Procesamiento en seco de harina de chía (Salvia hispanica L.): caracterización química de fibra y proteína
Dry processing of chía (Salvia hispanica L.) flour: chemical characterization of fiber and protein

Abstract

Chia (Salvia hispanica L.) was a major crop for ancient Mesoamerican cultures. Defatted chia has fiber and protein contents similar to those of other oilseeds currently used in the food industry. A characterization is done of fiber- and protein-rich fractions extracted from defatted chia flour by dry fractionation. Split chia seeds were defatted with hexane, milled to produce a meal and fractionated. Milling efficiency was 968 g/kg. A 100-mesh Tyler-type screen was used to separate the high fiber-content fraction (which is caught in the screen) from the high protein-content fraction (which passes through). The fiber-rich fraction (FRF) had 295.6 g/kg crude fiber content and 564.6 g/kg total dietary fiber (TDF) content, of which 534.5 g/kg was insoluble dietary fiber (IDF) and 30.1 g/kg was soluble dietary fiber (SDF). The protein-rich fraction (PRF) contained 446.2 g/kg crude protein, consisting mainly of globulins (64.86%) and glutelins (20.21%). Its in vitro digestibility was 77.53%. The PRF amino acid profile showed high levels of essential sulfur amino acids and non-essential amino acids, and deficient levels of tryptophan and lysine.

La chía (Salvia hispánica L.) fue uno de los cultivos más importantes en los pueblos Azteca y Maya antes de la conquista. El objetivo del trabajo fue obtener y caracterizar las fracciones ricas en fibra y proteína de la harina desgrasada de chía (Salvia hispanica L.) utilizando un procesamiento por vía seca. La harina fue fraccionada obteniéndose una eficiencia de 968 g/kg y el proceso indicó el uso de un tamiz de malla 100 (140 μm) para la separación de dos fracciones: aquella que no atravesó que se caracterizó por ser rica en fibra (FRF), y la fracción cribada por ser rica en proteína (FRP). La FRF presentó un contenido de fibra dietética total (FDT) de 564,6 g/kg, compuesta en su mayoría por fibra dietética insoluble (FDI) con 534,5 g/kg y un contenido de 30,1 g/kg de fibra dietética soluble (FDS). En la FRP se obtuvo 446,2 g/kg de proteína cruda, constituida por globulinas (64,86%) y glutelinas (20,21%), principalmente. La digestibilidad in vitro fue de 77,53% y el análisis de aminoácidos indicó un elevado contenido de aminoácidos esenciales azufrados y no esenciales ácidos, pero un deficiente contenido en triptofano y lisina.

Keywords:

• Salvia hispanica L.
• dry processing
• dietary fiber
• protein

Palabras clave:

• Salvia hispanica L.
• procesamiento en seco
• fibra dietética
• proteína

Introducción

Las semillas de chía (Salvia hispanica L.) pertenecen a un grupo de plantas de la familia Labiatae que eran ampliamente usadas como ingrediente alimenticio y medicinal por los habitantes precolombinos de México y Guatemala. Su cultivo era únicamente superado por el maíz y frijol, lo cual denota la importancia que representaba (Cahill, 2003). En años más recientes, las investigaciones sobre la chía cobraron mayor relevancia, al descubrirse que tiene un contenido de entre 298 y 320 g/kg de aceite. En este sentido, se han realizado un buen número de estudios sobre la composición en ácidos grasos del aceite. Se ha encontrando que 970 g/kg del aceite de chía está compuesto por lípidos neutros (Bushway, Wilson, Houston, & Bushway, 1984) y 574 g/kg de éstos, son ácido linolénico. Esté es un ácido graso con tres insaturaciones conocido como omega 3 y cuyo consumo repercute en importantes beneficios como en la reducción del riesgo de sufrir sobre todo enfermedades cardio-coronarias (Bemelmans, Broer, Feskens, Smit, Muskiet, Lefrandt, Bonn, May, & Meyboom-de Jong, 2002). También se reportan 172 g/kg de linoleico, 93 g/kg de oleico y sólo el 10 g/kg o menos de ácidos grasos saturados (palmítico, esteárico y araquídico principalmente). La importancia de los omega 3 radica en que son precursores de los ácidos eicosapentanoico EPA (C20:5) y docosahexanoico DHA (C22:6) que se sabe tienen un importante papel en la coagulación sanguínea (EPA) y en la disminución de la agregación plaquetaria y de los niveles de triglicéridos en sangre (Bemelmans et al., 2002). También se ha ensayado la inclusión de semillas de chía (ricas en omega 3) en alimentación animal; demostrando que pueden ser incorporados en dietas de gallinas sin afectar el sabor del producto, como ocurre de forma convencional cuando se aumenta el contenido de ácidos grasos con dos y tres insaturaciones (Ayerza & Coates, 2001).

Sin embargo, después de extraer el aceite a las semillas, se obtiene un co-producto con un contenido importante de fibra, proteína, y otros compuestos de tipo flavonoles como la miricetina, quercetina, kaempferol y algunos ácidos cinámicos como el cafeico y el clorogénico que se ha demostrado poseen probada actividad antioxidante (Taga, Miller, & Pratt, 1984), además de poseer un polisacárido con alto contenido de ácido urónico, con una estructura química conformada de una cadena principal de unidades β-D-xilopiranosil y α-D-glucopiranosil con ramificaciones de ácido 4-O-metil glucopiranosilurónico (Lin, Daniel, & Whistler, 1994), que se comporta como mucílago con una alta capacidad de retención de agua que es deseable en un producto fibroso.

