PROYECTO DE INVESTIGACION por Universidad Nacional del Callao se encuentra bajo una Licencia Creative Commons Atribución-NoComercial-SinDerivadas 2.5 Perú. Permisos que vayan más allá de lo cubierto por esta licencia pueden encontrarse en DIRECCION CDCITRA Universidad Nacional del Callao | Teléfono: +01 4651822.

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO VICERRECTORADO DE INVESTIGACIÓN FACULTAD DE INGENIERÍA PESQUERA Y DE ALIMENTOS INSTITUTO DE INVESTIGACIÓN DE LA FIPA

INFORME FINAL DE INVESTIGACIÓN TEXTO:

“COMPONENTES BIOACTIVOS FUNCIONALES EN RAÍCES Y TUBÉRCULOS ANDINOS” PRESENTADO POR:

Blga. Ms.C. ALICIA CECÍLIA DECHECO EGÚSQUIZA (PERIODO DE EJECUCION: DEL 01 DE OCTUBRE DEL 2011 HASTA EL 30 DE SETIEMBRE DE 2013) (Resolución Rectoral Nº 1044-2011-R) CALLAO – PERÚ

2013

PROYECTO DE INVESTIGACION por Universidad Nacional del Callao se encuentra bajo una Licencia Creative Commons Atribución-NoComercial-SinDerivadas 2.5 Perú. Permisos que vayan más allá de lo cubierto por esta licencia pueden encontrarse en DIRECCION CDCITRA Universidad Nacional del Callao | Teléfono: +01 4651822.

I. INDICE GENERAL

I. RESUMEN

15

II. INTRODUCCION

16

- Planteamiento del problema de investigación

16

- Descripción y Análisis del tema

16

- Planteamiento del problema

17

- Objetivos y alcances de la investigación

17

- Importancia y justificación de la investigación

18

- Antecedentes técnicos y datos vinculados a la investigación con la precisión de la fuente bibliográfica

21

- Metodología

33

CAPITULO Nº I. PRINCIPIOS DE ALIMENTOS FUNCIONALES.

34

1.1. DEFINICIÓN

34

1.1.1. Características

35

1.1.2. Diseño de Alimentos Funcionales

36

1.2. PRESENTE Y FUTURO DE LOS ALIMENTOS FUNCIONALES

39

1.3. IMPORTANCIA DE LOS ALIMENTOS FUNCIONALES

42

1.3.1. Interés de los Alimentos Funcionales

42

1.3.2. Rol de los Alimentos Funcionales

43

1.4. BALANCE RIESGO/BENEFICIO DE LOS ALIMENTOS FUNCIONALES

45

1.4.1. Necesidad de los Alimentos Funcionales

48

1.4.2. Seguridad Alimentaria de los Alimentos Funcionales

50

1.4.3. Eficacia de los Alimentos Funcionales

53

1.5. EL CONSUMIDOR Y SU ACTITUD ANTE LOS ALIMENTOS FUNCIONALES 1.5.1. Factores que determinan la respuesta del consumidor

59 59

1.5.2. Métodos aplicables a la investigación de las opiniones y actitudes de los consumidores

61

1.5.3. Métodos Cualitativos

62

1.5.4. Métodos Cuantitativos

64

1.5.5. Medición de Aceptación: Escala de fobia a nuevos alimentos

66

1.5.6. Aceptación por parte de los consumidores

68

1.6. NORMATIVA EUROPEA EN LA REGULACIÓN DEL ETIQUETADO DE LOS ALIMENTOS FUNCIONALES

72

1.6.1. Regulación de los Alimentos Funcionales

72

1.6.2. Alegaciones

74

1.6.3. Marco Jurídico Europeo de los Alimentos Funcionales y las Alegaciones de Salud

76

1.6.4. Validación de Alegaciones y Aspectos sobre Seguridad

78

1.6.5. Guía científico-técnica para la preparación y presentación de las solicitudes de autorización de Alegaciones de Salud

