Obtencion-de-proteina-aislada-de-frijol-negro-Phaseolus-vulgaris-L-variedad-jamapa--evaluacion-quimica-fisicoquimica-y-funcional

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UNIVERSIDAD NACIONAL
AUTONOMA DE MEXICO
FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES
CUAUTITLAN
OBTENCION DE PROTEINA AISLADA DE
FRIJOL NEGRO (Phaseolus vulgaris L.)
VARIEDAD JAMAPA: EVALUACION QUIMICA,
FISICOQUIMICA y FUNCIONAL.
T E S 15
QUE PARA OBTENER EL TITULO DE:
INGENIERA EN ALIMENTOS
PRESENTA :
NORMA VAZQUEZ MATA
ASESORES:
M.C. JOSEFINA C. MORALES DE LEON
I.B.Q. PABLO ROJANO CABRERA
CUAUTITLAN IZCALLI, EDO. DE MEX. 2005
m .'J Lt LIQI8
 
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FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES CUAUTITLAN
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DEPARTAMENTO DE EXAMEN!=S PROFESIONALES
V"'IV~DAD NACIO....AL
Aví'.'/'MA CE
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DR. JUAN ANTONIO MONTARAZ CRESPO
DIRECTOR DE LA. FES CUAliTITLAN
. P R E S E N T E
ASUNTO; VOTOS APROBATORIOS
U.N· .... .M
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C. Allnn..' N
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EXAMEf/fS rROfESA;I!),IF
ATN: Q. Ma. del Carmen Garchi Mijares
Jefe del Departamento de Exámenes
Profesionaies de la FES Cuautitlán
Con base en el arto28 del Reglamento General de Exámenes, nos permitimos comunicar a
usted que revisamos la TES/S:
Obtención de orotefna aislado! de frijol negro íphaseolu s vul gar i s L. ) variedad
Jamapa: Eval uaci ón Oufmica, Fisicoqufmica y Funcional .
que presenta _ l_a_ pasante:_--,N~o~r~m~a ....!V~á.:.:zq!Cu~e~z--'M~a~t~a ,..-_,.- _
con número de cuenta : 9656598-2 para obtener el titulo de :
Ingeni era en Al imentos
Considerando que dicho trabajo reúne los requisitos necesarios para ser discutido en el
EXAMEN PROFES IONAL correspondiente, otorgamos nuestro VOTO APROBATORIO.
AT E NT A M ENTE
" POR MI RAZA HABLARA EL ESPIRITU"
Cuautitlán Izcalli, Méx. a~ de _.....!:.En~e~r~o de _. --"-'l.JL.L-;--'b:/<7-:
PRESIDENTE I SO. Pablo Rojano Cabrera
VOC-AL Dr. José Francisco Montiel Sosa
SECRETARIO I SO. Leti ci a Fi guer oa Vil l ar real
PRIMER SUPLENTE MC . Carol ina Moreno Ramos
SEGUNDO SUPLENTE MC. Marfa del Carmen Va:lderral'la
Este trabajo se realizó en los Departamentos de Ciencia y Tecnología
de los Alimentos y Nutriología Molecular del Instituto Nacional de
Ciencias Médicas y Nutrición Salvador Zubirán.
------ ----- - -
DEDICATORIAS A:
Mis padres que me han brindado su amor, apoyo y cariño y a quienes debo mi
formación como persona y profesionista.
Mi hermano con quien he compartido buenas y malas experiencias y al que
quiero mucho , mucho siempre ...
Miguel Ángel quien me dio animo para terminar este proyecto, quiero mucho y
con quien espero compartir no sólo este logro en mi vida, sino muchos más....
Mis amigos de la Facultad y en especial a Fanny por comparti r conmigo sus
tristezas y alegrías ; además de seguir siendo una de mis mejores amigas.
Todas las personas que de alguna u otra manera contribuyeron a la realización
y térm ino del presente proyecto.
A todos mis amigos y familiares.
AGRADECIMIENTOS:
A la M.C Josefina Morales de León, asesor académico de este proyecto por
la oportunidad que me brindó para llevar a cabo la realización del mismo en
el Departamento de Ciencia y Tecnologia de los Alimentos; así como su
guía y valiosa ayuda durante la elaboración de éste y otros aspectos de mi
formación profesional.
Al Dr. Ricardo Bressani por sus atinados consejos y observaciones en la
realización de este proyecto.
A la Dra. Nimbe Torres por su colaboración en la realización de este
proyecto.
Al personal del Departamento de Ciencia y Tecnología de los alimentos del
Instituto Nacional de Ciencias Médicas y Nutrición Salvador Zubirán por su
compañerismo y ayuda.,
A los sinodales de tesis por sus valiosas aportaciones y sugerencias para
mejorar este trabajo.
A la Universidad Nacional Autónoma de México por las experiencias y
vivencias aprendidas durante mi estancia en la máxima casa de estudios,
brindarme la oportunidad de culminar mis estudios de licenciatura, e
institución a la que debo mi formación profesional.
CONTENIDO Pág.
Resume n
INTRODUCCiÓN
GENERALIDADES 3
1.1 Caracter fsticas Botánicas del frijol 3
1.1.1 Producción 6
1.1.2 Cosecha 8
1.2 Composición Quimica 9
1.3 Proceso de Endurecim iento 12
1.4 Digestibi lidad 15
1.5 Factores Antinutricios 16
1.5.1 Hemaglutininas 17
1.5.2 Glucós idos Tóxicos 18
1.5.3 Inhibidores de Tripsina 20
1.5.4 Taninos 21
1.5.5 Ácido Fftico 22
1.5.6 Factores Antiv itamlnicos 23
1.6 Flavonoides 23
1.7 Efecto de los tratamientos tecnológicos sobre la actividad de los factores tóxicos 25
1.8 Efecto de los tratamientos tecnológicos sobre la digestibilidad de la protefna 27
1.9 Aislados de protefna 29
1.9.1 Procesos utilizados para la obtención de aislados de proteína 29
1.9.2 Ventajas del proceso por precipitación isoeféctrica 31
11 OBJETIVOS 32
11I METODOLOGiA 33
3.1 Cuadro metodológ ico 33
A
Pág. 
3.2 DESARROLLO EXPERIMENTAL 34 
3.2.1 Objetivo Particular 1 34 
3.2.1.1 Endurecimiento del frijol 34 
3.2.1.2 Caracterización de frijol fresco y endurecido 34 
a. Determinación de Humedad 34 
b. Absorción de Agua 35 
c. Dureza 35 
d. Tiempo de Cocción 36 
3.2.2 Objetivo Particular 2 36 
3.2.2.1 Obtención de harina de frijol (Phaseolus vulgaris L.) 36 
3.2.2.2 Obtención del aislado de proteina de frijol (Phaseolus vulgaris L. ) 39 
3.2.3 Objetivo Particular 3 42 
3.2.3.1 Caracterización de harinas y aislados obtenidos a partir de frijol fresco y 42 
endurecido. 
3.2.3.1.a Análisis Químico Proximal 42 
3.2.3.1.b Análisis Microbiológico 42 
3.2.3.1.c Perfil de Aminoácidos 42 
3.2.3.1 .d Triptófano 42 
3.2.3.1.e Factores Antinutricios 43 
a. Inhibidores de Tripsina 43 
3.2.3.1.f Electroforesis en gel de poliacrilamida 43 
3.2.3.1.g Propiedades Funcionales 44 
a. Capacidad de Absorción de agua 44 
b. Actividad Emulsificante 45 
c. Estabilidad de la Emulsión 45 
B 
Pág.
d. Formación de espuma y estabilidad de la espuma 45
3.2.3.1.h Determinación de Flavonoides 46
a. Extracción 46
b. Cromatografía liquida. 46
IV RESULTADOS y DISCUSiÓN 47
CONCLUSIONES 66
BIBLIOGRAFíA 67
ANEXOS 78
e
-
..
XI Obtención de aislados a nivel laboratorio
VIII Inhibidores de proteasas en plantas comestibles
XIX Niveles de Flavonoides en los aislados obtenidos a partir de frijol fresco y endurecido
V Porcentaje de oligosacáridos en las semillas de leguminosas
Pág.
3
4
9
10
11
16
18
21
27
47
48
50
51
52
53
55
56
60
64
80
82
82
D
íNDICE DE CUADROS
Botánica del frijol
xx Longitudes de aguja para la obtención de dureza
IX Efecto de distintos tratamientos tecnológicos sobre la reducción de la actividad
inhibitoria de la tripsina y las lectinas en el frijol
XV Análisis toxicológico de harina de frijol fresco (HFF), harina de frijol endurecido (HFO),
aislado frijol fresco (AFF), aislado frijol endurecido (AFO) y aislado de soya (AS).
X Caracterización de frijol fresco y endurecido
VII Tipo de lectinas presentes en las semillas de algunas plantas
XIII Análisis microbiológico de harina de frijol fresco(HFF), harina de frijol endurecido
(HFO), aislado frijol fresco(AFF), aislado frijol endurecido (AFO) y aislado de soya (AS).
XII Composición qulmica de harina de frijol fresco (HFF), harina de frijol endurecido (HFO),
aislado frijol fresco (AFF), aislado frijol endurecido (AFO) y aislado de soya (AS)
11 Principales regiones productoras de frijol común en el mundo en 1997
11I Composición Qulmica del frijol
IV Concentración deproteína de haba, chlcharo, lupino y frijol
VI Contenido de factores tóxicos en leguminosas de importancia alimenticia
XIV Técnicas de procesado usadas para las leguminosas de grano
XVI Contenido de hemaglutininas en diferentes variedades de frijol
XXI Balance de materiales para la obtención de harina de frijol
XVII Composición de aminoácidos para harinas y aislados en comparación con el patrón
FAOIWHO/UNU.
XXII Método de extracción con álcali y precipitación isoeléctrica pH 8.0
XVIII Propiedades Funcionales para aislados obtenidos a partir de frijol fresco (AFF), frijol
endurecido (AFO), y aislado de soya (AS)
Cuadro
Figura íNDICE DE FIGURAS Pág.
Grano seco y frijol ejotero (Phaseolus vulgaris L.) 5
2 Estructura del grano de frijol 6
3 Frijol cic lo primavera-verano 2000 7
4 Estructura del Cotiled6n 12
5 Ruta de Bioslntesis de Glucósidos Cianogén icos 19
6 Estructura de la Catequ ina 21
7 Estructura del Ácido Fltico 22
8 Estructura básica de los Flavonoides 24
9 Proceso para la producci6n de aislados de prote lna 30
10 Dimens iones aguja del Penet r6metro Koheler 35
11 SDS-PAGE del aislado de prote fna a partir de frijol fresco 59
12 SDS-PAGE del aislado de prote ína a partir de frijol endurec ido 59
E
..
