VALORIZACIÓN DE ALIMENTOS BOLIVIANOS MEDIANTE EL …
Transcript of VALORIZACIÓN DE ALIMENTOS BOLIVIANOS MEDIANTE EL …
VALORIZACIÓN DE ALIMENTOS BOLIVIANOS MEDIANTE EL ESTUDIO DE COMPONENTES
MOLECULARES: Estudio de Componentes Moleculares y Formulación de Productos Alimenticios
Funcionales
J. Mauricio Pañarrieta PhD. Investigador principal del proyecto Química de alimentos, Carrera de ciencias químicas
Facultad de Ciencias Puras y Naturales, UMSA [email protected]
1. Resumen
La valorización de alimentos es elemental para una soberanía alimentaria, especialmente en un país tan
biodiverso como el nuestro, donde el conocimiento sigue sino empírico y tradicional. En Bolivia,
lamentablemente los citadinos prefieren consumir productos alimenticios exportados en vez de los
locales. Creemos que esto se debe a la falta de divulgación del conocimiento científico. Es por eso que el
objetivo del presente proyectos es revalorizar alimentos bolivianos mediante el estudio de sus
componentes moleculares para la formulación de alimentos funcionales. Nuestra estrategia es integrar
diferentes sectores sociales que estén relacionados con el área de alimentos para crear un entorno de
investigación interdisciplinario sostenible. Para esto contamos con diferentes colaboraciones nacionales
e internacionales. Los resultados de este trabajo se ven reflejados en diferentes aspectos, como ser la
producción académica, interacción con comunidades e industria y formulación de productos. Desde el
2014, 18 artículos fueron publicados con resultados que dan valor a alimentos nacionales, también varias
tesis de maestría y licenciatura fueron el resultado de este proyecto. En términos de interacción, el
presente proyecto colaboro con comunidades productoras e industria, así como también la figura técnica
para dar servicio a entidades externas a la universidad fue implementada en colaboración con el DIPGIS.
Otro resultado importante de este proyecto es la compañía SweBol, colaboración entre Bolivia y Suecia,
la cual ya está con productos en el mercado en base a productos bolivianos. Todo el trabajo en
colaboración con diferentes sectores da lugar a la valorización de alimentos bolivianos que se trasmite en
un incremento de economía rural, en la valorización de saberes ancestrales, investigación científica
sostenible y en gran medida contribuye a la soberanía alimentaria del país.
2. Introducción
En los últimos años, la soberanía alimentaria ha sido considerada como un objetivo nacional en la
Constitución de Bolivia. Según la Expo Milán 2015, donde Bolivia participó activamente, la soberanía
alimentaria está definida como “el derecho de cada país y sus ciudadanos en las estrategias sostenibles
para la producción, distribución y consumo de alimentos que garanticen el derecho a una vida sana y
nutritiva para toda la población”. La soberanía alimentaria engloba diferentes aspectos y está
directamente sujeta a lo que es la valorización de alimentos tomando en cuenta la producción alimentaria
autosuficiente, el manejo y control de la propiedad local y el respeto por el patrimonio culinario
hereditario y conocimiento tradicional. En el Plan Nacional de Desarrollo de Bolivia se subraya el papel de
la producción agropecuaria y alimentaria como particularmente estratégico para el desarrollo regional y
sostenible de la nación. El plan describe el programa “Alimentos de la biodiversidad de Bolivia” que tiene
como objetivo mejorar la valorización del material biológico único de Bolivia y así brindar mayores
posibilidades de desarrollo en países subdesarrollados.
Hoy en día, Bolivia se encuentra entre los primeros productores de quinua y castaña y está entre los diez
primeros productores de soja en el mundo, así como también cuenta con uno de los mejores cacaos a
nivel mundial (situado entre los 3 primeros puestos por 4 años consecutivos en el evento “Salón du
Chocolat”, Paris – Francia). Además, Bolivia es la tierra de los granos y tubérculos andinos, así como
también de frutas exóticas tropicales; todo ese material biodiverso es una excelente fuente para
desarrollar el conocimiento científico en el área de alimentos en Bolivia y no solo como ciencia pura, sino
también con una visión más aplicada que daría valor agregado a dichos alimentos mediante formulación
de productos funcionales. Se espera también que dicho conocimiento contribuya a la valorización de la
biodiversidad agraria boliviana, así como del patrimonio culinario ancestral.
