En alimentos ricos en azúcares reductores y aminoácidos, calentados a temperaturas superiores a 120 °C, se forman compuestos tóxicos, como AA e HMF, sobre los cuales existen fundadas sospechas de su potencial cancerígeno. Estos están presentes en cantidades importantes en papas fritas a la francesa, chips, chifles, créales extruidos, pan, café y sucedáneos, entre otros. Así, se ha propuesto la mitigación de AA e HMF por adición de antioxidantes fenólicos (AoxFns), para lo cual se realizará la extracción para obtener GTT e hidrolisis para obtener GTT hidrolizados, en ambos casos se utilizará técnicas previamente desarrolladas en nuestro laboratorio (Bravo, 2013; Terán-Hilares et al., 2018). Para la inca muña se estudiará la optimización de la extracción mediante la metodología de superficie de respuesta y considerando como variables el porcentaje de etanol en solvente, relación materia prima / solvente, temperatura y tiempo. Luego, se estudiará la purificación de los antioxidantes, considerando en primer lugar la separación por membranas de 10 y 3 kDa. En los permeados obtenidos, se evaluará el uso de tres tipos de resinas macroporosas, con lo que se determinarán las condiciones de adsorción y desorción óptimas. Los extractos purificados serán caracterizados mediante la determinación compuestos fenólicos, capacidad antioxidante (ABTS y ORAC), pureza e identificación mediante cromatografía líquida acoplada a espectrometría de masas exactas (LC-MS/MS, qToF). Seguidamente, se evaluará la adición de los antioxidantes ya sea por inmersión de los chips (2.5 x 40 mm), a presión atmosférica y al vacío; o por adición directa al aceite de fritura. Se evaluará dos tiempos de inmersión (5 y 10 min) y, en todos los casos, cuatro concentraciones de antioxidantes. Se determinará con ello la humedad, capacidad antioxidante, glucosa, fructosa, grasa, sacarosa contenido, asparragina, AA e HMF. Los resultados serán extrapolables a otras variedades como las papas nativas, lo que se confirmará en este trabajo.

Dos nuevos contaminantes (neocontaminantes) químicos provenientes del procesamiento de los alimentos (AA y HMF) han despertado interés en la comunidad científica. Según la IARC (International Agency for Research on Cancer, 1994), la AA pertenece al grupo 2A “probablemente cancerígeno para los seres humanos”; mientras que el Instituto Nacional del Cáncer de EE. UU. señala que la AA se metaboliza a glicidamida, la cual causa mutaciones y daños al ADN. Por su parte, el HMF puede convertirse en 5-sulfoxymethylfurfural y este compuesto puede unirse al ADN para causar efectos mutagénicos. La AA se forma durante la RM a temperaturas superiores a 120 °C, e involucra la asparragina y los AR; mientras que el HMF puede ser un intermedio de la RM o se forma durante la caramelización. Según EFSA 2015 (European Food Safety Authority), la AA se detectó en el café (520 ug/kg), sustitutos del café (1500 ug/kg), galletas y pan tostado (270 ug/kg), cereales para el desayuno (160 ug/kg), otros productos a base de papas, cereales y cacao (97 ug/kg), alimentos infantiles a base de cereales (73 ug/kg), pan (42 ug/kg). Por otro lado, en papas fritas (chips) se han reportado valores en el rango de 59 – 5200 ug/kg (CODEX, 2004).

