INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

Centro de Desarrollo de Productos Bióticos

Departamento Académico

EFECTO DEL PROCESO DE NIXTAMALIZACIÓN

SOBRE EL CONTENIDO DE CAROTENOIDES EN

DIFERENTES HÍBRIDOS DE MAÍZ.

T E S I S

Que para obtener el Grado de

Maestría en Ciencias en Desarrollo de Productos Bióticos

PRESENTA

Aldo Rosales Nolasco

Directores de Tesis:

Dra. Edith Agama Acevedo

Dra. Natalia Palacios Rojas

Yautepec de Zaragoza, Morelos; Octubre 2014.

El presente trabajo se llevó a cabo en el Departamento de Desarrollo Tecnológico del

Centro de Desarrollo de Productos Bióticos del Instituto Politécnico Nacional bajo la

dirección de la Dra. Edith Agama Acevedo en el Laboratorio de Control de Calidad;

en el Laboratorio de Calidad Nutricional de Maíz del Centro Internacional de

Mejoramiento de Maíz y Trigo bajo la supervisión de la Dra. Natalia Palacios Rojas;

en el Laboratorio 18 de la Facultad de Ciencias Químico Biológicas de la Universidad

Autónoma de Sinaloa bajo la supervisión del Dr. Roberto Gutiérrez Dorado; y en el

Laboratorio de Calidad de Maíz del Instituto Nacional de Investigaciones Forestales,

Agrícolas y Pecuarias bajo la supervisión de la Dra. Gricelda Vázquez Carrillo. Para

la realización de los estudios se obtuvo el apoyo económico de la beca CONACyT

(417567) y de la beca del Programa Institucional de Formación de Investigadores. La

investigación fue realizada con el financiamiento económico del proyecto CONACyT

417567, del programa MasAgro y del programa Harvest Plus.

AGRADECIMIENTOS

El presente escrito es el resultado del trabajo y colaboración de muchas personas sin

las cuales no se habría podido realizar y quiero agradecerles sinceramente:

A la Comisión Revisora por sus valiosos comentarios y consejos durante el desarrollo

del proyecto.

A mi directora de tesis, Dra. Edith Agama, por su paciencia, comprensión y

disposición de ayudar y aconsejar en todo momento.

A mis compañeros de la generación de la maestría por el tiempo de convivencia y los

trabajos realizados en distintas materias y cursos, especialmente a Maribel García

Mahecha y a María Antonia Hernández Aguirre por su ayuda en todos los trámites y

sobre todo por su valiosa amistad.

A los profesores que durante los cursos de la maestría me dejaron grandes

enseñanzas: Dra. Kalina Bermúdez, Dra. Silvia Evangelista, M. en C. Roberto

Briones, M. en C. Isabel Cortés, Dr. José Luis Trejo, M. en C. Francisco J. García

Suárez, Dra. Gabriela Sepúlveda y Dr. Mario Rodríguez.

A la Dra. Gricelda Vázquez y su equipo de trabajo del INIFAP (Luz, Miguel y Lino)

por permitir el uso de sus instalaciones y por su guía en diversos experimentos.

Al Dr. Roberto Gutiérrez y a la M. en C. Julieta Espinoza por su ayuda y colaboración

durante las pruebas realizadas en la Universidad Autónoma de Sinaloa.

A la Sra. Reina Flores Corona por su experiencia y ayuda en lo elaboración de las

tortillas.

Agradecimiento especial a todos los miembros del Laboratorio de Calidad Nutricional

de Maíz del CIMMyT (en particular a Jorge González, Miguel Bojorges y Rubén

Basilio y Agustín Aguilar) por su gran ayuda en los años durante los que cuales

estuve cursando la maestría.

A quienes ya no forman parte del equipo de trabajo del CIMMyT: Octavio Custodio,

quien mostró disposición y auxilió en el análisis de carotenos y a Luis Galicia por sus

sugerencias y su valiosa colaboración en esta etapa, ya que todo fue más sencillo

gracias a su ayuda y que sigue colaborando con CIMMyT.

A la Lic. Elvia Sosa López y a la Lic. Vanessa Yañez Gálvez por su tremendo apoyo

en todos los trámites burocráticos.

A Aide Liliana Molina Macedo por su amistad y apoyo durante los recientes dos años

en lo que se desarrolló la tesis.

A Ana Sofía Medina Larqué porque apareció en un momento crucial y sin ella hubiera

sido muy complicado terminar con este proceso y sobretodo con el trabajo escrito.

A mis padres por su apoyo constante de toda la vida.

Y un agradecimiento muy especial a la Dra. Natalia Palacios, por las grandes

oportunidades y el apoyo que me ha brindado desde que la conocí, no solo fue

codirectora de la tesis, ha sido piedra angular en mi desarrollo profesional.

“Uno puede devolver un préstamo de oro, pero está en deuda de por vida con

aquellos que son amables”.

-Proverbio

I

ÍNDICE GENERAL

ÍNDICE GENERAL I

ÍNDICE DE FIGURAS III

ÍNDICE DE CUADROS V

RESUMEN VI

ABSTRACT VII

1. INTRODUCCIÓN 1

2. REVISIÓN DE LITERATURA 3

2.1 Maíz 3

2.1.1 Origen e importancia 3

2.1.2 Razas e híbridos en México 4

2.1.3 Producción y consumo en México 6

2.1.4 Estructura del grano 8

2.1.5 Composición química 11

2.1.6 Biofortificación de maíz 15

2.2 Carotenoides 15

2.2.1 Estructura 15

2.2.2 Fuente de carotenoides en la dieta 16

2.2.3 Deficiencia de vitamina A 17

2.2.4 Incremento en la concentración de carotenoides 18

2.2.5 Degradación de carotenoides 19

2.2.6 Efecto del secado y almacenamiento en los carotenoides del maíz 20

2.2.7 Efecto del procesamiento en los carotenoides del maíz 21

2.3 Procesamiento del maíz para la elaboración de tortillas 24

2.3.1 Nixtamalización tradicional 24

2.3.2 Nixtamalización por extrusión 28

3. JUSTIFICACIÓN 31

4. OBJETIVOS 32

4.1 Objetivo general 32

4.2 Objetivos específicos 32

5. METODOLOGÍA 33

5.1 Diagrama experimental 33

5.2 Material biológico 33

5.3 Caracterización física de los híbridos de maíz. 35

5.3.1 Humedad 35

5.3.2 Peso hectolítrico 36

5.3.3 Dureza 37

II

5.3.4 Color 38

5.3.5 Peso de cada cien granos (PCG) 39

5.4 Análisis químicos 39

5.5 Nixtamalización tradicional 46

5.6 Nixtamalización por extrusión 48

5.7 Elaboración de tortillas 50

5.8 Análisis estadístico 52

5.9 Cálculo del porcentaje de retención verdadera 53

6. RESULTADOS Y DISCUSIÓN 54

6.1 Caracterización física de los híbridos de maíz 54

6.2 Caracterización química de los híbridos de maíz 56

6.3 Análisis de correlación entre los componentes químicos de los híbridos de maíz 59

6.4 Análisis de correlación entre propiedades físicas y composición química de los híbridos de maíz. 61

6.5 Efecto del procesamiento en la concentración de proteína 62

6.6 efecto del procesamiento en la concentración de extracto etéreo y la formación de almidón resistente 65

6.7 Efecto del procesamiento en la concentración de almidón disponible 72

6.8 Efecto del secado en la concentración de CAPA 75

6.9 Efecto del procesamiento en la concentración de CAPA 76

6.10 Análisis de correlación entre la composición química de las tortillas 81

7. CONCLUSIONES 83

8. PERSPECTIVAS 85

9. LITERATURA CITADA 86

III

ÍNDICE DE FIGURAS

Número Figura Página

1 Diversidad del maíz mexicano. 5 2 Algunos productos elaborados a base de maíz. 6 3 Producción y consumo nacional de maíz, 1985-2010. 7 4 Estructura del grano de maíz. 9 5 Vitamina A preformada y carotenoides con actividad de provitamina A. 16 6 Deficiencia de vitamina A alrededor del mundo en el 2005. 18 7 Diagrama de flujo de la nixtamalización. 27 8 Diagrama de flujo del trabajo experimental. 33 9 Híbridos biofortificados en contenido de provitamina A. 34 10 Ilustración del cuarteo de granos para obtener una muestra

representativa. 34

11 Muestras almacenadas a -80 °C. 35 12 Medidor de humedad. 36

13a Balanza para peso hectolítrico. 37 13b Recipiente de 250 mL. 37 14 Determinación del índice de flotación. 38 15 Colorímetro Hunter-Lab. 38

16a Molino Thomas Wiley. 39 16b Molino Foss Tecator. 39 16c Tubos con harina. 39 17 Digestión de muestras. 40 18 Soxtec 2050. 41 19 UPLC Acquity. 43 20 Preparación de los cartuchos. 44 21 Extractor continuo. 44 22 Lector de microplacas. 45 23 Nixtamalización tradicional. 46 24 Recipientes contenedores de la masa muestreada. 47 25 Estufa utilizada para secar grano y tortillas. 47 26 Envases contenedores. 48 27 Liofilizador VirTis BenchTop. 48 28 Extrusor Brabender modelo 20DN. 49 29 Nixtamalización por extrusión. 50 30 Elaboración de tortillas. 51 31 Muestreo de tortillas. 51 32 Corte realizado a las tortillas para el muestreo. 52 33 Contenido de extracto etéreo del grano, harina nixtamalizada por

extrusión (HNE) y de tortillas (recién elaboradas y almacenadas durante 48 h).

66

34 Contenido de almidón resistente del grano, harina nixtamalizada por extrusión (HNE) y de tortillas (recién elaboradas y almacenadas durante

67

IV

48 h). 35 Contenido de extracto etéreo del grano, harina nixtamalizada de

manera tradicional (HNT) y de tortillas (recién elaboradas y almacenadas durante 48 h).

69

36 Contenido de almidón resistente del grano, harina nixtamalizada de manera tradicional (HNT) y de tortillas (recién elaboradas y almacenadas durante 48 h).

70

37 Contenido de carotenoides con actividad de provitamina A (CAPA) durante la nixtamalización por extrusión.

77

38 Contenido de carotenoides con actividad de provitamina A (CAPA) durante la nixtamalización tradicional.

77

39 Porcentaje de retención verdadera. 80

V

ÍNDICE DE CUADROS

Número Cuadro Página

1 Composición química proximal de las partes del grano de maíz (%). 11 2 Concentración de carotenoides totales en distintas variedades de

maíz. 19

3 Pérdidas de carotenoides por efecto del procesamiento. 21 4 Propiedades físicas de los híbridos de maíz. 54 5 Color de los granos de los híbridos de maíz. 56 6 Características químicas de los híbridos de maíz. 58 7 Contenido de carotenoides de los híbridos de maíz. 58 8 Coeficientes de correlación entre los componentes químicos de los

híbridos de maíz. 59

9 Coeficientes de correlación entre carotenoides en los híbridos de maíz. 60 10 Coeficientes de correlación entre las propiedades físicas y

composición química de los híbridos de maíz. 61

11 Contenido de proteína en grano, HNT y tortillas elaboradas mediante nixtamalización tradicional.

63

12 Comparación de los procesos de nixtamalización en el contenido de proteína de HNE, HNT y tortillas.

64

13 Comparación de los procesos de nixtamalización en el contenido de extracto etéreo.

71

14 Comparación de los procesos de nixtamalización en el contenido de almidón resistente.

71

15 Contenido de almidón disponible en grano, HNE y de tortillas (recién elaboradas y almacenadas durante 48 h).

72

16 Contenido de almidón disponible durante la nixtamalización tradicional. 73 17 Comparación de los procesos de nixtamalización en el contenido de

almidón disponible. 74

18 Pérdidas de carotenoides con actividad de provitamina A durante el secado.

75

19 Pérdida de carotenoides con actividad de provitamina A durante la extrusión.

78

20 Pérdida de carotenoides con actividad de provitamina A durante la nixtamalización tradicional.

79

21 Coeficientes de correlación entre la composición química de las tortillas elaboradas mediante nixtamalización tradicional.

82

VI

RESUMEN

El mejoramiento de híbridos de maíz amarillo para incrementar el contenido de

carotenoides con actividad de provitamina A (CAPA) es una de las estrategias para

solucionar problemas de salud en poblaciones que presentan deficiencia de vitamina A

y que basan su dieta en el maíz. En México, el maíz tiene que ser procesado para ser

consumido en forma de tortilla, lo cual tendría un efecto significativo en el contenido de

los CAPA. Hay evidencia que la nixtamalización, el método al que se somete el maíz,

podría afectar de manera negativa la concentración de carotenoides totales. Una

opción es utilizar métodos alternativos como la nixtamalización por extrusión (NE). Los

estudios que evalúan el efecto del proceso de nixtamalización tradicional (NT) sobre los

niveles de carotenoides en maíz y las tortillas son limitados; por otro lado, no existe

información acerca del contenido de carotenoides en el maíz sometido a NE, como en

las tortillas. Otro factor importante, y menos conocido, es el efecto del tiempo de

almacenamiento de las tortillas en el contenido de CAPA. El objetivo de este trabajo fue

determinar el contenido de CAPA después de los procesos de nixtamalización, cocción

y almacenamiento de las tortillas, con el fin de conocer cuál ocasiona menores

pérdidas. Para ello, 8 híbridos mejorados en el contenido de CAPA fueron sometidos a

NT y a NE, posteriormente se elaboraron tortillas a partir de la harina extrudida y masa

nixtamalizada y se determinó, mediante cromatografía, el contenido de CAPA en cada

etapa del proceso y en las tortillas recién hechas y después de almacenarse durante 48

h a 4°C. La NE produjo mayor disminución en la concentración de CAPA que la NT. En

la etapa de cocción de las tortillas elaboradas mediante NT fue en donde se

presentaron las mayores pérdidas de CAPA. Los CAPA de las tortillas elaboradas por

ambos métodos, no se vieron afectados durante el almacenamiento. Aunque el secado

no forma parte del proceso de elaboración de tortillas, se realizó para acondicionar el

maíz utilizado, y fue la etapa durante la cual se perdió la mayor cantidad de CAPA. Los

resultados sugieren que emplear la NT para la producción de tortillas con híbridos de

maíz biofortificados evita la pérdida de CAPA, lo cual contribuiría a una mayor ingesta

de CAPA durante el consumo de estas.

VII

ABSTRACT

Improve yellow maize hybrids to increase carotenoid content with provitamin A activity

(CPAA) is one of the strategies to solve health problems in populations with vitamin A

deficiency and their diet based on maize. In Mexico, maize must be processed to be

consumed in the form of tortillas, which would have a significant effect on the content of

the CPAA. There is evidence that nixtamalization, the method that maize is subjected,

could adversely affect the concentration of total carotenoids. One option is to use

alternative methods such as extrusion. Studies evaluating the effect of the process of

traditional nixtamalization (NT) on the levels of carotenoids in corn tortillas are limited;

on the other hand, there is no information about the content of carotenoids in maize

subjected to NE, and tortillas. Another important and least known factor is the effect of

storage time on the content of CPAA in tortillas. The aim of this study was to determine

the content of CAPA processes after nixtamalization cooking and storage of tortillas, in

order to know what causes least losses. Eight improved maize hybrids were processed

by conventional nixtamalization and extrusion cooking, then tortillas were prepared from

the extruded flour and nixtamalized mass, and was determined the content of CPAA by

chromatography at each stage of the process, in the fresh tortillas and after storage for

48 h at 4 ° C. The extrusion process decrease more the concentration of the CPAA than

the traditional nixtamalization. During the cooking of tortillas made by traditional

nixtamalization was where the greatest losses of CPAA occurred. The CPAA in tortillas

prepared by extrusion were not affected during storage. Although drying is not part of

the process of making tortillas, was made to condition the corn used, and was the stage

during which the largest number of CPAA was lost. The results suggest that the

traditional nixtamalization used to produce tortillas with biofortified maize hybrids

prevents loss of CPAA, which would contribute to a higher intake of CPAA during the

consumption of tortillas.

- 1 -

1. INTRODUCCIÓN

Una de las estrategias para solucionar problemas de salud en poblaciones que

presentan deficiencia de vitamina A y que basan su dieta en el maíz, ha sido el

mejoramiento de híbridos de maíz amarillo para incrementar el contenido de

carotenoides (α-caroteno, β-caroteno y β-criptoxantina), que presentan actividad de

provitamina A (CAPA) (Hess et al., 2005; Howe y Tanumihardjo, 2006a).

Sin embargo, hay que tener en cuenta que antes de consumir el maíz éste tiene que

ser procesado. Los métodos de cocción tienen un efecto significativo en el contenido de

los CAPA. Uno de los procesos más comunes en México, al que se somete el maíz

antes de su consumo es la nixtamalización. El maíz nixtamalizado es utilizado para

preparar tortillas y más de 300 productos alimenticios (Ortega-Paczka, 2003).

Durante la nixtamalización, el maíz es sometido a altas temperaturas (alrededor de 90

°C) y a pH alcalino (pH entre 9 y 13) debido al uso de hidróxido de calcio (1-2 %, del

peso del maíz). Es bien conocido, que la nixtamalización produce cambios en los

principales constituyentes del grano de maíz, como son el almidón, las proteínas y la

fibra dietética (Bressani, 2008). Hay evidencia de que la nixtamalización, podría afectar

de manera negativa la concentración de carotenoides totales. Lozano-Alejo et al.

(2007), utilizaron diferentes variedades de maíz para elaborar totopos y evaluaron

pérdidas en el contenido de carotenoides totales, las cuales fueron del 15 al 81 %

dependiendo de la variedad del maíz, pero no reportan lo que sucede en cada etapa

del proceso. Dichos resultados son similares a lo reportado por Coutiño-Estrada et al.

(2008) en frituras elaboradas a partir de maíz mejorado en contenido de carotenoides

totales, reportando pérdidas del 66 %. De la Parra et al. (2007) evaluaron la pérdida de

carotenoides totales después de la nixtamalización, cocción de la tortilla y freído en la

elaboración de frituras de dos variedades de maíz (comercial y alta en carotenoides);

encontraron que la nixtamalización es la parte del proceso que más afecta a estos

metabolitos, ya que se perdió el 50 % de los carotenoides y en el producto final se

perdió hasta el 80 %.

- 2 -

Una opción para evitar la pérdida de carotenoides durante la nixtamalización, es utilizar

métodos alternativos a la nixtamalización convencional, como la nixtamalización por

extrusión. En este método la harina de maíz crudo es acondicionada a una humedad

del 25 a 60 %, con una concentración de hidróxido de calcio de 0.1 a 0.25 %, extrudida

a temperaturas de 60 °C a 95 °C, con un tiempo de residencia de 1 a 2 minutos

(Martínez-Bustos, 2011). Este método retiene componentes del grano de maíz que

están en el pericarpio, con menor daño a las proteínas, lípidos y almidón (Arámbula-

Villa et al., 2001; Yañez-Ortega, 2005).

El proceso final para la elaboración de las tortillas es la cocción, donde la tortilla es

sometida a temperaturas de 270 °C durante 1.5 min, lo cual podría disminuir el

contenido de carotenoides, ya que estos son sensibles al calor. Otro factor importante,

y menos conocido, es el efecto del tiempo de almacenamiento de las tortillas en el

contenido de carotenoides.