80

CAPITULO Nº II. COMPONENTES FUNCIONALES EN LOS ALIMENTOS

84

2.1. PEPTIDOS BIOACTIVOS

86

2.1.1. Origen de los Péptidos Bioactivos

87

2.1.2. Beneficios de los Péptidos Bioactivos

88

2.1.3. Productos Funcionales con Péptidos Bioactivos

91

2.2. LÍPIDOS FUNCIONALES 2.2.1. Tipos de Acidos Grasos

94 95

2.2.2. Ácido Linoleico Conjugado (CLA)

101

2.2.3. Fitoesteroles y Estanoles

106

2.3. ELEMENTOS MINERALES

109

2.3.1. Importancia en los Procesos metabólicos

109

2.3.2. Propiedades Funcionales de los Minerales

112

2.4. VITAMINAS 2.4.1. Propiedades Funcionales de las Vitaminas

116 119

2.4.2. Interacción Vitaminas-Minerales

2.5. PREBIÓTICOS

124

125

2.5.1. Alimentos Prebióticos: el concepto

126

2.5.2. Efecto de los Prebióticos en Fisiología

129

2.5.3. Investigación de los Efectos de los Prebióticos sobre la Salud

129

2.5.4. Funciones básicas de la Microbiota intestinal y su posible Optimización mediante el uso de prebióticos.

131

2.5.5. Prebióticos en la Prevención de Infecciones

131

2.5.6. Prebióticos y Modulación del Sistema Inmune Intestinal

132

2.5.7. Prebióticos y Cáncer Colorrectal

134

2.6. PROBIÓTICOS

134

2.6.1. Probióticos y Prebióticos en los Alimentos que comemos

135

2.6.2. Acciones de los Probióticos en el Tracto Gastrointestinal

136

2.6.3. Agentes Probióticos

137

2.6.4. Efectividad de los Probióticos

137

2.6.5. Investigación de los Efectos de los Probióticos sobre la Salud

138

2.7. FITOESTROGENOS

139

2.7.1. Isoflavonas

142

2.7.2. Estilbenos (resveratrol)

147

2.7.3. Fitoestrógenos y su implicancia clínica

149

2.8. ANTIOXIDANTES

153

2.8.1. Antioxidantes presentes en alimentos de origen vegetal

155

2.8.2. Flavonoles (Quercetina) y flavonas

157

2.8.3. Flavan-3-oles (Proantocianidinas)

159

CAPITULO Nº III. COMPONENTES BIOACTIVOS FUNCIONALES DE LA ARRACACHA (Arracacia xanthorrhiza)

3.1. CLASIFICACIÓN 3.1.1. Nominaciones de la Arracacha 3.1.2. Clasificación Botánica de la Arracacha.

162

162 162 163

3.2. CARACTERÍSTICAS

164

3.2.1. Descripción de la planta 3.2.2. Distribución Geográfica

164 .

3.2.3. Ecología y Adaptación 3.2.4. Vida útil de la Arracacha

170 172

.

175

3.3. VARIEDADES

177

3.4. COMPOSICIÓN

181

3.4.1. Composición de la raíz tuberosa.

3.5. ACTIVIDAD FUNCIONAL

181

185

3.5.1 Propiedades funcionales de las Vitaminas de la Arracacha

186

3.5.2. Propiedades funcionales de los Minerales de la Arracacha

188

3.5.3. Compuestos Antioxidantes de la Arracacha

190

3.5.4. Propiedades funcionales de la Fibra de la Arracacha

191

3.5.5. Valor Nutritivo

194

3.6. PROPIEDADES MEDICINALES

195

3.7. SUB-PRODUCTOS

196

3.7.1. Alimentación Humana

196

3.7.2. Alimentación Animal

197

3.7.3. Tipos de productos elaborados a partir de Arracacha

198

3.7.4. Otros usos de la Arracacha.

210

CAPITULO Nº IV COMPONENTES BIOACTIVOS FUNCIONALES DE LA AHIPA (Pachirhyzus ahipa).