Diagrama íNDICE DE DIAGRAMAS Pág.
...
Proced imiento para la obtención de harina de Haba blanca (Cannavalia ensiformis) 37
2
3
4
Proced imiento para la obtención de harina de frijol (Phaseolus vulgaris L.)
Procedimiento preliminar para la obtenc ión de un aislad o prote lnico
Proced imiento para la obtenc ión de un aislado protelnico a partir de harina de frijol
(Phaseolus vulgaris L.)
38
40
41
F
RESUMEN
En México el frijol es una de las leguminosas que se utilizan como fuente principal de alimentación,
contiene aproximadamente 20% de protelna y 65% de hidratos de carbono, vitaminas y nutrimentos
inorgánicos; además constituye el 40% de la producción total de leguminosas de grano en el mundo. Por
lo tanto el objetivo de este trabajo fue la obtención de un aislado de proteína a partir de frijol común
(Phaseolus vulgaris L.) fresco y endurecido a nivel de planta piloto y evaluación de sus propiedades
ñsicas, qulmicas y funcionales. Para acelerar el endurecimiento los granos se remojaron por 5 horas en
una solución reguladora de acetatos (pH 4.0, 37°C), ambas muestras se caracterizaron mediante las
determinaciones de humedad, absorción de agua, tiempo de cocción y dureza. Se obtuvieron dos
aislados de protelna a partir de frijol común (Phaseolus vulgaris L.) fresco (AFF) y endurecido (AFD)
mediante extracción alcalina y precipitación ácida de las protelnas al punto isoeléctrico (P.I 4.3), las
variables evaluadas fueron: pH (6,8 Y 9) Y t de 25°C y 35°C en la etapa de extracción, el rendimiento de
extracción de protelna se utilizó como variable de respuesta; con base en ello el mejor tratamiento fue a
pH de 8.0 y t" de 35 "C. El rendimiento de extracción de proteina en la preparación de los aislados fue de
36,15% con 71,9% de proteina y 45,37% con 75,6% de protelna para AFF y AFD, respectivamente.
Ambos aislados presentaron un balance adecuado de aminoácidos a excepción del triptófano para AFF y
metionina + cistelna para AFD, la electroforesis en gel de poliacrilamida mostró una distribución de pesos
moleculares en el intervalo de 16-86 kDa y 21-86 kDa para AFF y AFD, respectivamente. El
endurecimiento del frijol disminuyó en un 78,8% el contenido de inhibidores de tripsina con respecto al
frijol fresco. Las propiedades funcionales fueron mejores para el aislado obtenido a partir de frijol fresco;
para el caso del frijol endurecido presentó mejor absorción de agua e incremento del volumen de
espuma. Se detectó la presencia de f1avonoides en ambos aislados principalmente: quercetina y
kampferol. Los resultados confirman la viabilidad de utilizar el frijol endurecido para el desarrollo de
derivados con alto contenido de proteina.
....
INTRODUCCiÓN
El frijol (Phaseolus vulgaris L.) es una de las leguminosas más importantes del mundo, se tienen 180
especies del género Phaseolus de los cuales aproximadamente 126 provienen del continente americano,
54 del sur de Asia y Oriente de Atrica, 2 de Australia y tan sólo 1 de Europa (ITESM, 2000).
En México el frijol se consume por todas las clases sociales; junto con el malz, es la base de la
alimentación de la mayor parte de la población y se utiliza en la preparación de platillos tradicionales. Las
hojas verdes, los tallos y las vainas son alimentos para el ganado, los rastrojos de las plantas secas se
usan como abono para aumentar la materia orgánica del suelo y combustible para cocinar (Rodrigo,
2000). Es una fuente de calorlas, protelnas, fibra dietética, minerales y vitaminas, además en su cáscara
se encuentran gran cantidad de flavonoides que tienen poder antioxidante (Bressani, 1982; Brenes y
Rubio, 1995; Kigel, 1999; Santalla y col; 1999; Rodrigo 2000). Varios estudios cllnicos demuestran que el
consumo regular de frijol ayuda en la prevención y tratamiento de enfermedades cardiovasculares,
diabetes mellitus, cáncer y enfermedades del tubo digestivo (Reyes y col; 1989; Castellanos y col; 1997).
Asl mismo también presenta factores antinutricios que inciden o interfieren en la disponibilidad de
nutrimentos, tales como: inhibidores de tripsina, quimiotripsina y amilasa, ácido fitico, factores de
flatulencia, saponinas, y lectinas (Llener, 1986; Brenes y Brenes, 1993; Muzquiz y col; 1993; Mendonca y
col; 2003).
Se cultiva principalmente en Zacatecas, Durango y Chihuahua, sin embargo las pérdidas post-cosecha
ocurren en particular debido al desarrollo del fenómeno de endurecimiento, durante el almacenamiento
del grano, conduciendo a gastos más grandes de energla para alcanzar niveles aceptables de textura, asl
como el deterioro de sus caracteristicas nutricionales y sensoriales (Bressani, 1982; Crail y Dávila, 1988;
Tirado y col; 1992; Donadel y Ferreira, 1999; Kigel, 1999). Por lo tanto ha sido informado que el
endurecim iento del frijol representa un problema de importancia económica y tecnológica ya que
disminuye el valor comercial del grano. Con el fin de subsanar en alguna medida las pérdidas de
poscosecha y, en especial, de aquellos granos que presentan la condición de endurecimiento se pensó
que la aplicación de nuevas tecnologlas con menor consumo energético pueden ser una posibilidad para
el aprovechamiento de esta leguminosa.
-
Una de las tecnologlas empleadas actualmente para el aprovechamiento del grano endurecido, es el
aislamiento de la fracción proteica, la cual representa uno de 105 métodos de transformación más
utilizados para inactivar factores tóxicos en el frijol. Por ello la producción de aislados de protelna a partir
de vegetales representa una alternativa para el frijol endurecido y son de gran interés en la industria
alimenticia ya que se utilizan como ingredientes funcionales (Horax y col; 2004) y para mejorar la calidad
nutrícia de un producto entre ellos: fórmulas para bebés o dietas suplementadas para preescolares
(Jansen y Harper, 1980, Akinyele y col; 1988), productos horneados (Guy, 1984; Mustafa y col; 1986),
pastas (Malina y col; 1982; Bahnassey y col; 1986) o productos extrudidos (Aguilera y Kosinoski, 1976;
Ringe y Lave, 1988).
Sin embargo estas aplicaciones están limitadas al uso de protelnas de soya, mientras que otras protelnas
vegetales se utilizan en menor proporción, entre ellas se encuentra el frijol, que se cultiva en varias partes
del mundo y, en particular en Asia y América.
La extracción alcalina y subsiguiente precipitación de las proteinas al punto isoeléctrico es el
procedimiento más usual para preparar aislados de proteina en la industria alimenticia (Paredes y
Ordorica 1986; Lquari y col; 2002). El bajo costo de 105 productos qulmicos y la simplicidad de 105
aparatos requeridos, hacen de esta opción la más ventajosa en comparación con otros procedimientos:
membranas de ulltrafiltración, precipitaciónpor dilución acuosa en soluciones salinas, fraccionamiento
con disolventes (Sánchez y col; 1999).
Por lo tanto, el propósito de este estudio, que se realizó en el lapso comprendido de Agosto del 2002 a
Noviembre del año 2003, fue establecer un proceso a nivel de planta piloto para obtener un aislado a
partir de frijol fresco y endurecido; asl como evaluar las caracterlsticas y establecer diferencias de 105
mismos mediante análisis qulmico proximal, microbiológicos, factores tóxicos y perfil de aminoácidos
esenciales en 105 aislados protelnicos obtenidos a partir de frijol fresco y endurecido; para propósitos de
comparación se utilizó, un aislado comercial de soya (protein Technologies International SUPRO 710),
ésto como un paso inicial en la investigación necesaria, para la evaluación física, qulmica y funcional del
mismo.
2
l. GENERALIDADES
1.1 CARACTERlsTICAS BOTÁNICAS DEL FRIJOL
En general, las leguminosas son una familia botánica que incluye 184 géneros y 19,700 especies , ofrece
una de las más extraordinarias riquezas de la biodiversidad del tr6pico latinoamericano, incluye árboles,
arbustos , enredaderas leñosas, herbáceos, hierbas anuales y perennes, la distinci6n ecofisiol6gica,
agron6m ica y econ6mica de las leguminosas la constituyen los tubérculos y nódulos de su sistema radical
que tienen la capacidad de fijar en las ralees el nitr6geno atmosférico, enriqueciendo el suelo para
posteriores cultivos (Montilla, 1994).
El frijol común es una leguminosa nativa de América, probablemente del Centro de México en el valle de
Tehuacán , estado de Puebla y Guatemala; tipica de clima tropical y subtropical es una planta anual, de
tallos volubles , hojas compuestas trifoliadas, flores blancas agrupadas en racimos y vainas alargadas ,
generalmente aplastadas (también hay variedades redondas) pueden consumirse inmaduras dentro de su
vaina tiema como judía verde o desgranadas como leguminosa madura (frijol o judías secas) (Reyes y
Paredes , 1992; Cáceres, 1997; Donadel y Ferreira, 1999).
El nombre del grano se designa en los distintos paises de habla hispana y del mundo como: frijol, judla,
poroto, caraota , habichuela, feijao, french bean, kidney bean, haricot bean, field bean, snap bean, string
bean y wax bean. Su clave taxon6mico se muestra en el cuadro 1.
Cuadro 1. Botánica del frijol (Phaseolus vulgaris L.)
Nombrecomún Fñjol
Nombre cientlfico Phaseolus vulgaris L.
Clase Angiosperma
Subclase Dicotiledónea
Orden Leguminosas
Familia y Subfamilia Fabaceae y Papilonoidea
Género Phaseolus
Especie vulgaris L.
3
-
Como se observa en el cuadro 11 , el frijol común está ampliamente distribuido y se cultiva en todos los
continentes excepto en la Antártida. En el mundo y el continente americano Brasil se destaca como
principal productor y consumidor de esta leguminosa, seguido de EE.UU., México, Argentina, Canadá,
Colombia, Nicaragua, Honduras, etc. Entre los paises asiáticos y África los mayores productores de frijol
son: China, Irán, Japón y Turqula as! como Burundi, Etiopia , Malawi, República Sudafricana y Ruanda.
Más recientemente destacan en Europa: Albania, Bielorrusia, Bulgaria, Croacia, Grecia, Italia, Moldavia,
Polonia, Rumania, España y Ucrania.