Los estudios que evalúan el efecto del proceso de nixtamalización tradicional sobre los

niveles de carotenoides en maíz y las tortillas son limitados; por otro lado, no existe

información acerca del contenido de carotenoides en el maíz nixtamalizado por

extrusión, como en las tortillas. El objetivo de este trabajo fue determinar el contenido

de CAPA después de los procesos de nixtamalización y cocción de las tortillas, con el

fin de conocer cuál de los dos procesos de nixtamalización, tradicional o por extrusión,

produce menores pérdidas.

- 3 -

2. REVISIÓN DE LITERATURA.

2.1. Maíz.

2.1.1. Origen e importancia.

El maíz (Zea mays L.) tuvo un papel central en el origen y la difusión de la agricultura

en todas las civilizaciones indígenas de Mesoamérica, las cuales dependieron en gran

medida de este cultivo agrícola. Hoy es aún el cultivo más importante del país desde el

punto de vista alimentario, industrial, político y social, ya que representa la base

alimenticia y caracteriza a la cultura mexicana (Cruz et al., 2012; INE-CONABIO-

SAGARPA, 2008; Sánchez, 2011).

Aunque el origen del maíz aún es tema de debate, la teoría que tiene mayor

aceptabilidad es la que propone que fue domesticado a partir de las poblaciones de su

ancestro silvestre el teocintle de la raza Balsas (Zea mays ssp. parviglumis),

localizadas en el centro de la cuenca del Balsas, y que posteriormente se difundió por

el continente Americano, Asia y África, representando en estos lugares la principal

fuente de calorías para más de 1.2 billones de consumidores (INE-CONABIO-

SAGARPA, 2008; Kato et al., 2009; Prasanna, 2012).

El maíz se siembra en diferentes regiones agroecológicas, que van de altitudes de 0 m

hasta cerca de los 4,000 metros (Ortega-Paczka, 2003; Roberts et al., 1957). Se cultiva

desde el ecuador hasta altas latitudes en los dos hemisferios, se siembra en regiones

de precipitación pluvial desde menos de 400 mm hasta los 3,000 mm, en suelos y

climas muy variados. La mejor producción se logra en climas en donde las

temperaturas medias en los meses calurosos varían entre 21 y 27°C, con un periodo

libre de heladas en el ciclo agrícola variable de 120 a 180 días (Reyes, 1990).

- 4 -

2.1.2. Razas e híbridos en México.

El término raza se ha utilizado en el maíz y en las plantas cultivadas, para agrupar

individuos o poblaciones que comparten características en común, de orden

morfológico, ecológico, genético y de historia de cultivo, que permiten diferenciarlas

como grupo. Las razas se agrupan a su vez en grupos o complejos raciales, los cuales

se asocian a una distribución geográfica y climática más o menos definida y a una

historia evolutiva común (CONABIO, 2013).

Las condiciones que han favorecido la diversificación, se deben por una parte a la

amplia variación ambiental del territorio mexicano, y por otra a que es una especie de

polinización abierta, la cual presenta la mayor variación genética conocida dentro de los

cultivos agrícolas. Estos aspectos han sido explotados por los agricultores para

conservar materiales nativos, así como, adaptar y generar germoplasma nuevo (INE-

CONABIO-SAGARPA, 2008).

Diferentes estudios demuestran que el flujo genético entre razas es común y que la

diversidad fenotípica se da por el manejo de los agricultores campesinos, los cuales

desempeñan un papel importante en la selección al elegir, durante la cosecha y en el

transcurso del año, las mazorcas cuyas semillas se sembrarán en el próximo ciclo

agrícola. Esto lo hacen a partir de la idiosincrasia y atributos que el maíz tenga, su

poder de compra e intercambio en las localidades rurales, así como su rendimiento,

facilidad de manejo, la tolerancia a la sequía, capacidad de adaptación a suelos pobres

y condiciones climáticas extremas, resistencia a insectos, su capacidad para ser

almacenadas, el peso del grano y el sabor que dan a las tortillas y a los diferentes

platillos tradicionales, como pozole, tamales y pinoles (INE-CONABIO-SAGARPA,

2008)

- 5 -

Figura 1. Diversidad del maíz mexicano. Variedades conservadas en el Banco de Germoplasma del Centro Internacional de Mejoramiento de Maíz y Trigo (CIMMyT) (2010).

De las 64 razas que se reportan para México, 59 se pueden considerar nativas y 5 que

fueron descritas inicialmente en otras regiones (Cubano Amarillo, del Caribe, y cuatro

razas de Guatemala -Nal Tel de Altura, Serrano, Negro de Chimaltenango y Quicheño-

), pero que también se han colectado o reportado en el país.

Como variantes dentro de las razas, se ha propuesto la clasificación por tipos o por

coloración de grano (Figura 1). El color se determina por los pigmentos encontrados,

como los carotenoides en los granos amarillos (Egesel et al., 2003) y antocianinas y

flobafenos en los azules o rojos (Irani et al., 2003), estás variedades pigmentadas están

presentes en 41 razas (Ortega et al., 1991).

Las características que poseen las razas de estos maíces, han sido aprovechadas por

fitomejoradores para generar mediante cruzas selectivas, híbridos de alto rendimiento y

tolerantes a suelos improductivos (erosionados, deficientes en nutrientes), sequía,

plagas y enfermedades. Adicionalmente, se han desarrollado híbridos que son

superiores nutricionalmente a sus contrapartes nativas y ayudan a combatir

- 6 -

deficiencias nutricionales en sectores de la población que basan su alimentación en

este cultivo (Howe y Tanumihardjo, 2006b; Prasanna, 2012).

2.1.3. Producción y consumo en México.

El cultivo de maíz en México se caracteriza por la producción de una gama amplia de

variedades, por lo que es posible generar una gran cantidad de productos finales como

tortillas, tostadas, tamales, pozole, atoles, botanas y varios platillos tradicionales

(Figura 2), lo cual depende en gran medida de la composición química y tipo de maíz,

así como de su dureza (vítreo o harinoso) (Cruz et al., 2012).

Figura 2. Algunos productos elaborados a base de maíz.

Es importante destacar que el maíz en la actualidad se consume en todo el mundo de

diversas formas; sin embargo, en los países desarrollados el maíz es un componente

importante de muchos alimentos, bebidas y productos industriales. Se ha calculado que

en los supermercados modernos, cerca de 2,500 productos contienen maíz en alguna

forma (Perales, 2009).

- 7 -

En México, se consumen anualmente cerca de 30 millones de toneladas de maíz, de

las cuales 74% representan la totalidad de la producción nacional de maíz blanco (21.8

millones de toneladas), el restante 26% se trata de maíz amarillo importado,

principalmente de los EE.UU (Secretaría de Economía, 2012).

La producción de maíz se ha incrementado considerablemente, sobre todo por el

aumento de la superficie sembrada y en menor medida por los rendimientos, en el 2010

se produjeron 25 millones de toneladas. A pesar de lo anterior, desde hace ya varias

décadas, la producción nacional ha sido insuficiente para cubrir las necesidades de

consumo interno (Figura 3), en especial porque desde el 2005 el consumo nacional de

maíz ha mostrado un crecimiento importante (32 millones de toneladas en el 2010)

(Secretaría de Economía, 2012).

Figura 3. Producción y consumo nacional de maíz, 1985-2010 (millones de toneladas). (Secretaría de Economía, 2012).

La producción de maíz incluye diversas variedades, siendo el maíz blanco la variedad

más importante, cuya producción total de maíz fue del 95% promedio en el período

- 8 -

2009-2010; en tanto que la producción de maíz amarillo representó solo el 5% en el

periodo de referencia (Secretaría de Economía, 2012).

El maíz blanco se produce y consume en su totalidad en el país, es utilizado

principalmente para consumo humano a través de diversos alimentos tradicionales,

como: atole, pan, tamales, entre otras; y como tortilla procedente de la harina de maíz a

base de nixtamalización y deshidratación; y masa de nixtamal a base de

nixtamalización y molienda (Secretaría de Economía, 2012).

En el caso del maíz amarillo (7.8 millones de toneladas importadas principalmente de

los EE.UU.), este es consumido por la industria productora de alimento pecuario

balanceado, la industria cerealera, de frituras y botanas y de féculas y almidones

(Secretaría de Economía, 2012).

2.1.4. Estructura del grano.

Los granos de maíz se desarrollan mediante la acumulación de los productos de la

fotosíntesis, la absorción a través de las raíces y el metabolismo de la planta de maíz

en la inflorescencia femenina denominada espiga. Esta estructura puede contener de

300 a 1000 granos, según el número de hileras, así como el diámetro y longitud de la

mazorca. El peso del grano varia de aproximadamente 19 a 30 g por cada 100 granos

(FAO-ONU, 1993a).

Las cuatro estructuras físicas fundamentales del grano son: el pericarpio o salvado (5-6

%), el endospermo (82-83%), el germen o embrión (10-11%), y la piloriza o pedicelo

(0.8-1.0 %) (Singh et al., 2011) (Figura 4).

- 9 -

Figura 4. Estructura del grano de maíz (Figura adaptada de http://sevilla.dacsa.com/spa/mundo-maiz/caracteristicas-y-tipos-de-maiz/el-grano-del-

maiz.html).

El pericarpio es la parte estructural más externa del grano, es una película cuyo

espesor normalmente varía de 60 a 80 µm, formado por un tejido denso y maleable,

cuya composición es 77.7 % fibra, 9.1 % proteína, 7.3 % almidón, 1 % grasa y 4.4 % de

otras sustancias, todas las partes del pericarpio están compuestas por células muertas

que son de forma tubular (Bartolo-Pérez et al., 1999).

El pedicelo es la estructura celular con la que el grano se encuentra unido al olote. Está

compuesto de haces vasculares que terminan en la porción basal del pericarpio, consta

de una capa exterior de abscisión que sella la punta del grano maduro. A esta capa le

sigue una serie de células parenquimatosas en forma de estrellas, ligadas por sus

puntas, formando una estructura frágil y porosa, conectada con la capa de células

cruzadas del pericarpio. Esta estructura es responsable de la absorción de líquidos del

pedicelo al pericarpio (Jackson y Shandera, 1995).

El endospermo está compuesto por células alargadas con paredes delgadas de

material celulósico, empacadas con gránulos de almidón (de 5 a 30 µm) sumergidos en

una matriz proteínica (almidón-proteína), es depositada y contenida en grandes

- 10 -

estructuras celulares. La unión e integridad estructural entre la proteína y los gránulos

de almidón hace completamente duro al grano de maíz. El endospermo está

compuesto de dos regiones: una harinosa y otra vítrea, generalmente en una relación

de 2 a 1. La región harinosa del endospermo es caracterizada por gránulos grandes y

casi redondos de almidón, están débilmente empaquetados y asociados a una matriz

proteínica delgada y con muchos espacios de aire entre ellos (Mu-forster y Wasserman,

1998). El endospermo vítreo tiene células pequeñas con gránulos de almidón

pequeños, que adquieren estructura poligonal y están fuertemente empaquetados por

una matriz de proteínas sin espacios de aire entre los gránulos (INTA, 2006).

La relación entre el endospermo vítreo y harinoso determina uno de los parámetros de

calidad de grano más importantes, la dureza, la cual contribuye a otorgarle al maíz

resistencia mecánica, propiedad deseable para mantener la integridad del grano

durante las operaciones de cosecha y post-cosecha. El maíz de endospermo vítreo, así

como las variedades de maíz cristalino y reventador, tienen granos duros, en tanto que

las variedades de maíz amiláceas y harinosas tienen granos blandos (Véles-Medina,

2004). La industria de la molienda seca requiere materia prima de grano duro, para

obtener fracciones de los tamaños adecuados a las distintas aplicaciones. La industria

tortillera necesita conocer este parámetro para dar el tiempo de cocción adecuado al

maíz al momento de nixtamalizar (Robutti et al., 2000).

El germen de maíz es un componente con un alto contenido de grasa (15 a 30%),

proteína (10 a 18%) y sales minerales, funciona como un órgano o almacén de

nutrientes y hormonas que son movilizados por enzimas sintetizadas durante la etapa

inicial de germinación (Jackson y Shandera, 1995).

2.1.5. Composición química.

Las partes principales del grano de maíz difieren considerablemente en su composición

química. La cubierta seminal o pericarpio se caracteriza por un elevado contenido de

fibra cruda, aproximadamente el 87 %, la que a su vez está formada fundamentalmente

- 11 -

por hemicelulosa (67 %), celulosa (23 %) y lignina (0.1 %) (Burge y Duensing, 1989). El

grosor del pericarpio varía en los diferentes tipos de maíz. El endospermo, en cambio,

contiene un nivel elevado de almidón (87 %), aproximadamente 8 % de proteínas y un

contenido de grasa cruda relativamente bajo. El germen se caracteriza por un elevado

contenido de grasa cruda, en promedio 33 %, y contiene también un nivel relativamente

elevado de proteínas (alrededor del 20 %) y minerales (Cuadro 1). La distribución

ponderal de las partes del grano, su composición química y su valor nutritivo, tienen

gran importancia cuando se procesa el maíz para consumo (FAO-ONU, 1993b).

Cuadro 1. Composición química proximal de las partes del grano de maíz (%).

Componente/Estructura Pericarpio Endospermo Germen Pedicelo

Proteínas 3.7 8 18.4 9.1

Extracto etéreo 1 0.8 33.2 3.8

Fibra cruda 86.7 2.7 8.8 78.6

Cenizas 0.8 0.3 10.5 1.6

Almidón 7.3 87.6 8.3 5.3

Azúcares 0.34 0.62 10.8 1.6

Carbohidratos simples (azúcares). Al igual que todos los cereales, el maíz es una

fuente importante de carbohidratos, encontrándose entre los principales tejidos del

maíz pero principalmente en el endospermo. Estos compuestos químicos se dividen en

simples y complejos.

Los azúcares constituyen aproximadamente el 2% del peso total del grano y cerca del

65% de los azúcares del grano se encuentran en el germen y, de ellos, el 69% son

glucosa (Jackson y Shandera, 1995). Además, contienen monosacáridos (D-fructuosa y

D-glucosa en igual proporción); disacáridos como sacarosa y maltosa; trisacáridos

como rafinosa, y oligosacáridos. En los granos en vías de maduración, hay niveles más

elevados de monosacáridos, disacáridos y trisacáridos (FAO-ONU, 1993b).

- 12 -

Carbohidratos complejos (polisacáridos). Generalmente, representan un poco más del

71.5% del peso total del grano. Los polisacáridos de mayor importancia en el maíz son

los estructurales y los de reserva. Los carbohidratos estructurales son aquellos

componentes que forman parte de la estructura de las paredes celulares del grano.

Estos carbohidratos son sustancias como las pectinas, hemicelulosa, celulosa y lignina.

Los carbohidratos de reserva (almidón) son polisacáridos de almacenamiento

energético de gran importancia en el maíz (FAO-ONU, 1993b; Jackson y Shandera,

1995; Singh et al., 2011).

Almidón. El componente químico principal del grano de maíz es el almidón, al que

corresponde hasta el 72-73 % del peso del grano. (FAO-ONU, 1993b). Es el principal

carbohidrato de reserva sintetizado por las plantas superiores. Constituye una fuente

de energía esencial para muchos organismos principalmente el humano.

Químicamente el almidón es un polímero de glucosa y está compuesto de dos

macromoléculas de diferentes estructuras: la amilosa que es el componente

esencialmente lineal y la amilopectina que es el componente ramificado. Dentro de los

gránulos, el almidón se encuentra en un arreglo semicristalino, en que el carácter

cristalino se debe al ordenamiento de las cadenas de amilopectina (Zobel, 1988).

En productos a base de maíz como tortillas, botanas, cereales para desayuno, postres,

etc., el almidón tiene un papel muy importante en las propiedades fisicoquímicas,

funcionales y nutricionales (Agama-Acevedo et al., 2004).

Almidón resistente. El almidón resistente se puede clasificar en cinco grupos: almidón

resistente tipo I (RS1) es almidón físicamente inaccesible y se encuentra en cereales

parcialmente molidos (triturados), granos y hortalizas. El almidón resistente tipo II (RS2)

son gránulos de almidón nativo o gránulos de almidón no gelatinizado que son

altamente resistentes a la α-amilasa y se encuentra en papas cocidas, plátano verde, y

maíz con alto contenido de amilosa. El almidón resistente tipo III (RS3) es el almidón

retrogradado y se forma por la cocción y enfriamiento después de la gelatinización

durante el procesamiento de alimentos (Alsaffar, 2011; Leszczynski, 2004; Singh et al.,

2011). El almidón resistente tipo IV (RS4) es el almidón que ha sido químicamente

- 13 -

modificado para mejorar sus atributos tecnológicos y funcionalidad. Una nueva

clasificación de almidón resistente tipo V (RS5), se forma a partir de lípidos polares y

complejos de amilosa (Alsaffar, 2011; Leszczynski, 2004).

El maíz es una buena fuente de almidón resistente, el cual puede ser usado en varios

productos alimenticios por sus beneficios a la salud. El almidón resistente ha sido

asociado con una mejora en el metabolismo del colesterol y reducción de riesgo de

cáncer de colón y diabetes tipo II (Alsaffar, 2011; Singh et al., 2011).

Fibra dietética. Después de los hidratos de carbono (principalmente almidón), las

proteínas y las grasas, la fibra dietética es el componente químico del maíz que se

halla en cantidades mayores. Los hidratos de carbono complejos del grano de maíz se

encuentran en el pericarpio y la pilorriza, aunque también en las paredes celulares del

endospermo y, en menor medida, en las del germen (FAO-ONU, 1993b).

Proteína. Después del almidón, las proteínas constituyen el componente químico del

grano por orden de importancia. En las variedades comunes, el contenido de proteínas

puede oscilar entre el 8 y el 11 % del peso del grano, encontrándose principalmente en

el endospermo (74%) y el germen (26%) (FAO-ONU, 1993b; Jackson y Shandera,

1995). La distribución de las proteínas en el maíz es de 8% albúminas (proteínas

solubles en agua), 9% de globulinas (solubles en soluciones salinas), 40% de glutelinas

(solubles en hidróxido se sodio) y 39% de prolaminas (zeína) (Rojas-Molina et al.,

2008).

El maíz es deficiente en lisina (1.4-1.6 mg/g en base seca) y triptófano, dos de los ocho

aminoácidos esenciales, que el hombre no puede sintetizar (Dickerson, 1996). Sin

embargo, variedades de maíces modificados o híbridos presentan un aumento del

doble o más del valor de lisina respecto a un maíz normal y también un aumento

considerable en triptófano (FAO-ONU, 1993b). Adicionalmente, las proteínas del maíz

presentan un alto contenido del aminoácido esencial leucina (Jackson y Shandera,

1995).

- 14 -

Aceites y ácidos grasos. El aceite del grano de maíz está fundamentalmente en el

germen y viene determinado genéticamente, con valores que van del 3 al 18 %. El

aceite de maíz tiene un nivel bajo de ácidos grasos saturados: ácido palmítico y

esteárico, con valores medios del 11 % y el 2 %, respectivamente. En cambio, contiene

niveles relativamente elevados de ácidos grasos polinsaturados, fundamentalmente

ácido linoleico, con un valor medio de cerca del 24 % (FAO-ONU, 1993b).

