XII CONGRESO NACIONAL DE CIENCIA Y TECNOLOGIA DE ALIMENTOS Jueves 27 y Viernes 28 de Mayo de 2010 Guanajuato, Gto. División Ciencias de la Vida Campus Irapuato-Salamanca CONTENIDO DE ACEITE Y CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DE TRES VARIEDADES DE MAÍZ (Zea mays). Yahuaca-Juárez B. a,* b b a , Tello-Santillan R. , Martínez-Flores H.E. , Huerta-Ruelas J.A. a Centro de Investigación en Ciencia Aplicada y Tecnología Avanzada – Instituto Politécnico Nacional. Cerro Blanco No. 141, Colonia Colinas del Cimatario, C.P. 76090, Querétaro, Querétaro, México b Facultad de Químico Farmacobiología de la Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo, Tzintzuntzan 173, Col. Matamoros, Morelia, Michoacán, México* [email protected] RESUMEN: El proceso de nixtamalización involucra un tratamiento térmico-alcalino, donde el maíz es cocido y reposado en solución de Hidróxido de Calcio. Durante esta cocción alcalina, el calcio juega un papel importante promoviendo cambios fisicoquímicos en el germen, en el endospermo y en la estructura anatómica interna del grano, que en conjunto conllevan al desarrollo de propiedades reológicas importantes en el producto final (tortilla). El logro adecuado de estos eventos depende de las características de los granos de maíz siéndo necesario evaluar las propiedades físicas y químicas del maíz que permitan un buen rendimiento del proceso. El objetivo del presente trabajo fue determinar el contenido de aceite y establecer las características físicas de tres variedades de maíz para tortilla disponibles comercialmente en Morelia, Michoacán. El material de estudio consistió de 3 variedades de maíz (La Barca, Sinaloa y Salvatierra), se caracterizaron a través del Peso Hectolítrico, Índice de Flotación, Forma y tamaño de los granos, resistencia a la penetración y porcentaje de grasa. Los resultados indican que las tres variedades, de acuerdo a la Norma establecida poseen características adecuadas para la nixtamalización y de ellas se destaca La Barca quien posee como valor agregado el mayor contenido en grasa (5.5%). Palabras clave: Maíz, Peso Hectolítrico, Extracto etéreo, Índice de Flotación ABSTRACT: The nixtamalization proces involvel a thermo-alkaline treatment, where maize kernels are cooked and steeped in an calcium hydroxide solution. During the alkaline cooking, the calcium promotes physicochemical changes in the germ, endosperm and the internal anatomical structures of maize kernels. This changes give important rheological properties to Tortilla. These events depends on the characteristics of the kernels, is necessary to evaluate the physical and chemical properties of maize to enable good performance of the process. The objective was to evaluated the oil content and the physical properties of three varieties or corn tortilla comercially available in Morelia, Michoacán. The study material consisted of three varieties of maize (La Barca, Sinaloa and Salvatierra), were characterized through the hectoliter weight, Floating Rate, Shape and size of the grains, resistance to penetration and percentage of fat. The results indicate that the three varieties, according to the Standard set have adequate properties to nixtamalization and for them La Barca is important because to their added value has the highest fat content (5.5%). Key words: Corn, Hectoliter weight, ether extract, Floating rate CLO120 1 División Ciencias de la Vida Campus Irapuato-Salamanca XII CONGRESO NACIONAL DE CIENCIA Y TECNOLOGIA DE ALIMENTOS Jueves 27 y Viernes 28 de Mayo de 2010 Guanajuato, Gto. INTRODUCCIÓN El maíz es utilizado en diferentes formas, para la producción de una gran variedad de alimentos como aceite, cereales para el desayuno, panificación, botanas, bebidas, entre otros, así como tambien para alimentación animal y elaboración de productos industriales como papel, adhesivos, fármacos, alcohol, etc. Es importante destacar que si bien, son diversos los productos que se elaboran a partir del maíz, este constituye la materia prima básica en la industria para elaborar productos nixtamalizados como harina y tortillas (Díaz-Contreras, 2003). Bajo la consideración de los diferentes destinos del maíz como materia prima, cada proceso industrial al cual se destina el maíz requiere de un tipo especial de grano, por ello es necesario que se identifiquen las características de los granos de maíz para que en su transformación le permitan optimizar el rendimiento, generando a su vez productos de elevada calidad (Salinas M., y col., 1992). El conocimiento de las propiedades físicas y químicas de los granos de maíz permite un adecuado aprovechamiento de estos como materia prima en cuanto a su rendimiento, uso y destino comercial. En el caso de la industria del nixtamal para la producción de tortilla y/o harina nixtamalizada, demanda