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Introducción
En la actualidad existe un creciente interés por la obtención de ingredientes alternativos. Esto se debe a la tendencia hacia una mayor población mundial, la preocupación por la seguridad alimentaria y el hambre, así como un aumento en la prevalencia de enfermedades crónicas no transmisibles (1). Las fuentes alimenticias vegetales como las legumbres, se posicionan como opciones económicas y versátiles para la formulación de alimentos saludables (2).
El género Lupinus (familia Fabaceae) comprende alrededor de 267 especies, incluye legumbres que crecen desde el nivel del mar hasta la altura de los Andes (3). Las de mayor consumo son: lupino blanco (que corresponde a la especie L. albus), lupino azul (L. angustifolius), lupino amarillo (L. luteus) y lupino andino (L. mutabilis) (3). Según estadísticas de la Organización para las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación (FAO), en el 2019 se produjeron 1.006.842 toneladas de lupinos a nivel mundial, inferior producción comparada con la de otras legumbres como la soja y el garbanzo (4). Su comercialización a gran escala se encuentra limitada por la presencia de alcaloides, compuestos amargos y tóxicos (5). Niveles de alcaloides superiores a 0,035 mg/kg de peso corporal/día se asocian con enfermedad hepática y bloqueo neuromuscular (6). La mayoría de estas sustancias son solubles en agua, por lo que el proceso tradicional de eliminación o “desamargado” incluye el remojo de las semillas, su cocción y lavado durante 5 días (5). Este proceso permite extraer el 99,7% de los alcaloides, pudiéndose alcanzar niveles compatibles con un consumo seguro (0,02-0,07 g/100g) (5,6).
Los granos son fuente de fibra dietaria (30-50 g/100g), proteína (25-50 g/100g) y aceites esenciales (oleico y linoleico) (5). Asimismo, presentan fitoquímicos, sustancias con poder antioxidante y funcional como los polifenoles (5,7).
Se estima que cada año se fabrican 500.000 toneladas de productos alimenticios que contienen lupinos como ingredientes (8). Las variedades de lupino andino se consumen como semilla en preparaciones de la cocina tradicional, su diversificación es incipiente (9). En nuestro país, se encuentran poco desarrollados y la generación de valor agregado dirige hacia el desarrollo de alimentos (10). El objetivo de este estudio fue caracterizar las propiedades físico-químicas y funcionales de harinas de lupino, blanco y andino, crudas y tratadas (aptas para el consumo).
Materiales y Método
Obtención de harinas aptas para el consumo
Las semillas de lupino blanco (Lupinus albus, cv. Multitalia) y andino (L. mutabilis) se adquirieron en comercios de la ciudad de Salta. Los granos de lupino blanco crudo se remojaron a 50ºC (relación 1:3 p/v) por 18 horas y se lavaron con agua a 50°C durante 5 días hasta que no presentaron sabor amargo (11). Las semillas de lupino andino se remojaron en agua por 18 horas a 25ºC (relación 1:3 p/v) y se cocinaron durante 1 h a 98ºC (relación 1:3 p/v). Luego, se lavaron durante 5 días hasta que al probarlos no se percibió sabor amargo (12). Tanto la muestra de lupino blanco como andino desamargadas (tratadas) se secaron en estufa a 60ºC hasta obtener un valor de humedad inferior al 12% (13). Se molieron en un equipo High Speed 100W en ciclos de 5 seg, se tamizaron por una zaranda de 60 Mesh y se almacenaron a 5ºC en bolsas plásticas con cierre hermético.