Para la obtención de productos con elevado contenido de un componente en particular, existen diversos métodos y procesamientos al que se somete a una materia prima para la obtención de harinas o productos, que pueden afectar las propiedades de la misma ya que provocan desnaturalización de proteínas, formación de nuevos complejos de proteínas, degredación de aminóacidos, reacciones de Maillad, reducción de la digestibilidad, etc. En tratamientos por vía húmeda, un inconveniente inherente es la pérdida de proteínas solubles, ya que por ejemplo Bergthaller, Dijkink, Langelaan y Vereijken (2001), han reportado que la precipitación isoeléctrica empleada en la obtención de concentrados proteínicos, conlleva el riesgo de la pérdida de la fracción de las vicilinas. Las modificaciones estructurales de algunos componentes, así como la pérdida de compuestos de naturaleza fenólica con potencial de impartir actividad antioxidante son otros inconvenientes. La principal ventaja del fraccionamiento en seco es la simplicidad del procesamiento, aunado a la disminución o nulidad en el uso de agua u otros disolventes con la consecuente ventaja que no se generan efluentes o residuos. Los procesos de fraccionamiento en seco se han usado de forma eficiente en la obtención por ejemplo de almidones y proteínas de leguminosas, como lo reportan Otto, Baik y Czuchajowska (1997), quienes han aportado un fraccionamiento en seco de harina de garbanzo obteniendo rendimientos de 52% de fracción externa del garbanzo compuesto fundamentalmente de fibra. En este mismo sentido se ha reportado que el fraccionamiento en seco bien sea empleando vibración o separación empleando corrientes de aire (elutriación), resultó ser la mitad de eficiente contra el procesamiento vía húmeda, pero elimina en su totalidad la producción de nejayote o agua residual conteniendo álcalis fuertes (Srinivasan & Singh, 2008). De forma similar, existe evidencia del uso combinado de tamizado y elutriación para la separación de componentes poco deseados por su alta viscosidad como las β-glucanas de la harina de cebada empleada en fermentación (Srinivasan et al., 2005).

La necesidad de contar con fuentes novedosas de productos ricos en fibra y en proteína, radica en su cada vez mayor “popularidad” estimulada por los beneficios que se le atribuyen, toda vez que los suplementos con alto contenido de fibra son recomendados en el tratamiento del síndrome de colon irritable para el mejoramiento del tránsito intestinal (Singh, Makharia, & Joshi, 2008). Asimismo, se ha encontrado que los productos ricos en fibra y proteína ayudan a la reducción de un 12,8% de los niveles plasmáticos de colesterol asociado a lipoproteínas de baja densidad (LDL) y de un 12,3% de glucosa (Aller et al., 2004). Por lo tanto, el objetivo de este trabajo fue establecer un procesamiento por vía seca de harina desgrasada de chía para la obtención de dos fracciones: una rica en proteína y la otra en fibra, así como la determinación de sus principales características químicas.

Materiales y métodos

Semillas y reactivos

Se obtuvieron 4,5 kg de semillas de chía (Salvia hispanica L.) en la ciudad de Tapachula, Chiapas, México (14°54′ N, 92°56′ W), éstas fueron trituradas en un molino de cuchillas de laboratorio Thomas-Wiley® (Modelo 4, Thomas Scientific, Swedesboro, NJ, USA), para conseguir fracturarlas y ser usadas en las etapas posteriores. Se conservó una muestra de 500 g para determinar su composición proximal de acuerdo a los métodos oficiales de la AOAC (1997). Todos los reactivos empleados fueron de J.T. Baker (Phillipsburg, NJ) grado analítico y las enzimas de Sigma-Aldrich Química, Toluca, México.

Obtención de harina

En lotes de 500 g, se procedió a desgrasar las semillas trituradas mediante un sistema Friedrich (Travilab, Yucatán, México) empleando hexano como solvente, realizando cuatro reflujos a cada lote con duración aproximada de 80 min/reflujo. Posterior al desgrasado, se realizó una molienda en molino Wiley equipado con una malla de 1 mm, la harina obtenida se sometió a una segunda etapa de desgrasado utilizando el procedimiento antes descrito. Después de esto, se realizó una segunda molienda, esta vez adaptando una malla de 0,5 mm al molino Wiley. La harina obtenida de los lotes fue homogeneizada y empleada en los fraccionamientos posteriores, además se tomó una muestra para determinar su composición proximal.

Fraccionamiento vía seca

Se realizó el tamizado tomando 500 g de muestras de harina desgrasada de chía molida a 0,5 mm y homogeneizada, la cual, por duplicado, se sometió a un fraccionamiento en seco durante un tiempo de 20 min, obteniendo diferentes fracciones por granulometría. Para esto, se utilizaron tamices tipo Tyler (Laval Lab Inc, Quebec, Canadá) con mallas 45 (280 μm), 60 (240 μm), 100 (140 μm), 150 (104 μm) y 200 (73 μm), en un sistema de agitación y tamizado tipo Ro-Tap® (Laval Lab Inc, Quebec, Canadá), de acuerdo a la metodología reportada por Otto et al. (1997). Se tomaron los pesos del material retenido en cada tamiz y se calculó el rendimiento con respecto al peso de la harina alimentada. A las muestras obtenidas en cada uno de los tamices se les determinó según los métodos de AOAC (1997) antes referidos los siguientes parámetros: humedad, proteína cruda y fibra cruda. Como variables de respuesta para calificar el experimento se consideró el rendimiento en peso de cada una de las fracciones, así como los contenidos de proteína cruda y fibra cruda. De acuerdo a los resultados obtenidos se realizó nuevamente por duplicado, el fraccionamiento en seco, pero en esta ocasión utilizando sólo la malla que permitió la mayor recuperación de proteína y fibra.

Composición proximal

A la harina integral, a la harina desgrasada (0,5 mm) y a las fracciones obtenidas se les determinó su contenido de nitrógeno (método 954.01), grasa cruda (método 920.39), cenizas (método 923.03), fibra cruda (método 962.09) y humedad (método 925.09) de acuerdo a la AOAC (1997). El nitrógeno fue determinado con un sistema de digestión Kjeltec (Tecator, Höganäs, Sweden), usando sulfatos de cobre y de potasio como catalizadores. El contenido de proteína fue expresado como nitrógeno multiplicado por el factor 6,25. El contenido de grasa cruda fue obtenido por extracción con hexano durante 1 h. Las cenizas fueron calculadas como el peso de la muestra después de la calcinación a 550°C durante 4 h. La humedad fue medida como la pérdida en peso de la muestra después de permanecer por 4 h a 110°C en una estufa de secado. El contenido de carbohidratos fue estimado como extracto libre de nitrógeno (ELN) (g/kg de ELN).