Cuadro 11. Principales regiones productoras de frijol común en el mundo
3260
Asia 2076 2211
Europa 568 568
América: 8398 6687
Canadá y USA 784 1473
Caribe 158 95
México y Centroamérica 2296 1432
Sudamérica 5160 3687
Fuente: FAD, 1998; Sing, 1999a
En México se han identificado más de 67 especies del género Phaseolus, de las cuales sólo se
domestican cuatro Phaseolus vulgaris, P. coccineus, P. lunatus, y P. acutifolius, las cuales se cultivan con
el propósito de usarse en la alimentación humana.
Estudios clínicos demuestran que el consumo regular de frijol ayuda en la prevención y tratamiento de
enfermedades cardiovasculares , diabetes mellitus, cáncer y enfermedades del tubo digestivo , ya que
reduce el nivel de colesterol y glucosa en la sangre, estos efectos han sido asociados con la fracción de
fibra dietética en el frijol (Rodrigo, 2000).
4
-
El frijol junto con el malz son los granos en los que se basó la dieta de nuestros antepasados y su cultivo
se practica desde hace 4000 años, en la actualidad el cultivo de frijol ocupa el segundo lugar en
importancia después del malz principalmente por sus ralees culturales e históricas y se cultiva
principalmente con el fin de cosechar:
-Grano seco: Es el grano maduro y que ha alcanzado cierto grado de endurecimiento, la planta y las
vainas son de color amarillo (Fig. 1).
-Frijol ejotere : Las semillas empiezan a desarrollarse y las fibras de las vainas no se han formado
todavla, es decir la planta ésta en pleno desarrollo (Fig. 1). Se cosecha cuando las vainas alcanzan su
máximo tamaño y su producción se da en menor proporción, puede consumirse fresco, enlatado o
congelado.
Flg.1 Grano seco y frijol eJotero Phaseolus vulgarls L.
Además las hojas verdes, los tallos y las vainas son alimentos para el ganado, al igual que los rastrojos
de las plantas secas que se usan también como abono para aumentar la materia orgánica del suelo y
como combustible para cocinar. La figura 2 ilustra el fruto del frijol que consiste en una vaina con varias
semillas dentro de una cubierta exterior, durante el crecimiento de la planta las capas del pericarpio,
exocarpio. mesocarpio y endocarpio son gruesas, secándose en la maduración y pueden abrirse una vez
que están secas (Cosude, 2001).
5
La semilla esta formada por:
'Tegumento
'Embrión
'Dos cotiledones
'Células para el desarrollo de una nueva planta
' No hay endospermo como en los cereales
Fig . 2 Estructura de l grano de fr ijol
1.1.1. PRODUCCiÓN
De la Figura 3 se observa que, las principales zonas productoras de frijol son Zacatecas, Durango,
Chihuahua, pero en general la mayoria de los estados produce frijol, aunque en pequeñas cantidades
(Sagarpa, 2000). Para el año agrlcola 1999·2000 se sembraron 1,971.620 hectáreas y se obtuvo como
producción nacional 599,329 toneladas con un rendimiento promedio de 0.303 ton/ha y un consumo
anual per cápíta de aproximadamente 18 kg.
En los estados de Guanajuato y Querétaro se sembraron cerca de 120,335 ha y 26,296 ha,
respectivamente de las cuales se obtuvo un rendimiento promedio de 0.215 ton/ha, estos rendimientos
son bajos ya que la mayoria de la superficie sembrada en estas dos zonas, es de temporal (frijol solo o
asociado con malz). El consumo de frijol en la entidad es de 23 kg per cápita (Sagarpa, 2000).
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El tipo de frijol que más se produce en todo el baj lo de México es Flor de Mayo que es el de mayor
consumo en la región, aunque se tiene gran auge por nuevas variedades como Canario, Azufrado, Bayo,
Negro y algunas variedades mejoradas como: Pinto Mestizo, Negro Altiplano, Flor de Mayo Sol, Flor de
Mayo Bajlo, Flor de Junio Marcela, Negro 150, Bayo INIFAP, Negro 8025 y Flor de Durazno (ITESM,
2000).
1.1 .2 COSECHA
La cosecha es una fase muy importante relacionada con la calidad y comprende tres etapas:
-Arranque de plantas.- Se realiza cuando el 95% de vainas están secas. Esto permite acelerar el secado
de las plantas y del grano. Se realiza manualmente engavillando las plantas cada 6 surcos.
-Trill a.-Se debe realizar cuando las vainas se abren fácilmente al presionarlas con la mano. Se puede
realizar manualmente utilizando garrote o mecánicamente con trilladora.
-Limpieza de Grano.-Consiste en eliminar los materiales indeseables que estánmezclados con el grano.
Se realiza mediante venteo (natural o usando el ventilador de una pulverizadora a motor), y zarandas.
Una vez que se cosecha el grano, sigue un proceso que consta de varios pasos antes de llegar al
consumidor, un manejo inadecuado del grano durante estas etapas puede provocar pérdidas en la
cantidad y calidad del producto, aunadas a la calidad influenciada por cultivos con diferencias genéticas,
condiciones culturales y técnicas de cultivo y riego. La severidad de las pérdidas en las diferentes fases
es variada y es en el almacenamiento donde se dan las pérdidas más importantes. En nuestro pals la
cantidad y calidad del frijol disminuye conforme avanza la cadena post-cosecha. Esto sucede
básicamente por deficiencias en la infraestructura y en los servicios inherentes al sistema post-<:osecha.
El control del almacenamiento constituye un factor importante sobre el deterioro del grano ya que está
expuesto a factores físicos adversos como son humedad y temperaturas altas, lo que provoca:
decoloración del grano, mal sabor, textura, fractura y dificultad de cocimiento que trae como
consecuencia una pérdida de calidad del grano y da origen a la condición denominada endurecimiento
del grano en almacén (Reyes y Paredes, 1992). El frijol se consume generalmente después de un
proceso de cocción que origina el ablandamiento del grano y la generación del sabor caracterlstico del
producto.
8
La dificultad que presenta el grano endurecido para suavizarse durante el proceso de cocción , as! como
su deterioro princ ipalmente en las caracterlsticas de olor y sabor que en ocasiones sufre el producto ,
constituyen la razón por la cual el frijol endurec ido se rechaza . La calidad del grano de frijol es un atributo
de gran importancia durante el almacenamiento y está relacionada con la aceptación por el consumidor;
en cuanto a la calidad nutricia se relaciona con el perfil de aminoácidos y el grado de digestibilidad.
1.2 COMPOSICiÓN QUíMICA DEL FRIJOL
El frijol contiene aproximadamente 20% de prote ínas, 65% de hidratos de carbono, varias vitam inas y
nutrimentos inorgánicos (Donadel y Ferreira, 1999). En México el frijol junto con el malz son la principal
fuente de aporte de proteínas en la dieta de la población mexicana (Cáceres , 1997).
En el cuadro 111 se describe la composición química de algunas variedades de frijol. Como se observa ,
cont iene una elevada proporción de protelna, sin embargo, son deficie ntes en algunos aminoác idos
esenc iales , sobre todo en aquellos que cont ienen azufre , pero son mejores que los cereales en Iisina,
leucina y triptófano por lo que la ingesta se ve favorec ida al mejorar la calidad nutritiva cuando se
combina el consumo de las leguminosas con los cereales .
Cuadro 111: Composición química del frijol
TIpo de frijol Proteína Grasa Carbohidratos Ca Fe Niacina Tiamina Riboflavina
(al (al (al (mal (mal (mal (mal (mal
Bayo 24,00 1,48 60,09 355 5,25 1,07 0,77 0,11
Blanco 22,50 2,69 52,01 185 4,59 1,82 0,60 0,15
Canelo 24,00 1,74 61,82 285 4,79 1,23 0.60 0.16
Azufrado 20,90 1,52 61,85 254 5,31 1,27 0,52 0,14
Negro 20,90 2,29 54,01 148 6,60 1,78 0,52 0.17
Fuente. Moralesy col. 2000
9
En general las leguminosas son consideradas principalmente como fuentes de protelna , razón por lo que
existe una gran abundancia de datos sobre este componente que se encuentran resumidos en el cuadro
IV donde se compara con otras leguminosas de grano.
Cuadro IV. Concentración de proteína para haba, chícharo, lupíno y frijol
- ---1
Primavera
Invierno
Descascarillados
Chlcharo
Primavera
Invierno
Descascarillados
Lupino
Semilla entera
Descascarillados
Frijol
Semilla entera
Fuente: Wiseman y Cale 1988; Gatel y Grasjean 1990
219-269
230-319
317-324
181-311
240-309
237-309
300-404
371-489
200-270
El 68% del total de la proteina del grano de frijol se encuentra en los ejes embrionarios, 27% está en los
cotiledones dentro de los cuerpos proteicos o granos de aleurona y 5% en la cáscara (Vara, 1994). Cerca
del 60% de las protelnas del frijol son globulinas, 35% son albúminas y 5% glutelinas. Las globulinas son
normalmente solubles en buffer con pH cercano a 4.0. La solubilidad aumenta cuando se incrementa el
pH, es decir a pH 10 cerca del 90% de la proteína del grano es soluble.
El contenido de grasa en la mayorla de los frijoles género Phaseolus oscila entre 1,5 Y 2,7% (Morales y
col; 2000). Los llpidos de las leguminosas en general son ricos en ácidos grasos indispensables.
10
- 1
Con respecto al contenido de vitaminas el contenido de Riboflavina varia de acuerdo a la variedad del
frijol , pero en general se ha podido establecer que éste va de 0,12 a 0,19 mg/100mg de muestra . Los
frijoles son una buena fuente de Niacina, cuyo conten ido varia entre 1,3-2,1 mg/100 9 de muestra . La
vitamina KYlos tocoferoles también se encuentran en las leguminosas , pero en cantidades reducidas.
Para la vitamina C, algunos autores (Hernández y col ; 1987; Cravioto y col; 1945) informan valores de: 1
mg/100 9 de muestra a 3,4 mg/100 9 de muestra. Además para el frijol común se informan de 1-3 m
equivalentes de retinol (Hemández y col; 1987). En cuanto a la composición de nutrimentos inorgánicos
el que se encuentra en mayor proporción es el potasio y es aproximadamente de 1320-1780 mg/100 9 de
muestra según la variedad , en menor proporción se encuentra el manganeso (1,0-2,0 mg/100 9 de
muestra) (Bressan i, 1998).