La Unión Europea (UE) aplica el concepto ALARA (As Low As Reasonable Achievable), de forma que el 11 de abril de 2018 entró en vigencia la nueva legislación de la UE, que menciona como niveles de referencia alimentos de bebés (40 ug/kg), sustitutos de café en base a achicoria (4000 ug/kg), la mayoría de cereales (300 ug/kg) excepto maíz, avena, cebada y arroz (cuyo valor es 250 ug/kg), biscochos y galletas (350 ug/kg), chips de papas (750 ug/kg), papas fritas bastones (500 ug/kg) y café instantáneo soluble (850 ug/kg). La UE revisará los niveles de referencia cada tres años con el objetivo de reducirlos gradualmente. Con relación al HMF, en algunos casos puede exceder el valor de 1 g/kg, como ocurre en frutos secos y productos a base de caramelo. Por su lado, Capuano y Fogliano (2011) reportan valores (en mg/l ó kg) en los siguientes alimentos: café 100 a 1900, café instantáneo 400 a 4100, pan (tostado) 11.8 a 87.7, cereales para desayuno 6.9 a 240.5, fruta desecada 25 a 2,900, productos a base de caramelo 110 a 9500. Además de los riesgos que conlleva el consumo elevado de acrilamida, las exportaciones peruanas de chips de papas nativas, e inclusive de plátano (chifles), están en riesgo, ya que no cumplirían los límites máximos permitidos en estos países.

El tiempo, la temperatura, el tipo y la concentración de azúcar contenido de asparragina, la actividad de agua, la presencia de sales e, incluso, el valor del pH, influyen directamente sobre la formación de estas sustancias. Para mitigar la formación de AA es necesario trabajar a nivel de reducción de precursores (glucosa y asparragina) y/o modificar las condiciones de procesamiento, menor temperatura de trabajo uso de soluciones de blanqueo (NaCl, ácidos, aminoácidos y azucares no reductores). Recientemente, se ha propuesto el uso de antioxidantes fenólicos para mitigar la formación de AA e HMF, pues la epicatequina, rutina, ácidos hidrodinámicos y curcumina son capaces de capturar los electrones libres de los radicales intermedios formados en la RM. Resultados mostrados recientemente indican que los galotaninos de tara reducen entre 85 a 90% la AA e HMF en el pan, en este caso son adicionados directamente durante el amasado. En el caso de la papa es necesario impregnar los polifenoles en el sólido, para esto evaluaremos tres tipos de antioxidantes (galotaninos de tara, galotaninos de tara parcialmente hidrolizados y polifenoles extraídos de hojas de inca muña), el tiempo y las formas de adición, ya sea por inmersión (a presión atmosférica o al vacío) o por adición directa al aceite de fritura. Si bien se trabajará con una variedad de papa, nuestra hipótesis es que los resultados serán extrapolables a otras como las papas nativas, lo que se confirmará en este trabajo.

En alimentos, generalmente ricos en azúcares, se forman neocontaminantes como consecuencia de la reacción de Maillard (RM), la acrilamida (A) y el hidroximetilfurfural (HMF). En el primer caso, por la reacción de la asparragina y los azúcares rectores; mientras que en el segundo es producto de derivados intermedios de la RM. Estos compuestos se han convertido en una gran preocupación de consumidores e instituciones encargadas de la regulación de los alimentos. La acrilamida está clasificada por la Agencia Internacional de Investigación del Cáncer (IARC) como probable carcinógeno en humanos, ello debido a su biotransformación en glicidamida con actividad genotóxica. Sin embargo, hasta la fecha los resultados de la experimentación en humanos no han sido totalmente concluyentes en cuanto a su toxicidad. La Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria (EFSA) ha concluido que no se puede establecer una ingesta diaria admisible (IDA) de acrilamida en alimentos. En su lugar, la EFSA ha estimado el rango de la dosis en el que la acrilamida presenta más probabilidad de causar una pequeña pero apreciable incidencia de tumores (llamado efecto neoplásico) u otros efectos adversos potenciales (neurológicos, en el desarrollo pre y pos-natal y en la reproducción masculina), esta dosis es de 0.17 mg/kg peso corporal/día. De otra parte, se supone que el HMF tiene consecuencias negativas para la salud, ya que, aunque las pruebas que respaldan la relevancia toxicológica en humanos no son claras, los reportes han mostrado que el HMF indujo cáncer de colon en ratas. El HMF se puede convertir a 5-sulfoxymethylfurfural (SMF) por acción de las sulfotransferasas in vivo, este compuesto puede unirse al ADN para causar efectos mutagénicos. Además del peligro que supone el consumo de alimentos que contienen AA e HMF, es importante saber que las empresas peruanas exportadoras de chips de papas nativas se están enfrentado a la legislación de la UE que exige niveles de AA cada vez menores, por lo que su permanencia en el mercado exportador está en peligro.