Caracterización de la fracción rica en fibra (FRF)

A la fracción rica en fibra obtenida de los procesamientos se le determinó su composición química de acuerdo a los siguientes métodos:

1. Fibra dietética total (FDT). Se determinó por el método enzimático gravimétrico planteado por Prosky, Asp, Schweizer, Devries y Forda (1988). Se utilizaron cuatro crisoles para fibra a peso constante, previamente fueron colocados en la mufla durante 45 min a 550°C, para eliminar todas las impurezas que pudiera tener, posteriormente se les agregó 0,5 g de celite y se le añadieron 10 ml de etanol a una concentración de 780 g/L, que se eliminó utilizando vacío y formando una capa esparcida homogéneamente, se colocaron en la estufa a 130°C durante 90 min, se dejaron enfriar en un desecador y se pesaron. Después de esto se pesó por cuadriplicado 1 g (b.s.) de muestra, se transfirió a matraces Erlenmeyer de 500 ml y se le adicionó 50 ml de buffer fosfato 0,05 N de pH 6 (se pesó 9,6593 g de NaH₂PO₄ y 1,4 g de Na₂HPO₄, se diluyeron en 700 ml de agua destilada, se ajustó el pH a 6 y se aforó a 1 L). Posteriormente los matraces se colocaron en un baño Gallenkamp a 100°C con agitación durante 10 min, y sin sacarlos se les añadió 0,1 ml de α-amilasa termoestable, tapándolos rápidamente con papel aluminio y se agitaron a 60 rpm durante 15 min. Una vez pasado el tiempo se sacaron los matraces y se enfriaron bajo el agua a temperatura ambiente. Se midió el pH y se ajustó a 7,5 con la adición de NaOH 0,275 N. Posteriormente, se colocaron los matraces a un baño a 60°C durante 10 min, y sin sacarlos se les agregó 0,1 ml de proteasa, ésta fue preparada momentos antes de su uso (50 mg de proteasa disueltos en 1,0 ml de buffer fosfato pH 6); se taparon y se agitaron durante 30 min a 60 rpm, una vez pasado el tiempo se enfriaron bajo el agua y se les ajustó el pH a 4 con la adición de HCl 0,325 N. Seguidamente se colocaron los matraces en el baño a 60°C durante 10 min con agitación y sin sacarlos se les adicionó 0,3 ml de amiloglucosidasa y se agitaron durante 30 min. Se les adicionó etanol a una concentración de 950 g/L precalentado a 60°C, en una relación 1:4 v/v, (aprox. 300 ml) a cada matraz. El contenido de cada matraz se filtró a vacío en cada crisol previamente preparado y a peso constante. El residuo que quedó en el matraz se lavó con tres porciones de 20 ml de etanol a 780 g/L, dos porciones de 10 ml de etanol a 950 g/L y dos porciones de 10 ml de acetona, para precipitar los polisacáridos solubles. Los crisoles que contenían el residuo se secaron a 105°C durante toda la noche en la estufa, se enfriaron en el desecador y se pesaron (P1). De los residuos de la cuatro muestras, a dos se les determinó proteína cruda (P2) y los otros dos, se incineraron durante 4 h a 550°C, se enfriaron en el desecador y se pesaron (P3). Se calculó el porcentaje de FDT = [(P1− P2−P3)*100/peso de la muestra].

2. Fibra dietética insoluble (FDI). Cuantificada con la misma técnica que para FDT, siguiendo el mismo procedimiento pero omitiendo el tratamiento con etanol a 950 g/L (Prosky et al., 1988).

3. Fibra dietética soluble (FDS). Se obtuvo por diferencia entre la fibra dietética total y la fibra dietética insoluble; FDS = FDT−FDI (Prosky et al., 1988).

4. Fibra neutro detergente (FND). Se determinó por el método de van Soest (1994). Se pesaron 0,25 g (b.s.) de muestra y se trasfirieron a un vaso Berzelieus, se les adicionó 100 ml de solución neutro detergente a temperatura ambiente (30 g de lauril sulfato de sodio, 18,61 g de EDTA (ácido etilendiaminotetraacétido) 2H₂O, 6,81 g de borato de sodio 10 H₂O, 4,56 g de fosfato de sodio dibásico; aforados a 1 L y ajustando el pH a 7,0 ± 0,1 con NaOH 0,275 N ó HCl 0,325 N según sea el caso). Posteriormente se calentó hasta ebullición y se mantuvo en reflujo durante 1 h; transcurrido este tiempo, se agitó el vaso para resuspender el material sólido, posteriormente se decantó la solución con la muestra suspendida en un crisol a peso constante (P1) y se colocó en un filtro con succión a vacío, se lavó tres veces con 20 ml de agua a 80°C y dos veces con 10 ml de acetona. Por último, los crisoles se secaron a 105°C durante 12 h, se enfriaron y se pesaron (P2). Se calculó el porcentaje de FND = (P2−P1*100/peso de la muestra).

5. Fibra ácido detergente (FAD). Se determinó por el método de van Soest y Wine (1967). Se pesaron 0,25 g (b.s.) de muestra y se trasfirieron a un vaso Berzelieus, se les adicionaron 100 ml de solución ácido detergente a temperatura ambiente (27,62 ml de H₂SO₄ 1 N, 20 g de bromuro de cetil trimetil amonio (CTAB), se aforó a 1 L y se agitó hasta completa disolución). Posteriormente se calentó hasta ebullición y se mantuvo en reflujo durante 1 h; transcurrido este tiempo, se agitó el vaso para resuspender el material sólido, posteriormente se decantó la solución con la muestra suspendida en un crisol a peso constante (P1) y se colocó en un filtro con succión a vacío, se lavó dos veces con 20 ml agua a 95°C y dos veces con 10 ml de acetona. Por último, los crisoles se secaron a 105°C durante 12 h, se enfriaron y se pesaron (P2). Se calculó el porcentaje de FAD = (P2−P1*100/peso de la muestra).