212

4.1. CLASIFICACIÓN

212

4.1.1. Nominaciones de la Ahipa

212

4.1.2. Clasificación Botánica de la Ahipa

213

4.2. CARACTERÍSTICAS

213

4.2.1. Descripción de la planta 4.2.2. Distribución Geográfica

214 .

4.2.3. Ecología y Adaptación 4.2.4. Vida útil de la Ahipa

219 221

.

225

4.3. VARIEDADES

228

4.4. COMPOSICIÓN

230

4.4.1. Composición de la raíz tuberosa.

230

4.4.2. Composición de las semillas.

235

4.5. ACTIVIDAD FUNCIONAL

236

4.5.1 Propiedades funcionales de las proteínas de la Ahipa

236

4.5.2. Propiedades funcionales de los Minerales de la Ahipa

238

4.5.3 Propiedades funcionales de las Vitaminas de la Ahipa

240

4.5.4. Propiedades funcionales de la Fibra de la Ahipa

242

4.5.5. Valor Nutritivo

244

4.6. PROPIEDADES MEDICINALES

245

4.7. SUB-PRODUCTOS

246

4.7.1. Alimentación Humana

246

4.7.2. Alimentación Animal

247

4.7.3. Tipos de productos elaborados a partir de Ahipa

248

4.7.4. Otros usos de la Ahipa

252

CAPITULO Nº V. COMPONENTES BIOACTIVOS FUNCIONALES DEL CAMOTE (Ipomoea batatas)

256

5.1. CLASIFICACIÓN

256

5.1.1. Nominaciones del Camote

256

5.1.2. Clasificación Botánica del Camote

257

5.2. CARACTERÍSTICAS 5.2.1. Descripción de la planta

257 257

5.2.2. Distribución Geográfica

.

5.2.3. Ecología y Adaptación 5.2.4. Vida útil del Camote

266 267

.

269

5.3. VARIEDADES

271

5.3.1. Variedades Cultivadas de Camote

272

5.3.2. Clones promisorios de Camote

274

5.4. COMPOSICIÓN

275

5.4.1. Composición de la raíz tuberosa

275

5.5. ACTIVIDAD FUNCIONAL

277

5.5.1. Propiedades funcionales de los compuestos fenólicos del camote

277

5.5.2. Propiedades funcionales de las Antocianinas del camote

280

5.5.3. Propiedades funcionales del β-caroteno del camote

283

5.5.4. Valor Nutritivo

284

5.6. PROPIEDADES MEDICINALES

287

5.7. SUB-PRODUCTOS

290

5.7.1. Alimentación Humana

291

5.7.2. Alimentación Animal

291

5.7.3. Tipos de productos elaborados a partir del Camote

292

5.7.4. Otros usos del Camote

298

CAPITULO Nº VI. COMPONENTES BIOACTIVOS FUNCIONALES DE LA MACA (Lepidium meyenii)

301

6.1. CLASIFICACIÓN

301

6.1.1. Nominaciones de la Maca

301

6.1.2. Clasificación Botánica de la Maca

301

6.2. CARACTERÍSTICAS

302

6.2.1. Descripción de la planta 6.2.2. Distribución Geográfica

302 .

309

6.2.3. Ecología y Adaptación 6.2.4. Vida útil de la Maca

312 .

