (8). Lassaponinas se caracterizan por su sabor amargo,sus propiedades emulsificantes, por la formaciónde espuma en soluciones acuosas y por sersolubles en alcohol y solventes orgánicos. En elorganismo, las saponinas ocasionan dolorestomacal, nauseas, ligera diarrea y problemasen la digestión. Pero su principal efecto esproducir la hemólisis de los eritrocitos y afectar

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el nivel de colesterol en el hígado y la sangre, conlo que puede originarse un detrimento en elcrecimiento, a través de la acción sobre laabsorción de nutrientes.

Sin embargo, no perjudican al hombre en lascantidades que normalmente se encuentrandespués del lavado de la quinoa (7). Lassaponinas se caracterizan por su sabor amargo,sus propiedades emulsificantes, por laformación de espuma en soluciones acuosas ypor ser solubles en alcohol y solventesorgánicos. Físicamente su color varía delparduzco claro a incoloro (9). Aunque se sabeque la saponina es altamente tóxica para elhumano cuando se administra por víaendovenosa, queda en duda su efecto por víaoral. En el organismo, las saponinas ocasionandolor estomacal, nauseas, ligera diarrea yproblemas en la digestión. Pero su principalefecto es producir la hemólisis de los eritrocitosy afectar el nivel de colesterol en el hígado y lasangre, con lo que puede originarse undetrimento en el crecimiento, a través de laacción sobre la absorción de nutrientes. Sinembargo, no perjudican al hombre en lascantidades que normalmente se encuentrandespués del lavado de la quinoa (7). De acuerdoa la concentración del contenido de saponinas,la quinoa se clasifica en Dulce; l ibre desaponinas, con un contenido menor de 0,11%de saponinas en base húmeda, y Amarga másde 0,11% de saponinas.

La creciente demanda mundial de alimentosinocuos, orgánicos y de calidad representan unaoportunidad que refuerza sinérgicamente lafortaleza regional como productora de estecultivo, y alienta la expansión de la producciónagroindustrial y alimenticia, como alternativaválida para la generación de recursoseconómicos importantes (10). Las saponinaspueden ser eliminadas del grano a través deprocesamientos húmedos (lavado), secos(escarificado) y combinados (escarificado ylavado). El escarificado consiste en la separacióndel episperma (descascarado) y segmentossecundarios del grano de quinua, donde seconcentra el mayor contenido de saponina, elpulido pretende producir una quinua de superiorcalidad, cuyo efecto consiste en remover lasúltimas partículas de cáscara y darle al grano unaspecto más liso y limpio, que produce la quinuaperlada. El escarificado se realiza a través demedios mecánicos abrasivos, util izándose

equipos con paletas o tambores giratorios ytamiz estacionario, que permite un constanteraspado de los granos de quinua contra lasparedes de las mallas. El polvillo desprendidode los granos pasa a través de la malla y esseparado por gravedad o mediante uso desuccionadores de aire. Los métodos secos(escarificación) son más económicos que elhúmedo, pero su desventaja es que no lograeliminar toda la saponina. Si se aumenta laeficiencia, o sea se pule más intensamente elgrano, se pierden nutrientes, como la proteína,que se encuentra principalmente en la capasuperior del grano.

El objetivo de este trabajo fue el diseño yconstrucción de un prototipo escarificador dequinua, para ser usado por pequeños productoresen agroindustrias rurales.

2. Materiales y MétodosLos granos de Quinua Real son procedentes

de Cachi – Salta, fueron provistos por la“Cooperativa Apícola, Agrícola y Ganadera delValle Calchaquí Norte Lda.”. La determinaciónde saponinas en granos enteros y escarificadosse realizó según el método de la espuma deKoziol (1990) (11). La microestructura sefotografió con un Microscopio Electrónico deBarrido (JEOL JSM 6480 LV). El equipo diseñadoen la UNSA, en el marco del Proyecto PFIT“Desarrollo de Tecnología apropiada paraIndustrialización de Quinua”, fue construido enlos talleres de Ingeniería de Servicios IndustrialesSalta (ISIS).