Por otro lado, el componente quimico de mayor proporción en las leguminosas son los hidratos de
carbono los cuales constituyen una importante fuente de energ ia, en general esta fracción representa el
60% de la materia seca de las leguminosas y la const ituyen el almidón, los componentes de las paredes
celulares y los alfagalactósidos (Brenes y Brenes, 1993). Los oligosacáridos de la familia de la rafinosa ,
están presentes en cantidades variables y son compuestos de reserva en órganos vegetativos y semillas
de numerosas plantas. La concentración de estos azúcares se resume en el cuadro V. Durante la
maduración del grano de frijol, el contenido de rafinosa , estaquiosa y verbascosa se incrementa. Aunque
el sistema digest ivo humano no puede degradar estos oligosacáridos debido a la ausencia de la enzima
a-galactosidasa, la microflora presente en el intestino delgado posee esta enzima y fermenta estos
azúcares que producen gas intestinal (Kigel, 1999).
Cuadro V. Porcentaje de oligosacáridos en las semillas de leguminosas
Fuente: Saini, 1989
~ ~ ~ Oliaosacáridos {% 8.S\ '" '. "
" ~l!9uml ll.~~a~; .. Rafinosá" . J.ettaaulosa ~, :'~ ...~ ....Verbascosa
Haba 0,5 2,1 4,0
Chlcharo 0,6 1,9 2,2
Lupino 1,9 11,0 1,8
Frijol 1,0 2,5 4,0
. .
11
1.3 PROCESO DE ENDURECIMIENTO
El endurecimiento del frijol que se da por inadecuadas condiciones de almacenamiento, tiene importantes
implicaciones prácticas, ya que modifica las caracter lsticas sensoriales y culinarias del grano debido a
que aún con largos tiempos de cocción no logra obtenerse la suavidad deseada por el consumidor y por
lo tanto la aceptación del producto disminuye (Grail y Dávila, 1988).
En nuestro país no existen datos exactos que indiquen la cantidad de pérdidas anuales en granos
almacenados , sin embargo se estima que éstas fluctúan entre el 5 y 25% lo que representa entre 100 mil
y 150 mil t anuales de pérdidas de acuerdo a la zona del pals de que se trate, ya que las condiciones
ecológicas y la carencia de tecnologla adecuada propician la presencia de insectos, hongos y roedores
que dañan el grano, lo que causa mermas significativas, tanto en el aspecto económico como en la
calidad, sensorial y sanitaria de los mismos (Reyes y Paredes, 1992). La composición química del frijol
almacenado por largos periodos de tiempo varia en relación a la del frijol recién cosechado debido a
factores tales como: humedad del grano, humedad relativa y temperatura de almacenamiento (Bressani,
1982). El frijol que no se almacena en condicionesapropiadas se endurece o se hace resistente al
cocimiento debido a dos razones:
A) Endurecimiento de la cáscara ("hardshell") se caracteriza por que el grano no absorbe agua durante
el cocimiento, por lo tanto no se suaviza cuando se cocina; éste fenómeno puede estar relacionado
con un alto contenido de Iignina y silica en la cáscara (testa) que es la primera capa que rodea el
grano como se ilustra en la figura 4, lo que ocasiona la rigidez de la misma haciéndola impermeable
al agua (Donadel y Ferreira, 1999; Kigel, 1999).
Fig. 4 Estructura del Cotiledón
12
B) Resistencia al cocimiento de la pectina presente en la pared celular ("hard-to-cook"). Es el resultado
de cambios físicos y qulmicos que ocurren en el cotiledón a nivel intracelular durante el
almacenamiento, lo que provoca la estabilidad de la lamela media, y por tanto los granos son
capaces de absorber agua, más lo cotiledones no se suavizan durante el cocimiento como cuando
están completamente hidratados lo que provoca disminución de la solubilidad, estabilidad térmica de
las proteínas intracelulares (globulinas y albúminas) durante el endurecimiento que afecta también a
los componentes no nutritivos: entre ellos oligosacáridos y los factores antinutricios. (Jackson y
Varriano, 1981; Hussain y col; 1989; Uu y col; 1992; Muzquiz y col; 2004).
Se han propuesto varias hipótesis para explicar el incremento en la estabilidad de la lamela media, las
más citadas son:
1.-lnsolubilización de sustancias pécticas debido a la activación de fitasas, degradación de fitatos durante
el almacenamiento, liberación de cationes y eventual mezcla de enlaces entre pectinas por la formación
de pectinatos de Ca- y Mg- , células resistentes a la penetración de agua e hinchamiento con la
subsecuente falta de separación durante el cocimiento (Kigel, 1999).
2.-Ugnificación de la lamela media, donde las protelnas se degradan durante el almacenamiento,
especialmente a altas temperaturas y humedad relativa, liberando péptidos pequeños y ácidos
aromáticos que migran a la lamela media donde las reacciones de polimerización y lignificación toman
lugar (síntesis de polifenoles), y son catalizadas por peroxidasas presentes en el grano (Tirado y col;
1992).
3.-Eliminación de grupos metil de pectinas por pectinesterasas
4.-0xidación de Ifpidos por lipoxigenasas oxidando los ácidos grasos insaturados, lo cual produce
hidroperóxidos estereoespeclficos, que se forman a partir de una determinada posición del ácido graso.
El frijol endurecido durante el almacenaje a menudo presenta un deterioro en sabor a causa de un
proceso hidrolftico y oxidativo que actúa sobre estos ácidos grasos. Se sabe que de este mecanismo de
oxidación puede seguir un proceso de polimerización, afectando en esta forma la permeabilidad del
cotiledón a la penetración de agua (Vara, 1994; Jackson y Varriano, 1981; Varriano y Jackson, 1981).
13
5.-fonnaci6n de complejos poIifenol·protelna o poIífenol-pectjna donde los poIifenoles pueden estar 
relacionados con la dureza de la semilla y el tiempo de coeciOn mediante dos mecanismos: el de la 
poIimelizaciOn activa principalmente en la testa y el de la protelna lignfficada (Mendonca, 2003). Algunos 
estudios sugiefen una posible relación IBf1tre el contenido de polifeoole$ y el proceso de desarrollo de 
dureza del frijol durante el almacenamiento, 
El conllBf1ido de polífenole$ que se expresa como catequinas disminuye conforme aumenta el tiempo de 
almacenamiento. El descenso va acompal'lado de un incremento en la actividad poIifenol-oxidasa, de la 
dureza y del tiempo de coeciOn del grano (ValCl, 1994). Algunos estudios para establecef este hecho 
demuestran que, en los primeros dos meses de almacenamiento, el factor que rMs afectó a la dureza del 
9rano fue la capacidad de absorción de agua seguida de cambios qulmioos, tales como el contlBf1Í<1O de 
taninos y protelnas. En los siguientes dos meses, los cambios en el conlenido de protelna se convirtieron 
en la causa más importan le. Finalmente, a los seis meses de almacenamiento, el cootenido de laninos 
fue el factof delerminante de la dureza en el grano (Moscoso y col; 1964). El proceso de eoourecimiento 
también se ha atribuido a cambios lBf1 otras $lJstanc;ias, las que pueden incidir en la macro y micfO 
estructura del cotiledón. 
Dichos cambios se basan pfincipalmente en los constituyentes del comedOll , como son: almidón, 
prote lna, IIpidos y desde el punto de vista estructural, la pared celular y la lamela media. 
6 . .complejos fitaloilrotelna: El papel del ácido fllico Y de los fitatos sobre la textura de la semilla se debe 
probablemente a que 6stos representan la principal forma de fósforo en los granos y que 6ste se 
relaciona con los pectalos al formar compuestos prDtelna·fitato (Martlnez y col; 2002), los mecanismos 
propuestos para explicar la formación de complejos de filato a pH alcalino indican que es necesaria la 
mediación de cationes multivalentes como Cal' y Mgl' para que puedan unirse protelna y écido fltico. 
No obstante es necesaria una concentración mlrtima de estos Iones para mantener estos complejos. 
Cuando en el medio existe un pH muy allo (:> 10), los complejos temarios protelna-catiOn-ácido fltico se 
disocian y el écido fltico precipita. En cualquier caso, la formaci6n de estos complejos fitato-protelna 
conducen a la disminuci6n de la solubilidad y digeslibilidad de Ia$ proIelnas, as! como la inhibición de 
enzimas d9i!lstivas como la pep$ina,tripsina y Q·amUasa (Martlnez y col; 1996). 
14 
1.4 DIGESTIBILIDAD
Mientras que la mayor parte de las protelnas de origen animal, particularmente tras el proceso de
transformación, se degradan a aminoácidos en el tracto digestivo, las de procedencia vegetal se
consideran generalmente más resistentes a la hidrólisis (Bressani, 1983). El porcentaje medio de
digestión y absorción en proteínas de origen animal es alrededor de un 90%, siendo el de las protelnas
vegetales de un 60 a un 70% aproximadamente. Asl la digestibilidad de las protelnas se encuentra
limitada debido a:
-Efectos de la conformación estructural de la protelna
-Interacciones con iones metálicos, IIpidos, ácidos nucleicos, celulosa, etc.
-Factores Antinutricios
-Tarnaño y superficie de la particula de la proteina
-Tratamiento térmico
-Diferencias biológicas entre individuos
Todos ellos desde el punto de vista nutricio causan un retraso en el crecimiento, por consiguiente la
digestibilidad de las proteínas se considera como un indicador de su calidad (Vernon y col; 2002). A lo
largo del tiempo se han usado distintos métodos para evaluar la calidad nutricia de las protelnas. Las
metodologlas tradicionales como el cálculo del valor biológico (BV), utilización neta de las protelnas
(UNP) y coeficiente de eficacia biológica o relación de eficiencia protelnica (REP), se basan en
bioensayos con animales. El método del valor biológico (BV) utiliza la técnica de balance de nitrógeno
para determinar la cantidad de nitrógeno absorbido que es retenido en el cuerpo para reparaciones y
mantenimiento. La utilización neta de las protelnas (UNP) está basada en una combinación del valor
biológico y la digestibilidad de la protelna alimentarla.
La relación de eficiencia protefnica (REP) se basa en la ganancia en peso de una rata en crecimiento
dividido por la cantidad de protelna ingerida durante un periodo de ensayo. Desde 1919 hasta 1993, la
REP era el método más usado para evaluar la calidad de las protelnas. En Estados Unidos, la industria
alimentarla ha usado durante mucho tiempo la REP como método estándar para la evaluación de la
calidad de las protelnas en alimentos.
15
El organismo americano, Food and Drug Administration (FDA) usó la REP como base para calcular el
porcentaje de la Ingestión Diaria Recomendada para EUA (USRDA) de proteínas que se muestran en el
etiquetado de los alimentos . En el frijol la digest ibilidad varia en un intervalo que va de 55% a 88%, con
un valor mediode 77% (FAO/WHO , 1991). Sin embargo la digestibilidad se ve limitada por factores
antinutricios presentes en el grano, que al inactivarse por los tratamientos térmicos , permiten que la
relación de eficiencia protelnica (REP) se incremente .