A pesar de que la valorización de alimentos es un tema muy sonado a nivel mundial, en Bolivia esta
valorización sigue siendo en su mayoría de carácter empírico y tradicional, por lo que necesariamente
requiere estudios científicos de respaldo. La comprensión de la composición, propiedades y procesos
alimenticios es esencial para una soberanía alimentaria, especialmente en el contexto actual del COVID-
19, donde se pone en duda la importación de alimentos y se abre la oportunidad de retornar a nuestras
raíces alimenticias que sin duda son ricas en diversos aspectos, pero que por falta de estudios científicos
son muchas veces menospreciadas. Un desafío particular en Bolivia es la situación de desequilibrio entre
las áreas rurales productoras de alimentos y las principales ciudades consumidoras. Alrededor del 60%
del valor de los alimentos consumidos en las principales ciudades proviene del exterior, lo que puede
considerarse una pérdida de ingresos para la economía rural boliviana. En nuestros análisis de la situación
identificamos que una de las razones de por qué los citadinos prefieren alimentos importados es la falta
de divulgación del conocimiento científico de agro-productos bolivianos, factor imprescindible para la
valorización de alimentos. Un ejemplo de la relación entre la producción científica y el impacto en el
sistema agrícola se observa en la figura 1 que compara la actividad de publicación científica con la
exportación de quinua de Bolivia.
Figura 1. Grafico comparativo del número de publicaciones anuales de la quínoa y la exportación nacional
de la misma. Fuente: FAOSTAT, INE, IBCE and Science Citation Index Expanded. Retrieved July
2020.Elaborated by J. Mauricio Peñarrieta.
A modo de ejemplo, en la Figura 1 se puede observar cómo el incremento de la exportación boliviana de
quinua aumenta a medida que se producen más publicaciones científicas internacionales referentes al
tema. Este es un ejemplo de por qué este proyecto es importante, porque puede dar valor agregado a
diversos alimentos bolivianos promoviendo su consumo local e internacional.
Por lo mencionado anteriormente, este proyecto tiene como objetivo revalorizar alimentos bolivianos
mediante el estudio de sus componentes moleculares para la formulación de alimentos funcionales. La
estrategia es integrar diferentes sectores sociales que estén relacionados con el área de alimentos para
crear un entorno de investigación interdisciplinar con el grupo de Química de Alimentos. La intención es
reforzar dicho grupo para que pueda seguir contribuyendo a la soberanía alimentaria de Bolivia. Creemos
que a largo plazo el proyecto contribuirá a mejorar la Nutrición, la Seguridad Alimentaria y mejores
ingresos en las zonas rurales.
El presente proyecto engloba diferentes sub-proyectos, que son principalmente el resultado de tesis de
maestría y doctorado bajo la cooperación de diferentes entidades estatales e internacionales:
cooperación UMSA-ASDI, la colaboración de la ONG Centro de Investigación y Promoción del
0
500
1000
1500
2000
2500
1961-1970
1971-1980
1981-1990
1991-2000
2001-2010
2011-2018
Nº
Hto
nnes
N° of publications
quinoa exportation
Campesinado (CIPCA) y fondos IDH entre los más importantes. Todos los sub-proyectos bajo el mismo
concepto, valorización de alimentos bolivianos.
3. Metodología
En el presente proyecto se analizan tanto alimentos sin procesar y procesados, así como también
componentes moleculares provenientes de alimentos bolivianos.
3.1. Muestras
3.1.1. Alimentos sin procesar y procesados
37 muestras de Cacao de diferentes regiones bolivianas, y el chocolate obtenido del cacao
recolectado.