Propiedades físico-químicas
El contenido de alcaloides se evaluó mediante una volumetría (titulación con NaOH 0,01N y rojo de metilo como indicador) (13). La composición centesimal se estableció según metodología de la Association of Official Agricultural Chemists (AOAC) (14). La humedad se estableció por un método indirecto (desecación a 105°C hasta peso constante), las cenizas por calcinación a 550°C, proteínas por el método Kjeldahl (N x 6,25) y grasa total, por Soxhlet, utilizando éter de petróleo 60°. La fibra dietaria total y sus fracciones se determinaron aplicando un método enzimático-gravimétrico (15). Los carbohidratos se calcularon por diferencia (carbohidratos = 100 - [%Proteínas + %Grasas + %Cenizas + %Fibra Dietaria Total] y los resultados se expresaron como g/100g de materia seca. Calcio y sodio se evaluaron por espectrometría de absorción/emisión atómica y fósforo por absorción molecular (14). El contenido de estos minerales se expresó en mg/100g de materia seca. Los parámetros de color se determinaron con un colorímetro digital Lab Kits D65. Las determinaciones de CIELAB (L*, a*, b*) se realizaron por sextuplicado (16). Los índices de absorción en agua (IAA) y de solubilidad en agua (ISA) se evaluaron por extracción con agua a 30°C y posterior evaporación del gel. El IAA se expresó en g de agua absorbidos/g de muestra y el ISA en g/100g (17).
Propiedades funcionales
El contenido de fitoquímicos se determinó en extractos metanol:agua 70:30 v/v (18). Los polifenoles se evaluaron con el reactivo de Folin-Ciocalteu (765 nm) (19); los resultados se expresaron en mg de equivalentes de ácido gálico/100g. Los flavonoides se determinaron según Zhisheny J et al. (510 nm) (20) y los resultados se expresaron en mg de equivalente de catequina/100g. La extracción y cuantificación de carotenoides se realizó según Rodríguez Amaya D.B. (21) y se expresaron en mg de equivalentes de b-caroteno/100g. Para el perfil de compuestos fenólicos, los extractos se filtraron, rotaevaporaron y liofilizaron (18). Luego, se disolvieron en etanol 60° y se analizaron empleando HPLC (Waters Corporation®, Milford, MA, EE.UU.). Las condiciones cromatográficas incluyeron una columna C18 (Waters®XBridge®) (4,6 × 150 mm, 5 mm), válvula de inyección manual con un bucle de 20 mL (Rheodyne Inc., Cotati, CA), caudal de 0,5 mL/min) y un detector de arreglo de fotodiodos (18).
Análisis estadísticos
Las determinaciones se efectuaron al menos por triplicado y los resultados se expresaron como el promedio +/- desvío estándar. El análisis de color se efectuó al menos por sextuplicado. Se empleó test de Shapiro-Wilks para evaluar la distribución normal. Para el análisis estadístico se empleó una prueba de ANOVA de una vía con un nivel de significancia de p<0,05. Todos los análisis se realizaron mediante software Infostat® (22).
Resultados
Propiedades físico-químicas
Se partió de lupinos blanco y andino cuyo contenido de alcaloides fue 2,8 ± 0,1 g y 3,2 ± 0,1 g de lupanina/100g del alimento, respectivamente. El desamargado disminuyó la concentración hasta niveles aceptables para la ingesta (0,03 ± 0,01 g y 0,01 ± 0,04 g/100g, respectivamente). El contenido de humedad en el lupino blanco crudo correspondió a 10,6 ± 0,9 g/100g, mientras que la harina tratada presentó un valor de 9,7 ± 1,9 g/100g. La variedad andina presentó un valor de 8,6 ± 1,2 g/100g, mientras que en la harina tratada fue 9,7 ± 2,2 g/100g.
En la Tabla 1 se presenta la composición centesimal de las harinas de lupino expresadas en materia seca. El contenido de proteína fue superior en el andino comparado con el lupino blanco, no se observaron diferencias significativas luego del desamargado. Las harinas crudas mostraron similar contenido de grasa y se incrementó en blanco y andino luego del desamargado. El contenido de fibra dietaria total fue similar en los granos crudos de lupinos blanco y andino. El proceso involucrado en el desamargado redujo su contenido en las muestras. La fracción insoluble fue superior en la variedad andina cruda que en la blanca. Como consecuencia del lavado se evidenció una reducción de la misma (Tabla 1). En cuanto a la fracción soluble, el lupino blanco presentó mayor contenido que el andino. Sin embargo, como consecuencia del proceso empleado se aumentó esta fracción en el andino. Se encontraron carbohidratos sólo en las harinas de lupino blanco.