1.5 FACTORES ANTINUTRICIOS
La presencia de factores antinutricios (factores antritrlpsieos, ácido fítieo, oligosacáridos , lectinas, taninos,
etc) reducen la disponibilidad biológica y la digestib ilidad de uno o más de sus componentes o
nutrimentos. Como muestra de lo anterior , en el cuadro VI se presenta el contenido de algunos agentes
tóxicos o antinutricios que pueden estar presentes en leguminosas convenc ionales; muchos de estos
factores pueden inactivarse mediante una adecuada aplicación de diversos tratamientos.
Cuadro VI. Contenido de factores tóxicos en algunas leguminosas de importancia
alimenticia.
Factor Tóxico Haba
Chicharo Frijol Lupino
(Vicia faba) I (Pisum sativum) (Phaseolus sp.) (LuDlnus SD.)
Taninos (%) 0,06-0,59 0,06-0,35 0,38-1,29 0,3
Inhibidores de Tripsina (UTl/mg) 3,5-5,4 1,96-8,4 1,1-2,1 1,12-2,05
Lectinas Ul/mg 25-50 100-400 >400 < 1
Fitatos (%) 8.S 1,0-1,5 0,75-0,94 1,1-1,7 -
Glucós idos tóxicos 0,12-2,4 2,3*· 2,0" <0,01"
Alcaloides g/kg lupanina - -- - 14-44
Oligosacáridos no digeribles (%) 6,6 4,7 7,5 14,7
Fuente. De Valle y Florentino, 2000, Brenes y Rubio, 1995, Martlnez-Domonguez y col, 2002, Brenes y Brenes,
1993; López M.A y col; 2000; Muzquiz, M y col; 1993; Solange 2002.
" Se expresa como mg de HeNll00 9 harina
16
1.5.1 HEMAGLUTININAS
Es un hecho que el frijol contiene una variedad de factores antinutricios que inciden o interfieren en la
disponibilidad de nutrimentos, los cuales causan un efecto negativo en el crecimiento, entre ellos el
principal componente tóxico son las lectinas glicoprotefnas capaces de unirse a azúcares especlficos y a
otras glicoprotelnas (Brenes y Brenes, 1993), la mayorla de ellas son resistentes a la hidrólisis de las
enzimas digestivas proteollt icas y se eliminan en las heces. La toxicidad de las lectinas se caracteriza por
inhibición del crecimiento en animales y diarrea, náusea y vómito en humanos (Muzquiz y col; 1999).
Las lectinas son protelnas que tienen la propiedad de aglutinar los glóbulos rojos de la sangre por medio
de una acción similar a la de los anticuerpos, ya que muestran una marcada especificidad; es decir que
pueden actuar a una alta dilución sobre unos eritrocitos y débilmente sobre otros (Valle y Florentino,
2000) . Las lectinas se encuentran en una amplia variedad de plantas y en diferentes partes de ellas,
desde el punto de vista alimenticio, el grupo de lectinas de mayor interés se encuentra en las semillas de
leguminosas y quienes iniciaron su estudio fueron Landesteiner y Raubitschek en 1908 (Valle y
Florentino, 2000).
La mayoría de las investigaciones realizadas se concentran en las lectinas procedentes del frijol debido a
que son altamente tóxicas para el hombre y los animales. En la actualidad se sabe que la fracción de
hidratos de carbono en las lectinas, tienen una afinidad especifica por ciertos receptores que se localizan
en la membrana celular como es el caso de la membrana de los eritrocitos; de ahl que algunos autores
las clasifican en base al residuo glucosldico.
En el cuadro VII se presentan algunos ejemplos del tipo de lectina en determinados alimentos. Algunos
autores informan que en ratas y pollos estas glicoproteínas se unen fuertemente a las membranas de los
eritrocitos y afectan el proceso de absorción de los nutrimentos (Pusztai y col; 1979).
Otros autores informan que las lectinas pueden competir con los microorganismos en los mismos lugares
de la pared intestinal, lo que produce un desequilibrio en la microflora intestinal y favorece la formac ión de
cepas bacterianas patógenas (Brenes y Rubio, 1995).
17
Las lectinas se caracterizan por su gran riqueza en cistelna y en su estructura se encuentran puentes
disulfuros que las hace inaccesibles por las enzimas digestivas. Se inactivan mediante tratamiento
térmico y su inactivación depende de la temperatura alcanzada.
Su efecto dañino se manifiesta por una intensa inflamación de la mucosa intestinal ya que permanecen
activas y son capaces de unirse a los receptores localizados en la superficie del epitelio intestinal, lo que
ocasiona una interferencia no-especifica con la absorción de nutrimentos (Silva y Pereira Da Silva, 2000).
Cuadro VII. Tipo de lectinas presentes en la semilla de algunas plantas
Hidrato decarbonos ~,,,", "
.,
Actividad
específico unido a la Alimento vegetal que lo contiene mitogénica
lectina '" .~".. ' . "'~-.;
D-manosa, D-glucosa Haba (Vicia faba), Jack bean
(Cannavalia ensiformis),lenteja
(Lens culinaris) y Chícharo (Pisum +
sativum)
Ácido N-acetilneuramico Frijol (Phaseo/us vu/garis L) +
2-N-acet ilgalactosamina Frijol de lima (Phaseo/us. /unatus), +
2-N acetilglucosamina Papa (So/anum tuberosum ), Trigo -
(Triti cum vulgaris)
2-N-Acetilgalactosamina Soya (G/ycine max) -
Fuente: Valle, P y Florentino ; 2000
1.5.2 GLUCÓSIDOS TÓXICOS
Es conocido desde hace mucho tiempo que ciertas leguminosas tales como el frijol lima, y las habas son
potencialmente tóxicas porque contienen glucósidos cianogénicos, ya que el HCN puede ser liberado por
hidrólisis de una enzima presente en el tejido de la semilla, líberándose glucosa y acetona (Vara, 1994).
18
Estos compu estos son productos intermediarios en la bioslntesis de algunos aminoá cidos. La toxicidad
de estos compu estos es bien conocida: el HCN producido es un potente inhibidor respiratorio además de
ejerce r una actividad antitiroidea.
Como se observa en la Fig. 5 el sitio del inhibidor es la enzima del citocromo oxidasa en la catálisis
respiratoria term inal de organismos aerobios. Si las dosis son elevadas se produce la muerte como
resultado de la anox ia, en el caso de que las dosis no sean fatales, la inhibición de la respiración celular
puede ser reversible, eliminándose el cianuro por un proceso de desintoxicación metabólica (Valle y
Florentino , 2000) .
/ NHOH
RR'CH -CH -
"" NHOH
~ NOH
RR' CH-C '/-.
COOH
H
1" C=N / r.=N
RR'C -. RR'C
"" "-OH O-Azúcar
a-H idroxinitrilo Glucósido
/ cianogénico
NOH
1"
-,
"" H
Nitrilo
O-Azúcar
RR' C-C
I
Ácido a-oxiamino
/ 1
H
-
1
~ NOH / C=N
RR' CH-C '/_ RR'C _
-,
Aldoxima
OH
NOH
RR'C-C ~
' '''' H
-
a-hidroxilamina
/
Ácido a-am ino
Fig.5 Ruta de Biosíntesis de Glucósidos Cianogénicos
19
1.5.3 INHIBIDORES DE TRIPSINA
Además de las lectinas otro factor tóxico de importancia en el frijol son los inhibidores de tripsina
prote ínas con actividad especifica capaces de inhibir las actividades de la tripsina, quimiotripsina, amilasa
y carboxipeptidasa. Los inhibidores de tripsina se clasifican en dos categorias principales:
-Inhlbido res de Kunitz: De alto peso molecular (20,000), dos puentes disulfuro, 181 residuos de
aminoácidos y con especificidad primaria para la tripsina, además de ser menos estables al calor.
-Inhibidores Bowman-Birk: De bajo peso molecular (6,000-10,000), 7 puentes disulfuro, 71 residuos de
aminoácidos y capacidad para inhibir la tripsina, y quimiotripsina siendo más estables al calor.
Aunque existe una gran variabilidad entre los distintos cultivares de leguminosas, el efecto general de los
inhibidores de tripsina presentes en ellas, es reducir la digestibilidad de las protelnas e incrementar las
secrec iones digestivas del páncreas.
Estos efectos se producen cuando la molécula de tripsina se une a la del inhibidor en el medio intestinal,
pero en lugar de hidrolizarse se constituye un complejo estable debido a la formación de un gran número
de enlaces complementarios en la zona de contacto, la actividad tripsinica en general se encuentra asi en
parte inhibida, dando lugar a una serie de alteraciones fisiológicas (Silva y Pereira Da Silva, 2000).
Entre las diferentes semillas de leguminosas, los inhibidores de proteasas se encuentran principalmente
en elfrijol y el chlcharo.
Cabe mencionar que los inhibidores de proteasas más estudiados son los que actúan sobre la tripsina,
enzima digestiva importante en la digestión de los monogástricos como el hombre. Estas protelnas han
sido aisladas de diferentes plantas o animales (L1ener, 1986).
Los inhibidores de proteasas pueden coexistir en la misma planta con otros inhibidores proteolit icos,
como se observa en el cuadro VIII.
Entre las más importantes se encuentran las de la soya, el frijol, la papa y del ovomucoide de los huevos
de aves. Desde el punto de vista nutricio causan un retraso en el crecimiento y al inactivarse por los
tratamientos térmicos, permiten que la REP aumente.
20
Cuadro VIII. Inhibidores de proteasas en plantas comestibles
Nombrecom".f rt No~bre~ientifico Partede la Inhibidoresplanta> Proteoliticos
Avena Avena saliva Endospermo T
Remolacha Beta vulgaris Tubérculo T
Garbanzo Cicer ariet inum Semilla T
Soya Glicine max Semilla T,a ,E,PL
Arroz Oryza saliva Semilla T,S
Frijol ayocote Phaseolus coccineus Semilla r .o
Frijol lima Phaseolus lunatus Semilla r .o
Frijol común Phaseolus vulgaris Semilla T,a,E
Chícharo Pisum sativum Semilla T,PL
Haba Vicia faba Semilla T,a,PL
Malz Zea mays Semilla T
Fuente. Valle, P y Florentino 2000 T- TnpslnalQ-QUl mlotnpslnalE- ElastasalPl- Plasmlna
1.5.4 TANINOS
Aparte de estos compuestos no-nutricios de naturaleza proteica otros componentes como los filat os,
taninos e isoflavonas son también muy importantes en el frijol por sus implicaciones en la nutrición y la
salud. Los taninos abarcan un extenso grupo de sustancias y son el resultado de la combinac ión entre un
fenal y un azúcar, es decir poseen un anillo aromático con por lo menos un grupo hidroxilo, se agrupan en
una serie de compuest os fenólicos solubles en agua con un peso molecular de 500-3000 (Fig. 6).