Tarwi
Variedades de papa
Quínoa y la formulación de la leche de quínoa
Chia
Tara
Panes nacionales
Vinos nacionales
Carne proveniente de camélidos
3.1.2. Compuestos moleculares presentes en alimentos bolivianos
Flavonoides presentes en frutas amazónicas
Ácidos grasos presentes en pescados del lago y camélidos
3.2. Análisis en laboratorio
Dependiendo el objetivo de los sub-proyectos, las muestras pasan por diferentes análisis
fisicoquímicos. A continuación, se presenta una lista de los diferentes análisis que se realizan en
nuestro laboratorio. Por falta de espacio no se describirán los procedimientos a detalle. Sin embargo,
estos procedimientos se encuentran publicados en nuestros resultados (publicaciones científicas y
tesis de pre y post-grado).
Determinación de humedad y ceniza
Determinación del contenido total de grasas y proteínas
Determinación del contenido de fenoles totales
Análisis de antioxidantes por métodos colorimétricos (FRAP y ABTS)
Figura 2. Métodos colorimétricos de análisis
Análisis de metabolitos secundarios por HPLC (compuestos fenólicos y alcaloides)
Figura 3. Cromatograma HPLC de compuestos fenolicos presentes en alimentos nativos
N
N
NN
N
N
N
NN
N
N
N
Fe2+
Antioxidant +e-
N
N
N
NN
N
N
NN
N
N
N
Fe3+
Ferric TPTZ Ferrous TPTZ
Method FRAP (ferric reduction antioxidant power)
Análisis de macromoléculas por AF4 (almidón, taninos y proteínas)
Figura 4. Analisis del peso molecular de la proteina BSA mediante AF4
Análisis de las propiedades de gelatinización
Caracterización de ácidos grasos por GC
Figura 5. Cromatograma GC del contenido de ácidos grasos de la llama
Results Fitting
Molar Mass 2 LS RI
time (min)
10.0 15.0 20.0
Mo
lar
Mass
(g
/mo
l)
0.0
0.1
1.0
10.0
100.0
1000.0
41.0x10
51.0x10
Principio del AF4. Equipo único en Sud América Determinación del peso molecular del monómero, dinero y trímero de la proteína BSA
Formulación de productos
Figura 6. Formulación de productos mediante homogeneizador de alta velocidad
4. Resultados
De manera general, la valorización de alimentos mediante el estudio científico se ve reflejada en
diferentes aspectos, como la producción académica, interacción con comunidades e industria y
formulación de productos.
En los últimos años, 2015 – 2020, se formaron 3 nuevos doctores, 6 estudiantes de Maestría y unos 10
terminaron la “licenciatura”. Actualmente se tiene al menos 6 estudiantes más en el nivel de Maestría.
En términos de cooperación, se empezamos a trabajar con comunidades del campo como Chojñacota,
mejorando su producción y posibilidades de comercializar productos como papa y quinua, esto gracias a
los estudios de valorización de dichos productos. Por otro lado, fue posible el contacto con las oficinas
gubernamentales a cargo de la seguridad alimentaria y se pudo trabajar en conjunto en temas específico
relacionados con la investigación. Realizamos más de 5 convenios de trabajo conjunto con ONG´s y
empresas de Alimentos de Bolivia.
Como resultado de la cooperación e investigación, se publicaron 18 artículos, desde 2014 hasta la fecha,
investigadores y estudiantes participaron en más de 10 seminarios, congresos y talleres en los Estados
Unidos de América, Alemania, Reino Unido, España, Corea del Sur, Portugal, Uruguay, Paraguay, Colombia
y Bolivia (presentaciones orales y pósters). Tambien se organizaron dos cursos en Bolivia sobre AF4, esto
gracias al convenio con la Universidad de Hannam (Korea).
El conseguir financiamiento para el equipamiento de laboratorio también es un resultado importante. Por
ejemplo, en 2015 el proyecto adquirió el equipo “Fraccionamiento de flujo de campo de flujo asimétrico
(AF4)”, el primero en la región. También ampliamos la capacidad analítica del grupo de alimentos con PCR,
absorción atómica, equipos Kejldahl entre otros.