6. Lignina ácido detergente (LAD). Se determinó mediante la técnica de Goering y van Soest (1975). Después de determinar la FAD, el residuo fue tratado tres veces con H₂SO₄ a una concentración de 720 g/L hasta la mitad del crisol, para disolver la celulosa, se agitó con una varilla de vidrio, dejándola dentro, y esperando a que se drene el crisol sin dejar que éste se seque. Posteriormente se retiró todo el ácido posible usando vacío y se lavó con agua hasta liberar el ácido y retirar la varilla. Los crisoles se secaron a 105°C durante 12 h, se enfriaron y se pesaron (P1), después se colocaron en la mufla a 550°C durante 3 h, se enfriaron y se pesaron (P2). Se calculó el porcentaje de LAD = (P1−P2*100/peso de la muestra).

7. Celulosa. Se calculó mediante la siguiente fórmula: porcentaje de celulosa = FAD−LAD (Tejada, 1992).

8. Hemicelulosa. Calculada mediante la siguiente fórmula: porcentaje de hemicelulosa = FND−FAD (Tejada, 1992).

Caracterización de la fracción rica en proteína (FRP)

Fraccionamiento de proteínas por solubilidad

Se realizó con base en las propiedades de solubilidad de las proteínas, usando una adaptación a la metodología de Gallegos-Tintoré, Pacheco-Aguirre, Betancur-Ancona y Chel-Guerrero (2004). Se realizó un extracción con agua a 2 g (b.s.) de muestra en una proporción 1:10 p/v harina:solvente, la cual se mantuvo en agitación magnética durante 2 h a una temperatura de 4°C, posteriormente se centrifugó a 8000 g por 30 min a 4°C; en el sobrenadante se obtuvo la fracción de albúminas. Al precipitado se resuspendió en 20 ml de una solución de NaCl a 100 g/kg y la mezcla se colocó en agitación durante 2 h a 4°C, posteriormente se centrifugó a 8000 g durante 30 min a 4°C para obtener en el sobrenadante la fracción de globulinas. El precipitado se resuspendió nuevamente en 20 ml de solución de iso-propanol a una concentración de 700 g/L, se agitó en las mismas condiciones por 2 h y se centrifugó a 8000 g durante 30 min a 4°C para obtener en el sobrenadante la fracción de prolaminas. Finalmente este último precipitado se resuspendió en 20 ml de solución de NaOH 0,1M, se agitó durante 2 h a 4°C y se centrifugó a las condiciones anteriores para obtener en el sobrenadante la fracción de las glutelinas. El residuo de la extracción se secó durante 6 h a 90°C y posteriormente se le determinó, junto con las cuatro fracciones obtenidas, la proteína cruda por el método de AOAC (1997).

Cuantificación de aminoácidos

Se realizó según el método de Alaiz, Navarro, Giron y Vioque (1992), que consistió en poner las muestras conteniendo 2 mg de proteína a hidrólisis con HCl 6N a 110°C durante 24 h y derivatizadas con etoximetilenmalonato. Los aminoácidos son determinados por HPLC, con un equipo 600E (Waters, Milford, MA, USA) con sistema de multisolventes e inyector automático 712 (Wisp) y detector UV-Vis 484 (Wisp), usando ácido DL-α-aminobutírico como estándar interno. La separación se realizó en una columna de fase reversa de 300 × 3,9 mm de diámetro interno (Nova Pack C₁₈, 4 μm, Waters) usando un sistema de gradiente binario de acetato de sodio 25 mM pH 6 y acetonitrilo a una temperatura de 18°C. Los datos fueron procesados con el software MassLynx 820 versión 3.3.

Digestibilidad in vitro

Se determinó de acuerdo con el método de Hsu, Vavak, Satterlee y Miller (1977). Se prepararon 50 ml de una suspensión acuosa de harina (con una concentración proteínica de 6,25 mg/ml) y se ajustó el pH a 8 con HCl 0,1 N ó NaOH 0,1 N manteniendo en agitación en un baño de agua a 37°C. Se preparó una solución multienzimática con 1,6 mg de tripsina (Sigma T-0303 con 15,500 unidades/mg de proteína), 3,1 mg de quimotripsina (Sigma C-4129 con 76 unidades/mg de proteína) y 1,3 mg de peptidasa (Sigma P-7500 con 102 unidades/g de proteína) por ml, y se le ajustó el pH a 8 manteniéndola en un baño de hielo. Una vez efectuado lo anterior, se añadieron 5 ml a la suspensión que se mantuvo en agitación a 37°C. Se midió la caída de pH con un potenciómetro digital después de un período de 10 min. Se calculó la digestibilidad in vitro (y) a partir de la ecuación: y = 210,464−18,103×, donde: × = pH de la suspensión proteínica inmediatamente después de la digestión con la solución multienzimática después de 10 min.

Análisis estadístico

Los resultados fueron analizados utilizando medidas de tendencia central y de dispersión, así como análisis de varianza y comparación de medias para establecer diferencias usando la prueba del rango múltiple de Duncan para el fraccionamiento, así como prueba t-student para probar diferencias entre medias de la composición proximal de las dos fracciones, de acuerdo a los métodos sugeridos por Montgomery (2003) y con la ayuda del paquete computacional Statgraphics Plus versión 5.0

Resultados y discusión

Rendimiento de la molienda y desgrasado

Durante el proceso de trituración de las semillas se obtuvo un rendimiento cercano a 998 g/kg; por tanto durante esta etapa la pérdida de materia prima fue mínima. Los rendimientos obtenidos de los procesos de molienda de las semillas de S. hispanica hasta un tamaño de partícula de 1 mm fue de 989 g/kg, y de 978,8 g/kg para un tamaño de 0,5 mm. El rendimiento global (968 g/kg) se compara favorablemente contra otros obtenidos por ejemplo en la molienda de amaranto (Amaranthus cruentus) usando un molino de tres fases cuyo rendimiento fue de 955 g/kg (Búcaro & Bressani, 2002), también en el caso de Canavalia ensiformis L. usando un molino de martillos Molino Mykro (Frances Micron, Barcelona, España), el cual alcanzó un rendimiento de 952 g/kg (Betancur-Ancona, Peraza-Mercado, Moguel-Ordoñez, & Fuertes-Blanco, 2004a). Estos resultados ponen de manifiesto que en los rendimientos en la operación de molienda además de ser determinante el material a moler, puede influir el volumen de muestra a procesar, ya que mientras mas grande es el lote, el rendimiento tiende a ser menor, así como del equipo empleado, pues el molino Wiley empleado en este trabajo controla mejor el escape de los finos.

