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 jmpenarrieta1@umsa.bo

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