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Agronomía Tropical 52(2): 173-185. 2002

COMPOSICIÓN FÍSICO-QUÍMICA DEL ACEITE
Y SALVADO DE ARROZ ESTABILIZADO POR CALOR

Emperatriz Pacheco de Delahaye*,
José Peña* y Aída Ortiz Domínguez**

Trabajo parcialmente financiado por el Consejo de Desarrollo Científico y Humanístico,
bajo el proyecto de grupo No. PG 01-37-4447-1999.
*Profesores. Universidad Central de Venezuela. Facultad de Agronomía.
Instituto de Química y Tecnología e **Instituto de Agronomía, respectivamente.
Apdo. 2041. Maracay 2101, estado Aragua. Venezuela.

RECIBIDO: mayo 22, 2001.


RESUMEN

Se evaluó la composición química y física de salvado de arroz, Oryza sativa L., (SA), de las variedades Cimarrón, Zeta-15 y de mezclas provenientes de la agroindustria de Portuguesa y Guárico, las dos zonas más productoras de arroz en Venezuela. Igualmente se estudiaron en las grasas extraídas las características de los índices físicos y químicos de los aceites obtenidos y el perfil de ácidos grasos (ÁG). Para estabilizar los SA se aplicaron a las variedades calentamiento en horno de bandeja a 80 °C x 2 horas y los SA se sometieron a deshidratación en doble tambor a 120 °C x 20 minutos. El análisis químico arrojó que los SA de Portuguesa y Cimarrón presentaron la más alta concentración de grasas (18%) y la menor el cultivar Zeta-15 y de Guárico (14%). El contenido de fibra dietética fue alto en un rango de 38 a 47% y el contenido de proteína entre 11-13%. Contienen proporciones apreciables de minerales como Fe, K y P. El estudio de los ÁG de los aceites extraídos determinó que contienen mayor proporción de ÁG insaturados, oleico (42-43%) y linoléico (32-34%) y de los ÁG saturados se resalta el palmítico (18-20%). Se observaron diferencias significativas entre el índice de peróxidos de los SA de la agroindustria (56-55 miliequivalentes) y de Zeta-15 y Cimarrón (18-19 miliequivalentes); la diferencia se podría atribuir al tiempo transcurrido entre la molienda y la estabilización del SA. Los índices de saponificación (188-200 mg K0H/g), refracción y punto de fusión fueron iguales estadísticarnente. Se concluye que los SA deberían ser estabilizados por calor después de la molienda. Se detectó que los SA son fuente de fibra dietética, minerales, proteína y ÁG insaturados, lo que confiere un buen balance nutricional y aumentaría el valor agregado del arroz.

Palabras Clave: Salvado de arroz; fibra; ácidos grasos; aceite.

INTRODUCCIÓN

El salvado de arroz (SA), Oryza sativa L., es el subproducto que se obtiene de la capa exterior o aleurona del grano de arroz descascarillado "llamado también arroz cargo", la cual es removida durante la segunda molienda del mismo incluyendo el embrión en la obtención del grano de arroz blanco familiar o elaborado (Tinarelli, 1989; Carroll, 1990).

La fracción de SA proveniente de la capa externa es de 6%, y a esto se le incluye el 2% del germen conformando en su totalidad el 8% de SA en peso del arroz paddy (Don et al., 1999).

Durante los procesos de molienda se activa una enzima, la l¡pasa, la cual causa rápido deterioro en los ácidos grasos (ÁG) libres y glicerol originando rancidez (Prakash, 1996). Es por ello que se han desarrollado varias técnicas de estabilización con la finalidad de inactivar las l¡pasas, involucrando el tratamiento por calor, bajas temperaturas de almacenamiento, tratamientos químicos, control de la humedad relativa durante el almacenaje, molienda y extracción simultánea (Prakash, 1996) obteniéndose un SA estabilizado, el cual es descrito como una arenilla que tiene gusto azucarado, ligeramente tostado con sabor a nueces, el cual es asociado con el salvado de trigo y otras fuentes de fibra (Carroll, 1990).