OH
Fig. 6 Estructura de la Catequina
21
Se dividen en hidrolizables y conden5ados, aunque ambos tipos pueden sufrir procesos hidrollticos en 
medio acuoso (Brenes y Rubio, 1995). El contenido de poIifenoles en el fri)ol vana con reIaci60 al color de 
la cascara y es de 2.0 a 13.0 m¡tg de equivalentes de c:atequina (Mendonc:a y col: 20(3). 
la acción antinutricia de estas substancias puede llevarse a cabo poi" medio de numerosos puntos de 
anclaje susceptibles de Ionnar asociaciooes reYefSibIes con otras moléCulas principalmente por las 
protelnas debieSe a la fuelf:e tendencia a formaf puentes de hidrógeno entre los grupos hidroxilo de los 
taninos y el oxigeno del grupo carbonilo de los p6ptidos (Ramos y col: 1998), lo que provoca disminuciOn 
en la digestibilidad de glúcidos solubles y hemicelulosas, al relacionar&e con una acciOn i1hibidora sobre 
la población microbiana y las enzimas bacteriana5. Mendonca y col; (2003) Informan que los taninos del 
frijol poseen capacidad de formar complejos con la faseolina in vitro. básicamente por medio de 
Intera<x:iones hidrofóbicas. que prodllCEln una disminu<:i6n significativa en la digestibitidad de esta 
pretelna. tanto en fOffila nativa como desnaturalizada. En el frijol los taninos se encuentran 
priocipalmente en la cascara y por lo \anto el descascarillado elimina cantidades apreciables de taninos. 
1.5.5 ÁCIDO FinCO 
El ácido fltico es el éster hexafosfOrico del cicIohexano (ikido inositol heXafosfOrico IP) (FIg. 7). En la 
mayorIa de las semillas de leguminosas el P filico constituye aproximadamente el 80% del P total Y se 
localiza luodamentalmente en el cotlIed6n Y ejes embrionarioS (Mart/nez y 001; 2002). 
(Ji , 
r 
0= -O 
H 
H 
(Ji 
" 
O~f= O O 
O ' O:: P- o , 
H O 
Flg. 7 e l tructura del Ácido Fftlco 
22 
Estructuralmente su localización no es bien conocida; según algunos autores está integrada con el
cuerpo de proteínas formando complejos con protelnas o nutrimentos inorgánicos (Zhon y Erdman,
1995), sin embargo otros investigadores indican que en el frijol más del 70% del fitato se encuentra en
formas solubles en agua, posiblemente combinadas con protelnas solubles, más que como litina
insoluble (Tabekhia y Luh, 1980). El ácido fitico se sintetiza durante el desarrollo de la semilla y se
deposita en unas estructuras denominadas globoides en forma de sales de magnesio y potasio. Los
efectos antinutricios del ácido fltico vienen ligados a su estructura. Los valores de pH que normalmente
se encuentran en los alimentos determinan que el ácido fitico se encuentre en forma de anión, con
potencial para formar complejos uniéndose a moléculas con carga positiva tales como cationes o
protelnas (Martlnez y col; 1992; Martlnez y col; 1996). Muchos de estos complejos son de naturaleza
insoluble y al tomar en cuenta que la solubilidad es un factor esencial para que un nutrimento sea
asimilado por el organismo, la presencia de ácido tilico en un alimento se considera un factor que limita
su valor nutritivo y sólo es posible desligarlo mediante: germinación, fermentación, tratamiento térmico
(cocción) y extracción acuosa; esta última a temperatura ambiente con agitación continua, en tiempos
que oscilan de 0,5-3 horas, tras lo cual la suspensión obtenida se centrifuga y se filtra (Lelas y Markakis,
1975).
1.5.6 FACTORES ANTIVITAMINICOS
Se define a los factores antivitamlnicos como una clase especial dentro de los diferentes metabolitos, son
compuestos que disminuyen o anulan el efecto de una vitamina en una manera especifica (Reddy y
Salunkhe, 1981). En el flijol común (Phaseolus vulgaris L.) se encuentran algunas sustancias con
actividad antivitamina E, las que producen necrosis del hlgado y distrofia muscular; se sabe también de
cierta actividad antitiamina y antivitamina 812. Sin embargo, los efectos producidos por estos factores
tóxicos se eliminan por tratamiento térmico (Liener y Kakade, 1980).
1.6 FLAVONOI DES
Los f1avonoides, se encuentran en estado libre como glicosidado, constituyen el grupo más amplio de
fenoles naturales y comprenden un grupo amplio de compuestos polifenólicos.
23
Se caracterizan por poseer dos anillos aromáticos bencénícos unidos por un puente de tres átomos de
carbono, con la estructura general C"C3-C6 los cuales pueden formar o no un tercer anillo, están
ampliamente distribuidos en el reino vegetal y de forma universal en las plantas vasculares, en forma de
glicósidos (Cartaya y Reynaldo, 2001).
Son sustancias que le dan los colores (rojos,azules,amarillo) a las flores y las hojas de otoño (del lalln
flavus, amarillo), son abundantes en las Polugnaceae, Rutaceae, Leguminosae, Umbelliferae y
Compositae.
OH O
Fig. 8 Estructura básica de los Flavonoides
Un grupo importante de compuestos f1avonoides en las plantas son los estrógenos vegetales, que se
encuentran en forma de glic6sidos y cuya capacidad de modificar los procesos reproductivos proviene de
su semejanza con el núcleo esterofdico de las hormonas femeninas (Ramos y col; 1998).
La estructura general de los f1avonoides comprende un anillo, derivado de la cadena policelldica , un
anillo, derivado del ác.shiquimiko, y tres átomos de carbono que unen los anillos, correspondientes a la
parte alqullica del fenilpropano (Fig. 8). Son pigmentos fenólicos identificados en vegetales distribuidos en
plantas superiores y criptógamas, aunque en menor cantidad y variedad también en hongos y bacterias.
Recientemente se ha comprobado que f1avonoles como quercetina, rutina, gosipetina y fisetina inhiben in
vivo la oxidación de las lipoprotelnas de baja densidad (LDL) por lo que como uno de los antioxidantes
dietarios mayoritarios podrlan tener un rol importante en prevenir la aterosclerosis por supresión de la
oxidación de LDL (Ulloa y col; 2003). Los fitoestrógenos se encuentran en cantidades elevadas en
especies vegetales como las leguminosas y pertenecen principalmente a tres grupos: isoflavanos,
isoflavonas, presentes en el género Trifolium y prácticamente restringidas a las leguminosas y
cumestanos, que se han estudiado en la alfalfa (Medicago saliva) y en tréboldulce (Meliolus alba)
(Ramos y col; 1998).
24
Los mecanismos hipocolesterolémicos del frijol, asl como las sustancias responsables de los mismos,
están todavla en etapa de investigación y discusión.
Los componentes vegetales no proteicos como los isoflavonas, alteran el metabolismo de las
lipoproteinas mediante vias que involucran el aumento de la excreción de ácidos biliares, una probable
reducción del metabolismo del colesterol, un aumento en las hormonas tiroideas o una reducción en los
Indices insulinalglucagón (Ulloa y col; 2003).
1.7 EFECTO DE LOS TRATAMIENTOS TECNOLÓGICOS SOBRE LA ACTIVIDAD DE LOS
FACTORES TOXICOS
En las leguminosas muchos de los estudios realizados demuestran que para mejorar su calidad nutricia
es importante la inactivación de los factores antinutricios, para ello se utilizan diversos procedimientos
tales como: remojo previo de la semilla y su posterior calentamiento, la granulación, la extrusión, el
tostado, etc. A su vez, la efectividad de los tratamientos térmicos depende de una combinación de
factores como la temperatura, el tiempo, el tamaño de la partícula del alimento, la humedad inicial y la
cantidad de agua añadida durante el proceso de calentamiento.
De los factores antinutricios brevemente reseñados con anterioridad, los inhibidores de las proteasas y
las lectinas son los que por su termolabilidad están más expuestos a ser inactivados por los tratamientos
térmicos. El efecto del calor sobre los inhibidores de tripsina se realiza al alterar la integridad de su
estructura químlca sostenida por las uniones disulfuro que se destruyen bajo su acción. Por lo tanto,
estos inhibidores se inactivan mediante procesos térmicos tales como: la extrusión, el micronizado, la
cocción en autoclave, el proceso a vapor o la granulación (Brenes y Brenes, 1993).
Canniatti-Brazaca (1994) probaron 3 métodos de cocción y cuantificaron el valor protelnico del frijol
guandú, el más efectivo fue aquel en el que se remojó en agua destilada (proporción de 1:3) por 16
horas, después se desplazó el agua de remojo y al frijol se le agregó de nuevo agua destilada en una
proporción 1:2 y se coció en autoclave por 10 minutos a t " de 121 °C.
El proceso de ' fermentación sólida mejora el valor nutricio y sensorial de una gran variedad de
leguminosas.
25
Paredes-López y Harry (1989) desarrollaron un producto fermentado en el cual utilizaron frijol común
crudo y endurecido, la fermentac ión provocó un aumento de la cantidad de protelnas e hidratos de
carbono solubles a 72 horas de fermentac ión y una disminución de IIpidos, fibra y factores antinutri cios
(Iectinas, taninos y ácido fIl ico).
La germinación durante 5 dlas disminuyó los contenidos de inhibidores de tripsina, quimiotrips ina, alfa-
amilasa y ácido fftico (Sathe y col; 1983).
Ene-Obong (1995) verif icó los niveles de factores tóxicos en cultivares de frijol de África : yambean
(Sphenostylis stenocarpa), frijol guandú (Cajanus cajan) y de Nigeria: frijol de corda (Vigna unguiculata) .
Concluyó que los factores tóxicos (tripsina, filatos y taninos) pueden eliminarse o reducirse durante la
maceración, descascarillado, fermenta ción y germinación.
Ologhobo & Fetuga (1984) analizaron los efectos del remojo, germinación , cocción y cocción en
autoclave con respecto a los contenidos de lectinas, taninos, ácido tilico , inhibidores de tripsina en diez
variedades de caup i (Vigna unguiculata L .Walp) cultivados en Nigeria. Los resultados indicaron que la
germ inación y el remojo fueron los tratamientos más efectivos para la disminución de filatos , en cuanto a
la germinac ión y cocción fueron los más efectivos para la disminución de taninos, confirmando que los
métodos tradicionales de cocción son adecuados para eliminar algunas sustancias indeseables.