Aunque el maíz no es considerado una oleaginosa, es una excelente fuente de ácidos

grasos. Aunque altamente poliinsaturados, los lípidos en maíz son muy estables porque

contienen altos niveles de antioxidantes naturales (antocianinas en maíz azul y rojo,

carotenoides en maíz amarillo y compuestos fenólicos en todas las razas e híbridos) y

muy poco ácido linolénico, el cual es fácilmente oxidable (Jackson y Shandera, 1995)

Minerales. Aunque los factores ambientales influyen en este contenido, la

concentración de cenizas en el grano de maíz es aproximadamente del 1.3 %, sólo

ligeramente menor que el contenido de fibra cruda. El germen es relativamente rico en

minerales, con un valor medio del 11 %, frente a menos del 1 % en el endospermo. El

germen proporciona cerca del 78 % de todos los minerales del grano. El mineral que

más abunda es el fósforo en forma de fitato de potasio y magnesio, encontrándose en

su totalidad en el embrión, con valores de aproximadamente 0.90 %. Como sucede con

la mayoría de los granos de cereal, el maíz tiene un bajo contenido de calcio y de

oligoelementos (Bressani et al., 2004).

Vitaminas hidrosolubles y liposolubles. Las vitaminas hidrosolubles se encuentran

sobre todo en la capa de aleurona del grano de maíz, y en menor medida en el germen

y el endospermo. Se han encontrado cantidades variables de tiamina y riboflavina en el

grano del maíz; su contenido está determinado en mayor medida por el medio

ambiente y las prácticas de cultivo, más que la genética, aunque se han encontrado

diferencias en el contenido de estas vitaminas entre las distintas variedades. El

contenido de niacina es distinto según las variedades, con valores medios de

aproximadamente 20 µg/g (FAO-ONU, 1993b).

- 15 -

El grano de maíz contiene dos vitaminas liposolubles: carotenoides con actividad de

provitamina A (CAPA) y la vitamina E. La vitamina E se halla principalmente en el

germen. La fuente de la vitamina E son cuatro tocoferoles; el más activo

biológicamente es el tocoferol-alfa; aunque el tocoferol-gamma es probablemente más

activo como antioxidante (FAO-ONU, 1993b).

2.1.6. Biofortificación de maíz

Una estrategia para aliviar la malnutrición es a través de la agricultura, específicamente

aumentando la concentración de micronutrientes (como hierro, zinc y CAPA) en los

cultivos básicos a través del mejoramiento (Zhang et al., 2012). Esta estrategia se

conoce como biofortificación, y es la primera herramienta agrícola que se emplea en

todo el mundo para hacer frente a este problema. Consiste en el desarrollo y

diseminación de las principales variedades de cultivos con mayor contenido de

micronutrientes (Meenakshi et al., 2010).

2.2 Carotenoides.

2.2.1 Estructura.

La estructura química general de los carotenoides consta de un esqueleto de 40

carbonos conformado por unidades de isopreno, esta cadena puede tener

terminaciones cíclicas en las que puede haber grupos funcionales que incluyen

oxígeno, así, los carotenos son carotenoides hidrocarbonados, en tanto que los

derivados oxigenados se denominan xantofilas (Meléndez-Martínez et al., 2004). En

ambos casos, la presencia de dobles enlaces alternados en la cadena de isoprenos les

permite absorber excesos de energía de otras moléculas, por lo cual poseen

propiedades antioxidantes. Por estas propiedades, el consumo de luteína y zeaxantina,

que son xantofilas presentes en el grano de maíz, se ha asociado con la prevención de

la degeneración de la mácula del ojo, que en personas de edad avanzada produce

ceguera (Seddon et al., 1994).

- 16 -

2.2.2 Fuente de carotenoides en la dieta.

Los CAPA son una de las dos fuentes de vitamina A que existen en los alimentos, la

otra es el retinol y esteres de retinol preformados (como el acetato y palmitato de

retinol), aunque estos últimos solo se encuentran en alimentos de origen animal como

hígado, huevos y productos lácteos. Los tres CAPA son el β-caroteno, que

teóricamente puede generar dos moléculas de retinol, el α-caroteno y β-criptoxantina,

que generan una molécula de retinol al ser hidrolizados en la mucosa intestinal (Figura

5). De hecho los alimentos de origen vegetal proveen gran parte de la vitamina A

consumida por la gente de menores recursos que vive en países en vías de desarrollo

(Hess et al., 2005). La absorción de estos carotenoides, al ser ingeridos, varía

dependiendo de la matriz de la planta y se incrementa con la presencia de aceites y por

procesamientos térmicos (Rock et al., 1998).

Figura 5. Vitamina A preformada y carotenoides con actividad de provitamina A.

- 17 -

2.2.3 Deficiencia de vitamina A.

A pesar de algunos éxitos en los programas de suplementación y/o fortificación, la

deficiencia de vitamina A (VAD por sus siglas en inglés) sigue siendo un problema de

salud pública ampliamente extendido (Figura 6). La VAD se ha relacionado con

problemas para la salud, sobre todo la visual, incrementa las tasas de mortalidad

infantil y la incidencia y severidad de enfermedades infecciosas (Ortiz-Monasterio et al.,

2007). Ha sido reconocida por la Organización Mundial de la Salud como un problema

mayor de salud pública que afecta a más de 100 millones de personas en países en

vías de desarrollo, especialmente niños y mujeres (Zhang et al., 2012).

Existen dos indicadores que son comúnmente utilizados para determinar la VAD en la

población: evaluación clínica de signos oculares y determinaciones bioquímicas de las

concentraciones de retinol en plasma o suero (WHO, 2009). Se considera que existe

deficiencia de vitamina cuando las concentraciones de retinol son inferiores a 10 µg/dL,

y que existe deficiencia subclínica cuando estas concentraciones son menores a 20

µg/dL (Secretaría de Salud, 2009; Villalpando et al., 2003).

En México, poco más del 25% de los niños menores de 8 años presentan deficiencia

subclínica de vitamina A, y no se observan diferencias significativas entre los niños de

zonas urbanas y los de zonas rurales, aunque se nota una mayor prevalencia en las

regiones norte (22.5%) y centro (26.5%) (Villalpando et al., 2003). Aunque no existen

cifras oficiales actualizadas, el Instituto Nacional de Salud Pública atribuye a la VAD

como una causa de las causas de desnutrición infantil en México (Shamah-Levy et al.,

2012). Astiazaran-García et al. (2010), estudiaron los niveles de vitamina A en niños del

Hospital Infantil del Estado de Sonora y encontraron deficiencia moderada en el 36.7 %

de los casos. Por su parte, Lopez-Teros et al. (2013), determinaron los niveles de

vitamina A en niños de escasos recursos del estado de Sonora y reportaron que el 48

% de los niños presentaron VAD de leve a moderada.

- 18 -

Figura 6. Deficiencia de vitamina A alrededor del mundo en el 2005 (imagen adaptada de: http://www.who.int/vmnis/vitamina/prevalence/vita_fig2b.pdf).

2.2.4 Incremento en la concentración de carotenoides.

La coloración amarilla o naranja del maíz se debe a dos clases de carotenoides

presentes: carotenos y xantofilas (Egesel et al., 2003). Blessin et al. (1963),

encontraron que la distribución total de carotenoides es la siguiente: pericarpio: 1%,

germen: 3%, endospermo harinoso 16%, endospermo vítreo: 80%. Estudios posteriores

mostraron que estas distribuciones y cantidades en los granos dependen del genotipo,

aunque hay una tendencia general de que existe una mayor concentración de

carotenoides en el endospermo (Buckner et al., 1996; Egesel et al., 2003; Moros et al.,

2002).

La mayoría de las variedades de maíz amarillo contienen menos de 2 µg/g de CAPA,

mientras que el maíz blanco no los contiene. Después de una extensa búsqueda y

- 19 -

caracterización, se han encontrado algunas líneas de maíz que tienen concentraciones

mayores a 15 µg/g de CAPA, concentración que ha sido fijada como meta por paneles

de científicos de diferentes disciplinas en proyectos de mejoramiento (Ortiz-Monasterio

et al., 2007). Incrementar en el maíz la concentración de CAPA, como el β-caroteno,

podría mejorar los niveles de vitamina A en los consumidores, lo cual tendría un gran

impacto dado que el maíz provee de alimento a gran parte de la población del mundo.

Al mismo tiempo, se busca que el maíz con estas concentraciones de CAPA sea de

alto rendimiento y aceptado por los consumidores (Howe y Tanumihardjo, 2006a; Pixley

et al., 2013).

En el cuadro 2 se reportan las concentraciones de carotenoides en variedades de maíz

encontradas en algunas investigaciones y se observa la gran variabilidad que existe. Es

importante mencionar que se reportan cantidades totales, lo que incluye carotenoides

con y sin actividad de provitamina A.

Cuadro 2. Concentración de carotenoides totales en distintas variedades de maíz. Tipo de maíz Concentración de carotenoides

totales (mg/kg) Referencia

Dulce inmaduro 0.45 – 33.11 (Kurilich y Juvik, 1999)

Amarillo dentado 8.12 (de la Parra et al., 2007)

Nativos mexicanos 4.3 – 23.6 (Lozano-Alejo et al., 2007)

Mejorados 9.8 – 22.5

Genotipos tropicales 2.42 – 81.3 (Ortiz-Monasterio et al., 2007)

2.2.5 Degradación de carotenoides.

Para que el maíz sea consumido debe ser procesado, y este procesamiento incluye

tratamientos (secado, molienda, cocción, escaldado, horneado, etc.) que pueden

afectar la integridad de los carotenoides, esto es porque los CAPA son compuestos

altamente insaturados que son propensos a isomerizarse y oxidarse (Bechoff et al.,

2011).

Las pérdidas de carotenoides por oxidación dependen de la disponibilidad de oxígeno y

se incrementan por la luz, calor, presencia de metales y varias enzimas (Rodríguez-

- 20 -

Amaya, 2001). La temperatura de secado y almacenamiento, la disponibilidad de

oxígeno y las condiciones de luz, son importantes en la determinación de la estabilidad

de los carotenoides; sin embargo, estos factores recién comienzan a ser investigados

en maíces con elevado contenido de CAPA (Pixley et al., 2013).

2.2.6 Efecto del secado y almacenamiento en los carotenoides del

maíz.

Quackenbush en 1961 demostró que los niveles de carotenoides disminuyen cuando el

maíz se somete a secado en estufa (100°C) y es almacenado, ya sea a temperatura

ambiente (25 °C) o a baja temperatura (4 °C).

Burt et al. (2010) trabajaron con 6 líneas de maíz y midieron 2 variables: el efecto del

tiempo y el efecto del tipo de almacenamiento. Para evaluar el efecto del tiempo,

cosecharon el maíz y lo secaron a temperatura ambiente con poca luz, almacenaron

las muestras a 4 °C a una humedad relativa del 35% y evaluaron la concentración de

carotenoides en grano completo a los 0, 3, 6 y 18 meses. Encontraron que la

concentración permanece estable durante los primeros 3 meses, pero decae a los 6

meses aproximadamente un 33%; sin embargo, se estabiliza nuevamente y no hay

pérdidas significativas de los 6 a los 18 meses.

En un segundo experimento analizaron 3 condiciones de almacenamiento: -80, 25 y 90

°C. Determinaron la concentración de carotenoides a los 0 y a los 4 meses. A -80 °C

observaron que la concentración de carotenoides se mantiene. A 25 °C encontraron

pérdidas de carotenoides hasta del 50 %, sin embargo, algunas líneas conservaron la

cantidad de carotenoides. A 90 °C hubo pérdidas en todos los casos, hasta del 40%,

aunque algunas líneas tuvieron pérdidas mínimas (alrededor del 5%). De acuerdo a

estos resultados, se sugiere que las diferencias genéticas causan un diferente

comportamiento en la cinética de degradación de carotenoides durante el

almacenamiento.

- 21 -

2.2.7 Efecto del procesamiento en los carotenoides del maíz.

En el cuadro 3, se resumen los resultados encontrados en distintos trabajos que

evaluaron el efecto de algún tipo de proceso en el contenido de carotenoides del maíz.

Cuadro 3. Pérdidas de carotenoides por efecto del procesamiento.

Producto Tipo de maíz (número de genotipos)

Proceso Carotenoides Pérdida (%)

Referencia

Conserva Comercial (2)

Enlatado α-caroteno 62.4 (Scott y Eldridge,

2005) β-caroteno 25.7

β-criptoxantina -35.4

luteína -1.8

zeaxantina -3.3

Congelado α-caroteno 41.9

β-caroteno -6.3

β-criptoxantina -4.7

luteína -9.5

zeaxantina -1.6

Porridge (gacha o atole)

Mejorado (1)

Remojado y molienda

α-caroteno 7.1 (Li et al., 2007) β-caroteno 7.3

β-criptoxantina 9.5

luteína 5.7

zeaxantina 4.8

Cocción (93 °C, 3 min)

α-caroteno 25.3

β-caroteno 24.8

β-criptoxantina 25.3

luteína 29.1

zeaxantina 33.7

Porridge (gacha o atole)

fermentado (ogi)

Fermentación α-caroteno 21.5

β-caroteno 17.5

β-criptoxantina 23.4

luteína 24.4

zeaxantina 26.3

Cocción (93 °C, 3 min)

α-caroteno 28.9

β-caroteno 24.4

β-criptoxantina 29.2

luteína 32.5

zeaxantina 35.6

- 22 -

Masa Comercial (1)

Nixtamalización y molienda

β-caroteno 28.4 (de la Parra et al., 2007) β-criptoxantina 84.3

luteína 68.2

zeaxantina 62.5

Tortilla Cocción (280 °C, 60 s)

β-caroteno 67.0

β-criptoxantina 90.5

luteína 73.4

zeaxantina 71.2

Frituras Freído (175 °C, 1 min)

β-caroteno ND

β-criptoxantina 99.4

luteína 81.0

zeaxantina 81.6

Masa Mejorado (1)

Nixtamalización y molienda

β-caroteno 43.4

β-criptoxantina 50.2

luteína 69.5

zeaxantina 65.1

Tortilla Cocción (280 °C, 60 s)

β-caroteno 68.1

β-criptoxantina 46.3

luteína 70.5

zeaxantina 67.3

Frituras Freído (175 °C, 1 min)

β-caroteno 81.7

β-criptoxantina 79.6

luteína 75.1

zeaxantina 71.3

Frituras Locales (4) Nixtamalización, molienda y freído (Ebullición, 5 min y freído a 200 °C,

60 s).

Totales 14.8 - 36 (Lozano-Alejo et al., 2007) Sintético (1) 42.9

Híbridos (8) 20 – 81.8

Frituras Mejorado (2)

Nixtamalización, molienda y freído (Ebullición, 10 min y freído a 210 °C,

60 s).

Totales 67.0 (Coutiño-Estrada et al.,

2008)

Pan Comercial (1)

Horneado (250 °C, 25 min)

Totales 38.0 (Kean et al., 2008)

Extrudidos Extrusión

Porridge (gacha o atole)

Hervido (Ebullición, 3 min)

Sadza (tipo de atole)

Mejorado (1)

Cocimiento (100 °C)

β-caroteno -22.68 (Muzhingi et al., 2008) β-criptoxantina -0.62

luteína -30.3

- 23 -

zeaxantina -11.5

Porridge (gacha o atole)

β-caroteno -12.53

β-criptoxantina 11.19

luteína -12.4

zeaxantina -0.27

Mangai (platillo

parecido al pozole)

β-caroteno -9.55

β-criptoxantina 7.77

luteína -15.4

zeaxantina 10.66

Muffin Horneado β-caroteno 72.54

β-criptoxantina 48.76

luteína 3.29

zeaxantina 21.53

Harina Comercial (1)

Escaldado (70 °C, 5 min)

β-caroteno -1.1 (Mamatha et al., 2010) luteína -94.6

zeaxantina -126.4

Secado β-caroteno 45.3

luteína -116.3

zeaxantina -184.3

Molienda β-caroteno 27.46

luteína -73.9

zeaxantina -179.6

Phutu (tipo de atole)

Mejorado (3)

Molienda y cocción (baja

temperatura (sic))

β-caroteno -8.6 – -17.6

(Pillay et al., 2014)

β-criptoxantina -7 – -40.5

zeaxantina -8.6 – -149

Porridge (gacha o atole)

Molienda y cocción

(temperatura media (sic))

β-caroteno 2.9 – 22.2

β-criptoxantina 8.3 – 24.3

zeaxantina 12.1 – 22.3

Samp (platillo parecido al

pozole)

β-caroteno -8.3 – -29.4

β-criptoxantina -6.3 – 10.8

zeaxantina -1.9 – -15.6

Masa Mejorado (2)

Nixtamalización y molienda

β-caroteno 44.59 (Islas-Caballero,

2011) β-criptoxantina 12.29

luteína 56.87

- 24 -

zeaxantina 75.52

Totales 27.72

Tamales sin

relleno

Cocimiento β-caroteno 38.57

β-criptoxantina -14.57

luteína 35.17

zeaxantina 71.9

Totales 40.6

Se puede observar que los resultados son sumamente variables, lo que indica que las

características de cada tipo de maíz y el proceso utilizado influyen directamente en la

pérdida de carotenoides. Los valores negativos indican que al final del procesamiento

se encontró una mayor cantidad de carotenoides.

Cabe resaltar, que en base a los trabajos que se han realizado, hay evidencia de que la

nixtamalización así como el proceso utilizado para la elaboración de tortillas y otros

productos alimenticios, podría afectar de manera negativa la concentración de CAPA.

2.3 Procesamiento del maíz para la elaboración de tortillas.

2.3.1 Nixtamalización tradicional.

La nixtamalización del maíz es un proceso precolombino que consiste en cocer el

grano de maíz en una solución alcalina usando hidróxido de calcio. Actualmente es

utilizado para preparar tortillas y otros productos alimenticios elaborados a partir del

maíz; se estima que éste proceso data desde hace 3500 años atrás aproximadamente

(Castillo et al., 2009; Martínez-Bustos, 2011).

De manera tradicional, el maíz cosechado se almacena y se deja secar, para después

desgranarlo y someterlo al proceso de nixtamalización, siguiendo las mismas etapas

del proceso ancestral: usando ollas de barro, maíz, cal y agua son calentados sin

alcanzar la ebullición del agua y posteriormente se dejan en reposo generalmente toda

la noche. En algunos casos el tiempo de cocimiento varía de acuerdo a la dureza del

- 25 -

maíz, llevando a cabo una prueba subjetiva denominada la prueba del diente para

verificar el cocimiento del nixtamal o mediante pruebas subjetivas de desprendimiento

del pericarpio frotando el nixtamal con los dedos. Posteriormente, el nixtamal se separa

del nejayote (agua de cocimiento) y luego se lava. El nixtamal es molido usando un

metate de piedra volcánica. La masa se evalúa de manera subjetiva presionándola con

los dedos (Martínez-Bustos, 2011).

La masa obtenida es una mezcla constituida por los polímeros del almidón (amilosa y

amilopectina) mezclados con gránulos de almidón parcialmente gelatinizados, gránulos

intactos, partes de endospermo y lípidos. Todos estos componentes forman una malla

compleja heterogénea dentro de una fase acuosa continua (Gómez et al., 1987). Una

de las grandes desventajas de este proceso es que algunas partes del grano

(pericarpio y otros sólidos solubles) son removidas y descartadas en el nejayote. El

nejayote es el agua de cocción, la cual, además de algunas partes del pericarpio y

otros sólidos solubles provenientes de los granos, contiene la mayoría de la cal usada

en el proceso, por lo que también resulta una fuente importante de contaminación

(Arámbula-Villa et al., 2001; Yañez-Ortega, 2005).