El SA contiene alrededor de 15-20% del aceite, además 12-16% de proteínas, 23 a 28% de fibra dietética y 7-10% de cenizas. Aunado a ello, el SA presenta un alto contenido de vitaminas del complejo B y E como el a -tocoferol (Carroll, 1990). Un potente antioxidante, el oryzanol, se encuentra presente en el aceite extraído del SA en un porcentaje de 1-3%, el oryzanol es conocido como el éster ferulato de los alcoholes insaturados triterpenoides (Tinarelli,1989).

En Japón es ampliamente utilizado el SA con vegetales y pescado, y en la India por su alto contenido de fibra dietética (Frakash, 1996 y Carroll, 1990). Entre los beneficios de la fibra dietética sobre la salud, se tiene que reduce las concentraciones de suero lipídico, ácidos biliares y sus metabolitos en individuos hiperlipidémicos (Kahlon, 1993), reduce el riesgo de enfermedades coronarias (Anderson et al., 1994; Djousse et al., 1998).

La productividad del arroz en Venezuela aumentó significativamente en los últimos años medido en términos de producción por hectárea, donde el rendimiento nacional (4 500 kg/ha) es superior al promedio mundial (3 730 kg/ha) y se producen enormes cantidades de SA como subproducto, el cual es vendido para consumo animal (Acevedo y Abreu, 1999).

El Plan Nacional de Mejoramiento Genético del Arroz en Venezuela, viene trabajando en programas para obtener nuevas variedades de arroz con alto potencial de rendimiento, calidad de grano, tolerantes a plagas y enfermedades (Torrealba y Álvarez, 1999), lo que unido al alto valor nutricional del SA y la alta producción indujo a fijar como objetivos del trabajo, el estudio de la composición nutricional del SA de las variedades ZETA-15 y Cimarrón, aunado a los producidos por la agroindustria basada en una mezcla, de variedades procedentes de las regiones de mayor productividad en Venezuela como son los estados Guárico y Portuguesa, evaluando así los índices físicos y químicos del aceite y el contenido de ÁG.

MATERIALES Y MÉTODOS

En la obtención del SA y endospermo de arroz se utilizaron Cimarrón (Tainung Sen 18 = Chianum Sen yu 23), que es el cultivar de arroz más sembrado en el país y Zeta-15 (CT8008-16-24-2P-1M1-3P), de reciente introducción al mercado nacional.

Los cultivares fueron sembrados bajo condiciones de invernadero (Departamento de Agronomía, UCV-FAGRO), cosechados con un contenido de humedad de 21%, posteriormente fueron secados naturalmente hasta que los granos alcanzaron un contenido de humedad de aproximadamente 12%. Se pesaron 100 gramos de arroz paddy de cada variedad, descascarándose en un equipo Mc Gill Séller No. 1, luego el arroz cargo (integral) se pulió en otro equipo denominado Mc Gill Miller No. 2, previamente calibrado (CIEPE, 1988 y COVENIN, 1990).

Tanto el SA como los granos de las variedades fueron almacenados a una temperatura de 4 °C y al cabo de 18 horas fueron estabilizados por calor en un horno de bandeja con circulación de aire a 80 °C x 2h, molido a 40 mm y empacado en bolsas de polipropileno para su posterior análisis a temperatura de congelación -14 °C. Los análisis se iniciaron al día siguiente, específicamente la extracción de la grasa.

Los SA de mezclas de variedades de la agroindustria provenientes del estado Portuguesa y Guárico, fueron estabilizados por calor para inactivar las lipasas que podrían ocasionar rancidez en el mismo, por medio de deshidratación en doble tambor a 120 °C y 4 rpm. Posteriormente fueron molidos a 40 mm, homogenizándose las muestras, para ser almacenadas en bolsas de polipropileno a temperatura de congelación -14 °C. Al día siguiente se iniciaron los análisis químicos. Todos los análisis de laboratorio se realizaron por triplicado.