El contenido de minerales totales, expresado como cenizas, fue mayor en la variedad andina y se redujo como consecuencia del proceso efectuado. Las harinas de lupino blanco presentaron un contenido superior de calcio pero inferiores de fósforo respecto del andino (Tabla 1). El contenido de calcio no se modificó como consecuencia del proceso empleado para el desamargado. En tanto que el de fósforo se redujo. En cuanto al sodio, este fue similar en blanco y andino crudos, decreciendo en las harinas aptas para el consumo.
Las harinas presentaron color amarillo con tendencia al rojo, dado por los parámetros positivos de b* = 39,9; 45,2; 30,9 y 32,4 y a* = 8,09; 8,1; 5,45 y 8,4 para lupino blanco y andino crudos y desamargados, respectivamente. Presentaron alta luminosidad (L*= 75,9; 74,9; 79,5 y 75,5).
Los valores de IAA fueron 8,2 y 6,6 g/g en la variedad blanca y 6,8 y 7,9 g/g en la andina. El ISA fue de 78,9 y 61,9 g/100g en lupino blanco y 70,0 y 78,8 g/100g en el andino. Tanto el IAA como el ISA se incrementaron luego del desamargado en el andino, mientras que en el blanco disminuyeron.
Propiedades funcionales
En la Tabla 2 se muestra el contenido de fitoquímicos de las harinas de lupino. Los polifenoles se hallaron en inferior cantidad en el lupino blanco crudo y decrecieron por el desamargado en ambos lupinos. Los flavonoides, por el contrario, se hallaron en inferior cantidad en el andino crudo y se redujeron luego del proceso. El contenido de carotenoides fue superior en el lupino blanco crudo respecto del andino. Se observó una reducción en la variedad blanca como consecuencia del desamargado, mientras que en el andino se incrementó.
En la Tabla 3 se indican los tiempos de retención y longitud de onda de los flavonoides detectados en harinas de lupino. Se detectaron 3 flavonas y 3 isoflavonas en las de lupino blanco, mientras que en las del andino se identificaron 5 flavonas y 3 isoflavonas.
Discusión
El proceso de desamargado indujo cambios en la composición y propiedades funcionales de las harinas tratadas de lupino comparadas con las semillas crudas. El aumento de la humedad en el andino podría deberse a su mayor capacidad de absorción y retención de agua (5).
Por otro lado, el mayor porcentaje de grasas observado en ambos lupinos luego del proceso aplicado, podría explicarse por la duración y la temperatura a 50° en blanco y de ebullición en andino. Estas condiciones ocasionaron la conversión de algunos aceites, en otros, por lo tanto, incrementaron la concentración final de grasas totales en las muestras (23).
Con respecto al contenido de fibra dietaria total, el proceso de desamargado redujo su contenido en las harinas tratadas. Sin embargo, sus fracciones mostraron diferentes tendencias a incrementar o disminuir de acuerdo a la variedad analizada. Por un lado, la fracción insoluble disminuyó en el andino, que pudo haberse ocasionado por el desprendimiento de cáscaras que se produce durante la cocción y lavado (5). En cuanto a la fracción soluble, aumentó en el andino como consecuencia del proceso aplicado. Esto pudo deberse a la disminución de la fracción insoluble (5,24). Asimismo, la variedad andina presenta en general, la mayoría de sus carbohidratos en forma de oligosacáridos que estarían contemplados en este valor de fibra (5).