Posteriormente, se moldea la masa para preparar las tortillas en forma de discos de

diámetro y espesor variable. A continuación, la tortilla se cuece sobre un comal

caliente, se calienta y se voltea de dos a tres veces hasta que infle debido al vapor

interno atrapado entre ambas capas externas de la tortilla. El producto resultante era

llamado “tlaxcalli” por los aztecas y posteriormente fue nombrado tortilla por los

españoles. La tortilla tradicional es la masa de maíz nixtamalizado formateada o

torteada en forma de disco aplanado que puede variar de 12 a 18 cm de diámetro y de

1 a 2 mm de espesor que es cocida sobre una superficie metálica caliente (260-280 °C)

denominada comal (Martínez-Bustos, 2011).

Actualmente los molinos/tortillerías usan básicamente el mismo proceso ancestral. El

ciclo se inicia con inyección de vapor en una mezcla que contiene grano de maíz, óxido

de calcio y una cierta cantidad de agua. El vapor inyectado por el fondo de las tinas,

- 26 -

agita al maíz para promover un cocimiento uniforme. La temperatura se eleva

gradualmente hasta ebullición, una vez en este punto se corta el flujo de vapor y se

hace circular agua hasta que la temperatura desciende a la temperatura ambiente. El

nixtamal preparado se deja reposar durante 10 a 14 horas, se separa el líquido de

cocimiento y se lava el nixtamal con agua y molido en molinos de piedras tradicionales

para obtener la masa con la consistencia deseada. El cocimiento de las tortillas se

realiza en un sistema de bandas transportadoras calentadas con gas (Arámbula-Villa et

al., 2001; Martínez-Bustos, 2011).

En la figura 7, se muestra un diagrama de flujo del proceso de nixtamalización

empleado para elaboración de tortillas y también para la elaboración de harina

nixtamalizada. Es importante mencionar, que a pesar de que el segmento de harina de

maíz nixtamalizado ha crecido de modo significativo, la elaboración de tortilla de

manera tradicional abarca el 65% del mercado (repartido entre la industria de la masa y

la tortilla de establecimientos formales –tortillerías- y la producción de tortilla a nivel

familiar) (Cruz et al., 2012).

Se estima que un kilogramo de maíz grano rinde en promedio 1.37 kilogramos de

tortilla en el proceso tradicional de nixtamalización, mientras que en la producción de

harina rinde 1.650 kilogramos de tortilla. El consumo anual de tortilla en el país

asciende a 13.6 millones de toneladas (Cruz et al., 2012).

- 27 -

Figura 7. Diagrama de flujo de la nixtamalización, imagen tomada de: Gutiérrez-Cortez y

Cornejo Villegas, 2012.

2.3.1.1 Tortillas.

El consumo anual de tortilla en México asciende a 13.6 millones de toneladas (Cruz et

al., 2012), es el segundo producto más importante en la canasta básica de consumo,

solo después de la carne de res, lo anterior refleja la importancia que tiene este

producto en la alimentación de la población del país y el efecto que tiene su precio

- 28 -

sobre la demanda y sobre el poder de compra de la población mexicana en general y

particularmente de la de menores ingresos (Secretaría de Economía, 2012).

Como atributos de una tortilla de buena calidad puede considerarse los siguientes: fácil

enrollado, suavidad al tacto, olor, sabor textura y plasticidad. Tales atributos se

obtienen mediante un procesamiento con concentraciones adecuadas de cal y tiempos

apropiados de cocimiento, esto debido a las interacciones químicas y físicas que se

dan lugar entre los diferentes componentes del grano de maíz (almidón, lípidos, fibra y

proteínas) y la cal durante el proceso de cocción. Esto cambia la microestructura de la

harina y la masa y las propiedades fisicoquímicas, reológicas y de textura (Arámbula-

Villa et al., 2001); además es deseable lograr óptimas condiciones sanitarias y

reconocida calidad nutricional (Antuna-Grijalva et al., 2008).

Para la elaboración de tortillas se requiere un grano que produzca masa con alta

humedad, buena extensibilidad y resistencia, entre otras características (Arámbula-Villa

et al., 2001). La firmeza de la masa está determinada por el tipo de maíz, la dureza del

grano, las condiciones de secado, la absorción de agua y el grado de gelatinización del

almidón (Bedolla y Rooney, 1984).

2.3.2 Nixtamalización por extrusión.

La extrusión es un proceso térmico que ha ganado gran popularidad para la cocción de

alimentos. Involucra el flujo de un material a diferentes condiciones controladas de

mezclado, cocimiento, amasado, formado, expansión y secado (Dziezak, 1989). Se

utiliza para manufacturar una variedad de alimentos como cereales, botanas, alimentos

precocidos para bebés, alimentos instantáneos, harinas pregelatinizadas, proteínas

texturizadas, dietas para animales domésticos, y en los últimos años en la elaboración

de harinas nixtamalizadas (Yañez-Ortega, 2005).

Los atributos sensoriales de los extrudidos dependen en gran medida de las variables

relacionadas con el equipo (velocidad de alimentación, velocidad y configuración del

tornillo, geometría del dado, temperatura y presión) y con la composición química de la

- 29 -

materia prima (especialmente el contenido de humedad), lo cual determina la calidad

del producto final (Pérez-Navarrete et al., 2006). En la nixtamalización por extrusión, la

harina de maíz crudo es acondicionada a una humedad del 25 a 60 % con una

concentración de hidróxido de calcio de 0.1 a 0.25 % y extrudida a temperaturas de 60

°C a 95 °C, y un tiempo de residencia de 1 a 2 minutos (Martínez-Bustos, 2011).

A diferencia del método tradicional, la elaboración de botanas y tortillas de maíz por

este proceso ofrece las siguientes ventajas: reduce el tiempo de cocimiento del grano

de maíz, hace eficiente el consumo del agua y de la energía; no genera efluentes

contaminantes; las temperaturas empleadas durante el proceso garantizan la

esterilización de los materiales y el no desarrollo de microorganismos, además, el

contenido de humedad de la masa es menor que el obtenido por el proceso tradicional,

lo que facilita el freído de las tortillas en la elaboración de botanas. (Fonseca et al.,

2008; Yañez-Ortega, 2005).

En cuanto a calidad nutricional, los productos elaborados por extrusión de maíz

contienen mayor contenido de fibra respecto a los elaborados mediante

nixtamalización, esto es debido a que el pericarpio es retenido durante la extrusión

(Arámbula-Villa et al., 2001; Fonseca et al., 2008).

Arámbula-Villa et al. (2001) y Gutiérrez-Dorado et al. (2008) reportaron que el

contenido de proteína es similar en harinas extrudidas respecto a las harinas sin

procesar y menor en harinas nixtamalizadas. Dias-Paes y Maga (2004) y Gutiérrez-

Dorado et al. (2008) midieron pérdidas de isoleucina y leucina, sin embargo, Dias-Paes

y Maga (2004) reportaron también pérdidas de otros aminoácidos (isoleucina, leucina,

treonina, valina y especialmente de lisina).

Gutiérrez-Dorado et al. (2008) también reportaron que el contenido de lípidos

disminuye un 20% durante la nixtamalización y no hay pérdida durante la extrusión.

Respecto al contenido de almidón y almidón resistente, no encontraron diferencias

significativas.

- 30 -

Se ha estudiado que la extrusión disminuye la pérdida de vitamina B y compuestos

fenólicos en cereales (Athar et al., 2006; Brennan et al., 2011), además, Mora-Rochin

et al. (2010) determinaron que los fenoles totales, antocianinas y actividad antioxidante

en maíz blanco, azul, amarillo y rojo, sufren menor degradación durante la extrusión

que durante la nixtamalización.

- 31 -

3. JUSTIFICACIÓN

Se han diseñado programas de mejoramiento que están incrementando la

concentración de carotenoides en híbridos de maíz, no obstante, el procesamiento que

este sufre para la elaboración tradicional de alimentos como las tortillas, es uno de los

factores críticos que afecta el contenido de carotenoides con actividad de provitamina

A. Se desconoce si la composición química de estos híbridos influye en las

características físicas del grano y en la degradación de carotenoides durante el

procesamiento. Los estudios que evalúan el efecto del proceso de nixtamalización

tradicional sobre los niveles de carotenoides en maíz y las tortillas son limitados; por

otro lado, no existe información acerca del efecto de la nixtamalización por extrusión en

la concentración de carotenoides en el maíz, proceso que ha demostrado retener

algunos compuestos de interés nutricional como antocianinas, compuestos fenólicos y

algunas vitaminas en la elaboración de tortillas.

- 32 -

4. OBJETIVOS

4.1. Objetivo general: Conocer el efecto de los procesos de nixtamalización

tradicional y por extrusión, y cocción de tortillas sobre el contenido de

carotenoides de híbridos de maíz mejorado.

4.2. Objetivos específicos:

- Medir la concentración de carotenoides en el maíz después de someterse a

cada etapa del proceso de elaboración de tortillas para determinar en cual se

presenta la mayor pérdida.

- Determinar el contenido de carotenoides en las tortillas recién hechas y después

de 48 horas de almacenamiento en refrigeración, para conocer si existe pérdida

de estos metabolitos durante esta etapa.

- Determinar mediante un análisis de correlación si la composición química de los

híbridos de maíz influye en las características físicas del grano.

- Realizar un análisis de correlación entre el contenido de almidón disponible,

almidón resistente, proteína y extracto etéreo en masa y tortilla, para conocer si

la cantidad de estos constituyentes del maíz se relacionan con una menor

degradación de carotenoides durante el proceso de producción de tortillas.

- 33 -

5. METODOLOGĺA

5.1. Diagrama experimental.

Figura 8: Diagrama de flujo del trabajo experimental.

5.2. Material biológico.

Se utilizaron 28 híbridos de maíz mejorados en el contenido de CAPA (Figura 9)

proporcionadas por el Centro Internacional de Mejoramiento de Maíz y Trigo (CIMMyT).

A los 28 híbridos se les determinó el contenido de CAPA por cromatografía de líquidos

de ultra presión y su dureza por medio del índice de flotación. Los 8 híbridos con el

mayor contenido de CAPA y dureza de intermedia a muy dura fueron elegidos para ser

sembradas y así obtener el grano necesario para la investigación. De manera adicional,

se incluyó un maíz amarillo comercial, el cual sirvió como un control y referencia.

- 34 -

Figura 9. Híbridos de maíz biofortificados en contenido de provitamina A.

Los 8 híbridos escogidos fueron sembrados durante el ciclo primavera-otoño (Mayo-

Noviembre) del 2012 en el Campo Experimental Bajío (CEBAJ) del Instituto Nacional

de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias (INIFAP), situado a los 20° 35’

latitud norte y 100° 49’ longitud oeste a 1765 msnm, la precipitación en el ciclo fue de

238.6 mm. El suelo del área es Vertisol Pélico, el clima del área corresponde al

semicálido con una temperatura media de 18.4 °C (INIFAP, 2013).

Una vez cosechados, los híbridos fueron desgranados y muestreados mediante el

método de cuarteo, en donde los granos de cada híbrido de maíz fueron distribuidos de

manera uniforme en una superficie limpia, se presionaron para formar una capa y se

extendieron hasta formar un círculo. Se seleccionaron dos mitades (Figura 10) con las

cuales se volvieron a formar un círculo y se repitió el procedimiento.

Figura 10. Ilustración del cuarteo de granos para obtener una muestra representativa.

- 35 -

Se seleccionaron 100 gramos (base húmeda) de cada híbrido, para realizar su

caracterización química y el contenido de CAPA, los cuales fueron inmediatamente

almacenados a -80 °C. El resto del material fue secado durante 24 horas a 50 °C para

prevenir contaminación por hongos y homogenizar la humedad de las muestras.

Después del secado se colectaron 10 gramos para analizar su contenido de CAPA y

determinar el efecto que tuvo la temperatura. Adicionalmente, se tomaron 500 gramos y

fueron almacenados a temperatura ambiente para realizar la caracterización física. El

material restante fue depositado en bolsas aluminizadas que fueron selladas para evitar

el paso de la luz y disminuir el contacto con el oxígeno, agentes que se sabe, colaboran

con la degradación de carotenoides. Las bolsas fueron almacenadas a -80 °C en un

ultra congelador REVCO modelo ULT2586-5-D38 hasta su utilización (Figura 11).

Figura 11. Muestras almacenadas a -80 °C.

5.3. Caracterización física de los híbridos de maíz.

5.3.1. Humedad.

La humedad es uno de los criterios de calidad del maíz, siendo lo ideal para

nixtamalizar, que el grano tenga una humedad del 12 % (Salinas-Moreno y Vázquez-

- 36 -

Carrillo, 2006). Para medir la humedad del grano se utilizó un medidor Steinlite®

Modelo SS250 (Figura 12), el cual fue calibrado de acuerdo al manual de operación,

posteriormente se pesaron 250 g de grano limpio y se vertieron en la cámara del

aparato para realizar la medición.

Figura 12. Medidor de humedad.

5.3.2. Peso hectolítrico.

El peso hectolítrico se considera como la densidad aparente del grano y consiste en

determinar el peso de la semilla contenida en un volumen de un litro (Salinas-Moreno y

Vázquez-Carrillo, 2006), para ello se empleó una balanza de peso hectolítrico (Figura

13a) y un recipiente certificado de 250 mL (Figura 13b), el cual se llenó con los granos

de maíz y se usó una espátula para eliminar el exceso de grano de la parte superior del

recipiente rasando en forma de zig-zag. Posteriormente se registró el peso del maíz

que estaba en el recipiente y se multiplicó por 4, el resultado se expresó en kg hL-1.

- 37 -

Figura 13. a) Balanza para peso hectolítrico b) Recipiente de 250 mL.

5.3.3. Dureza.

La dureza del grano de maíz es la fuerza necesaria para romperlo (Bennet, 1950). Para

medir esta característica se empleó el índice de flotación (IF), que es una medida

relativa de la densidad del grano y se basa en el número de granos flotantes en una

solución de densidad conocida (Salinas-Moreno y Vázquez-Carrillo, 2006). Se

seleccionaron de manera aleatoria 100 granos libres de daños. Se realizó la

preparación de una solución de nitrato de sodio (41 g en 100 mL de agua) con una

densidad de 1.25 g mL-1; la densidad fue medida con ayuda de un picnómetro para

líquidos. La solución se depositó en un vaso de precipitado de 1 L y se añadieron los

100 granos, se agitó suavemente y después de 1 minuto se contaron los granos

flotantes (Figura 14).

- 38 -

Figura 14. Determinación del índice de flotación.

5.3.4. Color.

El color del grano de maíz influye en forma determinante en las preferencias del

industrial y del consumidor. La medición de color con instrumentos es simple, objetiva,

precisa y rápida. Para la medición de color en el presente estudio, se utilizó un

colorímetro Hunter-Lab miniScan XE Plus (Figura 15), que tiene la capacidad de medir

el color verdadero en forma análoga al ojo humano.

Figura 15. Colorímetro Hunter-Lab.

- 39 -

5.3.5. Peso de cada cien granos (PCG).

El peso de cien granos (PCG) permite clasificar el tamaño del grano en base a su peso

(Salinas-Moreno y Vázquez-Carrillo, 2006). Para ello, fueron seleccionados de manera

aleatoria 100 granos de cada híbrido y fueron pesados.

5.4. Análisis químicos.

Para las determinaciones que se describen a continuación, se necesitan tamaños de

partícula inferiores a 0.5 mm, por lo que los granos fueron sometidos a una trituración

en un molino Thomas Wiley modelo 3303 con puntos de contacto de acero inoxidable

(Figura 16a), el cual produce partículas de aproximadamente 2 mm de diámetro. Las

partículas provenientes de la trituración fueron enseguida molidas en un equipo FOSS

Tecator Cyclotec 1093 con malla de acero inoxidable que permite el paso solo a

partículas inferiores a 0.5 mm de diámetro (Figura16b). La harina resultante fue

almacenada en tubos de plástico y almacenada a -80 °C hasta su uso (Figura 16c).

Figura 16. a) Molino Thomas Wiley b) Molino Foss Tecator c) Tubos con harina.

- 40 -

Proteína. La determinación de nitrógeno se realizó de acuerdo a Galicia et al. (2012)

quienes usan como referencia el Método Industrial #334-74 (1977) desarrollado para el

Autoanalizador Technicon II y se basa en un procedimiento colorimétrico en el cual se

forma un compuesto de color verde esmeralda por la reacción del salicilato y del

hipoclorito de amoníaco. Se pesaron 40 mg de harina desgrasada en el fondo de un

tubo de digestión de 75 mL a los que se agregaron 2 g de mezcla catalítica (1 kg de

sulfato de potasio y 5 g de selenio) y 2.5 mL de H2SO4 concentrado. Se dejó reposar

cada tubo y posteriormente se digirieron a 380 °C durante 90 min (el digestor se

encontraba dentro de una campana de extracción, figura 17).

.

Figura 17. Digestión de muestras.

Al finalizar la digestión los tubos se dejaron enfriar a temperatura ambiente y se les

agregaron 75 mL de agua destilada, se mezcló por inversión la solución de cada tubo.

De la mezcla resultante se colocaron 2 mL en el Analizador Technicon para determinar

el contenido de nitrógeno. La cantidad de proteína se estimó multiplicando por el factor

6.25, ya que se asume que el contenido de nitrógeno de las proteínas es del 16%

(Mariotti et al., 2008).

- 41 -

Extracto etéreo o grasa cruda. Se utilizó como referencia el método químico de la

AACC 30-25, 1995, empleando un extractor continuo Soxtec 2050. Se pesaron 2 g de

harina deshidratada y se colocaron en el interior de cartuchos de celulosa. Los

cartuchos se colocaron en el equipo Soxtec, el cual utilizó éter de petróleo como

solvente (Figura 18). Los vasos del sistema fueron pesados antes del proceso y al

finalizar el mismo y se determinó por diferencia de peso el contenido de extracto

etéreo, el cual está formado por aceite y otros compuestos liposolubles (Acero-

Godínez, 2000).

Figura 18. Soxtec 2050.

Carotenoides. De la harina de cada híbrido que estaba almacenada a -80 °C, se

pesaron por triplicado 600 mg y se colocaron en tubos de vidrio de 15 mL, se

agregaron 6 mL de butilhidroxitolueno (BHT) al 0.1% y se agitaron vigorosamente.