Análisis físicos, químicos y cromatográficos de los salvados de arroz agroindustriales y variedades Cimarrón y Zeta-15

Para los análisis químicos se aplicaron los métodos oficiales del A.O.A.C. (1990) en los siguientes parámetros: Humedad (sección 925,10); cenizas (sección 923,03); proteína (N x 6,25) sección 960,52; grasa crudas (sección 920,39); fibra dietética (sección 985,29); almidón total por el método enzimático amiloglucosidasa (Holm et al., 1985).

Los análisis de minerales hierro, calcio y potasio según la A.O.A.C. (1990; 975,03) por espectrofotometría de absorción atómica. La determinación de fósforo según la A.O.A.C. (1990; sección 958,01).

Índices físicos y químicos del aceite y ácidos grasos del salvado de arroz

La extracción de la grasa se efectuó por el método de Soxhlet de la A.O.A.C. (1990; 936,15) en una pequeña planta extractora con capacidad de 250 g. El índice de refracción se analizó con un refractómetro tipo Abbé, siguiendo el método de la A.O.A.C. (1990; 921,08-B). El índice de acidez según lo indicado por COVENIN (1974) en la norma No. 325-74; el índice de saponificación siguiendo la metodología recomendada por COVENIN (1981) en la norma No. 323-81.

Los ÁG fueron determinados por cromatografía de gases según lo indicado por COVENIN (1985) en la noma No. 2 281-85, el cromatógrafo fue Varían, modelo 3 400, con inyector automático, detector de la llama (FID: Hidrógeno 30 ml/min, aire 300 ml/min), registrador e integrador. La columna paked, 15% DEGS sobre Cromasorb W, AW 80/100, Z msst; gas de arrastre fue el nitrógeno 30 ml/min, la temperatura del inyector y detector 250 °C; la temperatura inicial de la columna 170 °C por 5 min, programada a 2 °C/min. La temperatura final de la columna fue 182 °C. Los ÁG saturados (ÁGS) e insaturados (ÁGI) fueron identificados por comparación de los estándares de los ácidos mirístico, palmítico, esteárico, oleico, linoléico, linolénico.

Análisis estadísticos

Los datos obtenidos se sometieron a la prueba de normalidad, para luego realizar el análisis de varianza de una vía, la comparación medias se efectuó con la prueba de rangos múltiples de Duncan, para una probabilidad de P 0,05, empleando el paquete estadístico S.A.S., versión 6,04.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

El análisis nutricional de la harina de SA (Cuadro 1) de ZETA-15, Cimarrón y los SA de la agroindustria muestran diferencias estadísticas significativas. El efecto varietal y método de pulido podrían ser las causas que ocasionaron diferencias estadísticas entre los cultivares en el contenido de cenizas, grasa, proteína, almidón, fibra dietética soluble e insoluble de las muestras estudiadas.

CUADRO 1. composición nutricional de harina de salvado de arroz estabilizado de las variedades Cimarrón, Zeta-15 Y de la Agroindustria en base seca.


Salvado de Arroz (g/100g) Variedad
ZETA-15
Variedad
 Cimarrón
Guárico Agroindustria Portuguesa Agroindustria

Humedad 8,76±0,20 a 8,93±0,90 a 8,86±0,15 a 8,52±0,12 a
Cenizas 12,81±0,30 b 13,20±0,31 a 7,14±0,25 c 9,38±0,29 d
Grasa 14,02±0,40 c 18,00±0,80 a 16,15±0,70 b 18,34±0,50 a
Proteína 12,10±0,20 b 13,01±0,30 a 11,55±0,25 c 11,36±0,28 c
Almidón 9,25±0,50 b 5,50±0,00 c 16,00±0,50 a 16,50±0,60 a
Azúcares Totales 1,40±0,05 c 1,25±0,05 d 7,92±0,15 b 8,60±0,12 a