El potencial cancerígeno de AA e HMF, que se forma durante el procesamiento de papas fritas, chips de papas, plátanos, camote, pan y cereales, hace necesario el empleo de métodos de mitigación.  Al respecto, diversos trabajos han mostrado la eficacia de la adición de antioxidante fenólicos en la inhibición de AA e HMF en el proceso de panificación. Según Friedman y Levin (2008), los antioxidantes actúan sobre los radicales intermedios de la RM, aunque los mecanismos exactos no son conocidos. El uso de la galotaninos de tara reduce ~90% la AA con 1.5 g de extracto/kg y el HMF es mitigado en ~85% con 3 g de extracto/kg. Extractos de canela, clavo de olor, comino y cúrcuma, también se han usado (2.5 – 4 g de extracto/kg de masa de galletas). Otros autores usaron extractos de hojas de bambú y extractos de hojas de té verde en sistemas modelo. La mayor parte de trabajos fueron realizados en pan, presumiblemente porque es más fácil adicionar los antioxidantes directamente a la masa. En el caso de las papas fritas (chips o a la francesa), existen dos alternativas: a) remojar las papas en la solución que contiene el extracto antioxidante o b) adicionar el extracto directamente al aceite de fritura, ambas técnicas van a ser evaluadas en este trabajo. Se sabe que el tipo de compuesto fenólico y la naturaleza del mismo, así como su concentración, son factores importantes en el proceso. Es posible que, además de la mitigación de la formación de neocontaminantes, los compuestos fenólicos inhiban la oxidación de los aceites y proporcionen beneficios a los consumidores. La biodiversidad nativa es una fuente importante de antioxidantes fenólicos y la eficacia de ellos en la inhibición de la oxidación de lípidos ha sido evaluada a través de diversos trabajos realizados en nuestro laboratorio; y también en la inhibición de la formación de AA y HMF en pan mediante el uso de galotaninos realizado en colaboración con PUC-Chile (Pedreschi et al., 2018).

Modalidad de proyecto: Proyecto de investigación avanzado

Son propuestas de investigación aplicada o desarrollo tecnológico de carácter no multidisciplinario.

Los proyectos deben ser presentados de manera asociativa (con una o más entidades asociadas).

La conformación mínima es la siguiente:

• Un investigador principal
• Un coinvestigador
• Un tesista de posgrado
• Un gestor tecnológico
• Un coordinador administrativo

Tipo de proyecto: Investigación aplicada

Subsector: Agroindustria y elaboración de alimentos

Sector: Estratégico

Lugar de ejecución del proyecto: Lima, Puno

Fecha de inicio:  01/12/2018

Fecha de cierre:  01/12/2021

Plazo de ejecución (meses): 36

Objetivo principal

El tratamiento térmico de los alimentos a temperaturas mayores a 120 °C conlleva la formación de neocontaminantes derivados de la reacción de Maillard (RM) como la acrilamida (AA) e hidroximetilfurfural (HMF). A estos se les atribuye efectos neurotóxicos y son probablemente cancerígenos. Por esta razón se están realizando esfuerzos para mitigar su formación, los cuales incluyen el uso de materias primas con menor contenido de reactantes, empleo de asparraginasa, control de temperatura, blanqueado o adición de sales; estas formas de mitigación no tienen mayor aplicación industrial, dado que mayormente afecta las características sensoriales. Recientemente, el uso de antioxidantes fenólicos (AoxFns) para mitigar la AA y HMF ha sido investigado; sin embargo, la mayoría de trabajos fueron realizados en pan y productos de panadería, debido a que son fácilmente adicionados durante el proceso de amasado. En papas fritas o chips es necesario que penetren en la materia sólida, lo que se trata de un fenómeno complejo de transferencia de masa que depende de varios factores como naturaleza y concentración de los AoxFns, peso molecular de los Aox, tiempo y temperatura, superficie de transferencia de masa y presión de trabajo, entre otros.