Posteriormente se incubaron los tubos a 85 °C durante 5 minutos a baño María. En

seguida se añadieron 500 µL de KOH al 80%, se agitaron y se incubaron otros 10

minutos a 85 °C. Al salir de la incubación los tubos se colocaron en hielo y se les

agregaron 3 mL de agua desionizada fría, se agitaron y se agregaron 200 µL de

solución de apocaroteno y 3 mL de hexano, se agitaron vigorosamente se centrifugaron

a 3000 rpm durante 2 minutos. La fase superior fue transferida a tubos nuevos. Es

importante mencionar que los tubos se mantuvieron en hielo todo el tiempo. La

- 42 -

extracción con hexano se realizó en 3 ocasiones y se mezclaron las fracciones

obtenidas. El hexano fue evaporado colocando los tubos bajo nitrógeno gaseoso y al

extracto seco de cada tubo se le agregaron 500 µL de una mezcla de metanol:1,2-

Dicloroetano (50:50). Las muestras fueron filtradas, colocadas en viales e inyectadas

en el cromatógrafo de líquidos de ultra presión (UPLC) marca Acquity (Figura 19) bajo

las siguientes condiciones:

- Sistema de bombeo:

o Flujo: 0.3 mL/min

o Tiempo de corrida: 10 minutos

o Sistema de bombeo: Gradiente

o Fase móvil A: Acetato de amonio 10 mM en una mezcla de

agua/isopropanol (90:10)

o Fase móvil B: Acetonitrilo/isopropanol (90:10)

- Sistema de inyección:

o Volumen de inyección: 2 µL

o Método de inyección: Partial Loop with Needle Overfill

o Temperatura de columna: 35 °C

o Temperatura de muestras: 10 °C

o Solución de lavado débil: 900 µL de agua:metanol (90:10).

o Solución de lavado fuerte: 600 µL de metanol:agua (90:10)

- Sistema de detección:

o Longitud de onda: Escaneo 300-498 nm

o Proporción de muestra: 20

o Tiempo de filtrado: Normal

- Sistema de separación:

o Columna: Acquity UPLC BEH C8, 1.7 µm 2.1 x 100 mm

o Pre-columna: Acquity UPLC Col. In-Line Filter.

- 43 -

Figura 19. Cromatógrafo de líquidos de ultra presión, Acquity.

NOTA: Todo el procedimiento se realizó en condiciones controladas de temperatura (20

°C) y con luz amarilla.

Almidón disponible. Se siguió el protocolo de Galicia et al. (2012), el cual es un ensayo

modificado del método comercial Megazyme. El análisis de almidón requiere que la

muestra sea desgrasada, ya que los aceites interfieren en su determinación, para ello,

2 gramos de muestra fueron colocados en cartuchos de celulosa (Figura 20a), los

cuales se agruparon y unieron con una liga, Figura 20b) y se depositaron en un

extractor continuo tipo Soxhlet marca Barnstead Lab-Line® modelo 5000 y se hizo

recircular hexano durante 6 horas para remover la grasa de las muestras (Figura 20c y

Figura 21). Al terminar el tiempo de recirculación, los cartuchos que contienen las

muestras fueron retirados del extractor y colocados en charolas en una campana de

extracción para eliminar el hexano remanente.

- 44 -

Figura 20. Preparación de los cartuchos. Figura 21. Extractor continuo.

De cada muestra se pesaron 20 mg de harina desgrasada y se colocaron en un tubo de

ensayo, se agregaron 40 µL de etanol acuoso al 80% (v/v), se mezcló la solución y se

agregaron 600 µL de α-amilasa termoestable (en amortiguador MOPS -50 µM, pH 7.0).

Los tubos fueron agitados vigorosamente e incubados en baño María a ebullición

durante 6 min. Posteriormente se transfirieron a un baño María a 50 °C y se les agregó

amortiguador de acetato de sodio (800 µL, 200 mM, pH 4.5) y amiloglucosidasa (20

µL), cada tubo fue agitado y se incubaron durante 30 min. El contenido de cada tubo

fue transferido a un tubo de plástico de 50 mL, con 540 µL de agua desionizada fueron

enjuagados los tubos de vidrio y el agua se transfirió a su respectivo tubo de plástico.

El tubo de vidrio fue enjuagado 3 veces más con 6 mL de agua desionizada. Los tubos

de plástico fueron centrifugados a 3000 rpm durante 10 min, se tomó 1 mL del

hidrolizado (sobrenadante) y se transfirió a un nuevo tubo de vidrio al cual se le

agregaron 9 mL de agua desionizada.

Se tomaron 50 µL de la dilución y se transfirieron a una microplaca de 96 pozos y se

agregaron 100 µL de la solución de antrona (100 mg de antrona disuelta en 50 mL de

ácido sulfúrico concentrado) a cada pozo. Se cubrió la microplaca con cinta adhesiva

- 45 -

de aluminio y se sometió a agitación durante un minuto antes de ser incubada a 100 °C

durante 10 min. Transcurrida la incubación la microplaca fue enfriada y se leyó la

absorbancia a 630 nm en un lector de placas µQuant Modelo MQX200 (Figura 22).

Figura 22. Lector de microplacas.

Almidón resistente. Se determinó utilizando el kit comercial Resistant Starch K-RSTAR

05/2008 fabricado por Megazyme, el cual tiene el siguiente fundamento: El almidón es

sometido a una primera hidrolisis por la acción combinada de las enzimas α-amilasa

pancreática y amiloglucosidasa (AMG) durante 16 horas a 37°C, para detener la

reacción se añade etanol y la muestra es centrifugada, el sobrenadante se recupera

para cuantificar la glucosa liberada con el reactivo glucosa oxidasa peroxidasa (GOD-

POD), esta fracción representa el almidón no resistente. Por otro lado, el sedimento

que quedo después de la centrifugación corresponde al almidón que no fue hidrolizado

(almidón resistente), para cuantificarlo, el sedimento fue disuelto en KOH 2M por

agitación vigorosa en un baño de hielo. Esta solución es neutralizada con un tampón de

acetato y el almidón es hidrolizado cuantitativamente a glucosa por AMG. La glucosa

liberada se mide con el reactivo glucosa oxidasa-peroxidasa (GOD-POD).

- 46 -

5.5. Nixtamalización tradicional

Se pesaron 350 g de cada híbrido de maíz y se mezclaron con 1.5 L de una solución de

hidróxido de calcio al 2% en base al peso del grano. El maíz se coció a 80 °C durante

35 minutos y posteriormente se dejó reposar a temperatura ambiente durante 16 horas.

Se eliminó la solución de cocimiento (nejayote) y el maíz ya cocido (nixtamal) se lavó

dos veces con agua corriente para eliminar el exceso de hidróxido de calcio. El

nixtamal fue molido en un molino de piedras y se le agregaron 300 mL de agua para

obtener una masa de consistencia adecuada para la elaboración de tortillas (Figura 23).

Figura 23. Nixtamalización tradicional.

Para determinar el efecto de la nixtamalización en los componentes químicos, se

colectaron 100 gramos (base húmeda) de la masa de cada híbrido de maíz, los cuales

- 47 -

fueron colocados en recipientes opacos y almacenados a -80 °C hasta su utilización

(Figura 24).

Figura 24. Recipientes contenedores de la masa muestreada.

Para la determinación de proteína y extracto etéreo, 50 gramos de las masas (peso

húmedo) fueron secadas en charolas de aluminio durante 16 horas a 70 °C en una

estufa de convección mecánica Barnstead Thermolyne modelo OV47320 durante 24

horas (Figura 25).

Figura 25. Estufa utilizada para secar grano y tortillas.

Para la determinación de carotenoides, almidón disponible y almidón resistente, los 50

gramos restantes de las masas, fueron liofilizadas para separar el agua por sublimación

- 48 -

y así evitar la degradación de los carotenoides y las modificaciones en el almidón que

suceden cuando se seca el material por aumento de temperatura. A los tubos donde

estaba la muestra se les hicieron varios orificios para permitir la salida del agua (Figura

26) y fueron colocados dentro de la cámara de vacío del liofilizador VirTis BenchTop

2KBTXL durante 6 días a una temperatura de -80 °C. Para evitar degradación de

carotenoides debido a la luz durante este lapso, se cubrió la cámara con papel aluminio

(Figura 27).

Figura 26. Envases contenedores. Figura 27: Liofilizador VirTis BenchTop 2KBTXL

5.6. Nixtamalización por extrusión.

Se siguió el procedimiento empleado por Milán-Carrillo et al. (2006). Se utilizaron 500 g

de maíz, los cuales fueron triturados en un molino de laboratorio Thomas-Wiley Modelo

4 para generar partículas de un tamaño aproximado a 2 mm. El material fue mezclado

con 0.105 g de hidróxido de calcio grado alimenticio (Nixtacal Markar). Se agregó agua

destilada necesaria para alcanzar una humedad del 28% con un aspersor. Cada

muestra fue depositada en bolsas de plástico negras y fueron almacenadas durante 12

- 49 -

horas a 4 °C. Posteriormente, se procesaron en un extrusor de tornillo simple

(Brabender modelo 20 DN) con un tornillo de 19 mm de diámetro y 38 cm de longitud a

una velocidad de 240 rpm (Figura 28), se utilizó una temperatura de extrusión de 80 °C

y una velocidad de alimentación de 70 g/min. Los extrudidos resultantes fueron

enfriados y secados a temperatura ambiente y en oscuridad durante 16 horas para

después ser triturados en un molino de tornillo simple y los fragmentos resultantes

fueron molidos en un molino Perten 3100 que produce tamaños de partícula inferiores a

0.5 mm. La harina fue almacenada en bolsas metálicas y almacenada a -80 °C hasta

su uso (Figura 29). Se les determinó el contenido de proteína, extracto etéreo, CAPA,

almidón disponible y almidón resistente con los métodos descritos anteriormente.

Figura 28. Extrusor Brabender modelo 20 DN.

- 50 -

Figura 29. Nixtamalización por extrusión.

5.7. Elaboración de tortillas.

Se pesaron 60 gramos de la masa obtenida en la nixtamalización tradicional y fueron

moldeados en una máquina tortilladora manual en discos de 15 cm de diámetro. Cada

disco fue colocado en un comal, que se tenía una temperatura de 250 °C, y se sometió

a 45 segundos de cocimiento por lado (Figura 30).

En el caso de la harina extrudida, se le agregó agua destilada hasta obtener una masa

de consistencia adecuada (moldeable, cohesiva, no rígida, factores evaluados

subjetivamente) y se siguió el mismo procedimiento que con la masa nixtamalizada.

- 51 -

Figura 30. Elaboración de tortillas.

Las tortillas elaboradas de cada híbrido de maíz fueron divididas en 2 grupos de 4

tortillas, un grupo para realizar la caracterización química (tortillas depositadas en

bolsas con cierre hermético) y otro que empleado para medir el efecto del

almacenamiento (en este set, las tortillas fueron depositadas en servilletas de tela,

bolsas con cierre hermético y estuvieron almacenadas durante 48 h a 4 °C, (Figura 31).

Figura 31. Muestreo de tortillas.

A pesar de que a cada tortilla se le asignó el mismo tiempo de cocción y la misma

temperatura, para evitar algún sesgo en la determinación de carotenoides, se procedió

a cortar en 4 partes cada tortilla y tomar una en cada muestreo (Figura 32) la cual fue

cortada en pequeños fragmentos y depositada en tubos cónicos de 50 mL, los cuales

fueron enseguida almacenados a -80 °C.

- 52 -

Figura 32. Corte realizado a las tortillas para el muestreo.

Una parte de las tortillas se secaron en una estufa de convección (70 °C durante 16 h)

para realizar los análisis de proteína y extracto etéreo. Otra parte fue liofilizada para las

determinaciones de almidón disponible, almidón resistente y carotenoides. Posterior a

cada secado fueron fragmentadas mecánicamente (presionándolas en su bolsa

contenedora) para ser molidas en el equipo FOSS Tecator Cyclotec 1093. La harina

resultante fue almacenada en tubos de plástico y almacenada a -80 °C hasta su uso. El

contenido de proteína, extracto etéreo, CAPA, almidón disponible y almidón resistente

fue determinado con los métodos descritos anteriormente.

5.8. Análisis estadístico.

Para el análisis estadístico de los resultados obtenidos se utilizó un análisis de varianza

de una vía con un nivel de significancia (α) igual a 0.05. Cuando se encontraron

diferencias estadísticas significativas se utilizó una prueba de comparación múltiple de

Tukey.

Para medir el grado de relación entre dos variables se empleó el coeficiente de

correlación de Pearson con un nivel de significancia α = 0.05. Se utilizó el programa

estadístico SigmaPlot 11.

- 53 -

5.9. Cálculo del porcentaje de retención verdadera.

Rodríguez-Amaya et al. (1999) mencionan que aunque es importante informar el

contenido de provitamina A por unidad de peso de alimento cocido o procesado (como

se consume el alimento) en las tablas de composición de alimentos, los cálculos para la

retención de nutrientes se deberían referir al peso de muestra original (base de peso en

estado fresco) a fin de explicar los cambios en el peso (pérdidas de agua y de sólidos

solubles o aumentos de agua y aceite). Además sugieren utilizar la ecuación de Murphy

et al. (1975) para calcular el porcentaje de retención verdadera:

- 54 -

6. RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Es fundamental determinar las características físicas y químicas del maíz, dado que

influyen en la estabilidad del grano durante el almacenamiento, determinan los

parámetros de procesamiento y la calidad de la masa y la tortilla y la eficiencia de

conversión a productos (Rojas-Molina et al., 2008).

6.1. Caracterización física de los híbridos de maíz.

El contenido de humedad máximo permitido para la elaboración de tortillas es del 14%,

Salinas-Moreno y Vázquez-Carrillo (2006) sugieren que el valor óptimo es del 12%, ya

que un mayor contenido de humedad tiende a deteriorar los granos y la región del

germen se oscurece; en los híbridos de maíz utilizados en el presente estudio estuvo

en un intervalo del 8.9 al 10%.

Cuadro 4. Propiedades físicas de los híbridos de maíz.

Tipo de maíz Humedad (%) PH (kg hL-1) PCG (g) IF Dureza

Comercial 10.0 ± 0.06d 78.4 ± 0.82ab 30.2 ± 0.49acdf 25 Duro

20161 8.9 ± 0.14b 80.0 ± 1.13a 30.5 ± 0.33acd 21.5 Duro

20162 9.7 ± 0.14acd 79.2 ± 0.56ab 28.2 ± 0.36bfg 25 Duro

20163 9.3 ± 0.07ae 78.6 ± 0.28ab 29.3 ± 0.53abcd 23 Duro

20164 9.6 ± 0.00ae 79.2 ± 0.01ab 29.6 ± 0.14acdg 5.5 Muy duro

20165 9.4 ± 0.07ae 78.6 ± 0.28ab 28.5 ± 0.62ab 19.5 Duro

20166 10.0 ± 0.07cd 77.4 ± 0.28b 31.2 ± 0.94ce 22 Duro

20167 9.5 ± 0.07ae 78.4 ± 0.56ab 30.7 ± 0.40ed 19.5 Duro

20168 9.2 ± 0.07be 76.8 ± 0.56b 32.6 ± 0.09e 40.5 Intermedio

Los valores son la media ± error estándar, n=3. Letras diferentes en la misma columna indican diferencia estadística significativa (p<0.05). PH: peso hectolítrico, PCG: peso de cien granos, IF: índice de flotación.

- 55 -

El peso hectolítrico (PH) es un indicador de la dureza del grano de maíz y de la

composición del endospermo (Agama-Acevedo et al., 2011), a menor dureza mayor

proporción de endospermo harinoso, el cual contiene gránulos de almidón débilmente

empaquetados en una matriz de proteína, a diferencia del endospermo vítreo, el cual

origina granos más duros debido al alto empaquetamiento de los gránulos de almidón

(Gonzalez et al., 2005; Singh et al., 2011). De acuerdo a la norma, el PH debe ser

mayor a 74 kg hL-1, ya que este valor indica que el maíz presenta dureza intermedia o

superior y lo hace apto para la elaboración de tortillas. Los híbridos de maíz estudiados

cumplieron con este criterio (intervalo de 77.4 a 80 kg hL-1). El PH del maíz comercial

no fue significativamente diferente de los híbridos biofortificados con CAPA (cuadro 4).

Con base en los valores de índice de flotación (IF) de los híbridos de maíz, éstos se

clasificaron en granos de dureza intermedia, granos duros y granos muy duros, los

cuales son preferidos por la industria harinera y nixtamalera, ya que son menos

susceptibles a quebrarse o partirse por efecto de la cosecha mecánica y de los

movimientos posteriores al ser embarcados y transportados; además, durante el

proceso de molienda seca, el maíz duro produce tamaños de partícula de mayor

homogeneidad (INTA, 2006; Vázquez-Carrillo et al., 2012).

El peso de cien granos (PCG) de los híbridos estuvo entre 28.2 y 32.6 g. Salinas-

Moreno y Vázquez-Carrillo (2006) clasificaron los granos de maíz en base al PCG, los

granos grandes tienen un PCG mayor a 38 g, los medianos entre 33 y 38 g, en tanto

que los pequeños presentan valores menores a 33 g, por tanto, los híbridos del

presente estudio entraron en la categoría de granos pequeños, los cuales podrían ser

aptos para la industria de la masa y la tortilla, ya que por su tamaño se hidratan más

fácilmente que los grandes, lo cual disminuye el tiempo y energía requeridos para su

cocción (Salinas-Moreno et al., 2010).

Aunque el color del grano no se considera una propiedad importante para procesarlo,

influye considerablemente en la preferencia del consumidor (Antuna-Grijalva et al.,

2008). La escala “L*” mide la luminosidad y varía desde cero para el negro hasta 100

para el blanco perfecto; la escala “a*” mide el color rojo en la parte positiva y el color

verde en la parte negativa; la escala “b*” mide el color amarillo en la parte positiva y

- 56 -

azul en la negativa (HunterLab, 2012). El maíz comercial resultó de una tonalidad más

cercana al blanco, debido a que contenía una menor concentración de carotenoides.

Los híbridos 20165 y 20166 mostraron mayores valores de b* (37.77 - 38.69) que el

resto de los híbridos (30.45 - 34.35), y se caracterizaron por una mayor tonalidad

amarilla (Cuadro 5), lo que los haría atractivos para la elaboración de botanas, ya que

este sector utiliza este tipo de maíz (Cruz et al., 2012).

Cuadro 5. Color de los granos de los híbridos de maíz.

Tipo de maíz Color

L a b

Comercial 69.79 ± 0.67d 4.15 ± 0.26c 26.84 ± 0.70e

20161 60.00 ± 1.01bc 16.79 ± 0.68a 34.35 ± 1.49a

20162 60.49 ± 2.14bc 12.02 ± 1.32b 32.18 ± 1.73ab

20163 64.18 ± 2.54a 13.62 ± 0.49b 32.74 ± 0.92ab

20164 61.47 ± 1.86c 13.59 ± 1.17b 31.84 ± 1.58ab

20165 63.33 ± 1.43c 17.16 ± 0.69a 37.77 ± 1.39d

20166 63.21 ± 0.64c 17.61 ± 2.33a 38.69 ± 1.45cd

20167 64.12 ± 0.39a 14.92 ± 1.08ab 30.45 ± 0.59bf

20168 61.84 ± 0.36c 14.88 ± 1.72ab 33.70 ± 0.75af

Los valores son la media ± error estándar, n=6. Letras diferentes en la misma columna indican diferencia estadística significativa (p<0.05).

6.2. Caracterización química de los híbridos de maíz.

El contenido de proteína en los híbridos estudiados (9.19 – 11.31 %) resultó igual o

superior al maíz comercial (Cuadro 6) y dentro del intervalo reportado por Jackson y

Sandera (1995) para distintos tipos de maíz (entre 9 y 11 %). El híbrido 20161 fue el

que presentó un mayor porcentaje de esta macromolécula (11.31 %). El contenido de

proteína está influenciado por la disponibilidad de nitrógeno del suelo donde fue

cultivado y por la genética del grano (Rojas-Molina et al., 2008).

