Caracterización físico-química de pellets extruídos de torta de Higuerilla (Ricinus Comunis l) visando su uso en alimentos balanceados

Es de consenso mundial la diversificación de fuentes energéticas para substituir total o parcialmente el petróleo, bien como la de materias primas para uso en programas de biodiesel con la utilización de oleaginosas regionales con la intención de estimular la agricultura familiar, incorporar el hombre al campo, aumentar la renta familiar, entre otros. Por otro lado, una serie de productos resultantes de la extracción de aceite generan sólidos en forma de tortas que en muchos casos son descartados al medio ambiente o no son utilizados adecuadamente. Dependiendo del origen botánica esas tortas pueden tener características favorables para su aprovechamiento en alimentos balanceados. Algunas podrán poseer en su composición agentes anti nutricionales y tóxicos. Estas limitantes impiden su uso directo como componente en la elaboración de alimentos balanceados. En el caso de la torta de soya, resultante de la extracción de aceite se tiene conocimiento que existen factores nutricionales conocidos como inhibidores de tripsina, por ese motivo existen tratamientos, en algunos casos por extrusión, que eliminan la acción de este factor anti nutricional a través del calor. Por otro lado existen tortas que poseen altos tenores de fibras y materiales amiláceos y proteicos. En tales condiciones esos materiales sólidos, según sus características podrían ser sometidos al proceso de extrusión. El objetivo de este trabajo fue encontrar alternativas de destoxificación y desalrgeización de la torta de higuerilla para uso como complemento en alimentos balanceados. Las tortas de higuerilla no pueden ser utilizadas directamente como ingredientes para alimento balanceado por su toxidez y alergenicidad, pues poseen en su composición ricina, ricinina, y complejos alergénicos. (MACIEL et al., 2009; MARTINEZ-HERRERA et al., 2006). Existen diversos métodos para promover la destoxificación y desalergenización de las tortas. Entre ellos, los métodos físicos con tratamientos térmicos y con alta presión. Son relatados en la literatura experimentos realizados en autoclave en fajas de temperatura entre 60 a 205 ºC y presiones de hasta 103 MPa (15 psi). Entre los métodos mixtos, químicos/físicos, la adición de ácidos (H2SO4), sales (NaCl, NaOCl), óxidos (CaO) y bases (NaOH, CaOH) han sido aplicados, (FURTADO et al., 2012, KATOLE et al., 2012, CAI et al., 2005). Sin embargo, cuando se asocia agentes químicos a un proceso físico, por ejemplo, el uso de autoclaves o cocimiento convencional, el rendimiento es considerablemente pequeño, lo que normalmente compromete su aplicación en larga escala. De esta forma, el uso de métodos continuos de procesamiento, tales como la extrusión termoplástica, presentan gran potencial de uso el tratamiento de las tortas, particularmente en el caso da la higuerilla, o que é presentado en este trabajo.

El gobierno brasileño ha estimulado proyectos de investigación que viabilicen el cultivo y utilización de oleaginosas no sólo en áreas ya cultivadas, mas también en regiones más carentes como en el Nor Este del país. En consecuencia de este estímulo miles de hectáreas de higuerilla han sido plantadas y consecuentemente su posterior procesamiento para uso en el aceite resultante para biodiesel. Esto implica, también, grandes cantidades de residuo sólido en forma de torta, conteniendo aproximadamente 40% de proteína. En muchos casos sub utilizado o simplemente descartado al medio ambiente. En trabajos anteriores (ASCHERI et al, 2007) estudiaron preliminarmente una forma de destoxificar la torta desgrasada de higuerilla utilizando hasta con 3% de cal y con esta mezcla sometida al proceso de extrusión considerando parámetros de extrusión de alta tasa de cizallamiento. Los resultados mostraron que hubo una notable caída de la toxicidad por ricina, pero no totalmente a lo que se refiere a la alergenicidad. Los trabajos bioquímicos y de bioensayos realizados por MACHADO, et al, mostraron que aún había indicios de la presencia de toxicidad en la torta lo que implicó en la necesidad de nuevas aplicaciones para su aprovechamiento como complemento en alimentos balanceados. Con base en trabajos anteriores (Ascheri et al, 2007; Santos, 2009), fueron utilizados parámetros de extrusión que permitan un mejor grado de destoxificación de la torta de higuerilla, visto que los resultados de esa investigación indicaron que la torta de mamona extruida con maíz y cal, de acuerdo a nuestro experimento puede substituir en 100% el salvado de soja en la dieta de cabras lecheras sin algún perjuicio en su producción o en su composición físico-química de la leche (SANTOS, et al, 2009) .

En el presente estudio fue utilizado la extrusión, asociados a tratamientos químicos con el objetivo de inactivar la proteína tóxica y simultáneamente desactivar los epítopos alergénicos. Fue utilizado como materia prima: Torta de higuerilla desgrasada procedente de la Empresa Bom Brasil Óleo de Mamona Ltda., grits de maíz, procedente de Caramuru alimentos, Cal (CaO) comercial utilizada en la industria de la construcción. El proceso de extrusión de la torta de higuerilla fue realizado utilizando una extrusora de doble tornillo co-rotativo, de tasa de cizallamiento intermediario, modelo GT II Extruder, Shandong Saibainuo Machinery Co., Ltda. Equipado con 30 dados de salida de 5 mm. y cuchillas de corte de velocidad regulable. Sistema de calentamiento eléctricos de 3 zonas.