Este trabajo busca mitigar la formación de AA y HMF en papas fritas tipo chips, mediante la adición de Aox fenólicos sin afectar sus características sensoriales. Se evaluarán los siguientes tres tipos de Aox: galotaninos de tara (polímeros de ácido gálico), los galotaninos de tara hidrolizados (oligomeros de ácido gálico) y los Aox extraídos de muña. Asimismo, se evaluarán las siguientes formas de adición: inmersión directa, a presión atmosférica y al vacío; y por adición directa al aceite de fritura.

Objetivo específico 1

Obtener extractos fenólicos, galotaninos de tara (GTT), GTT parcialmente hidrolizados e inca muña y estudiar la purificación por membrana seguido de cromatografía en columna con resinas macroporosas

Objetivo específico 2

Evaluar la adición de los antioxidantes fenólicos purificados a papas cortadas tipo chips para mitigar la formación de acrilamida e hidroximetilfurfural durante el proceso de fritura

Institución responsable del proyecto

Universidad Nacional Agraria La Molina

RUC: 20147897406

Tipo de entidad: Universidades que se encuentren licenciadas o en proceso de licenciamiento por la SUNEDU

Régimen: Público

Tipo de organización: Sin fines de lucro

Departamento: Lima

Provincia: Lima

Distrito: La Molina

Dependencias: Área de Biotecnología Industrial & Bioprocesos del Instituto de Biotecnología

Institución asociada

Universidad Nacional del Altiplano

RUC: 20145496170

Tipo de entidad: Universidades que se encuentren licenciadas o en proceso de licenciamiento por la SUNEDU

Régimen: Público

País: Perú

Departamento: Puno

Provincia: Puno

Distrito: Puno

Investigador principal

Nombres: David Carlos

Apellido paterno: Campos

Apellido materno: Gutierrez

Grado académico: Doctorado

Nombre del grado académico: Ingeniero en Industrias Alimentarias

Entidad: Universidad Nacional Agraria La Molina

Dependencia: Área de Biotecnología Industrial & Bioprocesos del Instituto de Biotecnología

Coinvestigador

Nombres: Ana Consuelo

Apellido paterno: Aguilar

Apellido materno: Galvez

Grado académico: Doctorado

Entidad: Universidad Nacional Agraria La Molina

Dependencia: Área de Biotecnología Industrial & Bioprocesos del Instituto de Biotecnología

Coinvestigador

Nombres: Rosana Sonia

Apellido paterno: Chirinos

Apellido materno: Gallardo

Grado académico: Doctorado

Entidad: Universidad Nacional Agraria La Molina

Dependencia: Área de Biotecnología Industrial & Bioprocesos del Instituto de Biotecnología

Coinvestigador

Nombres: Marienela

Apellido paterno: Calsin

Apellido materno: Cutimbo

Grado académico: Magister

Entidad: Universidad Nacional del Altiplano

Dependencia: Facultad de Ciencias Agrarias

Tesista

Nombres: Tesista no identificado 3

Apellido paterno: –

Apellido materno: –

Tipo de tesis: Título Profesional

Entidad: Universidad Nacional Agraria La Molina

Tesista

Nombres: Tesista no identificado 3

Apellido paterno: –

Apellido materno: –

Tipo de tesis: Maestría

Entidad: Universidad Nacional Agraria La Molina

Gestor tecnológico

Nombres: –

Apellido paterno: –

Apellido materno: –

Entidad: Universidad Nacional Agraria La Molina

Coordinador administrativo

Nombres: Isabel

Apellidos: Saldaña Zavala

Apellido paterno: Saldaña

Apellido materno: Zavala

Entidad: Universidad Nacional Agraria La Molina

Técnico

Nombres Diego Héctor

Apellidos: García Ríos

Entidad: Universidad Nacional Agraria La Molina

Rubros financiables

• Recursos humanos (hasta 50% del monto financiado)