En los últimos cinco años se logró crear un proyecto bajo la administración del DIPGIS para la dar servicio
a entidades ajenas a la universidad, esto utilizando las capacidades ya establecidas en el área de alimentos
(profesional y analítica), este es uno de los buenos resultados del apoyo de la cooperación ASDI. El
proyecto fue muy apreciado por la industria, las ONG, los sectores público y privado. Por ejemplo,
brindamos servicios a empresas exportadoras de alimentos como FRIDOSA y ANDEAN VALLEY y
reportamos estudios sobre nuevos alimentos bolivianos al Ministerio de Desarrollo Productivo del
gobierno, entre otros. Este proyecto nos dio la oportunidad de obtener fondos que estamos utilizando
para la investigación y el mantenimiento del equipo. Se generaron 200K Bs. y estamos seguros de que
puede aumentar en el futuro como alternativa de financiación de la investigación.
Como nuevos hallazgos de investigación podemos mencionar la interacción de polifenoles y lipasas,
nuevas propiedades funcionales de los almidones de alimentos bolivianos, estudio de ácidos grasos en
camélidos andinos, estudio completo del cacao boliviano y la caracterización química de variedades de
papas poco conocidas a nivel local y mundial. Los resultados mencionados nos dieron nuevas ideas para
futuros trabajos con el fin de incrementar el valor agregado y continuar valorizando alimentos bolivianos.
Debido a que los resultados de investigación son bastante amplios y diversos, estos no serán detallados
en el presente artículo; sin embargo, en los siguientes subíndices se enlistan los resultados más relevantes
de los últimos años. Para mayor información se invita al lector a revisar las publicaciones de interés y
consultar al grupo de alimentos ante cualquier inquietud.
Los resultados de este proyecto serán divididos en los tres siguientes grupos: Publicaciones, Tesis de
licenciatura y maestría y Productos formulados con potencial de mercado.
4.1. Publicaciones
Popova T, Tejeda L, Peñarrieta JM, Smith MA, Bush RD, Hopkins DL, Meat of South American camelids
- Sensory quality and nutritional composition. Meat Sci, 2020, 24;171:108285
Bustos A-S, Hakanson A, Linares-Pastén J, Peñarrieta JM, Nilsson L. Interaction of quercetin and
epigallocatechin gallate (EGCG) aggregates with pancreatic lipase under simplified intestinal
conditions, PLoS ONE, 2020, 15(4):0224853. http://doi.org/ 10.1371/journal.pone.0224853
Bustos, A.-S., Håkansson, A., Linares-Pastén, J.A., and Nilsson, L. Interaction between myricetin
aggregates and lipase under simplified intestinal conditions. Foods, 2020 9, 777.
Tejeda L, Mollinedo P, Aliaga E, Peñarrieta JM Antioxidants and nutritional composition of 52 cultivars
of Andean native potatoes. Journal of Potato Research 2020 https://doi.org/10.1007/s11540-020-
09458-w
Fuentes C, Choi J, Zielke C, Peñarrieta JM, Lee S, Nilsson L. Comparison between conventional and frit-
inlet channels in separation of biopolymers by asymmetric flow field-flow fractionation. Analyst , 2019
144(15):4559-4568
Fuentes C, Castañeda R, Rengel FH, Peñarrieta JM, Nilsson L. Characterization of molecular properties
of wheat starch from three different types of breads using asymmetric flow field-flow fractionation
(AF4). Food Chemistry, 2019, 298, Article 125090
Ortiz J, Chungara M, Ibieta G, Alejo I, Tejeda L, Aliaga E, Peralta C, Mollinedo P, Peñarrieta JM.
Theobromine, catechin, total antioxidant capacity and total phenolic content in representative
samples of bolivian amazonian cacao and its comparison before and after the fermentation process.
Revista Boliviana de Química, 2019, 36, 40-50.
Yañiquez J, Huanca S, Tejeda L, Aliaga E, Peñarrieta JM, Mollinedo P. Determination of the
temperature, pH and concentration parameters for α-amilasa mg a new enzyme. Revista Boliviana de
Química, 2019 36, 51-59.