Los resultados de extracto etéreo indican que el maíz comercial (5.52 %) fue

significativamente superior al resto de los híbridos, los cuales presentaron valores entre

3.36 y 4.50 %, lo que indica que el genotipo influye en este contenido (Méndez-

- 57 -

Montealvo et al., 2005). Diversos estudios han reportado concentraciones en un

intervalo de 3 a 7.17 % y generalmente bajas para maíz pigmentado (Agama-Acevedo

et al., 2011; Berardo et al., 2009; Méndez-Montealvo et al., 2005).

El almidón disponible varió entre 65.6 y 70.1 %, los híbridos 20162 y 20168 estuvieron

por debajo del intervalo reportado por diferentes autores, entre 69.1 y 89 % (Agama-

Acevedo et al., 2011; Krieger et al., 1998; Méndez-Montealvo et al., 2005), pero fue

similar a lo que indican Nuss y Tanumihardjo (2010), un intervalo del 65 a 70%, las

diferencias pueden ser atribuidas tanto a las muestras como a la técnica utilizada; sin

embargo, las concentraciones se encuentran en el intervalo reportado para maíz.

La concentración de almidón resistente (tipo I) no mostró diferencias estadísticas

significativas entre los híbridos a excepción del 20165, el cual presentó una mayor

cantidad de este compuesto (0.43 %). Díaz-Mora (2012) determinó la concentración de

AR en 104 accesiones de maíces criollos y encuentra un intervalo de 0.35 a 0.49 %; En

la revisión realizada por Bello-Pérez y Paredes-López (2009), encontraron que la

cantidad de AR en maíz y harinas comerciales se ha reportado en un intervalo de 0.98

a 1.99 %, superiores a los cuantificados en los híbridos del presente trabajo.

El contenido de CAPA del maíz comercial fue significativamente menor respecto a los

híbridos biofortificados (cuadro 6), de los cuales se observaron 3 entre los que no hubo

diferencia estadística significativa y estuvieron en un intervalo de 9.63 a 10.20 µg g-1

(20162, 20164 y 20165), otro grupo de 3 en un intervalo de 12.88 a 13.26 µg g-1 entre

los cuales tampoco existió diferencia significativa (20161, 20163 y 20167); el híbrido

20168 fue el que tuvo mayor concentración (25.46 µg g-1). El contenido de CAPA en

variedades de maíz utilizadas en otros estudios varía de 0 a 45.8 µg g-1, siendo esta

última concentración de una variedad modificada para alto contenido de carotenoides

(Babu et al., 2013; de la Parra et al., 2007; Islas-Caballero, 2011; Ortiz-Monasterio et

al., 2007).

- 58 -

Cuadro 6. Características químicas de los híbridos de maíz.

Tipo de maíz

Proteína (%) Extracto etéreo (%)

Almidón disponible (%)

Almidón resistente (%)

CAPA (µg g-1)

Comercial 9.99 ± 0.11b 5.52 ± 0.01a 69.41 ± 0.73ab 0.14 ± 0.01b 3.04 ± 0.17a

20161 11.31 ± 0.13d 4.50 ± 0.00bcf 68.46 ± 0.72abc 0.19 ± 0.01bc 12.88 ± 0.37b

20162 10.63 ± 0.13ac 3.83 ± 0.13d 66.92 ± 0.42ci 0.25 ± 0.02c 9.63 ± 0.38c

20163 9.19 ± 0.26b 4.27 ± 0.04cgf 69.69 ± 0.65abde 0.16 ± 0.02b 13.04 ± 0.13bd

20164 10.30 ± 0.10abc 3.86 ± 0.12d 69.43 ± 0.60abe 0.18 ± 0.02bc 10.20 ± 0.32cef

20165 10.38 ± 0.07ac 3.36 ± 0.01e 68.13 ± 0.73ac 0.43 ± 0.02a 10.06 ± 0.19cf

20166 9.97 ± 0.11b 4.30 ± 0.06cg 70.10 ± 0.67bde 0.14 ± 0.00b 16.32 ± 0.40g

20167 10.65 ± 0.10c 4.05 ± 0.05dg 68.16 ± 0.58ac 0.22 ± 0.04bc 13.26 ± 0.44bdh

20168 10.25 ± 0.08ab 4.45 ± 0.13f 65.50 ± 0.58i 0.21 ± 0.03bc 25.46 ± 0.31i

CAPA: Carotenoides con actividad de provitamina A. Los valores son la media ± error estándar, n=3, base seca. Letras diferentes en la misma columna indican diferencia estadística significativa (p<0.05).

En el cuadro 7 se presenta el contenido total de carotenoides cuantificados, de los

cuales la β-criptoxantina, el β-caroteno y sus isómeros 9-cis y 13-cis tienen actividad de

provitamina A, el contenido de CAPA es resultado de la suma de la concentración de

estos carotenoides (el contenido de β-criptoxantina se multiplica previamente por 0.5).

Cuadro 7. Contenido de carotenoides de los híbridos de maíz.

Contenido de carotenoides (µg/g peso seco)

Tipo de maíz

β-caroteno 9-cis-β-caroteno

13-cis-β-caroteno

β-criptoxantina

Luteína Zeaxantina

Comercial 1.90 ± 0.12 0.31 ± 0.03 0.47 ± 0.01 0.71 ± 0.05 0.18 ± 0.01 0.76 ± 0.04

20161 7.39 ± 0.37 1.10 ± 0.03 1.76 ± 0.09 5.26 ± 0.14 2.15 ± 0.21 10.71 ± 0.98

20162 6.17 ± 0.15 0.99 ± 0.01 1.31 ± 0.09 2.31 ± 0.01 0.60 ± 0.11 2.96 ± 0.52

20163 8.49 ± 0.04 1.25 ± 0.05 1.84 ± 0.13 2.96 ± 0.08 0.72 ± 0.08 3.40 ± 0.06

20164 6.00 ± 0.20 0.98 ± 0.04 1.47 ± 0.04 3.52 ± 0.10 0.69 ± 0.03 2.97 ± 0.12

20165 5.04 ± 0.18 1.01 ± 0.08 1.26 ± 0.03 5.54 ± 0.14 2.05 ± 0.18 9.37 ± 0.27

20166 10.25 ± 0.31 1.45 ± 0.05 2.52 ± 0.03 4.20 ± 0.13 1.55 ± 0.03 7.16 ± 0.19

20167 7.50 ± 0.22 1.29 ± 0.09 1.92 ± 0.09 5.13 ± 0.14 1.71 ± 0.05 7.98 ± 0.31

20168 16.90 ± 0.49 1.87 ± 0.12 3.84 ± 0.07 5.71 ± 0.08 2.25 ± 0.04 11.08 ± 0.84

Los valores son la media ± error estándar, n=3, base seca.

- 59 -

6.3. Análisis de correlación entre los componentes químicos de los híbridos de

maíz.

Se calcularon los coeficientes de correlación de Pearson (r) (Cuadro 8) para determinar

si existía alguna relación entre los diferentes componentes químicos de los híbridos de

maíz.

Cuadro 8. Coeficientes de correlación entre los componentes químicos de los híbridos de maíz.

Prot Alm EE AR CAPA Lut Zeax βcrip βcaro 9cis 13cis

Prot 1

Alm 0.324 1

EE 0.207 0.192 1

AR 0.536 0.491 0.688* 1

CAPA 0.018 0.562 0.173 0.431 1

Lut 0.462 0.463 0.335 -0.698* 0.684* 1

Zeax 0.490 0.491 0.293 -0.689* 0.698* 0.997* 1

βcrip 0.430 0.409 0.521 -0.802* 0.695* 0.957* 0.943* 1

βcaro 0.055 0.565 0.089 0.335 0.990* 0.587 0.607 0.588 1

9cis 0.032 0.485 0.341 0.506 0.971* 0.675 0.679* 0.728* 0.947* 1

13cis 0.045 0.532 0.100 0.342 0.994* 0.636 0.650 0.640 0.993* 0.957* 1 Prot, proteína; Alm, almidón disponible; EE, extracto etéreo; AR, almidón resistente; CAPA, carotenoides

con actividad de provitamina A; Lut, luteína; Zeax, zeaxantina; βcrip, β-criptoxantina; βcar, β-caroteno; 9cis, 9-cis-β-caroteno; 13cis, 13-cis-β-caroteno. Nivel de significancia p< 0.05.

Se observó que existe una correlación estadísticamente significativa entre la cantidad

de AR y la de extracto etéreo, luteína, zeaxantina y β-criptoxantina. La concentración

de AR fue directamente proporcional a la de extracto etéreo e inversa con respecto a la

de los carotenoides mencionados. No se han encontrado reportes que indiquen la

existencia de una correlación entre la cantidad de AR, extracto etéreo y carotenoides.

Los coeficientes de correlación cercanos a 1 entre los CAPA y β-caroteno y sus

isómeros son debidos a que resultan precisamente de la suma de los valores de estos

carotenoides, los cuales también están relacionados entre sí. Existe también una

correlación significativa entre los CAPA y los demás carotenoides determinados:

- 60 -

luteína, zeaxantina y β-criptoxantina; sin embargo, es menor que la existente con los β-

carotenos.

Menkir et al. (2008) y Kandianis et al. (2013), también determinaron las correlaciones

entre estos dos carotenoides, los resultados que encontraron y los determinados en el

presente trabajo se muestran en el cuadro 9.

Cuadro 9. Coeficientes de correlación entre carotenoides en los híbridos de maíz en grano.

Menkir et al. (2008) Kandianis et al. (2013) Presente estudio

Correlación Población 1

Población 2

Población 3

Población 4

Población 5

Población 1

Población 2

Híbridos

Lut/Zeax 0.21 0.31 0.31 0.46 ns 0.67 ns 0.997

Lut/βcrip 0.17 ns ns ns ns 0.45 ns 0.957

Lut/βcar 0.43 ns ns 0.23 ns 0.14 -0.32 ns

Zeax/βcrip 0.69 0.7 0.7 0.49 0.6 0.7 0.7 0.943

Zeax/βcar 0.62 0.43 0.43 0.46 ns ns ns ns

βcrip/βcar 0.7 0.69 0.69 0.8 0.7 ns 0.46 ns

Lut, luteína; Zeax, zeaxantina; βcrip, β-criptoxantina; βcar, β-caroteno; 9cis, 9-cis-β-caroteno; 13cis, 13-cis-β-caroteno. ns, no significativo. Nivel de significancia p< 0.05.

Análisis genéticos llevados a cabo con poblaciones segregantes en color de la semilla y

perfiles de carotenoides han demostrado que las diferencias composicionales y en la

concentración de carotenoides en las semillas son heredadas cuantitativamente

(Kandianis et al., 2013); sin embargo, Kandianis et al. (2013) también mencionan que

las interacciones genotipo-ambiente son significativas. Menkir et al. (2008)

determinaron que los coeficientes de correlación observados siguieron de cerca la ruta

de biosíntesis de carotenoides.

De lo anterior se puede mencionar que las correlaciones que existen entre los

diferentes carotenoides dependen del genotipo y de las condiciones de siembra.

- 61 -

6.4. Análisis de correlación entre propiedades físicas y composición química

de los híbridos de maíz.

La composición química parece no estar relacionada con las características físicas del

grano, sin embargo, hay propiedades que muestran correlaciones estadísticamente

significativas (Cuadro 10). Destacan los coeficientes de correlación entre el contenido

de luteína, zeaxantina y β-criptoxantina con la escala “a” de color.

Cuadro 10. Coeficientes de correlación entre las propiedades físicas y composición química de los híbridos de maíz.

L a b PH PCG IF

CAPA 0.057 0.195 0.115 0.617 0.702* 0.564

Luteína 0.000 0.754* 0.419 0.241 0.470 0.324

Zeaxantina 0.055 0.721* 0.386 0.229 0.491 0.364

β-criptoxantina 0.107 0.718* 0.314 0.190 0.389 0.135

13-cis-β-caroteno 0.066 0.182 0.110 -0.666* 0.753* 0.574

β-caroteno 0.027 0.089 0.071 -0.652* 0.713* 0.618

9-cis-β-caroteno 0.221 0.195 0.116 0.557 0.580 0.439

Proteína -0.644* 0.098 0.239 0.630 0.056 0.564

Almidón 0.362 0.233 0.200 0.295 0.268 -0.677*

Almidón resistente 0.062 0.070 0.254 0.155 0.055 0.034

Extracto etéreo 0.171 0.099 0.110 0.169 0.456 0.356 CAPA, carotenoides con actividad de provitamina A; PCG, peso de cada cien granos; PH, peso hectolítrico; IF, índice de flotación; L, a y b son las escalas de color. Nivel de significancia p< 0.05.

Para determinar estas correlaciones no se tomó en cuenta el maíz comercial porque si

se incluía se elevaba la correlación por ser un valor significativamente diferente al de

los otros híbridos. Lozano-Alejo et al. (2007) y Salinas-Moreno et al. (2008) reportan

que en harina generalmente existe una correlación entre el valor de la escala “b” (la

escala “b” mide el color amarillo en su parte positiva) y la concentración de

carotenoides; sin embargo, sugieren que se deben evaluar más genotipos para

demostrarlo, en el presente estudio, en grano completo no se detectó una correlación

estadísticamente significativa.

- 62 -

Jamin y Flores (1998) midieron las características de tres productos molidos de maíz

amarillo y encontraron que el valor L* estaba correlacionado de manera negativa (-

0.80) con el contenido de proteína. Correlaciones similares fueron encontradas por

Sandhu et al. (2007) en 9 variedades de maíz amarillo de la India (-0.759). En el

presente estudio la correlación entre L* y contenido de proteína fue de -0.644, pero a

diferencia de los estudios mencionados anteriormente, fue evaluado en grano

completo. Aún se desconoce el porqué de esta correlación, sin embargo, podría estar

relacionado con el hecho de que tanto proteína como carotenoides se encuentran en

mayor cantidad en el endospermo vítreo (Buckner et al., 1996; Egesel et al., 2003;

FAO-ONU, 1993b; Jackson y Shandera, 1995; Moros et al., 2002).

Los coeficientes de correlación altos encontrados entre PH con 13-cis-β-caroteno y β-

caroteno, además de los existentes entre PCG con CAPA y los carotenoides

mencionados anteriormente, pueden explicarse debido a que los carotenos se

encuentran principalmente en el endospermo vítreo (Egesel et al., 2003; Moros et al.,

2002), el cual está compuesto por gránulos de almidón empaquetados en una matriz de

proteína (Robutti et al., 1973), lo que los hace más pesados. El hecho de que la luteína

se encuentra en mayor cantidad en la aleurona que en el endospermo y que la

zeaxantina se distribuye en la misma proporción en aleurona y endospermo (Ndolo y

Beta, 2013) podría explicar que no exista correlación significativa de estos carotenoides

con el PCG y el PH.

Otra correlación estadísticamente significativa es la que se encontró entre el almidón

disponible y el IF, ya que entre menos duro sea un grano indica que tendrá menor

cantidad de endospermo vítreo y por tanto menor concentración de almidón (Singh et

al., 2011).

6.5. Efecto del procesamiento en la concentración de proteína.

En el cuadro 11 se observa el efecto de la nixtamalización tradicional en el contenido

de proteína. El maíz comercial presentó una pérdida del 1.32 %, lo cual concuerda con

lo mencionado por Rojas-Molina et al. (2008), quienes en base a lo reportado en

- 63 -

diferentes estudios sostienen que el tratamiento térmico alcalino disminuye el contenido

de proteínas, lo anterior también coincide con los resultados obtenidos por Coutiño-

Estrada et al. (2008), ya que encuentran pérdidas de proteína (0.3 a 2.3 %) en tortillas

elaboradas tanto con maíz amarillo como con maíz blanco y atribuyen esta disminución

a la pérdida parcial de capa de aleurona y germen.

Cuadro 11. Contenido de proteína en grano, HNT y tortillas elaboradas mediante nixtamalización tradicional.

Tipo de maíz Grano HNT Tortillas

Comercial 9.99 ± 0.11a 8.88 ± 0.02b 8.67 ± 0.10b

20161 11.31 ± 0.13a 11.53 ± 0.05a 11.28 ± 0.01a

20162 10.63 ± 0.13a 11.05 ± 0.06a 10.90 ± 0.00a

20163 9.19 ± 0.26a 10.17 ± 0.12a 9.81 ± 0.09a

20164 10.30 ± 0.10a 11.04 ± 0.01b 10.81 ± 0.07b

20165 10.38 ± 0.07a 10.74 ± 0.12b 10.52 ± 0.05ab

20166 9.97 ± 0.11ab 10.46 ± 0.07a 10.24 ± 0.31ab

20167 10.65 ± 0.10a 11.00 ± 0.06b 11.21 ± 0.10b

20168 10.25 ± 0.08a 10.75 ± 0.34a 10.63 ± 0.07a

HNT: Harina obtenida a partir de la masa nixtamalizada. Los valores son la media ± error estándar, n=3, base seca. Letras diferentes en la misma fila indican diferencia estadística significativa (p<0.05).

Los híbridos 20164, 20165 y 20167 presentaron un incremento en el contenido de

proteína (entre 0.14 y 0.56 %). Los cambios en el contenido total de la proteína

después de la nixtamalización, se atribuyen a las modificaciones de este componente

en la parte interna a nivel del endospermo, principalmente de zeína. Adicionalmente,

las características del grano de maíz para su transformación y procesamiento están

determinadas de manera primaria por las características morfológicas del endospermo

(Watson, 2003).

El incremento en el contenido de proteína en el maíz nixtamalizado, se ha relacionado

con el aumento de su concentración, a causa de la pérdida de lípidos y fibra a través

del nejayote. El incremento en la concentración de proteína, resulta de las

transformaciones químicas y morfológicas que experimental el germen y el pericarpio

durante la nixtamalización. Esto ocasiona la remoción de ambas estructuras

- 64 -

anatómicas, para formar parte de la materia seca perdida durante la etapa de reposo y

lavado (Almeida-Domínguez et al., 1998; Ortega et al., 1986; Rojas-Molina et al., 2008;

Vázquez-Carrillo et al., 2011).

En 4 híbridos no se encontraron cambios estadísticamente significativos (20161,

20162, 20163 y 20168) en el contenido de proteínas de las HNT y las tortillas, esto

coincide con lo reportado por Vázquez-Carrillo et al. (2011), quienes midieron el

contenido de proteína en grano completo de maíces híbridos amarillos, blancos y

criollos y en las tortillas elaboradas a partir de esos granos y no encontraron diferencias

estadísticamente significativas, lo cual puede atribuirse a una menor pérdida de materia

seca, debido a que el pericarpio no es removido completamente durante la etapa de

cocción y de reposo del proceso de nixtamalización (Rojas-Molina et al., 2008; Serna-

Saldivar et al., 1992).

La cantidad de proteína en la HNE no fue significativamente diferente a la que se

encontró en la HNT (Cuadro 12), salvo en el maíz comercial, en donde se observa un

menor porcentaje en la HNT, lo cual pudo ser debido a la separación parcial del

germen del grano y pérdida de otras proteínas durante la nixtamalización (Gutiérrez-

Dorado et al., 2008), lo que no ocurrió con los híbridos biofortificados.