Rendimientos del fraccionamiento por vía seca

Los rendimientos del fraccionamiento por vía seca muestran que los mayores se obtuvieron en los tamices 45 (partículas con tamaño mayor de 280 μm) y 100 (partículas de tamaño entre 140 y 240 μm) con un 550,4 y 312,3 g/kg, respectivamente (Tabla 1). Las fracciones retenidas en la malla 200 (partículas entre 73 y 104 μm) y la fracción de tamaño menor a 73 μm mostró el rendimiento más bajo con 0,46%. En todas las fracciones los rendimientos mostrados fueron significativamente diferentes (P < 0,05). A las partículas de la fracción con tamaño menor de 73 μm no fue posible determinar las variables de respuesta, debido a que la masa obtenida apenas alcanzó 2,3 g en cada operación de tamizado.

Tabla 1. Rendimientos del tamizado y contenido de humedad, proteína cruda y fibra cruda (g/kg b.s.) de las fracciones separadas por vía seca de harina de chía.
Table 1. Yields and moisture, protein and fiber (g/kg db) contents of the fractions separated for dry process of chia flour.

Tamiz	Fracción (μm)	Rendimiento (g/kg)	Humedad (g/kg b.h)	Proteína cruda	Fibra cruda
45	>280	550,4^f	65,6^a	257,7^a	283^e
60	240–280	38,2^c	65,9^a	270,6^a	266,7^d
100	140–240	32,3^e	68,8^ab	305,3^b	223,5^c
150	104–140	74,9^d	75,3^c	355,6^c	139,3^b
200	73–104	18,3^b	73,9^bc	422,9^d	74,1^a
<200	<73	4,6^a	nd	nd	nd
Nota: nd: no determinado. ^a–fValores con letras diferentes en la misma columna denotan diferencia significativa (P < 0,05). Note: nd: not determined. ^a–fValues with different letters in the same column denote significant difference (P < 0.05).

Otto et al. (1997) realizaron un fraccionamiento de harina de garbanzo con tamices de tamaño mayor a 86 μm y encontraron un mayor rendimiento (521 g/kg) en la fracción con partículas de tamaño >300 μm, resultado muy parecido al encontrado en el presente trabajo atribuyendo este comportamiento a la acumulación de la fracción externa del cotiledón del garbanzo; este mismo fenómeno puede estar ocurriendo con las semillas de chía que exhiben como se mencionó, una proporción elevada de material de cubierta (cáscara), lo que hace que se retengan más partículas de tamaño mayor >280 μm.

Contenido de proteína y fibra cruda

La fracción que retuvo el mayor porcentaje de proteína fue la de tamaño entre 73 y 104 μm (422,9 g/kg) con aproximadamente 150 g/kg más que la fracción de tamaño >280 μm (Tabla 1), a excepción de las fracciones retenidas en las mallas 45 y 60, que mostraron un contenido estadísticamente igual (P > 0,05), la demás fracciones fueron estadísticamente diferentes (P < 0,05). Es notorio que a medida que disminuye el tamaño de partícula incrementa el contenido de proteína cruda, un efecto similar reportan Vieira y De Francisco (2004), para harina de cebada desnuda. Pese a esto, en todas las fracciones se observa un incremento de proteína con respecto a la semilla sin desgrasar la cual presenta un contenido de 211 g/kg (b.s.), y un fraccionamiento eficiente con respecto al contenido en la harina desgrasada (322 g/kg b.s.) como se aprecia en la Tabla 2.

Tabla 2. Composición proximal de las harinas: integral triturada y desgrasada molida a 0,5 mm, empleadas en el estudio.
Table 2. Proximate composition of chia flours: whole, and defatted and milled to 0.5 mm.

Componente	(g/kg b.s.)
	Harina integral triturada	Harina desgrasada
Humedad	(44,2 ± 0,2)^a	(68,7 ± 1,0)^b
Proteína (N × 6.25)	211 ± 1,1^a	322,4 ± 1,7^b
Fibra cruda	305,9 ± 3,7^a	265 ± 2,8^b
Grasa	259,8 ± 1,0^a	4,5 ± 0,2^b
Cenizas	48,6 ± 0,3^a	70,9 ± 0,2^b
ELN	174,7 ± 3,2^a	337,2 ± 4,9^b
Nota: ^a–bValores con letras diferentes en la misma fila denotan diferencia significativa (P < 0,05). Note: ^a–bValues with different letters in the same row denote significant difference (P < 0.05).

Con respecto al contenido de fibra cruda ocurre un efecto inverso; pues al disminuir el tamaño de partícula disminuye el contenido de fibra cruda, esto muestra una relación directa entre el tamaño de las partículas y el contenido de fibra cruda. El mayor porcentaje de fibra cruda se encontró en la fracción con tamaño >280 μm (283 g/kg) cuatro veces superior al encontrado en la fracción fina de tamaño <73 μm (74,1 g/kg); estos resultados confirman que la cáscara de las semillas retenida en la fracción gruesa es rica en fibra, sin embargo este contenido fue muy similar al encontrado en la harina desgrasada.