314

6.3. VARIEDADES

316

6.4. COMPOSICIÓN

318

6.4.1. Composición de la raíz tuberosa

318

6.4.2. Composición de la harina de Maca

325

6.5. ACTIVIDAD FUNCIONAL

326

6.5.1. Antioxidantes de la Maca

328

6.5.2. Glucosinolatos de la Maca

328

6.5.3 Propiedades funcionales de los Alcaloides de la Maca

337

6.5.4. Propiedades funcionales de los Macaenos y Macamidas de la Maca

338

6.5.5. Propiedades funcionales de los Fitosteroles de la Maca

342

6.5.6. Propiedades funcionales de los Flavonoides de la Maca

345

6.5.7 Propiedades funcionales de las Vitaminas de la Maca

346

6.5.8. Propiedades funcionales de los minerales de la Maca

347

6.5.9. Propiedades funcionales de la Fibra de la Maca

349

6.5.10. Propiedades de la maca como Adaptógeno

351

6.5.11. Valor Nutritivo

352

6.6. PROPIEDADES MEDICINALES

354

6.7. SUB-PRODUCTOS

357

6.7.1. Alimentación Humana

357

6.7.2. Alimentación Animal

357

6.7.3. Tipos de productos elaborados a partir de la Maca

357

CAPITULO Nº VII. COMPONENTES BIOACTIVOS FUNCIONALES DE LA MAUKA (Mirabilis expansa)

365

7.1.. CLASIFICACIÓN

365

7.1.1. Nominaciones de la Mauka

365

7.1.2. Clasificación Botánica de la Mauka

365

7.2. CARACTERÍSTICAS

366

7.2.1. Descripción de la planta 7.2.2. Distribución Geográfica

366 .

7.2.3. Ecología y Adaptación 7.2.4. Vida útil de la Mauka

371 374

.

375

7.3. VARIEDADES

376

7.4. COMPOSICIÓN

380

7.4.1. Composición de la raíz tuberosa

380

7.4.2. Composición de la parte aérea

383

7.5. ACTIVIDAD FUNCIONAL 7.5.1 Propiedades funcionales de las Proteínas de la Mauka

384 385

7.5.2 Propiedades funcionales de los Aminoácidos esenciales de la Mauka

386

7.5.3. Propiedades funcionales de los Minerales de la Mauka

391

7.5.4. Valor Nutritivo

395

7.6. PROPIEDADES MEDICINALES

396

7.7. SUB-PRODUCTOS

396

7.7.1. Alimentación Humana

396

7.7.2. Alimentación Animal

398

7.7.3. Tipos de productos elaborados a partir de la Mauka

399

CAPITULO Nº VIII. COMPONENTES BIOACTIVOS FUNCIONALES DE LA MASHUA (Tropaeolum tuberosum)

403

8.1. CLASIFICACIÓN

403

8.1.1. Nominaciones de la Mashua

403

8.1.2. Clasificación Botánica de la Mashua

403

8.2. CARACTERÍSTICAS

404

8.2.1. Descripción de la planta 8.2.2. Distribución Geográfica

404 .

8.2.3. Ecología y Adaptación 8.2.4. Vida útil de la Mashua

408 409

.

411

8.3. VARIEDADES

412

8.4. COMPOSICIÓN

413

8.4.1. Composición del tubérculo

413

8.4.2. Composición de la Harina de Mashua

416

8.5. ACTIVIDAD FUNCIONAL

417

8.5.1 Propiedades funcionales de las Vitaminas de la Mashua

418

8.5.2. Propiedades funcionales de las Antocianinas de la Mashua

419

8.5.3. Propiedades funcionales de los compuestos fenólicos de la Mashua

422

8.5.4. Propiedades funcionales de los Glucosinalatos de la Mashua

423

8.5.5. Antioxidantes fenólicos de Mashua: una alternativa para la conservación de aceites BHT

429

8.5.6. Valor Nutritivo

434

8.6. PROPIEDADES MEDICINALES

435

8.7. SUB-PRODUCTOS

436

8.7.1. Alimentación Humana

436

8.7.2. Alimentación Animal

438

8.7.3. Tipos de productos elaborados a partir de la Mashua

438

CAPITULO Nº IX. COMPONENTES BIOACTIVOS FUNCIONALES DE LA OCA (Oxalis tuberosa)

446

9.1. CLASIFICACIÓN

446

9.1.1. Nominaciones de la Oca 9.1.2. Clasificación Botánica de la Oca

446 .

446

9.2. CARACTERÍSTICAS

447

9.2.1. Descripción de la planta 9.2.2. Distribución Geográfica

447 .

9.2.3. Ecología y Adaptación 9.2.4. Vida útil de la Oca

454 456

.