La reducción de los minerales totales en las harinas tratadas podría deberse a la solubilización de éstos durante el lavado (5,24). En referencia a los minerales como el calcio, otros autores registraron reducciones luego del desamargado en las harinas de lupino blanco (25), mientras que, en la variedad andina, se evidenció un incremento en la concentración de este mineral (24). En relación al fósforo, en este estudio se hallaron valores inferiores en las harinas tratadas comparados con otros autores, que van de 300 a 700 mg/100g (5,24,26); mientras que el contenido de sodio decreció en las muestras tratadas con respecto a las crudas (24,25,26). Las diferencias en el contenido de los minerales en las harinas tratadas en este estudio, comparados con otros, se explicarían por las variedades utilizadas y el proceso de desamargado aplicado, incluyendo o no cocción (24,25,26).
Las harinas de lupino blanco y andino tratadas mostraron una tendencia al amarillo y al rojo que podría relacionarse con la presencia de flavonoides y carotenoides (27). El desamargado afectó las características de color, se presentaron más opacas, menos amarillas y con mayor tendencia al rojo. Los cambios ocurridos por el proceso de desamargado se podrían atribuir a la reacción de Maillard, a la pérdida de flavonoides y carotenoides o bien a la coagulación de proteínas (5,27).
Tanto el IAA como el ISA se incrementaron luego del desamargado en el andino, mientras que en el blanco disminuyeron. Se ha reportado que las semillas que tienen un mayor porcentaje de polisacáridos solubles son a la vez más higroscópicas (5). Asimismo, aquellas que son altas en proteínas solubles (como la andina), presentan mayor solubilidad en agua (5). En contraste, la reducción de la solubilidad en agua observada en el lupino blanco podría explicarse por una menor capacidad de los grupos hidrófilos de sus proteínas para interactuar con el agua o bien por la disminución de material higroscópico (como los polisacáridos) (5).
En relación a las propiedades funcionales analizadas en las harinas, los datos reportados en la bibliografía para los polifenoles y flavonoides son dispares: dependen de la variedad evaluada, los extractos utilizados (acuosos o metanólicos), las condiciones de desamargado y las unidades en las cuales expresaron los resultados (mg de equivalentes de catequina, ácido gálico o vitexina) (27). Por lo tanto, las comparaciones serían superfluas y subjetivas, ya que se considerarían unidades y protocolos de análisis diferentes. La tendencia a incrementar el contenido de flavonoides en la variedad andina luego del proceso podría explicarse por su disposición en el interior de las células que evita su extracción y posterior eliminación, además de su conversión a otros compuestos de similar naturaleza (28).
Por último, el proceso de desamargado no modificó el perfil de compuestos presentes en las harinas. Según lo consultado en la bibliografía, los tiempos de retención y la longitud de onda de las isoflavonas podrían corresponder a genisteína y glicósidos derivados de la genisteína (7,27). Con respecto a las flavonas, fueron de naturaleza desconocida o no se pudieron comparar con la base de datos existente. El perfil se mantuvo luego del proceso aplicado, a pesar que el contenido de flavonoides totales varió. Sería de importancia evaluar la bioactividad (efectos antioxidantes, hipoglucemiantes y antihipertensivos) de los remanentes fitoquímicos presentes en las harinas tratadas (27).
Conclusiones
Las harinas de lupino aptas para el consumo presentaron una alta proporción de proteínas, grasas y fibra dietaria. El desamargado disminuyó el contenido de sodio y fósforo en los granos, aunque el calcio no se modificó. El desamargado modificó el color de las harinas al hacerlas más opacas, menos amarillas y con mayor tendencia al rojo. La harina de lupino andino presentó mayor índice de absorción y solubilidad en agua. A su vez, se presentó un interesante contenido de polifenoles, flavonoides y carotenoides. Dentro de los flavonoides, se identificaron 3 isoflavonas y 3 flavonas en la harina de lupino blanco, mientras que en la variedad andina se hallaron 5 flavonas y 3 isoflavonas.
Los productos obtenidos podrían utilizarse en la elaboración de alimentos saludables dada su composición química y riqueza en fitoquímicos. Se recomienda, en particular, el uso de la harina de lupino andino, dado su potencial para la producción industrial.