Considerando el rendimiento del tamizado, el contenido de fibra cruda y de proteína cruda se tomó la decisión de utilizar el tamiz número 100 para obtener dos fracciones, de tamaño mayor y menor de 140 μm, considerando que la fracción retenida en el tamiz (>140 μm) fuese una fracción rica en fibra y la que pase por el tamiz (<140 μm) sea una fracción con mayor contenido de proteína.

Tamizado empleando malla 100

Después de realizar el tamizado usando solamente la malla 100, se obtuvo un 806,8 ± 0,8 g/kg de harina ‘gruesa’ es decir con tamaño de partícula >140 μm y un 185,5 ± 3,8 g/kg de harina con tamaño de partícula <140 μm; mostrando ligeras variaciones a los valores teóricos esperados si se suman los rendimientos mostrados en la Tabla 1, debido en parte al efecto de usar un solo tamiz que promueve una menor aglomeración de las partículas más finas y permite que éstas pasen al fondo.

Composición proximal de las fracciones obtenidas

Al determinar los componentes principales de las dos fracciones obtenidas, se encontró que la fracción con tamaño mayor de 140 μm fue estadísticamente diferente (P < 0,05) a la fracción de tamaño menor a 140 μm en la mayoría de los componentes, a excepción del contenido de grasa cruda y los extractos libres de nitrógeno (Tabla 3) donde se encontró igualdad estadística (P > 0,05), ambas fracciones presentaron un contenido muy bajo de grasa y un contenido de ELN similar a la harina de origen.

Tabla 3. Composición proximal de las fracciones obtenidas del tamizado de harina desgrasada de semillas de S. hispanica.
Table 3. Proximate composition of the Salvia hispanica fractions obtained through dry processing defatted flour.

Componente	(g/kg b.s.)
	Fracción >140 μm	Fracción <140 μm
Humedad	(69,6 ± 0,2^a)	(76,7 ± 0,7^b)
Proteína (N × 6.25)	281,4 ± 0,7^a	446,2 ± 0,6^b
Fibra cruda	295,6 ± 3,6^a	114,8 ± 0,8^b
Grasa cruda	4,6 ± 0,3^a	5,4 ± 0,3^a
Cenizas	65,1 ± 0,4^a	88,4 ± 0,5^b
ELN	353,3 ± 3,8^a	345,2 ± 0,6^a
Nota: ^a–bValores con letras diferentes en la misma fila denotan diferencia significativa (P < 0,05). Note: ^a–bValues with different letters in the same row denote significant difference (P < 0.05).

La fracción de tamaño mayor a 140 μm logró concentrar el contenido de fibra (295,6 g/kg b.s.) a expensas del contenido de proteína; caso contrario ocurrió con la fracción fina, la cual mostró un contenido superior de proteína (446,2 g/kg b.s.) siendo por tanto ambas fracciones ricas, en fibra la primera y en proteína la segunda.

Composición de la fracción rica en fibra (FRF)

El contenido de fibra dietética total (FDT) de la fracción rica en fibra fue de 564,6 g/kg (Tabla 4), la fracción mayoritaria de este componente estuvo dada, como se observa por la fibra dietética insoluble (FDI), frente a un contenido de 30,1 g/kg de fibra dietética soluble (FDS). Al comparar con los valores reportados por Craig y Sons (2004) de 339, 303 y 30,7 g/kg para FDT, FDI y FDS, respectivamente, con semillas de S. hispanica se pone de manifiesto que el proceso de fraccionamiento por vía seca usando malla 100 logró concentrar de forma eficiente el contenido de FDT. Resultados similares a los encontrados en este estudio se reportan para un residuo fibroso de Canavalia ensiformis (Betancur-Ancona et al., 2004a) y para al producto comercial Metamucil® con 527,2 g/kg (Martínez-Flores, Maya-Cortés, Figueroa-Cárdenas, Garnica-Romo, & Ponce-Saavedra, 2009). Se puede ver así que la FRF de chía presentó una composición de fibra dietética tanto soluble como insoluble similar a la reportada en la leguminosa, pero diferente, principalmente en el contenido de FDS al reportado en muchas frutas tal como los valores para cáscara de maracuyá, 570, 476, 94 g/kg); y guayaba 641, 552 y 89 g/kg, para FDT, FDI y FDS respectivamente (Chau & Huang, 2003).

Tabla 4. Composición química de la fracción rica en fibra de harina de chía (Salvia hispanica L.) en comparación con otras fibras.
Table 4. Chemical composition of chia (Salvia hispanica L.) fiber-rich fraction compared to other fibers.

Componente	(g/kg b.s.)
	FRF chía	Residuo fibroso C. ensiformis	Residuo fibroso Maracuyá^c
Fibra dietética total	564,6 ± 3,5	558,8^a	632,5
insoluble	534,5 ± 16,2	524,9^a	467,5
soluble	30,1 ± 12,8	33,8^a	165
Fibra neutro detergente	545,1 ± 4,4	398,7^b	458,6
Fibra ácido detergente	454,3 ± 4,4	307,2^b	424,9
Lignina ácido detergente	202,7 ± 4,6	9,9^b	264,8
Celulosa	251,6 ± 0,2	297,2^b	160
Hemicelulosa	90,8 ± 0,4	91,5^b	33,7
Nota: ^aBetancur-Ancona et al., 2004b; ^bPeraza-Mercado et al., 2006; ^cVillela et al., 1999. Note: ^aBetancur-Ancona et al., 2004b; ^bPeraza-Mercado et al., 2006; ^cVillela et al., 1999.

Se encontraron además valores altos en el contenido de celulosa, hemicelulosa y lignina, estos componentes contribuyen a la fracción de FDI, lo que hace que ésta incremente su proporción en la FDT. Tomando esto en cuenta, la FRF de chía podría ser incorporada como ingrediente en la elaboración de productos de tipo dietético-fisiológicos, puesto que el consumo de fibra dietética de tipo insoluble está relacionado considerablemente con una sensación de saciedad; ya que por su capacidad de absorber agua, la fibra ocupa un espacio en el estómago y disminuye la necesidad de ingerir alimentos, produciendo también un aumento en el volumen y peso de la masa fecal lo que se refleja en el mejor funcionamiento del sistema digestivo y reducción de padecimientos como constipación, estreñimiento e incluso cáncer de colon.