Fibra Dietética

.
-Soluble 6,21±0,14 b 2,57±0,10 d 5,80±0,20 c 7,04±0,25 a
-Insoluble 41,16±0,80 a 37,82±0,75 b 22,20±0,85 c 37,28±0,79 b
-Total 47,37 40,39 38,00 44,32

Minerales (mg/kg)

.
-Fe 3,80 3,30 6,50 11,01
-Ca 14,30 12,54 6,00 9,50
-P 298 283 60 61
-k 403 420 1 125 1 030

Letras diferentes en la misrna fila indican diferencias significativas a nivel de P 0,05, según Duncan.

 

El porcentaje de grasa en los SA de las variedades difieren entre ellos, siendo Cimarrón (18%) y el SA de Portuguesa (18,34) quienes presentan los valores más altos y similares estadísticamente, el valor más bajo fue ZETA-15 (14%). El contenido de grasa de Cimarrón coincide con los rangos señalados por Orthoefer (1996) y Carroll (1990). Las diferencias en el contenido de grasa encontradas se pueden atribuir a los genotipos de arroz y método de pulido aplicado. Tomando en consideración que Venezuela tiene una alta importación de aceites y grasas sería interesante hacer la extracción de la grasa del SA a nivel de la agroindustria, ya que es un aceite que contiene antioxidantes naturales como los tocoferoles que se encuentran en la fracción insaponificable del aceite. Por otro lado las proteínas mostraron diferencias significativas, pero no tan marcadas, donde el rango oscila entre 11,3% a 13%. Salvados de arroz comerciales de la India presentaron datos similares (11,6-14,2%) según Prakash (1996) y Prakash y Ramanathan (1995).

Es de resaltar las diferencias en rangos tan amplios en los contenidos de almidón entre las variedades (9,25%-5,50%), mientras que los SA de la agroindustria presentaron iguales contenidos de almidón (16%). Se podría señalar que la fracción de almidón presente en el SA tiene su origen en el frotamiento sufrido por los granos descascarillados en el proceso de pulido donde los granos no son triturados.

El tipo de molienda quizás afecta también la cantidad de fibra dietética presente en el SA desgrasado como lo menciona el trabajo de Slavin y Lampe (1992). Cimarrón y el SA de la agroindustria de Portuguesa fueron similares estadísticamente en cuanto a los valores de fibra insoluble. Investigaciones de Carroll (1990), presentan rangos entre 30% y 40% de fibra dietética muy próximos a los resultados del trabajo. Los análisis de fibra dietética deben realizarse en muestras desgrasadas y como se observa, todos los SA estudiados podrían ser considerados buenas fuentes de fibra por las altas cantidades de fibra dietética como las publicadas para salvado de trigo y residuo desgrasado de palma de aceite (Pacheco-Delahaye, 1999).

Referente a la concentración de azúcares totales de los cultivares presentaron valores menores estadísticamente que los SA de la agroindustria. A diferencia de las cenizas donde los valores más bajos fueron para los SA de la agroindustria (7,1%-9,3%) y los más altos a los cultivares (12,8%-13,2%).

El análisis estadístico de los minerales dieron resultados con diferencias significativas donde el mayor contenido de hierro lo presentó el SA de Portuguesa (11 mg/100 g kg)) y el menor Cimarrón (3,3%) y se encuentran en los rangos señalados por la FAO (1994). Considerando un alimento completo como la leche, ésta contiene menores concentraciones de hierro (0,5 mg/lt; Guzmán y Castro, 1992).

Al comparar el potasio entre las variedades (403 - 420 mg/kg) y los de la agroindustria (1 125 - 1 030) se observa que éstos contienen prácticamente tres veces más y muy próximo a lo visualizado por Juliano (1985) que obtuvo entre 1 265 - 2 396 mg/kg. El calcio presente en las muestras es superior en los cultivares que en los de la agroindustria al igual que el fósforo. Los minerales varían en forma apreciable probablemente por causas genéticas, el tipo de cultivo y agua de riego.