3. ResultadosSe observa en la microfotografía (Fig. 1) la

estructura del grano, constituido principalmentepor episperma (E), perisperma (P) y embrión (E).El perisperma es el principal tejido dealmacenamiento y está constituido mayormentepor gránulos de almidón, es de colorblanquecino y representa prácticamente el 60%del volumen de la semilla. El episperma estáconstituido por varias capas, la más externa esde superficie rugosa, quebradiza, se desprendefácilmente al frotarla y en ella se encuentra lasaponina que le da el sabor amargo al grano ycuya adhere<ncia a la semilla es variable con losgenotipos. Con el proceso de escarificado seremueve el episperma.

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Figura 1. Microestructura de grano de quinua.

Las primeras experiencias de escarificado serealizaron con un equipo desarrollado en la UNSA,a nivel laboratorio, para el escarificado de sorgocomo se observa en Fig. 2 y Fig. 3.

Figura 2. Equipo escarificador de sorgo.

Figura 3. Piedra esmeril abrasiva.

Se realizó la experiencia con un peso inicial decarga de 200 grs. de quinua, la cual se cargó alequipo escarificador mientras éste estaba enfuncionamiento, ésta operación de carga, demoróalrededor de 15 segundos. Seguidamente, semantuvo el funcionamiento, durante dos minutos.Se detenía el funcionamiento para la descarga ytoma una muestra, repitiendo la operaciónsucesivamente para muestras de 4 y 6 minutosde tratamiento.

Luego de realizar la separación fracciones portamizado, se obtuvieron los resultados que sepresentan en Tabla 1.

Tabla 1. Fracciones de grano de quinua escarificadaen escarificador de sorgo.

Fracciones del Grano %

Quinua escarificada 76,23Cáscara y polvos 7,3Muestras extraídas 3,01Pérdida de granos durante el proceso 13,46

Total 100

Las pérdidas se debieron, en gran parte, aescapes de granos de quinua durante elfuncionamiento del equipo, como así también,parte de muestra inicial, quedó dentro del equipo,en intersticios, luego de efectuada la experiencia,pero es factible minimizar dichas pérdidas conciertas precauciones que no se tomaroninicialmente.

En la determinación de saponinas (Tabla 2)se observa que es posible mejorar elrendimiento de obtención de quinuaescarificada con sencillas medidas de precaución

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iniciales a la experiencia. A partir de 4 minutosde tratamiento, con el escarificador, se observaque el producto ya está dentro de lasespecificaciones del mercado, (concentraciónde saponinas igual o menor a 0,05% ). Seobservó poca ruptura de granos.

Tabla 2. Contenidos de saponinas en quinua condistintos tiempos de escarificado Tiempo de

Escarificación.

Posteriormente se diseñaron y desarrollarondos escarificadores prototipos a nivel plantapiloto, el primero de los cuales se presenta en laFig. 4.

Figura 4. Escarificador de quinua prototipo 1.

Con este prototipo se ajustaron variablescomo tiempo de residencia, velocidad deescarificación y diseño de tornillo escarificador,para obtener el mayor grado de desaponificaciónen la quinua tratada.

Este escarificador, fue probado en su eficienciapara desaponificar quinua y fue la base paraajustar el diseño del último prototipo, en el quese incluyen alimentación y separación defracciones y polvo concentrado en saponinas,luego de la escarificación.

El avance en la construcción del equipo consus detalles de diseño se presenta en las Fig. 5,Fig. 6 y Fig. 7.

Tiempo de Escarificación (minutos) % Saponinas

0 0,3242 0,1114 0,0276 0,001

Figura 5. Escarificador de quinua.

Figura 6. Escarificador de quinua.

Las especificaciones técnicas del escarificadordesarrollado se presentan en Tabla 3.