La FRF presentó un contenido de fibra neutro detergente de 545,1 g/kg, que corresponde a la fracción de celulosa, hemicelulosa y lignina y que se considera elevada al comparase contra residuos obtenidos de frutas, donde se encontraron valores de 463,8 y 441,6 g/kg para maracuyá (Villela, Maldonado, & Coelho, 1999); incluso al compararse con el residuo fibroso de C. ensiformis (Tabla 4) y otras leguminosas evaluadas por Rehinan, Rashid y Shah (2004), donde reportan como valor mayor 298 g/kg para lentejas; estos valores podrían indicar que la fracción de fibra dietética de la chía está en su mayoría formada por polisacáridos estructurales y lignina, que actuarían como FDI, y que es sólo parcialmente asimilada por monogástricos.

El contenido de fibra ácido detergente constituye la porción menos digerible de la fibra dietética, como celulosa, lignina y cenizas insolubles en ácido y presentó un valor de 454,3 g/kg el cual se asemeja a los resultados reportados por Villela et al. (1999), para residuo fibroso de maracuyá, pero resulta superior al reportado por Peraza-Mercado, Moguel-Ordoñez y Betancur-Ancona (2006) para residuo fibroso de C. ensiformis. En cuanto al contenido de lignina ácido detergente, se encontró un valor de 202,7 g/kg, este contenido es considerable ya que en esta fracción se encuentran la lignina cruda y cutina; y la lignina está relacionada al efecto hipocolesterémico asociado con el consumo de fibra dietética dada su capacidad para absorber ácidos biliares, por tanto podría haber contribución con este efecto, que puede ser cuantificado como la capacidad de absorción de moléculas orgánicas (CAMO).

Los contenidos de celulosa (251,6 g/kg) y hemicelulosa (90,8 g/kg) encontrados se consideran similares a los reportados por Peraza-Mercado et al. (2006) para un residuo fibroso de C. ensiformis. El contenido encontrado de estos dos componentes puede hacer pensar que la mayor constitución de las paredes celulares está formada por complejos celulosa-hemicelulosa, con un consecuente bajo contenido de pectinas, como ocurre en la pared celular de la mayoría de las monocotiledóneas. Una de las desventajas de incorporar valores celulosa en la dieta, es la capacidad que tiene para ligar minerales y debido a su contenido elevado en la FRF, se podría atrapar minerales importantes como el Ca y Fe. Esta capacidad es inferior a la de la lignina y la pectina; por lo que la unión con los minerales podría ser débil y posiblemente después de la fermentación intestinal logre liberarlos al medio.

Composición de la fracción rica en proteína (FRP)

Fraccionamiento de proteínas por solubilidad

El porcentaje relativo de cada fracción obtenida de la FRP de chía fue de 64,86% (globulinas), 20,21% (glutelinas), 10,89% (albúminas) y 4,04% para las prolaminas (Tabla 5). Este patrón de fraccionamiento se asemeja a los resultados reportados para harina de C. ensiformis donde se obtuvo 45,8; 26,9; 15,1 y 2,1% respectivamente (Gallegos-Tintoré et al., 2004). La FRF de chía muestra también una alta similitud a la composición de las fracciones de Avena sativa L., formada por (globulinas, ∼55%; glutelinas, 20–25%; albúminas, 10–15% y prolaminas 10–15%) (Hoseney, 1994). Al compararlos con resultados obtenidos por Marcone (2000) con semillas de amaranto (Amaranthus pumilus) se observa gran diferencia, ya que en estas semillas la componente mayoritaria estuvo dada por la fracción de las glutelinas (51,49%), aunque la de menor presencia fueron las prolaminas (1,20%). Esto es dependiente de la fuente botánica, aunque también del método usado, ya que puede haber diferencias entre resultados encontrados con semillas de la misma especie incluso, que pueden deberse a los procedimientos de extracción, variedad de las especies y la preparación de de las harinas como ya se mencionó antes, de tal modo que el proceso de extracción de aceite usando hexano pudo haber provocado cambios estructurales que repercuten en la solubilidad de las proteínas.

Tabla 5. Distribución de las fracciones de proteína de la fracción rica en proteína de S. hispanica.
Table 5. Protein solubility distribution of chia (S. hispanica) protein-rich fraction.

Fracción	Cantidad de proteína extraída (g/kg)	Extracción de proteínas (g/kg)	% relativo de las fracciones de Osborne
Albúminas	33,86 ± 0,43	80,7	10,89
Globulinas	201,55 ± 4,02	484,1	64,86
Prolaminas	12,57 ± 1,45	30	4,04
Glutelinas	62,79 ± 3,39	150	20,21
Total	310,77	742,2	100

El total de proteína recuperada (742,2 g/kg) se considera satisfactorio, y apropiado para este material ya que algunos autores reportan que cuando se realiza este fraccionamiento a harina previamente desgrasada, disminuye el total de proteína recuperada (Nikokyris & Kandylis, 1997), así como la fracción de globulinas (Marcone, 2000), sin embargo en este estudio resultó la fracción mayoritaria.

Determinación de aminoácidos

La composición de aminoácidos tanto de la harina desgrasada como de la FRP de chía se muestra en la Tabla 6. Se puede apreciar que algunos aminoácidos como tirosina, histidina, arginina y prolina aumentaron su contenido en la FRP con respecto a la harina desgrasada. Los aminoácidos azufrados cisteína y metionina, se encontraron en una proporción elevada y con el proceso de fraccionamiento en seco aumentaron su concentración, ya que pasaron de valores de 19 y 13 g/kg de proteína en la harina hasta 24 y 31 g/kg en la FRP respectivamente; esto es contrario a lo que se ha reportado (Friedman & Brandon, 2001), donde se asevera que el procesamiento y almacenamiento de la harina disminuye drásticamente el contenido de estos aminoácidos con la consecuente formación de compuestos oxidados; pero en este caso, el procesamiento que no involucró etapas húmedas podría estar contribuyendo al incremento de los mismos. Lo anterior manifiesta que la FRF posee un aporte bastante considerable con respecto de los aminoácidos azufrados. Tanto la FRF como la harina mostraron una cantidad importante de los aminoácidos ácidos no esenciales (aspártico y glutámico), tal como se ha reportado que ocurre para algunas leguminosas (Betancur-Ancona, Gallegos-Tintoré, & Chel-Guerrero, 2004b).