Rioja A, Bizaluque B, Aliaga-Rossel E, Tejeda L, Böök O, Mollinedo P, Peñarrieta JM. Determination Of
The Total Antioxidant Capacity, Total Phenols, And The Enzymatic Activity In A Non-Diary Beverage
Based On Grains Of Chenopodium Quinoa. Revista Boliviana de Química, 2018, 35, 162-170.
Bustos A-S, Hakanson A, Linares-Pastén J, Peñarrieta JM, Nilsson L. Interaction Between Phenolic
Compounds and Lipase: The Influence of Solubility and Presence of Particles in the IC50 Value. Journal
of Food Science, 2018, 8, 2071-2076.
Osorio D, Vasquez P, Carrasco C, Bergenståhl B, Peñarrieta JM. Resveratrol, phenolic antioxidants, and
saccharides in South American red wines. International Journal of Wine Research, 2018, 10, 1-11.
4.2. Tesis de licenciatura y maestría
FORMULACIÓN DE UN PRODUCTO ALIMENTICIO A PARTIR DE PASTA DE CACAO AMAZÓNICO
BOLIVIANO CON ALTO CONTENIDO DE ANTIOXIDANTES, Jimena Valeria Ortiz Sempértegui, 2019
(maestría)
EVALUACIÓN LA EFICIENCIA DE LA ENZIMA MODIFICADA ΑLFA-AMILASA-MG DE ASPERGILLUS ORYZAE
PARA LA PRODUCCIÓN DE JARABE DE GLUCOSA A PARTIR DE DIFERENTES FUENTES DE ALMIDÓN, Jorge
Yañiques, 2019 (maestría)
DETERMINACIÓN DE LA RELACIÓN ENTRE ESTRUCTURA Y RENDIMIENTO DE JARABE DE GLUCOSA A
PARTIR DE ALMIDÓN EXTRAÍDO DE DIFERENTES TUBÉRCULOS DEL DEPARTAMENTO DE LA PAZ, Susana
Huanca, 2019 (maestría)
DETERMINACION Y CUANTIFICACION DE CATEQUINA EN EL GRANO DE CACAO AMOZONICO
BOLIVIANO, EN LA PASTA BASE Y EN EL PRODUCTO FINAL DE CHOCOLATES “PARA TI”, Gabriela Ibieta
Jiménez, 2018 (licenciatura)
FORMULACION DE UN PRODUCTO CON ALTO CONTENIDO EN PROTEINA A PARTIR DE UN AISLADO
PROTEICO DEL TARWI (Lupinus mutabilis SWEET), Grace Villanueva, 2018 (licenciatura)
4.3. Productos formulados con potencial de mercado
En este proyecto se creó la compañía Swebol Biotech AB, que es una empresa sueco boliviana fundada en
el 2015 tanto en Bolivia como en Suecia, por investigadores bolivianos y suecos y tiene como misión
investigar, producir, y desarrollar alimentos funcionales de alto valor nutritivo y ofrecer en el mercado
productos únicos bolivianos, cultivados de manera sostenible, con compromiso social y desarrollados con
calidad científica. Swebol está involucrada y hace el seguimiento de toda la cadena productiva, la selección
y producción de semillas, trabajo y capacitación de agricultores, así como el control de calidad y análisis
de laboratorio. SWEBOL trabaja con semillas, cereales y otros alimentos de alta calidad y valor nutritivo
desarrollando métodos bioquímicos avanzados, con la participación de comunidades productivas que se
Figura 7. Formulación de productos con potencial de mercado
caracterizan por sus productos agrícolas competitivos. Uno de sus productos que ya está empezando a
entrar al mercado es Quiny, un producto en base a quinoa.
5. Conclusiones
El trabajo en conjunto entre los sectores productores, universidad e industria permite realizar
investigación de diversos alimentos bolivianos que se transmite en una valorización de los mismo.
Este proyecto nos permitió ver de cerca como la biodiversidad de los alimentos bolivianos se ve reflejada
en sus propiedades fisicoquímicas, lo que nos permite clasificar alimentos con específicas particularidades
como fuente para la formulación de alimentos funcionales.
Las investigaciones in vitro fueron llevadas a gran escala satisfactoriamente y nos permitieron formular
productos en base a alimentos bolivianos cuyo proceso de implementación en el mercado está en curso.