1. Incentivo monetario para el investigador principal y coinvestigadores: no debe sobrepasar el máximo de S/ 2,000 mensuales por investigador.
2. Pago a los tesistas: no debe sobrepasar el máximo de S/ 1,500 mensuales por tesista.
3. Pago al personal técnico o asistente de investigación: no debe sobrepasar el máximo de S/ 1,000 mensuales por técnico.
4. Honorarios o incentivos para un gestor tecnológico: no debe de sobrepasar el máximo de S/. 1,500 mensuales.

• Equipos y bienes duraderos (hasta 20% del monto financiado)

Corresponde a la adquisición de equipos menores para el proyecto de investigación.

• Materiales e insumos

1. Materiales, insumos, reactivos, accesorios, componentes electrónicos o mecánicos, bienes no inventariables.
2. Material bibliográfico, tales como manuales, bases de datos, libros especializados, otros, y/o suscripciones a redes de información (en físico o electrónico).
3. Software especializado para el desarrollo de los proyectos de investigación.

• Viajes

Corresponde a los gastos de viajes relacionados a actividades propias del proyecto de investigación.

Los gastos que aplican para este rubro son los siguientes:

1. Pasajes: terrestres, aéreos, nacionales e internacionales, en clase económica.
2. Viáticos: comprenden los gastos por concepto de alimentación, hospedaje y movilidad (hacia y desde el lugar de embarque), así como el desplazamiento en el lugar donde se realizan las actividades. El concepto de viáticos es aplicable para estancias cuya duración sea menor a los quince (15) días calendario, considerando los topes máximos diarios detallados en el Anexo 2.
3. Manutención: comprenden los gastos de alojamiento, alimentación y movilidad local durante su permanencia en el lugar sede del objeto del beneficio otorgado, o desplazamientos relacionados con el mismo. El concepto de manutención es aplicable siempre que se trate de una estancia cuya duración sea mayor o igual a quince (15) días calendario, considerando los topes máximos diarios detallados en la convocatoria.
4. Seguro de viaje: el seguro es de carácter obligatorio y su valor debe estar de acuerdo al precio de mercado. La cobertura típicamente incluye gastos médicos de emergencia, muerte accidental, invalidez e imprevistos logísticos durante el viaje (retraso de vuelos, demora o pérdida de equipaje, robos, etc.). El precio del seguro puede variar en función a la edad, duración del viaje y el destino. Se puede financiar hasta un máximo de S/ 2,000.

• Servicios de no consultoría.

Corresponde a los gastos de contratación de personas naturales o jurídicas para la ejecución de actividades de índole técnica especializada, consideradas como críticas para lograr el buen resultado del proyecto de investigación: servicios de laboratorio, colección de datos, procesamiento de muestras, análisis y diseño.

• Otros servicios

Corresponde a los gastos de contratación de personas naturales o jurídicas para la ejecución de actividades complementarias del proyecto de investigación, tales como:

1. Actividades de difusión:

1. Gastos de organización de taller de cierre del proyecto.
2. Costo de publicación de artículos en revistas indizadas.

• Costo de inscripción para participar en eventos o para discutir los resultados con personal interesado o calificado.

1. Actividades complementarias de la investigación:

1. Gastos de importación y desaduanaje de materiales, insumos o equipos relacionados al proyecto de investigación que se adquieran en el extranjero.
2. Gastos relacionados a la obtención del título o grado.

• Gastos relacionados a la solicitud de patentes.

1. Gastos de mantenimiento correctivo para los equipos adquiridos u otro equipo de laboratorio que deba usarse en el proyecto.

• Gastos de gestión (hasta 10% del monto financiado)

Corresponde al incentivo monetario para el coordinador administrativo, útiles de oficina y servicios de imprenta.