Tabla 6. Composición de aminoácidos de la harina desgrasada y la FRP de semillas de S. hispanica.
Table 6. Amino acids composition of defatted flour and protein-rich fraction of S. hispanica.

Aminoácido	g/kg de proteína
	Harina desgrasada	FRP de chía	FAO (1991)
Esenciales
Lisina	50 ± 0	50 ± 0	58
Triptofano	9,5 ± 1	8 ± 0	11
Fenilalanina	51,5 ± 1	50,5 ± 1	63^a
Tirosina	23 ± 0	29 ± 0
Metionina	13 ± 0	31 ± 0	25^b
Cisteína	19 ± 0	24, ± 0
Treonina	39 ± 0	39 ± 0	34
Leucina	72 ± 0	69,5 ± 1	66
Isoleucina	33 ± 0	32 ± 0	28
Valina	46 ± 0	46 ± 0	35
No esenciales
Ácido aspártico	102,5 ± 1	93,5 ± 1
Ácido glutámico	199,5 ± 1	192,0 ± 0
Serina	64,5 ± 1	63 ± 0
Histidina	25,5 ± 1	27 ± 0
Arginina	102,5 ± 1	106 ± 0
Alanina	51 ± 0	50 ± 0
Prolina	40 ± 1	40,5 ± 2
Glicina	59 ± 0	49,5 ± 1
Nota: ^aFenilalanina + Tirosina; ^bMetionina + Cisteína. Note: ^aPhenylalanine + Tyrosine; ^bMethionine + Cysteine.

Sin embargo, tanto la harina como la FRP exhibieron estar limitadas por los aminoácidos lisina y triptofano, siendo el más significativo el segundo, que mostró un valor de 9,5 g/kg de proteína en la harina y de 8,0 g/kg de proteína, en comparación con el estándar de FAO, que es de 11 g/kg de proteína. Dicho valor puede ser considerado aceptable si se compara con los resultado obtenidos para proteínas tanto de harina como de aislado de lupino donde se reporta un valor de 6 g/kg de proteína para ambas muestras (Lqari, Vioque, Pedroche, & Millán, 2002) así como para proteínas del salvado de arroz (7 g/kg de proteína), pero resultó inferior al reportado para el aislado proteínico del mismo salvado de 12 g/kg de proteína (Wang, Hettiarachchy, Burks, & Siebenmorgen, 1999) y otras fuentes usadas de forma convencional, como aislado proteínico de soya con 12 g/kg de proteína y caseína con 14 g/kg de proteína (Morita & Kiriyama, 1993).

Los resultados obtenidos coinciden parcialmente con los reportes anteriormente, pero se comprueba, que tanto la harina como la FRP están limitados por triptofano y lisina contrario a la aseveración de Craig y Sons (2004).

Digestibilidad in vitro

La FRP de chía presentó una digestibilidad in vitro de 77,53%, superior a la reportada para harinas de garbanzo con 75,2% (Sánchez-Vioque, Clemente, Vioque, Bautista, & Millan, 1999); harina de frijol negro (Phaseolus vulgaris) con 73,8% (Carbonaro, Cappelloni, Nicoli, Lucarini, & Carnovale, 1997) y para harina de frijol lima (P. lunatus) con 72,4% (Betancur-Ancona et al., 2004b), pero inferior a la reportada para aislado proteínico de garbanzo con 95,6% (Sánchez-Vioque et al., 1999), lo cual muestra que las proteínas como se mencionó antes, pudieron haber sufrido una desnaturalización durante el desgrasado. No se tienen reportes de factores no nutritivos en la chía, con lo cual se puede descartar la presencia de inhibidores de proteasas que pudieran retardar la digestibilidad in vitro, aunque sí hay reportes de la presencia de compuestos fenólicos antioxidantes como ya se demostró, que se sabe pueden disminuir el aprovechamiento de las proteínas (Siddhuraju & Becker, 2001).

Conclusiones

Del fraccionamiento por vía seca de la harina de chía (Salvia hispánica) se obtuvieron seis fracciones; siendo la de malla 45 la que presentó el rendimiento mas alto y el mayor contenido de fibra cruda; en tanto el mayor contenido de proteína cruda se obtuvo en la malla 200, pero con rendimientos muy bajos. La malla 100 fue seleccionada como el mejor tratamiento porque permitió obtener dos fracciones ricas en los componentes evaluados: la primera en fibra (295,6 g/kg b.s.) con tamaño de partículas >140 μm (FRF) y la segunda en proteína (446,2 g/kg b.s.) con tamaño de partícula <140 μm (FRP). Se obtuvieron rendimientos de 806,8 g/kg y 185,5 g/kg respectivamente para estas fracciones y en ambas se logró concentrar los componentes de interés con respecto a la harina desgrasada. La FRF exhibió una alta proporción de FDT (564,6 g/kg), compuesta en su mayoría de FDI (534,5 g/kg), con una elevada proporción de celulosa (251,6 g/kg), hemicelulosa (90,8 g/kg) y lignina (202,7 g/kg); en contraste con un bajo contenido de FDS.

Las globulinas fueron la fracción predominante (64,86%) de las proteínas de la FRP, la menor proporción correspondió a las prolaminas (4,04%). Además, esta fracción resulta con un contenido interesante de aminoácidos esenciales azufrados y no esenciales ácidos, pero limitante en los aminoácidos lisina y triptófano con respecto del estándar FAO. La digestibilidad in vitro (77,53%) de la FRP fue baja, lo cual hace suponer que las proteínas se encuentran en un estado de desnaturalización.