Oesphande y col; (1982) verificaron que el contenido de taninos en 10 cultivares de frijol Phaseolus
vulgaris L en granos enteros y descascarados , presentó una variación de 33,7 a 282,2 mg Eq
catequ ina/100 9 de frijol y de 10,0 a 28,7 mg Eq catequinal 100 9 de frijol para granos enteros y
descascarados respect ivamente , observando una disminución en el frijol descascarado . Sin embargo
ocurrió lo inverso para el conten ido de fitatos, siendo la variación de 11,6 a 29,3 mg/g y 16,3 a 36,7 mg/g
para granos enteros y descascarados respectivamente .
As l mismo , el remojo en soluciones acuosas y alcalinas solubiliza y modifica los taninos (Aw y Swanson,
1979). En este sentido, el cuadro IX resume el efecto de distintos tratamientos sobre la inactivación de la
actividad inhibitoria de la trips ina (AIT) y la capacidad hemoaglutinante de las lectinas (AIH) en el frijol.
26
Cuadro IX. Efecto de distintos tratamientos tecnológicos sobre la reducción de la
act iv idad inh ib itoria de la tripsina y las lectinas.
Tratamientos
Inactivación (Ofo)"
~ AIT AIH
e
Vapor 65-97 90-100
Autoclave 85-100 99-100
Tostado en seco 54-82 85-99
Extrus ión 78-98 93-98
Fuente . Van der Poel, 1990
1,8 EFECTO DE LOS TRATAMIENTOS TECNOLÓGICOS SOBRE LA DIGESTIBILIDAD DE LA
PROTEiNA
Adem ás de la inactivación de los factores antinutricios por los tratami entos térmicos, las propiedades
flsico-qu lmicas de las prote lnas se modifican a causa de la desnaturalización producid a por tratamientos
fl sicos o interacciones qulmicas. La desnaturalización de las prote lnas puede ser reversible o irreversible
y los efectos pueden ser varios:
-Camb ios en la solubilidad de las protel nas deb ido a la diferente expos ición de unidades de pépt idos
hidrof ilicos e hidrofóbicos
-Cambios en la capac idad de absorción de agua
-P érdlda de la actividad biológica, por ejemplo en enzimas
-Mayor riesgo de rotura química debido a la exposición de enlaces pepUdicos menos estab les
-Cambios en la viscosidad de soluciones de prote lnas
-Dism inución de la capacidad de cristal ización
La mayorla de las leguminosas cont ienen fracc iones proteicas similares, según la propiedad de
solubiliza ción de las proternas. Por cons iguiente la digestibilidad parcial de las protelnas de leguminosas
se debe a la estructura compacta de las mismas causada principa lmente por las globulinas, que poseen
el mayor porcentaje de participación, estas a su vez se dividen en dos fracc iones proteicas denominadas
legumina y vicilina (chlcharos y habas ) y faseolina en el caso del frijo l.
27
La resistencia de estas protelnas a la proteólisis de las enzimas digestivas es un factor importante que
contribuye a la disminución de su aprovechamiento cuando no son tratadas con calor (Romero y Ryan,
1978).
El incremento en la digestibil idad de muchos alimentos ricos en protelnas tras el tratamiento térmico se
debe , al menos en parte, a la desnatura lización de su estructura tridimensional.
En el caso particular de la faseolina, donde se han realizado más estudios, se observa que cuando esta
protelna se calienta es más susceptible a la degradación en comparación con la que no se calienta y esta
última es muy resistente a la hidrólisis completa por tripsina, quimotripsina y pepsina (Desphande y
Nielsen, 1987; Nielsen, 1991). La inaccesibilidad de las enzimas a esta protelna se debe primordialmente
a sus propiedades estructurales y en particular a su estructura compacta.
En estudios comparativos entre diversas proteínas de leguminosas se ha observado como ya se comentó
que la prote ina del frijol faseolina es la más resistente a la digestión, seguida por la glicina y la 11-
conglic inina de la soya, siendo la vicilina (chicharo) la más susceptible (Nielsen, 1991). Confirmac ión de
estos hechos son las investigaciones llevadas a cabo por Oneguen y Saniel (1990) , quienes demostraron
que las estructuras cuaternarias de las globulinas de las leguminosas son muy compactas, poco
acces ibles a las enzimas digestivas y por tanto resistentes a la proteolisis in vitro.
Por otro lado, la fracción de albúmina representa un alto porcentaje del total de las protelnas en el frijol, la
proporciónentre albúminas y globulinas varia del 30 al 60% según la variedad (Chang y Satterfee, 1981).
Además una gran cantidad de la actividad inhibitoria de la tripsina está asociada con la fracción de
albúminas y sólo se elimina parcialmente mediante calentamiento (Genovese y Lajolo, 1996). En estado
natural , muchas de estas protelnas están englobadas en estructuras hidrocarbonadas como celulosas y
hemicelulosas . Dado que las enzimas de los animales monogástricos muestran una muy limitada
actividad frente a estas moléculas , las protelnas celulares se encuentran protegidas frente a las enzimas
proteollticas.
Con el propósito de mejorar la digestibilidad de las leguminosas y, en particular , de la protelna se utilizan
diversos tratamientos.
28
En este sentido, Van der Poel y col ; (1991) demostraron que la reconstituc ión (humedad y
almacenamiento en anaerobiosis de las semillas durante varios dlas) y la extrusión , causan un 50% en la
dism inución de la concentración de taninos en frijol, lo que produce un aumento en la digestibilidad "in
vitro" de la protelna.
1.9 AISLADOS DE PROTEINA
Por todo lo anterior, el mejorar la utilización de los frijoles endurecidos puede maximizarse a través del
entendimiento de los componentes fisicos y químicos del frijol ya que genera lmente los aspectos nutricios
y funcionales se visual izan de manera aislada (Uebersax y col; 1991). Por ello para mejorar su aporte
nutricio y para facilitar una utilización efectiva de este grano, se hace necesario eliminar o reducir la
actividad de factores antinutricios con el fin de incrementar la digestibilidad de la misma; asl como la
implantación de diversas estrategias de procesamiento para modificar la utilizac ión fisiológ ica de la
protefna y su rendimiento productivo con el fin de facilitar el desarrollo de alternativas en productos
económ icamente viables.
Por este hecho, la producc ión de aislados de protelna resulta de gran interés en la industria alimenticia; el
uso de los mismos como ingredientes funcionales, mejora la calidad nutricia de los productos que se
obtienen y su producc ión está en incremento (Lquari y col; 2002).
1.9.1 PROCESOS UTILIZADOS PARA LA OBTENCiÓN DE AISLADOS DE PROTEíNA
Varios factores afectan la extractabilidad de la proteina incluyendo el tamaño de la part icula y la cal idad
de la harina, el radio harina-solvente , el pH, la temperatura de extracc ión, la fuerza iónica y adición de
sales al extracto (Kinsella, 1979). La selección del proceso para obtener un aislado proteinico con
determ inadas propiedades está parcialmente determinada por la fuente de que se trate, es decir, cereal ,
leguminosa u oleag inosa (Soriano y Guerrero, 1992). Tradicionalmente, las protelnas de las fuentes
vegetales se han aislado por dos métodos :
1) Precipitación isoeléctrica : El cual, comprende la remoción de material insoluble por centrifugación
después de una solubil ización alcalina (pH 8-10) de las protelnas, posteriormente se lleva a cabo una
precipitac ión por la adición de ácido hasta alcanzar el punto isoeléctrico de las proteinas .
29
2) Extracción con solución salina (micelización): Este método comprende la precipitación de sales neutras
extra fdas por dilución en agua frfa. La protefna producida por esta vía tiene una estructura micelar antes
del secado ; las interacciones hidrofóbicas juegan un importante rol en la estabilización de tales aislados
(Paredes y col; 1991). Otros métodos incluyen la ultrafiltración, diafiltración e intercambio iónico mediante
diál isis con el uso de membranas industriales, caracterizadas para permitir el paso de solutos con
determ inado diámetro y peso molecular, reteniendo las protelnas y secando el residuo por liofilización ;
estas han sido usadas para producir aislados de protelna a partir de soya, semillas de algodón,
cacahuate y amaranto (Manak y col; 1980; Fidantsi y Doxastakis ; 2001).
Es de vital importanc ia realizar un estudio de la funcionalidad de estos aislados para utilizarlos como
ingredientes alimentarios . Cuatro protelnas provenientes de leguminosas como: soya, garbanzo, lupino y
cannav alia se han utilizado con éxito en la elaboración de alimentos, en adición proveen aminoácidos
esenciales y poseen caracteristicas deseab les referidas a las propiedades funcionales en alimentos
(Paredes y Ordorica, 1986). Las proteinas de reserva de las leguminosas se extraen generalmente en
medios acuosos , mientras que, para los cereales es más común el uso de surfactantes y disolventes
orgán icos. La tecnolog ia de preparación de los aislados de protelna en cereales y leguminosas incluye la
solubilizaci ón de proteinas en un medio alcalino y su subsecuente precipitación al punto isoeléctrico como
se muest ra en la Fig. 9. En este punto, las proteínas se separan de sustancias tales como: azúcares ,
fibra , Iipidos y otros componentes no deseables en el producto final (Lquari y col; 2002).
HARINA
Extracción I(agua o álcaü),
filtraro ~ntrifu9ar
SUERO O SOBR ENADANTE
AISLA DO DE PROTEINA
RESIDUO
CUAJADA I
l avarly concentrar
I PROTEINATO
Fig.9 Proceso para la producción de aislados de proteína
30
1.9.2VENTAJAS DEL PROCESO MEDIANTE PRECIPITACiÓN ISOELÉCTRICA.
El bajo costo de los productos qulmicos y la relativa simplicidad de los aparatos requeridos, hacen de la
extracc ión con álcali y ácido una opción ventajosa en comparación con otros procedimientos tales como
la separación de proteínas por membranas de ultrafiltración o la precipitación de sales solubles de
prote fna por dilución acuosa (Genovese y Lajolo, 1996). Por otro lado, el frijol es una leguminosa con
factores antinutricios tales como: lectinas, inhibidores de tripsina, filatos , taninos, ácido fltico y ciertos
hidratos de carbono indigeribles como la rafinosa y la estaquiosa, algunos de estos factores inhiben a las
enzimas digestivas o reaccionan con aminoácidos esenciales limitando la aplicación en varios productos
alimenticios .
Este problema puede ser parcialmente resuelto mediante la obtención de los aislados de protelna ya que
las diversas etapas para la obtención del mismo incluyen el descascarillado de la semilla que elimina gran
parte de los taninos que se encuentran principalmente en la cáscara, por otro lado los oligosacáridos, los
inhibidores de tripsina, así como los filatos, son solubles a pH's bajos lo que facilita su eliminación
durante la solubilización de proteínas, las cuales se separan de los hidratos de carbono mediante
precipitación y posterior centrifugación.