Procedimiento de extrusión.- En los ensayos de extrusión se utilizó harina de higuerilla 73%; grits de maíz 20% y 7% de cal homogenizados y colocados al sistema de alimentación. El acondicionamiento de humedad del proceso fue ajustado a 20%, con temperaturas de 60, 85 y 160°C en la primera, segunda y tercera zonas del cañón, respectivamente. Velocidad de alimentación de aproximadamente 80kg/h. Los extruidos fueron recogidos en forma de pellets y sometidos a secado hasta adquirir aproximadamente 5% de humedad y empacados. Muestras de estos pellets fueron utilizados para los diferentes análisis físicos y químicos.

Las materias primas y producto final fueron caracterizadas cuanto a su composición centesimal: proteínas, lípidos y cenizas, según metodologías descritas: a) humedad (AOAC, 2005, método 934.01); b) extracto etéreo (AOAC, 2005, método 945.38), utilizando éter de petróleo y extractor Soxhlet; c) nitrógeno total (AACC, 1995, método 46-13), método tradicional Kjeldahl, modificado, utilizando mezcla de catalizador Na2SO4, CuSO4 e Se. Utilizándose como titulante H2SO4, 0.1N. d) cenizas (AOAC, 2005, método 923.03), con incineración en mufla.

Fueron determinados las principales características físicas de los extruidos:

Granulometría de la materia prima.- Para la clasificación granulométrica de las materias primas se utilizó la metodología de Ascheri e Carvalho (2008). Se clasificaron 100 g de materia-prima cruda, durante 10 minutos, en un conjunto de siete mallas arredondeadas, para el dispositivo vibratorio da marca RO-TAP modelo RX-29-10 con aberturas en las mallas de 1200, 1000, 853, 710, 422, 354, 297 μm, respectivamente. En seguida, las cantidades retenidas en cada malla, fueron pesadas en balanza digital de la marca Mettler Toledo, modelo SB 12001 los valores expresos en porcentaje.

En las muestras extruidas, fueron determinados el índice de absorción de agua (IAA), segundo HOLAY & HARPER (1982), grado de gelatinização del almidón (CHIANG & JOHNSON, 1977) la densidad y dureza, en durómetro electrónico. Todas as análisis fueron realizados por triplicado y repetidas cuando variaron más de 5%.

En la tabla 1 son presentados los resultados de granulometría de las muestras de grits de maíz y harina de torta de higuerilla utilizada en el proceso de extrusión. El tamaño das partículas ha sido también apuntado como un factor importante en la expansión y cocimiento, principalmente cuando se utiliza extrusores con tornillo único. Las partículas pequeñas son más rápidamente fundidas y la masa resultante, de baja viscosidad, no es transportada apropiadamente. Este problema puede, en esos casos, ser eliminada por la reducción de humedad. En contraste, cuando se utiliza un extrusor de doble tornillo, como el caso del experimento realizado, el tamaño de partícula parece no ser de significativa importancia.

Tabla 1: distribución granulométrica de grits de maíz degerminado y harina de higuerilla desgrasada

Con base en los trabajos anteriores (Ascheri et al, 2007; Santos, 2009), fueron utilizados los parámetros de extrusión que permitan un mejor grado de destoxificación de la torta de higuerilla, en este experimento, visto que los resultados de esa investigación indicaron que la torta de mamona extruida con maíz y cal, de acuerdo a nuestro experimento (Santos, 2009) puede substituir en 100% el salvado de soja en la dieta de cabras lecheras sin algún perjuicio en su producción o en su composición físico-química de la leche. Las características de los extruidos pueden ser observados en las Figura 1, (a) y (b). En la figura 1. pueden ser observados los pelles resultantes de la mezcla de harina desgrasada de higuerilla y maíz conteniendo 7% de cal.

Tabla 2: Resultados da composición proximal de la materia prima y de los pellets extruidos.

Mezcla de 73% de harina de higuerilla; 20% grits de maíz; 7% de cal (CaO)

Figura 1: Pellets resultantes de la extrusión de harina de higuerilla extruida con maíz y 7% de cal. (A) Sistema de corte abierto para visualizar el extruido. (B) pellets cortados.

Los resultados de las propiedades físicas son presentados en la Tabla 3. De acuerdo a los resultados la densidad estuvo cerca de los valores de pellets elaborados con torta de soya como fuente principal de proteína y grits de maíz como fuente de carbohidratos. Considerando que esta torta posee un tenor mayor de fibras es un dato importante por el hecho de haber conseguido una buena expansión. Probablemente atribuida al tenor de grits de maíz inserido en la formulación, el porcentaje de cocimiento del almidón alcanzó un nivel considerable lo que es favorable para una mejor digestibilidad.

Tabla 3: Propiedades físicas y de cocimiento de pellets extruidos de mezclas de harina de higuerilla, maíz y cal.

Mezcla de 73% de harina de higuerilla; 20% grits de maíz; 7% de cal (CaO)

Agradecemos a las instituciones: "Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)", "Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro (FAPERJ)" e "Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)" , por el apoyo financiero y las becas concedidas.