Al observar el Cuadro 2 sobre el análisis de perfil de ÁG evidenció un alto nivel de insaturación indicativo de una buena calidad nutricional, siendo la relación de ÁGI/ÁGS de 3,68. Esta composición en ÁG es comparable a la publicada por otros investigadores en sus estudios sobre aceite de SA (Tinarelli, 1989; Don et al., 1999). Los ÁG en mayor porcentaje fueron el oleico (42%-43%), linoléico (32%-34%) y palmítico (18%-20%). El ácido palmítico y los enlaces beta estables han demostrado ser un buen balance entre las propiedades de plasticidad, cremosidad y expansividad cuando se utiliza en margarinas. El bajo contenido de ácido linolénico en los aceite de SA le imparte buena estabilidad durante el almacenamiento y vida útil al ser empleado en fritura (Don et al., 1999). Los resultados de esta investigación confirman una vez más que el aceite de SA ofrece varias propiedades únicas en su especie que lo convierte en un aceite atractivo nutricionalmente.

CUADRO 2. Composición de ácidos grasos del aceite de salvado de arroz de la agroindustria.


Ácidos Grasos

Salvado (%)


Guárico Portuguesa

Saturados:
Mirístico C14:0 0,3±0,0 0,2±0,0
Palmítico C16:0 18,7±0,0 20,7±0,0
Esteárico C18:0 1,9±0,0 2,0±0,0

Insturados:
Oleico C18:1 43,1±0,0 42,4±0,0
Linoléico C18:2 34,0±0,0 32,7±0,0
Linolénico C18:3 1,9±0,0 1,9±0,0

En cuanto a las características físicas y químicas del aceite (Cuadro 3) no se observaron diferencias significativas en los índices de saponificación, refracción y el punto de fusión. En líneas generales, el índice de saponificación de los aceites más comunes oscilan entre 190-200, índices más bajos como los obtenidos en los aceites de este trabajo estarían asociados con productos no saponificables como vitamina E (tocoferoles) antioxidante natural. Según la literatura el aceite crudo de SA contiene cantidades de cera (4%) que son extraídas durante el refinado, después de esta operación el aceite es comparable con otros aceites comestibles (Carl, 1991). Es interesante agregar que las ceras obtenidas del SA han sido empleadas para cubiertas de caramelos y para la plastificación de gomas de mascar (Baldwin et al., 1997).

CUADRO 3. Índices físicos y químicos del aceite de los salvados de arroz de las variedades Cimarrón, Zeta-15 y de la agroindustria.


Índices

Agroindustria Variedades

Guárico Portuguesa Zeta-15 Cimarrón

Saponificación
(mg KOH/g aceite)
186,8 b 187,2 b 187,2 a 188,5 a
Refracción (25°C) 1,473 a 1,472 a 1,473 a 1,472 a
Punto de Fusión (°C) 38,8 a 38,6 a 38,8 a 38,6 a
Peróxidos
(miliequivalentes)
56,4 a 55,2 a 18,0 b 19,0 b

Letras diferentes en la misma fila indican diferencias significativas a nivel de P0,05, según Duncan.

El índice de refracción promedio fue de 1,473 comparables con valores presentados por la bibliografía (Campagnaro, 1979). El punto de fusión de una grasa es una medida de la fuerza de los enlaces entre los radicales del AG dentro de los cristales y cuanto más alta es la proporción de ÁGI, más bajo es el punto de fusión, como el aceite de SA analizado que presentó una alta proporción de AGI.

El índice de peróxido mostró grandes diferencias significativas entre los aceites extraídos de los SA de la agroindustria (55-56 miliequivalentes/kg) y el de las variedades (20-21 miliequivalentes/kg). Estas diferencias posiblemente podrían ser atribuidas al tiempo transcurrido entre la molienda del SA y la estabilización por los tratamientos térmicos aplicados.