Cuadro 12. Comparación de los procesos de nixtamalización en el contenido de proteína de HNE, HNT y tortillas.

Contenido de proteína (%)

Tipo de maíz HNE HNT Tortilla extrusión Tortilla tradicional

Comercial 9.79 ± 0.13a 8.88 ± 0.02b 9.71 ± 0.19A 8.67 ± 0.10B

20161 11.27 ± 0.07a 11.53 ± 0.05a 11.73 ± 0.05A 11.28 ± 0.01A

20162 10.86 ± 0.06a 11.05 ± 0.06a 12.09 ± 0.23A 10.90 ± 0.00B

20163 10.21 ± 0.01a 10.17 ± 0.12a 10.03 ± 0.01A 9.81 ± 0.09A

20164 10.86 ± 0.11a 11.04 ± 0.01a 11.20 ± 0.08A 10.81 ± 0.07A

20165 10.38 ± 0.05a 10.74 ± 0.12a 11.25 ± 0.21A 10.52 ± 0.05B

20166 10.23 ± 0.26a 10.46 ± 0.07a 10.38 ± 0.10A 10.24 ± 0.31A

20167 10.84 ± 0.10a 11.00 ± 0.06a 11.02 ± 0.14A 11.21 ± 0.10A

20168 10.49 ± 0.02a 10.75 ± 0.34a 11.33 ± 0.09A 10.63 ± 0.07B

HNE, Harina nixtamalizada por extrusión; HNT, Harina obtenida a partir de la masa nixtamalizada. Los valores son la media ± error estándar, n=3, base seca. Se compara HNE con HNT y tortillas producidas de manera tradicional con las elaboradas con HNE. Letras diferentes en la misma fila indican diferencia estadística significativa (p<0.05).

- 65 -

Al comparar el contenido de proteína en las tortillas elaboradas por ambos métodos se

encontró que en 5 híbridos (20161, 20163, 20164, 20166 y 20167) no hubo diferencias

estadísticamente significativas, pero en los híbridos 20162, 20165, 20168 y el maíz

comercial se observó que las tortillas elaboradas de manera tradicional presentaron

menos proteína que las elaboradas con la harina extrudida.

En el presente estudio se observa que la nixtamalización por extrusión resulta

conveniente para mantener un mayor nivel de proteína respecto a la nixtamalización

tradicional; sin embargo, hay factores que como ya se ha expuesto anteriormente,

influyen en gran medida en la concentración final en el producto terminado (el genotipo,

morfología del endospermo, tiempo de reposo del nixtamal, cantidad de lavados,

tiempo y tipo de cocción, etc.).

6.6. Efecto del procesamiento en la concentración de extracto etéreo y la

formación de almidón resistente.

Durante el proceso de extrusión, la concentración de extracto etéreo en los híbridos

mostró el mismo comportamiento entre sí (Figura 33). Después de ser extrudido el

maíz disminuyó la cantidad de extracto etéreo, sin embargo, al elaborar las tortillas se

cuantificó una mayor concentración del extracto etéreo, la cual nuevamente disminuyó

al almacenar las tortillas durante 48 h.

- 66 -

Figura 33. Contenido de extracto etéreo del grano, harina nixtamalizada por extrusión (HNE) y de tortillas (recién elaboradas y almacenadas durante 48 h).

Varios investigadores han tratado de explicar por qué los productos extrudidos

aparentemente contienen una menor concentración de lípidos. Camire (2001)

menciona que es debido a la formación de complejos almidón-lípidos que resisten

algunas técnicas de extracción de lípidos.

Lo anterior está relacionado con la formación de almidón resistente tipo V el cual se

genera debido al procesamiento térmico (Leszczynski, 2004). Existen resultados

contradictorios respecto a la formación de almidón resistente debido al proceso de

extrusión. Varios estudios (Farhat et al., 2001; Mahasukhonthachat et al., 2010;

Parchure y Kulkarni, 1997; Unlu y Faller, 1998; Vasanthan y Bhatty, 1998; Wolf, 2010)

reportan un decremento en el contenido de AR y lo atribuyen a la destrucción de la

estructura granular, por otro lado, algunos autores han encontrado un incremento en la

concentración de AR, el cual es atribuido a la cantidad de humedad en el sistema (en

- 67 -

un intervalo del 30 al 60 %), ya que el agua actúa como plastificante y maximiza la

retrogradación de almidón (Chanvrier et al., 2007; Huth et al., 2000; Kim et al., 2006).

Etapa

Grano HNE Tortilla Tortilla 48 h

Alm

idón r

esis

tente

(%

)

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4

Comercial

20161

20162

20163

20164

20165

20166

20167

20168

Figura 34. Contenido de almidón resistente del grano, harina nixtamalizada por extrusión (HNE) y de tortillas (recién elaboradas y almacenadas durante 48 h).

En la figura 34 se observa que, a excepción de las muestra 20165, existió un aumento

de AR después de la extrusión y que aumentó nuevamente en las tortillas

almacenadas, contrario a lo que sucede con el contenido de extracto etéreo, es decir,

que cuando el extracto etéreo disminuyó, aumentó la concentración de AR. Una posible

explicación es que durante la extrusión, los lípidos se asociaron con cadenas de

amilosa y formaron AR, pero al someterse a calentamiento cuando se elabora la tortilla,

estos complejos desaparecieron y el extracto etéreo volvió a ser fácilmente

cuantificable. Durante las 48 h de almacenamiento de las tortillas, el incremento de AR

fue considerable en todas las muestras, estos resultados están relacionados con la

reasociación o retrogradación de las moléculas del almidón para formar AR tipo III, este

- 68 -

proceso es favorecido a bajas temperaturas (4 °C) y a tiempos prolongados de

almacenamiento (Sievert y Pomeranz, 1989), de esta manera entre más tiempo se

almacenan las tortillas, más tiempo tendrá el almidón para retrogradar y formar

estructuras que son resistentes al ataque enzimático.

El contenido de almidón resistente fue más bajo en el grano y en la tortilla recién hecha

si se compara con las tortillas almacenadas, esto pudo ser debido a que el almidón

resistente en el grano fue solo del tipo I (almidón englobado en pared celular) y tipo II

(almidón nativo o crudo), en las tortillas recién hechas fue resultado de la combinación

del almidón resistente tipo I, II (principalmente) y III (almidón retrogradado formado

después de un proceso de cocción), en cambio, en las tortillas almacenadas 48 h, el

almidón resistente tipo III es el predominante en estas muestras (García-Rosas et al.,

2009).

El proceso de nixtamalización tradicional no mostró una tendencia igual para todos los

híbridos en lo que respecta al contenido de extracto etéreo. En la figura 35 se observa

que en 7 de los híbridos (comercial, 20161, 20162, 20165, 20166, 20167 y 20168)

disminuyó el contenido de extracto etéreo al momento de nixtamalizar y se mantuvo

esta concentración al elaborar las tortillas, resultados similares a lo reportado por

Rendón-Villalobos et al. (2002), quienes encuentran que para maíces comerciales, la

concentración de extracto etéreo solo disminuye durante la nixtamalización. El híbrido

20163 no presentó diferencias estadísticamente significativas durante el

procesamiento. El híbrido 20164 fue el único que mostró el mismo comportamiento

tanto en nixtamalización tradicional como en extrusión.

- 69 -

Etapa

Grano HNT Tortilla Tortilla 48 h

Exta

rcto

eté

reo (

%)

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

4.5

5.0

5.5

6.0

Comercial

20161

20162

20163

20164

20165

20166

20167

20168

Figura 35. Contenido de extracto etéreo del grano, harina nixtamalizada de manera tradicional (HNT) y de tortillas (recién elaboradas y almacenadas durante 48 h).

En lo que respecta al AR, en la figura 36 se puede observar que el incremento de este

compuesto (formación de AR tipo III) ocurrió al producir la HNT, sin embargo, al

elaborar las tortillas, no hubo aumento significativo e incluso disminuyó en dos híbridos

(20163 y 20168). Durante el almacenamiento también disminuyó la cantidad de almidón

resistente, lo cual es opuesto a lo reportado por diversos autores (Alsaffar, 2011;

Gutiérrez-Dorado et al., 2008; Hernández-Salazar et al., 2006; Rendón-Villalobos et al.,

2002), quienes han encontrado formación de AR durante la elaboración y

almacenamiento de tortillas, lo cual puede ser atribuido a la variedad y composición

química del maíz, la forma de elaboración y almacenamiento de las tortillas, así como a

la técnica de cuantificación de AR.

- 70 -

Etapa

Grano HNT Tortilla Tortilla 48 h

Alm

idón r

esis

tente

(%

)

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4

1.6

1.8

Comercial

20161

20162

20163

20164

20165

20166

20167

20168

Figura 36. Contenido de almidón resistente del grano, harina nixtamalizada de manera tradicional (HNT) y de tortillas (recién elaboradas y almacenadas durante 48 h).

En el cuadro 13 se compara la concentración de extracto etéreo cuantificada en HNE y

tortillas elaboradas con está harina contra la HNT y las tortillas elaboradas con el

método tradicional, respectivamente.

En todos los híbridos se aprecia que existió una mayor cantidad de extracto etéreo en

la HNT respecto a la HNE, sin embargo, al momento de elaborar las tortillas la relación

se invirtió, por lo que el método de extrusión resulta conveniente si se desea una mayor

concentración de lípidos en el producto final (para elaborar productos como totopos o

tostadas, por ejemplo).

- 71 -

Cuadro 13. Comparación de los procesos de nixtamalización en el contenido de extracto etéreo.

Contenido de extracto etéreo (%)

Tipo de maíz HNE HNT Tortilla extrusión Tortilla tradicional

Comercial 2.89 ± 0.00a 3.30 ± 0.02a 4.52 ± 0.15A 3.51 ± 0.06B

20161 3.34 ± 0.07a 3.85 ± 0.03b 4.95 ± 0.02A 4.04 ± 0.08B

20162 2.92 ± 0.07a 3.35 ± 0.05a 4.55 ± 0.16A 3.49 ± 0.15B

20163 3.32 ± 0.17a 3.37 ± 0.02a 4.46 ± 0.29A 4.00 ± 0.45A

20164 2.75 ± 0.04a 3.41 ± 0.30b 4.36 ± 0.13A 2.31 ± 0.01B

20165 2.34 ± 0.11a 2.76 ± 0.11a 3.57 ± 0.11A 2.64 ± 0.06B

20166 3.17 ± 0.02a 3.33 ± 0.13a 4.70 ± 0.10A 3.17 ± 0.09B

20167 2.82 ± 0.03a 3.17 ± 0.07a 4.37 ± 0.04A 3.23 ± 0.02B

20168 2.91 ± 0.05a 3.12 ± 0.06a 4.50 ± 0.02A 3.24 ± 0.07B

HNE, Harina nixtamalizada por extrusión; HNT, Harina obtenida a partir de la masa nixtamalizada. Los valores son la media ± error estándar, n=3, base seca. Se compara HNE con HNT y tortillas producidas de manera tradicional con las elaboradas con HNE. Letras diferentes en la misma fila indican diferencia estadística significativa (p<0.05).

En el cuadro 14 se compara el contenido de AR cuantificado en la HNE con el

detectado en la HNT y se observa que el método tradicional favoreció la formación de

este compuesto. Con las tortillas ocurrió lo mismo, aquellas elaboradas mediante el

método tradicional contenían 3 veces más AR que las hechas con harina extrudida,

debido a que durante la extrusión se utilizó una cantidad de agua del 28%, en cambio

la nixtamalización tradicional se realiza en exceso de agua, lo que favorece la

retrogradación del almidón.

Cuadro 14. Comparación de los procesos de nixtamalización en el contenido de almidón resistente.

Contenido de almidón resistente (%)

Tipo de maíz HNE HNT Tortilla extrusión Tortilla tradicional

Comercial 0.35 ± 0.04a 0.82 ± 0.01b 0.31 ± 0.01A 1.47 ± 0.01B

20161 0.27 ± 0.01a 0.96 ± 0.01b 0.21 ± 0.01A 1.00 ± 0.01B

20162 0.30 ± 0.01a 1.18 ± 0.01b 0.26 ± 0.01A 1.33 ± 0.04B

20163 0.28 ± 0.01a 0.92 ± 0.03b 0.20 ± 0.01A 1.14 ± 0.14B

20164 0.33 ± 0.01a 0.84 ± 0.03b 0.23 ± 0.01A 1.27 ± 0.02B

20165 0.30 ± 0.01a 1.10 ± 0.04b 0.28 ± 0.07A 1.41 ± 0.01B

20166 0.35 ± 0.01a 0.86 ± 0.02b 0.17 ± 0.00A 1.33 ± 0.05B

20167 0.26 ± 0.01a 0.87 ± 0.01b 0.19 ± 0.00A 1.09 ± 0.02B

20168 0.26 ± 0.01a 0.54 ± 0.01b 0.21 ± 0.01A 1.05 ± 0.01B

- 72 -

HNE, Harina nixtamalizada por extrusión; HNT, Harina obtenida a partir de la masa nixtamalizada. Los valores son la media ± error estándar, n=3, base seca. Se compara HNE con HNT y tortillas producidas de manera tradicional con las elaboradas con HNE. Letras diferentes en la misma fila indican diferencia estadística significativa (p<0.05).

6.7. Efecto del procesamiento en la concentración de almidón disponible.

Durante la extrusión, el almidón puede sufrir una degradación molecular por la

temperatura, humedad y velocidad del tornillo (Pérez-Navarrete et al., 2007), los

distintos gránulos pueden romperse para producir una mezcla homogénea de

polímeros fragmentados (Lawton et al., 1972). Las condiciones empleadas en el

presente trabajo (80 °C y 250 rpm) pudieron ser suficientes para lograr una

degradación de este componente. Pérez-Navarrete et al. (2007), mencionan que

después de la extrusión, a partir del almidón podrían obtenerse materiales de menor

peso molecular, tales como azucares fermentables, los cuales no son cuantificables

para la determinación de almidón disponible. Por otro lado, Tovar et al. (1999) han

sugerido que el descenso en el contenido de AD asociado a procesos de extrusión

puede deberse a reacciones de transglucosidación, las cuales generan enlaces

glucosídicos atípicos que no son reconocidos por las enzimas amilolíticas.

Lo anterior corrobora lo reportado en el cuadro 15, donde se observan las

concentraciones de almidón disponible en los híbridos durante distintas etapas para

elaboración de tortillas mediante extrusión. Ocho de los 9 híbridos estudiados

presentaron una disminución en la concentración de almidón disponible. El único que

no presentó cambios significativos fue el híbrido 20168, el cual también fue el que tuvo

la menor cantidad de almidón disponible en grano sin procesar.

Cuadro 15. Contenido de almidón disponible en grano, HNE y de tortillas (recién elaboradas y almacenadas durante 48 h).

Contenido de almidón disponible (%)

Tipo de maíz Grano HNE Tortillas Tortillas 48 h

Comercial 69.41 ± 0.73a 62.73 ± 0.46b 64.80 ± 1.43bc 66.09 ± 0.52cd

20161 68.46 ± 0.72a 61.56 ± 1.13b 67.14 ± 0.88ac 62.47 ± 0.49bd

20162 66.92 ± 0.42a 62.95 ± 0.54b 68.05 ± 1.04a 66.31 ± 0.73a

- 73 -

20163 69.69 ± 0.65a 66.83 ± 1.25b 63.73 ± 0.72c 65.60 ± 0.52bc

20164 69.43 ± 0.60a 66.89 ± 1.17ab 63.06 ± 1.01cd 64.72 ± 0.52bd

20165 68.13 ± 0.73a 64.85 ± 1.55b 67.01 ± 1.12a 67.60 ± 0.42a

20166 70.10 ± 0.67a 65.03 ± 1.80bd 69.77 ± 0.86ac 67.77 ± 0.52ad

20167 68.16 ± 0.58a 66.90 ± 1.15a 65.70 ± 0.54abc 62.81 ± 0.20d

20168 65.50 ± 0.58a 66.05 ± 1.72a 64.80 ± 1.68a 61.67 ± 1.22b

HNE: Harina nixtamalizada por extrusión. Los valores son la media ± error estándar, n=3, base seca. Letras diferentes en la misma fila indican diferencia estadística significativa (p<0.05).

Cuando fueron elaboradas las tortillas el efecto que se obtuvo en la cantidad de

almidón disponible fue diverso. El híbrido 20167 y el maíz comercial no presentaron

diferencias significativas entre la HNE y la tortilla. En los híbridos 20161, 20162, 20165

y 20166 se observó un aumento en la cantidad de almidón, en contraste, en los

híbridos 20163, 20164 y 20168 se notó una disminución. A las 48 h de almacenamiento

las concentraciones se mantuvieron o disminuyeron dependiendo el híbrido, lo cual

coincide con lo reportado por Rendón-Villalobos et al. (2002) al almacenar tortillas y

evaluarlas a diferentes tiempos (0, 24, 48 y 72 horas) y sugieren que esto podría estar

relacionado con la formación de fracciones retrogradadas indigeribles durante el

almacenamiento a baja temperatura.

El mismo efecto fue encontrado en las tortillas elaboradas mediante el método

tradicional (Cuadro 16), a excepción del híbrido 20165 en el cual se cuantificó un

aumento en la cantidad de almidón.

Cuadro 16. Contenido de almidón disponible durante la nixtamalización tradicional.

Contenido de almidón disponible (%)

Tipo de maíz Grano HNT Tortillas Tortillas 48 h

Comercial 69.41 ± 0.73a 63.65 ± 0.17b 64.13 ± 0.66b 64.32 ± 0.20b

20161 68.46 ± 0.72a 63.99 ± 0.70b 69.20 ± 0.84ac 64.52 ± 1.52bd

20162 66.92 ± 0.42a 66.57 ± 0.31ab 69.42 ± 0.53c 63.14 ± 0.61d

20163 69.69 ± 0.65a 61.65 ± 0.82b 69.90 ± 0.53ac 65.34 ± 0.52d

20164 69.43 ± 0.60a 63.41 ± 1.45b 63.11 ± 0.15b 62.48 ± 1.61b

20165 68.13 ± 0.73a 65.24 ± 0.62b 62.12 ± 0.30c 65.74 ± 0.33bd

20166 70.10 ± 0.67a 63.63 ± 0.64b 69.51 ± 0.53c 66.40 ± 0.52ad

20167 68.16 ± 0.58a 61.12 ± 0.44b 67.44 ± 1.95a 67.44 ± 0.15a

20168 65.50 ± 0.58ac 69.02 ± 0.21b 67.46 ± 1.55bc 63.61 ± 0.13ad

- 74 -

HNT: Harina obtenida a partir de la masa nixtamalizada. Los valores son la media ± error estándar, n=3, base seca. Letras diferentes en la misma fila indican diferencia estadística significativa (p<0.05).

Después de nixtamalizar, en 7 híbridos se apreció una disminución en la cantidad de

almidón (20161, 20163, 20164, 20165, 20166, 20167 y comercial), lo que coincide con

diversos estudios que reportan pérdidas de almidón de alrededor del 5 % y que se han

recuperado en los sólidos presentes en el agua del nixtamal (Bressani, 2008;

Pflugfelder et al., 1988). El híbrido 20162 no presentó una diferencia significativa pero

en el 20168 se dio un aumento, por lo que es posible que este híbrido haya perdido

compuestos diferentes al almidón durante la nixtamalización, ocasionando un efecto de

concentración de esta macromolécula.