Este proyecto abrió puertas a diferentes convenios de trabajo conjunto con ONG´s y empresas de
Alimentos de Bolivia. Y a pesar de que esta experiencia está en pañales, muestra que un trabajo
interdisciplinario entre universidades y entidades externas es altamente factible. Sin embargo, aún falta
políticas universitarias al respecto.
Los resultados fueron aceptados a nivel internacional, tanto en revistas como en conferencias, esto
muestra que el trabajo que se hace es serio y con relevancia internacional. Sin embargo, se necesita más
esfuerzo para hacer más visibles el trabajo desarrollado en el grupo de química de alimentos. Por otro
lado, también es necesario tener más presencia y contacto con actores locales como con otras
universidades para poder ampliar el contacto académico local.
6. Bibliografía
Panagiotis M, Bustos A-S, Pålsson B, Hakanson A, Peñarrieta JM, Nilsson L, Linares-Pastén J. First
evidence of acyl-hydrolase/lipase activity from human probiotic bacteria: Lactobacillus rhamnosus GG
and Bifidobacterium longum NCC 2705. Frontiers in Microbiology, (2020)
https://doi.org/10.3389/fmicb.2020.01534
Bustos A-S, Hakanson A, Linares-Pastén J, Peñarrieta JM, Nilsson L. Interaction of quercetin and
epigallocatechin gallate (EGCG) aggregates with pancreatic lipase under simplified intestinal
conditions, PLoS ONE, 2020, 15(4):0224853. http://doi.org/ 10.1371/journal.pone.0224853
Bustos, A.-S., Håkansson, A., Linares-Pastén, J.A., and Nilsson, L. Interaction between myricetin
aggregates and lipase under simplified intestinal conditions. Foods, 2020 9, 777.
Tejeda L, Mollinedo P, Aliaga E, Peñarrieta JM Antioxidants and nutritional composition of 52 cultivars
of Andean native potatoes. Journal of Potato Research 2020 https://doi.org/10.1007/s11540-020-
09458-w
Fuentes C, Choi J, Zielke C, Peñarrieta JM, Lee S, Nilsson L. Comparison between conventional and frit-
inlet channels in separation of biopolymers by asymmetric flow field-flow fractionation. Analyst , 2019
144(15):4559-4568
Fuentes C, Castañeda R, Rengel FH, Peñarrieta JM, Nilsson L. Characterization of molecular properties
of wheat starch from three different types of breads using asymmetric flow field-flow fractionation
(AF4). Food Chemistry, 2019, 298, Article 125090
Ortiz J, Chungara M, Ibieta G, Alejo I, Tejeda L, Aliaga E, Peralta C, Mollinedo P, Peñarrieta JM.
Theobromine, catechin, total antioxidant capacity and total phenolic content in representative
samples of bolivian amazonian cacao and its comparison before and after the fermentation process.
Revista Boliviana de Química, 2019, 36, 40-50.
Yañiquez J, Huanca S, Tejeda L, Aliaga E, Peñarrieta JM, Mollinedo P. Determination of the
temperature, pH and concentration parameters for α-amilasa mg a new enzyme. Revista Boliviana de
Química, 2019 36, 51-59.
Rioja A, Bizaluque B, Aliaga-Rossel E, Tejeda L, Böök O, Mollinedo P, Peñarrieta JM. Determination Of
The Total Antioxidant Capacity, Total Phenols, And The Enzymatic Activity In A Non-Diary Beverage
Based On Grains Of Chenopodium Quinoa. Revista Boliviana de Química, 2018, 35, 162-170.
Bustos A-S, Hakanson A, Linares-Pastén J, Peñarrieta JM, Nilsson L. Interaction Between Phenolic
Compounds and Lipase: The Influence of Solubility and Presence of Particles in the IC50 Value. Journal
of Food Science, 2018, 8, 2071-2076.
Osorio D, Vasquez P, Carrasco C, Bergenståhl B, Peñarrieta JM. Resveratrol, phenolic antioxidants, and
saccharides in South American red wines. International Journal of Wine Research, 2018, 10, 1-11