Por último, los reactivos que se utilizan para la preparación de los aislados, tales como: el cloruro de
sodio solubiliza albúminas y globulinas, mientras que, el hidróxido de sodio solubiliza albúminas,
globul inas y otras fracciones de protelna (Sánchez y col; 1999; EI-Adaway y col; 2001).
31
•
11. OBJETIVO GENERAL
Obtener un aislado de prote fna a partir del frijol común (Phaseolus vulgaris L.) y evaluar sus prop iedades
flsicas, qulmicas y funcionales con el fin de propone r un proceso alternativo para el aprovechamiento del
frijol endurecido.
2.1 OBJETIVOS PARTICULARES
Objetivo Particular 1: Caracterizar la materia prima mediante las determ inaciones de humedad, dureza,
capacidad de absorción de agua y tiempo de cocción para la obtención de harinas a partir de frijol fresco
y endurecido.
Objetivo Particular 2: Establecer los procedimientos y las condic iones mediante la modificación de los
métodos preliminares para la obtención de harinas y aislados a partir de frijol fresco y endurecido.
Objetivo Particular 3: Determ inar las caracteristicas físicas , quimicas y funcionales de los aislados
obten idos a partir de frijol fresco y endurecido, con el fin de evaluar su aporte nutricio.
32
l
3. METODOLOGiA
3.1 CUADRO METODOLÓGICO
OBJETIVO GENERAL : Obtener un aislado de prote ina a partir de frijol común (Phaseolus vulgaris L.) y
evaluar sus propiedades físicas, químicas y funcionales con el fin de proponer un proceso alternativopara el aprovechamiento del frijol endurecido.
I
.- .. .-
OBJ ETIVO PARTICULAR 1 I I OBJETIVO PART ICULAR 2 I rl OBJETIVO PARTICULAR 3
... ..
r-1f AcnVIDAD 3.2.3.1ACTIVIDAD 3.2.1.1 ..ENDURECIMIENTO DEL FRIJOL CARACTERIZACiÓN DE LAS
ACTMDAD 3.2.2.1 ACTIVIDAD 3.2.2.2 HARINAS Y LOS AISLADOS.- OBTENCiÓN DE OBTENCiÓN DE OBTENIDOS A PARTIR DE
HARINA CON AISLADOS CON FRIJOL FRESCO Y
ACTI VIDAD 3.2.1.2 FRUOL FRESCO FRIJOL FRESCO Y ENDURECIDO:
CARACT ERIZAC iÓN DE FRIJOL Y ENDURECIDO ENDURECIDO
HARINAS :
FRES CO y ENDURECIDO: f- pH 6.0.8.0 Y 9.0
a.AQP
b.MICROBIOLÓGICO
a.HUMEDAD r 25 Y 35'C c.PERFIL AMINOÁCIDOS
b.ABSORCIÓN DE AG UA
I I
d.TRIPTÓFANO
e.DUREZA e.ANTINUTRteIO S
d.TIEMPO DE COCCiÓN AISLADOS'
a.Aa?
b.MICROBIOLÓGICO
c PERFIL DE AMINOÁCIDOS
d.TRIPTÓFANO
e.ANTINUTRICIOS
I.ELECTROFORESIS
9·FUNCIONALES
h.FLAVONOIDES
RESULTADOS y DISCU SiÓN
I
¡
I CONCLUSIONES I
33
-
3.2. DESARROLLO EXPERIMENTAL
3.2.1 Objetivo Particular 1
Actividad 3.2.1.1 Endurecimiento de frijol
Se selecciono el frijol negro (Phaseolus vulgaris L.) variedad Jamapa cosecha 2003, por ser ésta la clase
de mayor consumo, además de ser originaria de México. El frijol se obtuvo en la Central de Abasto de la
Ciudad de México a un precio de $ 10.00 kg'. Se utilizaron 40 kg de frijol los cuales se dividieron en dos
muestras de 20 kg cada una mediante un muestreo aleatorio. El primer lote se utilizó para caracterizar y
obtener harina a partir de frijol fresco, el segundo lote se sometió a un proceso de endurecimiento, se
caracter izó y se obtuvo harina a partir de frijol endurecido. Para el endurecimiento del frijol se utilizó el
método informado por Palma-Tirado y col; (1992). Se preparó una solución reguladora de acetatos 0.1 M
a partir de ácido acético y acetato anhidro de sodio 0.1M en partes iguales; a esta solución se le
adicionaron 20 kg de frijol fresco y se dejaron remojar por 5 horas a sz'c. Después de ésto, los frijoles se
enjuagaron con agua corriente y se dejaron secar a temperatura ambiente (25°C).
Actividad 3.2.1.2 Caracterización de frijol fresco y endurecido
Se procedió a realizar diferentes pruebas con el fin de determinar si el frijol estaba endurecido o fresco
mediante: % de humedad, dureza, capacidad de absorción de agua y el efecto del remojo sobre el tiempo
de cocción. Además para verificar su estado se eliminó la cáscara y se observaron los cotiledones; los
frijoles frescos presentaron cotiledones más claros que los frijoles endurecidos.
a, Determinación de Humedad
Para la determinación de humedad, el grano fresco como el endurecido se sometieron a molienda en un
molino de discos (Modelo 4-E Quaker City Mili Straub Company, Philadelphia: PA; 19020 U.S.A) hasta
obtener una harina que pasó por un tamiz de malla 20. Se pesaron 5 muestras de 10 g c/u que se
colocaron en un Determinador de humedad (Modelo 890100 serie 184562 Brabender OHG, Duisburg
Germany), la temperatura se fijó a 105°C por 60 minutos, después de los cuales se leyó el % de
humedad en la escala de referencia. Esta determinación se realizó por triplicado, se obtuvo el promedio y
la desviación estándar.
-
I Precios Febrero 2003 34
b. Detenninación de Absorción de agua
Esta prueba se basó en determ inar la capacidad que tiene el grano para absorber agua y si la misma se
vio afectada por el proceso de endurecimiento acelerado al que fue sometido el grano. La capacidad de
absorción de agua se realizó según el método informado por Palma-Tirado y col; (1992) con algunas
modificaciones ; y se determ inó por triplicado, para ello se utilizaron 20 granos frescos y endurecidos por
separado en cada prueba. Los granos se sumergieron en un litro de agua destilada y se colocaron en un
baño de agua a 25°C durante 12 horas, posteriormente se drenaron y colocaron sobre un pedazo de
papel absorbente durante 5 minutos a temperatura ambiente, al término de este tiempo se pesaron. Se
determinó él % de agua absorb ida tomando como base el peso inicial de los granos antes del remojo y el
peso que se obtuvo al concluir el procedimiento . Siguiendo este procedimiento se determinó el aumento
de peso para cada una de las muestras. Se obtuvo el promedio y la desviación estándar.
c. Detenninación de Dureza
La dureza de los granos se determinó en ambas muestras, con el fin de determinar cambios en la
estructura del grano causados por el endurecimiento, para ello se utilizaron los granos del método de
absorción de agua. Se utilizó el penetrómetro (Modelo K19500 de Koehler Instrument Company, INC.,)
con el dispositivo de aguja (Fig. 10) a una distancia de 2.5 cm de la aguja al grano. La lectura se informó
en divisiones de 1110 mm. La dureza estará dada por la fuerza que aplica el dispositivo al penetrar la
muestra ; dividida entre el área del dispositivo, ésta a su vez dependerá de la profundidad de penetración
(Lectura de la carátula) y de las dimensiones de la aguja. Se realizó por triplicado y se obtuvo el promedio
y la desviación estándar.
D=E
A
F=mt ag
Área de la aguja =0.0769 cm2 + 27tr(L-I)
Mt = masa total de la aguja : 2.5 g
Ag = aceleración de la gravedad = 980 cmlseg2
L= altura penetrada
I = altura parte cónica
r = radio de la aguja
-
Fig. 10 Dimensiones aguja del penetrómetro 35
D. Detenninación de Tiempos de cocción
Es una caracterlstica que juega un papel importante en la aceptación del frijol por parte del consumidor,
asi un frijol endurecido , es aquel cuyo tiempo de cocción se ha incrementado significativamente . Se
determinó según el método informado por la NMX-FF-038-SCFI-2002 (Productos alimenticios no
industrializados para consumo humano fabaceas-frijol, a partir de grano remojado, para ello granos
enteros, frescos y endurecidos se remojaron durante 12 horas a temperatura ambiente, se retiró el agua
de remojo y se lavaron. Se utilizaron 30 semillas que se adicionaron a un litro de agua hirviendo, cada 15
minutos se tomaron 4 muestras de ambos frijoles con el fin de verificar el grado de cocción, para ello las
semillas se tomaron entre los dedos índice y pulgar y se presionaron ligeramente, cuando los cotiledones
cedieron a una ligera presión y estuvieron libres de granulosidad, se consideró que el frijol estaba cocido.
Esta prueba se realizó por triplicado, obteniéndose el promedio y la desviación estándar.
3.2.2 Objetivo particular 2
Actividad 3.2.2.1 Obtención de harina de frijol (Phaseolus vulgaris L.)
De la información técnica consultada se modificó el procedimiento informado por Ancona (1996) para la
elaborac ión de harina a partir de frijol fresco y endurecido, mismo que se esquematiza en el diagrama 1.
Con base en este procedimiento y a fin de establecer el más adecuado para obtener la harina de frijol, se
llevaron a cabo algunas modificaciones principalmente en las etapas de molienda y cribado. También se
incluyeron otras operaciones como: descascarillado. envasado y almacenamiento. Una vez que se
estableció el procedimiento final (diagrama 2), se procedió a la obtención de harina a partir de frijol fresco
y endurecido, para ello: se realizó la limpieza del grano, primero por medio de cribas, mediante el empleo
de tamices de tela metálica (tamiz de prueba malla 10 y 6 manufacturado por Tall-Mont de México) en
lotes de 1 kg de grano por espacio de 5 minutos. Posteriormente los granos se trituraron en un molino de
discos (Modelo 4-E Quaker City Mili Straub Company, Philadelphia; PA; 19020 U.S.A) después se
pasaron a través de cribas y con ayuda de una corriente de aire se eliminó la cáscara. Para obtener la
harina se hizo pasar el grano triturado sin cáscara por un molino de cuchillas (Thomas Wiley Modelo 4
Arthur H. Thomas Company Straub Company, Philadelphia; PA; U.S.A) hasta obtener un tamaño de
partícula que pasó por un tamiz de malla # 50 con el propósito de obtener harina fina. Por último se
envasó en bolsas de polietileno y almacenó en refrigeración.
36
-
Diagrama 1: Procedimiento para la obtención de harina de Haba blanca
(Cannavalia ensiformis/