Durante la molienda el aceite del SA y las lipasas entran en contacto resultando en una degradación del glicerol y de los ÁG libres, por lo que la estabilización (inactivación de las l¡pasas) por aplicación de procesos calóricos como doble tambor y horno con ventilación que fueron empleados en este trabajo deberían haber inactivado las l¡pasas, pero el tiempo entre la molienda del SA en la agroindustria y el traslado al laboratorio para su posterior estabilización en doble tambor tardó tres días, mientras que los cultivares fueron sometidos al proceso de descascarillado y blanqueo en la Facultad de Agronomía de la Universidad Central de Venezuela obteniéndose el SA, el cual fue molido y estabilizado en un horno de bandeja a 80 °C x 2 h. El tiempo transcurrido entre la molienda y la estabilización fue de 18 h en los cultivares. Estos resultados indican que sería recomendable para la agroindustria, la extracción simultánea del aceite del SA o bien estabilizar rápidamente. El SA podría ser conservado por largos períodos de almacenamiento, ya que investigaciones al respecto señalan que el SA estabilizado y desgrasado ha sido conservado por dos años (Prakash, 1996).

En conclusión, las harinas de SA producida por la agroindustria nacional y las ZETA-15 y Cimarrón de ser estabilizados por calor resultarían ser buenas fuentes de fibra dietética, de aceite, de proteínas y minerales.

Valdría la pena resaltar el alto porcentaje de fibra dietética insoluble del SA, lo que le hace comparable al afrecho de trigo que por sus efectos fisiológicos y propiedades funcionales podría ser utilizado en productos de panadería, galletería y cereales para el desayuno primordialmente. Este ingrediente por estar libre de gluten, es una fuente de fibra para personas alérgicas al trigo. Además se diversificaría el uso potencial de este subproducto que es obtenido en alta proporción por la agroindustria nacional.

En el país, la agroindustria por lo general vende el SA para consumo animal, y el incremento de productividad permitió exportaciones entre los años 1991-1994 (MAC, 1998). Igualmente la alta proporción de ÁGI del aceite de SA le confiere propiedades interesantes para su uso y de ser extraídos aumentaría el valor agregado al arroz.

AGRADECIMIENTO

Los autores agradecen su colaboración a la TSU. Gloria Betancourt de Pinto.

SUMMARY

Physicochemical composition of two rice bran varieties Cimarron and ZETA-15 and of mixtures provided by the agroindustry of two the biggest rice producing zones of Venezuela, Guarico and Portuguesa, were studied. Physicochemical indexes and fatty acid composition of the oils extracted from these brans are also reported. In order to stabilize the brans, heat was applied to them in oven trays at 80 °C/2 hours and they were dehydrated in double drums 120 °C/20 min. Chemical analysis results showed that Portuguesa bran and Cimarron cultivar had the highest fat concentration (18%) in comparison to ZETA-15 cultivar and Guarico mixtures (14%). Dietary fiber content was high in the range of 38-47% and protein content was between 11-13%. Results indicated the presence of minerals such as Fe, K and P. The fatty acid profile of extracted oils showed a higher proportion of unsaturated fatty acids such as oleic acid (42-43%) and linoleic acid (32-34%), and the main saturated acid was plamitic (18-20%). Significant differences were evident in the peroxide index of agroindustry brans (55-56 meq) and cultivars Cimarron and ZETA-15 (18-19 meq); this difference could be due to the time elapsed between grinding and stabilization of brans. Saponification indexes (188-200 mg KOH/g), refraction and fusion points showed no significant differences between brans. This work indicates that rice brans should be stabilized with heat after grinding. lt also shows that rice brans offer a source of dietary fiber, minerals, proteins and unsaturated fatty acids, which provide good nutritional balance and give additional aggregated value to rice.

Key Words: Rice bran; fiber; fatty acid; o¡l.

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