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Tabla 3. Especificaciones Técnicas de EquipoEscarificador de Granos de Quinua.

Tabla 4. Contenidos de saponinas en grano dequinua tratada.

Quinua escarificada y enjuagada 0,069 0,69Laquinua utilizada en pruebas de escarificado en elequipo construido, presentó contenidos desaponinas que se presentan en Tabla 4. Elescarificador permite obtener quinua concontenidos de saponina de 0,121%. Representaun problema menor el polvillo que quedaasentado en el grano escarificado, situación quepodría resolverse adicionando cepilloslimpiadores al escarificador, adicionando laoperación de abrillantado luego del escarificadoo simplemente recomendando en el envase dela quinua escarificada “enjuague antes de usar”,con lo cual el contenido se reduce a 0,069%, porlo que se considera que el equipo escarificadordesarrollado es de buena eficiencia en laoperación de desaponificación de granos dequinua.

Este trabajo está realizado en el marco delProyecto financiado por el PFIT “Desarrollo deTecnología apropiada para Industrialización deQuinua” que tiene como destinatario final aSocios de la “Cooperativa Apícola, Agrícola yGanadera “del Valle Calchaquí Norte” (inscriptaen el Ministerio de Desarrollo Social, bajo lamatrícula Nº 26762, nombrada en este trabajo

ESPECIFICACIONES TÉCNICAS

Capacidad de escarificado 25 Kgr. Por HoraCapacidad de separación 3 granulometrías

más el polvoCapacidad de tolva 20 Kgr.Dosificación de alimentación Caudal calibradoSeparación granulométrica Zaranda vibratoriaTransmisión Poleas en V/

Correas “A”Motor 1 HP a 1500 RPMPotencia 750 WattDimensiones L x F x H 900 x 600 x 1200

(mm)Peso 50 Kgr.

mg saponina/g quinua

3,931,210,69

% Saponinas

0,3930,1210,069

Muestra

Quinua enteraQuinua escarificadaQuinua escarificaday enjuagada

Figura 7. Diagrama del Equipo Escarificador de Quinua.

como Cooperativa de Cachi) y productoresindependientes del Departamento de Cachi –Provincia de Salta. A la fecha se transfirieron dosescarificadores de quinua, uno a la Cooperativade Cachi y otro al IPAF- INTA Hornillos, parainstalación y uso en Cooperativas de productoresde quinua de Humahuaca y Yavi.

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5. Chapter XI Quinoa. Factores Antinutricionalesde la Quinoa Capitulo 3.4 http://www.rlc.fao.org/prior/segal im/prodalim/prodveg /cdrom/contenido/libro14/cap5.1.htm36. R. Repo- Carrasco; C. Espinoza y S.E. Jacobsen.Valor Nutricional y Usos de la Quinoa y la Kañiwa.http://www.fao.org/inpho/content/compend/text/ch11-04.htm#TopOfPage7. Ballón E., Cuesta A. y Paredes E. Detección yEstimación de Saponinas en Variedades de Quinuaen Grano - Harina y Salvado. Mesa RedondaInternacional. Procesamiento de la Quinoa. 1 -5 deagosto de 1983. La Paz – Bolivia. Instituto Bolivianode Tecnología Agropecuaria. FAO. Pág. 27.8. Duró Esteve Laura Josefina. Perfil de Consumo yAceptabilidad de Quinoa “Chenopodium QuinoaWilldenow”. Tesis Previa a la Obtención del Títulode Licenciada en Nutrición. Universidad Nacional deSalta. Facultad de Ciencias de la Salud. Salta. 2006.9. Tapia, M Cultivos Andinos Subexplotados y suAporte a la Alimentación. FAO, 1990.10. X Congreso Internacional de Cultivos Andinos.04 – 07 de julio del 2001. Jujuy. Argentina.Resúmenes. Pág.38.11. A. Bacigalupo, M Tapia Cultivos Andinos FAO-Capitulo V. Agroindustria.

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