458

9.3. VARIEDADES

459

9.4. COMPOSICIÓN

464

9.4.1. Composición del tubérculo

9.5. ACTIVIDAD FUNCIONAL

464

469

9.5.1 Propiedades funcionales de las Vitamina C de la Oca

469

9.5.2. Propiedades funcionales de las Antocianinas de la Oca

471

9.5.3. Propiedades funcionales de los compuestos fenólicos de la Oca

472

9.5.4. Propiedades funcionales de los Carotenoides de la Oca

475

9.5.5. Propiedades funcionales de la Fibra de la Oca

476

9.5.6. Presencia de acido oxálico y alcaloides en la Oca

477

9.5.7. Valor Nutritivo

479

9.6. PROPIEDADES MEDICINALES

480

9.7. SUB-PRODUCTOS

481

9.7.1. Alimentación Humana

481

9.7.2. Alimentación Animal

483

9.7.3. Tipos de productos elaborados a partir de la Oca

483

CAPITULO Nº X. COMPONENTES BIOACTIVOS FUNCIONALES DEL OLLUCO (Ullucus tuberosus)

493

10.1. CLASIFICACIÓN

493

10.1.1. Nominaciones del Olluco

493

10.1.2. Clasificación Botánica del Olluco.

494

10.2. CARACTERÍSTICAS

494

10.2.1. Descripción de la planta 10.2.2. Distribución Geográfica

494 .

10.2.3. Ecología y Adaptación 10.2.4. Vida útil del Olluco

500 501

.

503

10.3. VARIEDADES

504

10.4. COMPOSICIÓN

508

10.4.1. Composición del tubérculo

508

10.5. ACTIVIDAD FUNCIONAL

511

10.5.1 Propiedades funcionales de los Antioxidantes del Olluco

511

10.5.2. Propiedades funcionales de los Polifenoles del Olluco

513

10.5.3. Valor Nutritivo

518

10.6. PROPIEDADES MEDICINALES

520

10.7. SUB-PRODUCTOS

521

10.7.1. Alimentación Humana

521

10.7.2. Alimentación Animal

522

10.7.3. Tipos de productos elaborados a partir de la Oca

523

CAPITULO Nº XI. COMPONENTES BIOACTIVOS FUNCIONALES DE LA PAPA (Solanum tuberosum)

539

11.1. CLASIFICACIÓN

539

11.1.1. Nominaciones de la Papa

539

11.1.2. Clasificación Botánica de la Papa.

539

11.2. CARACTERÍSTICAS

540

11.2.1. Descripción de la planta 11.2.2. Distribución Geográfica

540 .

11.2.3. Ecología y Adaptación 11.2.4. Vida útil de la Papa

545 546

.

551

11.3. VARIEDADES

552

11.3.1. Variedades Mejoradas

553

11.3.2. Variedades Nativas

554

11.4. COMPOSICIÓN

559

11.4.1. Composición del tubérculo

559

11.5. ACTIVIDAD FUNCIONAL

561

11.5.1 Propiedades funcionales de las Vitaminas de la Papa

561

11.5.2. Propiedades funcionales de los Minerales de la Papa

562

11.5.3. Compuestos Antioxidantes de la Papa

562

11.5.4. Propiedades funcionales de la Fibra de la Papa

567

11.5.5. Métodos de determinación de la Actividad Antioxidante

569

11.5.6. Presencia de Solanina y Glicoalcaloides de la Papa

570

11.5.7. Valor Nutritivo

574

11.6. PROPIEDADES MEDICINALES

575

11.7. SUB-PRODUCTOS

577

11.7.1. Alimentación Humana

577

11.7.2. Alimentación Animal

578

11.7.3. Tipos de productos elaborados a partir de la Papa

579

CAPITULO Nº XII. COMPONENTES BIOACTIVOS FUNCIONALES DEL YACON (Smallanthus sonchifolius)

588

12.1. CLASIFICACIÓN

588

12.1.1. Nominaciones del Yacón

588

12.1.2. Clasificación Botánica del Yacón

588

12.2. CARACTERÍSTICAS

589

12.2.1. Descripción de la planta 12.2.2. Distribución Geográfica 12.2.3. Ecología y Adaptación

589 .