Al elaborar las tortillas, en 5 híbridos (20161, 20162, 20163, 20166 y 20167) se registró

un aumento en la cantidad de almidón, en 3 no sé detectan cambios (20164, 20168 y

comercial) y en el híbrido 20165 hay una disminución en la concentración de almidón.

Al comparar el efecto entre procesos (Cuadro 17), se observó que la cantidad de

almidón en la HNE y en la HNT no muestra diferencias significativas a excepción de los

híbridos 20163 y 20167, en los cuales de detectó un mayor porcentaje en la harina

extrudida. Al evaluar las tortillas se encontró que sólo en 3 híbridos hay diferencias

estadísticamente significativas, en el 20163 y en el 20168 aumentó el contenido de

almidón en las tortillas tradicionales, por otra parte en el híbrido 20165 la cantidad de

almidón disponible fue superior en las tortillas elaboradas con la HNE.

Cuadro 17. Comparación de los procesos de nixtamalización en el contenido de almidón disponible.

Contenido de almidón disponible (%)

Tipo de maíz HNE HNT Tortilla extrusión Tortilla tradicional

Comercial 62.73 ± 0.46a 63.65 ± 0.17a 64.80 ± 1.43a 64.13 ± 0.66a

20161 61.56 ± 1.13a 63.99 ± 0.70a 67.14 ± 0.88a 69.20 ± 0.84a

20162 62.95 ± 0.54a 66.57 ± 0.31a 68.05 ± 1.04a 69.42 ± 0.53a

20163 66.83 ± 1.25a 61.65 ± 0.82b 63.73 ± 0.72a 69.90 ± 0.53b

20164 66.89 ± 1.17a 63.41 ± 1.45a 63.06 ± 1.01a 63.11 ± 0.15a

- 75 -

HNE, Harina nixtamalizada por extrusión; HNT, Harina obtenida a partir de la masa nixtamalizada. Los valores son la media ± error estándar, n=3, base seca. Se compara HNE contra HNT y tortillas producidas de manera tradicional con las elaboradas con HNE. Letras diferentes en la misma fila indican diferencia estadística significativa (p<0.05).

De los resultados obtenidos se puede mencionar que el proceso influye en el contenido

de almidón disponible, pero el genotipo de la muestra también tiene un papel

importante, ya que dependiendo de la muestra es el resultado al que se llega en el

producto final.

6.8. Efecto del secado en la concentración de CAPA.

Durante la etapa de secado se detectó una pérdida considerable de CAPA, lo cual ya

ha sido descrito por Rodríguez-Amaya et al. (1999). Mamatha et al. (2010), reportan

pérdida de β-caroteno del 45.3 % durante la etapa de secado (45 ± 5 °C, durante 6-8

h). En el presente estudio las pérdidas que se obtuvieron fueron en un intervalo del

10.58 al 27.31 % en los híbridos biofortificados (a excepción del 20167, el cual no fue

afectado por este proceso) y del 65.79 % en el maíz comercial (Cuadro 18).

El maíz comercial es el más afectado en cuanto al porcentaje de pérdida respecto a los

híbridos debido a que es el que posee menor cantidad de CAPA, por tanto, las pérdidas

causadas por el procesamiento tuvieron un mayor impacto al evaluarse en porcentaje.

Cuadro 18. Pérdidas de carotenoides con actividad de provitamina A durante el secado.

Contenido de CAPA (µg/g) Pérdida (%)

Tipo de maíz Grano Grano seco

Comercial 3.04 ± 0.17a 1.04 ± 0.23b 65.79

20161 12.88 ± 0.38a 10.55 ± 0.08b 18.09

20162 9.63 ± 0.07a 7.78 ± 0.04b 19.21

20163 13.05 ± 0.14a 10.78 ± 0.28b 17.39

20164 10.21 ± 0.32a 9.13 ± 0.22b 10.58

20165 64.85 ± 1.55a 65.24 ± 0.62a 67.01 ± 1.12a 62.12 ± 0.30b

20166 65.03 ± 1.80a 63.63 ± 0.64a 69.77 ± 0.86a 69.51 ± 0.53a

20167 66.90 ± 1.15a 61.12 ± 0.44b 65.70 ± 0.54a 67.44 ± 1.95a

20168 66.05 ± 1.72a 69.02 ± 0.21a 61.67 ± 1.22a 67.46 ± 1.55b

- 76 -

20165 10.07 ± 0.20a 7.32 ± 0.13b 27.31

20166 16.33 ± 0.40a 13.45 ± 0.18b 17.64

20167 13.27 ± 0.45a 13.18 ± 0.14a 0.68

20168 25.46 ± 0.32a 18.96 ± 0.05b 25.53

CAPA: Carotenoides con actividad de provitamina A. Los valores son la media ± error estándar, n=3, base seca. Letras diferentes en la misma fila indican diferencia estadística significativa (p<0.05).

Las pérdidas se pueden atribuir a la isomerización y oxidación causada por la

temperatura, sin embargo, la variabilidad en los resultados indica que el genotipo

determina el efecto que la temperatura causa en los CAPA en grano completo.

Observaciones similares fueron reportadas por Burt et al. (2010), quienes analizaron el

efecto del almacenamiento y el secado (a 90 °C) en 6 líneas de maíz y clasificaron las

muestras en tres grupos: aquellas que tuvieron pérdidas altas debido al secado y bajas

durante el almacenamiento; las que presentaron bajas pérdidas durante el secado pero

altas durante el almacenamiento, y las que tuvieron pérdidas moderadas durante

secado y almacenamiento. La conclusión a la que llegaron, es que la variabilidad de

resultados sugiere que es debido a las diferencias genéticas.

6.9. Efecto del procesamiento en la concentración de CAPA.

En las figuras 37 y 38 se observa el comportamiento que tuvieron los CAPA durante el

procesamiento, tanto en extrusión como en nixtamalización tradicional,

respectivamente.

- 77 -

Extrusión

Etapa

G. Secado HNE Tortilla Tortilla (48 h)

CA

PA

(µ

g g

-1)

0

5

10

15

20

Comercial

20161

20162

20163

20164

20165

20166

20167

20168

Figura 37. Contenido de carotenoides con actividad de provitamina A (CAPA) durante la nixtamalización por extrusión. HNE: Harina nixtamalizada por extrusión.

Nixtamalización tradicional

Etapa

G. Secado HNT Tortilla Tortilla (48 h)

CA

PA

(µ

g g

-1)

0

5

10

15

20

25

Comercial

20161

20162

20163

20164

20165

20166

20167

20168

Figura 38. Contenido de carotenoides con actividad de provitamina A (CAPA) durante la nixtamalización tradicional. HNT: Harina obtenida a partir de la masa nixtamalizada.

- 78 -

El proceso de extrusión provocó una pérdida significativa de CAPA en 4 de los híbridos

estudiados (20161, 20162, 20163 y comercial); sin embargo, los demás no presentaron

diferencias estadísticamente significativas (Cuadro 19).

Cuadro 19. Pérdida de carotenoides con actividad de provitamina A durante la extrusión.

Pérdida de CAPA (%)

Tipo de maíz HNE Tortillas Tortillas 48 h

Comercial 64.42 62.50 58.65

20161 8.53 10.05 11.00

20162 11.44 14.14 14.14

20163 14.94 5.75 3.90

20164 -7.01 0.99 -0.99

20165 -2.32 2.60 -10.52

20166 6.91 11.75 13.16

20167 7.66 6.15 7.06

20168 3.90 6.70 1.85

CAPA: Carotenoides con actividad de provitamina A. HNE: Harina nixtamalizada por extrusión.

La cocción efectuada al momento de elaborar las tortillas no afectó el contenido de

CAPA respecto a las harinas, salvo en el híbrido 20163 en el cual se dio un aparente

aumento. El almacenamiento durante 48 h a 4 °C tampoco causó un efecto significativo

en la concentración de CAPA si se compara con las tortillas recién elaboradas, solo en

el híbrido 20165 existió un aparente aumento.

Hasta el momento no se han encontrado reportes que indiquen el efecto de la extrusión

en los carotenoides contenidos en el grano de maíz; sin embargo, Camire et al. (1990)

mencionan que en mezclas de harinas de maíz y soya al ser sometidas a extrusión, se

reportan porcentajes de retención de carotenoides totales de entre 89.3 y más del

100%. También ellos reportan que mezclas de almidón de maíz con carotenoides al ser

extrudidas presentan una recuperación de entre el 82 y 94 % del contenido de

carotenoides.

En la nixtamalización tradicional, la HNT de todos los híbridos presentó un aumento en

la cantidad de CAPA respecto al grano seco, a excepción del híbrido 20163 el cual no

- 79 -

tuvo un cambio significativo. En el maíz comercial se presentaron pérdidas en el

contenido de CAPA (Cuadro 20) y la concentración que se determinó en esta etapa se

mantuvo en las siguientes, lo cual puede ser atribuido a que la concentración de CAPA

fue muy baja (0.37 µg kg-1) y no fue posible detectar los cambios que tuvo después de

esta etapa.

Cuadro 20. Pérdida de carotenoides con actividad de provitamina A durante la nixtamalización tradicional.

Pérdida de CAPA (%)

Tipo de maíz HNT Tortillas Tortillas 48 h

Comercial 63.46 61.54 64.42

20161 -15.07 -5.78 -4.83

20162 -9.64 2.57 0.13

20163 -0.28 -6.49 -0.37

20164 -38.77 -23.11 7.01

20165 -53.42 -26.37 -24.04

20166 -21.64 -8.85 -14.87

20167 -12.37 -6.07 -5.61

20168 -7.75 -14.72 -17.67

CAPA: Carotenoides con actividad de provitamina A. HNT: Harina obtenida a partir de la masa nixtamalizada.

Después de la cocción durante la elaboración de tortillas, 6 híbridos mostraron pérdida

de CAPA (20161, 20162, 20164, 20165, 20166 y 20167) debido al efecto de la

temperatura, y en los híbridos 20163 y 20168 hubo un aparente aumento en la

concentración de CAPA. Se esperaba que el almacenamiento en bolsas herméticas de

las tortillas durante 48 h a 4 °C no causara una diferencia significativa en el contenido

de CAPA, dado que se almacenaron a baja temperatura, ausencia de luz y baja

disponibilidad de oxígeno, principales causas de degradación de CAPA; sin embargo,

se encontraron diferentes comportamientos. Los híbridos 20163 y 20164 presentaron

pérdidas de CAPA, en los híbridos 20166 y 20168 se produjo un aparente aumento en

el contenido de CAPA y en los híbridos 20161, 20162, 20165 y 20167 no hubo cambios

estadísticamente significativos. Dado que el manejo de muestras y las condiciones de

procesamiento fueron las mismas para todas las muestras, las diferencias podrían ser

atribuidas a características propias de la muestra (estructura, disposición física y

cantidad de compuestos químicos, etc).

- 80 -

Se calculó el porcentaje de retención verdadera de CAPA, respecto al grano después

de someterse al proceso de secado, en las tortillas recién hechas por ambos procesos,

con los resultados obtenidos se construyó la figura 39.

Figura 39. Porcentaje de retención verdadera.

En la figura 41 se observa que a excepción del maíz comercial, las tortillas elaboradas

con HNE de todos los híbridos presentaron valores de retención verdadera superiores

al 85 %.

Las pérdidas registradas durante la elaboración de tortillas con HNE pueden ser

atribuidas al aumento del área de superficie debido a la porosidad del producto

terminado y a que el grano tuvo que ser triturado antes de ser nixtamalizado, lo cual

contribuye a la oxidación de los carotenoides y causa que el β-caroteno (principal

contribuyente en el contenido de CAPA) forme epóxidos e isómeros cis durante la

extrusión (Camire et al., 1990; Fonseca et al., 2008; Marty y Berset, 1986; Rodriguez y

Rodriguez-Amaya, 2007).

Los porcentajes de retención verdadera obtenidos en las tortillas elaboradas mediante

nixtamalización tradicional resultaron estadísticamente superiores a los de extrusión y

con valores mayores al 100 %.

- 81 -

El hecho de obtener valores por arriba del 100 % se ha presentado anteriormente en

otros trabajos que han estudiado el efecto de distintos procesos y en diversos tipos de

maíz amarillo (Cuadro 3). Algunos autores justifican estos resultados mencionando que

el procesamiento hace que los carotenoides estén más disponibles al momento de

extraerlos y cuantificarlos (Mamatha et al., 2010; Muzhingi et al., 2008; Pillay et al.,

2014).

En estudios de otras especies vegetales (Alcides-Oliveira et al., 2010; Bechoff et al.,

2011; Burgos et al., 2012; Dehghan-Shoar et al., 2011; Divya et al., 2012; Failla et al.,

2012; Fratianni et al., 2010; Kao et al., 2012; Kidmose et al., 2006; Serrano et al., 2005;

Thakkar et al., 2009; Zhang y Hamauzu, 2004), se han informado resultados altamente

contradictorios incluso para el mismo alimento y el mismo tipo y condiciones de

procesamiento y almacenamiento. Esto puede deberse, al menos en parte, no a

cambios reales en los alimentos sino al análisis y al cálculo de la retención. Por

ejemplo, los aumentos declarados en las concentraciones de β-caroteno y otras

provitaminas durante el procesamiento térmico pueden no ser aumentos verdaderos

debido a que el sistema enzimático responsable de su biosíntesis ya ha sido

desactivado. Las transformaciones químicas que ocurren en el tratamiento con calor

involucran la isomerización y epoxidación de las provitaminas A, no su formación.

Los supuestos aumentos de β-caroteno podrían deberse simplemente a la mayor

facilidad con la cual se pueden extraer los carotenoides de muestras cocidas o

procesadas en comparación con la extracción en alimentos frescos, donde los

carotenoides están protegidos físicamente o están combinados con otros componentes

de los alimentos que impiden la penetración de los solventes y extracción. Los

aumentos también podrían deberse a una humedad no contabilizada y a pérdidas de

sólidos solubles, las cuales concentrarían y aumentarían los niveles de provitamina A

por unidad de peso de un alimento. Por otra parte, podría no estar siendo considerada

la absorción de agua o aceite, la cual diluiría las provitaminas y disminuiría sus

concentraciones por unidad de peso (Rodríguez-Amaya, 1999).

- 82 -

6.10. Análisis de correlación entre la composición química de las tortillas.

En las tortillas elaboradas con el método tradicional se encontró una correlación

significativa entre proteína y carotenoides (luteína, r = 0.764; zeaxantina, r = 0.742; y β-

criptoxantina, r = 0.8), lo cual podría ser indicio de un probable complejo formado entre

estas dos moléculas (Cuadro 21). Las interacciones proteína-carotenoides están siendo

estudiadas actualmente en la formulación de emulsiones en alimentos funcionales y se

menciona que la formación del complejo se basa en las interacciones hidrofóbicas

entre estos dos compuestos (Polívka et al., 2013; Wackerbarth et al., 2009); sin

embargo, no se han reportado estás interacciones en otros alimentos, por lo que deben

realizarse más pruebas para corroborar este comportamiento, el cual también se

presentó en las tortillas elaboradas con la HNE, en las que se detectó una correlación

significativa entre proteína y β-criptoxantina (r = 0.675).

La nixtamalización tradicional provocó mayor interacción de moléculas y al parecer una

asociación entre almidón resistente y los CAPA (r = 0.785); sin embargo, no se han

encontrado reportes sobre esta interacción molecular.

Cuadro 21. Coeficientes de correlación entre la composición química de las tortillas elaboradas mediante nixtamalización tradicional.

Prot Alm EE AR CAPA Lut Zeax βcrip βcaro 9cis 13cis

Prot 1

Alm 0.151 1

EE 0.23 0.233 1

AR 0.204 0.209 0.432 1

CAPA 0.536 0.151 0.094 *-0.785 1

Lut *0.764 0.231 0.038 -0.35 *0.749 1

Zeax *0.742 0.147 0.028 -0.267 0.688 *0.991 1

βcrip *0.800 0.004 0.028 -0.375 0.709 *0.958 *0.960 1

βcaro 0.433 0.36 0.102 *-0.816 *0.989 0.659 0.591 0.602 1

9cis 0.616 0.188 0.072 -0.722 *0.942 0.681 0.612 0.682 *0.916 1

13cis 0.483 0.354 0.1 *-0.802 *0.995 0.687 0.618 0.635 *0.998 *0.938 1

Prot, proteína; Alm, almidón disponible; EE, extracto etéreo; AR, almidón resistente; CAPA, carotenoides con actividad de provitamina A; Lut, luteína; Zeax, zeaxantina; βcrip, β-criptoxantina; βcar, β-caroteno; 9cis, 9-cis-β-caroteno; 13cis, 13-cis-β-caroteno. Nivel de significancia p< 0.05.

- 83 -

7. CONCLUSIONES.

La mayor pérdida de CAPA al elaborar tortillas mediante extrusión se dio

precisamente en el proceso de extrusión, sin embargo, las pérdidas no fueron

iguales en todos los híbridos.

Al elaborar tortillas mediante nixtamalización tradicional, la etapa de cocción de las

tortillas fue en donde se presentó la mayor pérdida de CAPA en la mayoría de los

híbridos, sin embargo, es importante destacar que la concentración de CAPA en las

harinas nixtamalizadas fue mayor en todos los híbridos respecto al grano seco.

El almacenamiento de las tortillas elaboradas con harinas extrudidas no tuvo efecto

significativo sobre el contenido de CAPA, en cambio, en las tortillas elaboradas con

el método tradicional tuvo diferentes comportamientos, en dos híbridos hubo

pérdidas, en dos un aparente aumento y en el resto no hubo cambios

estadísticamente significativos.

Aunque el secado del grano no forma parte del proceso de extrusión o

nixtamalización, es un procedimiento que se realiza antes de almacenar y

transportar el maíz, y es la etapa en la que se presentó la mayor pérdida de

carotenoides, aunque fue diferente en cada híbrido, lo que indica que las diferencias

genéticas influyen en la degradación de carotenoides.

El peso hectolítrico y el peso de cada cien granos se correlacionaron de manera

directamente proporcional con el contenido de 13-cis-β-caroteno, β-caroteno y

CAPA, por lo que la presencia de carotenoides contribuye a formar granos más

densos o pesados.

Se encontró una correlación estadísticamente significativa entre el almidón

disponible y el índice de flotación, así que entre menos duro sea un grano tendrá

- 84 -

menor cantidad de endospermo vítreo y por tanto menor concentración de almidón

disponible.

En tortillas elaboradas con el método tradicional se encontró una correlación

significativa entre proteína y luteína, zeaxantina y β-criptoxantina, mientras que en

tortillas elaboradas mediante extrusión, fue entre proteína y β-criptoxantina.

En la nixtamalización tradicional se detectó una correlación significativa entre

almidón resistente y los CAPA.

Las tortillas elaboradas mediante nixtamalización tradicional conservan una mayor

concentración de CAPA respecto a las elaboradas mediante extrusión.

- 85 -

8. PERSPECTIVAS.

Dada la variabilidad de resultados obtenidos, conviene utilizar una mayor cantidad de

genotipos para poder verificar las correlaciones encontradas y el efecto obtenido en

cada proceso.

La cantidad de CAPA en el producto final es importante pero es necesario evaluar la

biodisponibilidad de los mismos al ser consumidos.

- 86 -

9. LITERATURA CITADA.

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