596 598

12.2.4. Vida útil del Yacón

.

601

12.3. VARIEDADES

603

12.4. COMPOSICIÓN

605

12.4.1. Composición de la raíz tuberosa

605

12.4.2. Composición química de las Hojas

613

12.5. ACTIVIDAD FUNCIONAL

614

12.5.1. Propiedades funcionales de los FOS del Yacón

615

12.5.2. Compuestos Antioxidantes del Yacón

618

12.5.3. Actividad antimicrobiana del Yacón

622

12.5.4. Actividad Prebiótica del Yacón

624

12.5.5. Valor Nutritivo

627

12.6. PROPIEDADES MEDICINALES

630

12.7. SUB-PRODUCTOS

632

12.7.1. Alimentación Humana

632

12.7.2. Alimentación Animal

632

12.7.3. Tipos de productos elaborados a partir del Yacón

633

CAPITULO Nº XIII. COMPONENTES BIOACTIVOS FUNCIONALES DE LA YUCA (Manihot esculenta)

644

13.1. CLASIFICACIÓN

644

13.1.1. Nominaciones de la Yuca

644

13.1.2. Clasificación Botánica de la Yuca

644

13.2. CARACTERÍSTICAS

645

13.2.1. Descripción de la planta 13.2.2. Distribución Geográfica

645 .

13.2.3. Ecología y Adaptación 13.2.4. Vida útil de la Yuca

652 656

.

659

13.3. VARIEDADES

663

13.4. COMPOSICIÓN

666

13.4.1. Composición de la raíz tuberosa

13.5. ACTIVIDAD FUNCIONAL

666

670

13.5.1 Propiedades funcionales de las Vitaminas de la Yuca

670

13.5.2 Propiedades funcionales de los Minerales de la Yuca

673

13.5.3 Propiedades funcionales de las Proteínas de la Yuca

678

13.5.4. Presencia de Glucósidos cianogénicos de la Yuca

681

13.5.5. Valor Nutritivo

683

13.6. PROPIEDADES MEDICINALES

686

13.7. SUB-PRODUCTOS

688

13.7.1. Alimentación Humana

688

13.7.2. Alimentación Animal 13.7.3. Tipos de productos elaborados a partir la Yuca REFERENCIALES

690 699

II. RESUMEN El texto de: “Componentes Bioactivos Funcionales en Raíces y Tubérculos Andinos”, tiene un carácter general de información y se desarrollo en base a libros, manuales, folletos y trabajos de investigación, con el objeto de servir como complemento en los cursos de Bioquímica y Nutrición dictados en la Escuela Profesional de Ingeniería de Alimentos de la Facultad de Ingeniería Pesquera y de Alimentos de la Universidad Nacional del Callao. El texto comprende trece capítulos: El capitulo N0 I y II comprenden los principios de alimentos funcionales y los componentes funcionales en los alimentos. Los capítulos N0 III y IV y V se refieren a los componentes bioactivos funcionales de la Arracacha (Arracacia xanthorrhiza), Ahipa (Pachirhyzus ahipa) y del Camote (Ipomoea batata). Los capítulos N0 VI y VII, contienen los respectivos conocimientos de los componentes bioactivos funcionales de la Maca (Lepidium meyenii) y de la Mauka (Mirabilis expansa). Los capítulos N0 VIII y IX explican sobre los componentes bioactivos funcionales de la Mashua (Tropaeolum tuberosum) y de la Oca (Oxalis tuberosa). Los capítulos N0 X y XI comprenden el desarrollo de los componentes bioactivos funcionales del Olluco (Ullucus tuberosus) y de la Papa (Solanum tuberosum). Finalmente los capítulos N0 XII y N0 XIII se refieren a los componentes bioactivos funcionales del Yacón (Smallanthus sonchifolius) y de la Yuca (Manihot esculenta).