una óptima cocción de los granos de maíz para producir masa con propiedades consistentes y de calidad reproducible. La nixtamalización involucra procedimientos como la cocción térmico alcalina de los granos de maíz, seguida de una etapa de reposo del maíz cocido para finalmente ser lavado y molido hasta la obtención de masa, cada uno de estos pasos requiere de una materia prima que permita dar lugar a las transformaciones propias del proceso. Los factores que pueden afectar la cocción del maíz y por tanto la calidad de sus productos son la dureza, densidad, estructura y edad del grano (Martínez-Herrera y Lachance, 2006; Khan y col., 1982), lo que coincide con Singh-Sandhu y col., (2007) quienes mencionan que la dureza y la susceptibilidad de fractura del maíz está íntimamente relacionado con las propiedades que pueden afectar el uso de los granos, además de que la variabilidad en cuanto a su composición fisicoquímica posiblemente sea atribuible a diferencias en el procesamiento o bien debidas a la variedad de maíz utilizada (Bressani y col., 2001). Por otra parte, debe considerárse que el maíz utilizado posea tambien a nivel nutricional un valor agregado, dentro de los principales componentes del grano se encuentran fibra, almidón, proteínas y lípidos; de estos últimos resaltan los ácidos grasos poliinsaturados, específicamente omega-3 y omega-6 que tienen una contribución importante a la salud humana, el porcentaje de aceite está en función tanto de la variedad del grano como del proceso al que este sea destinado y/o al método de extracción para su cuantificación. Actualmente se conocen diferentes metodologías que permiten identificar las características de los granos y en base a ellas establecer una clasificación de los mismos para su mejor uso como materia prima para nixtamalización, entre ellos se destacan algunos parámetros físicos como el Peso Hectolítrico (PH), Índice de Flotación (IF), dureza, tamaño y forma del grano (NMX-FF-034/1-SCFI-2002). Por lo anteriormente mencionado, el objetivo del presente trabajo fue determinar el contenido de aceite y establecer las características físicas de tres variedades de maíz para tortilla disponibles comercialmente en Morelia, Michoacán. CLO120 2 División Ciencias de la Vida Campus Irapuato-Salamanca XII CONGRESO NACIONAL DE CIENCIA Y TECNOLOGIA DE ALIMENTOS Jueves 27 y Viernes 28 de Mayo de 2010 Guanajuato, Gto. METODOLOGÍA Material de estudio Se emplearon tres variedades de maíz seleccionadas para tortilla: La Barca, Sinaloa y Salvatierra. Los tres granos son semicristalinos amarillos cultivados en Jalisco, Sinaloa y Salvatierra respectivamente. Se adquirieron en el mercado de Abastos ubicado en la ciudad de Morelia, Michoacán. A cada lote correspondiente a las tres variedades se les removió el material extrano, impurezas y granos fracturados. Tamaño del grano El tamaño de los granos se determinó en 20 granos de maíz por cada variedad seleccionados al azar. Con un vernier se midieron los tres principales ejes xy, yz, xz. Los datos se reportaron en mm, (Martínez-Herrera y Lachance, 2006). Peso Hectolítrico El peso Hectolítrico se definió en función del peso de los granos contenidos en un volúmen total de 500 ml, la masa del grano obtenida se reportó en Kg/hl (NMX-FF034/1-SCFI-2002). Índice de flotación Se evaluó la dureza del grano indirectamente a través del Índice de Flotación, para lo cual se utilizó una solución de Nitrato de Sodio, a una densidad de 1.250 g/ml a un volúmen de 350 ml en donde se virtieron 100 granos limpios, enteros y libres de impurezas, separando los granos en la solución por medio de un agitador de vidrio para posteriormente reposar un minuto, al termino de este, el número de granos que ascendieron a la superficie se usó como Índice de Flotación (NMX-FF034/1-SCFI-2002). Resistencia a la penetración La resistencia del grano a la penetración se evaluó con un texturómetro TA-XT2, con una sonda plana de 5 mm de diámetro. La resistencia se consideró en el punto de fractura del grano para lo cual se utilizaron los siguientes parámetros: 20 mm de penetración a una velocidad de 0.5 mm/seg y diez réplicas para cada variedad de maíz . Porcentaje de grasa (extracto etéreo) Al harina obtenida de la molienda de los granos de maíz de las tres variedades se les realizó la extracción de lípidos utilizando la técnica de extracción Soxhlet de acuerdo al método 954.02 de la AOAC (1990). CLO120 3 División Ciencias de la Vida Campus Irapuato-Salamanca XII CONGRESO NACIONAL DE CIENCIA Y TECNOLOGIA DE ALIMENTOS Jueves 27 y Viernes 28 de Mayo de 2010 Guanajuato, Gto. RESULTADOS Y DISCUSIÓN Tamaño del grano En la Tabla 1 se presentan los valores obtenidos para el tamaño de los granos de maíz de las tres variedades analizadas, en ella puede observarse una semajanza en forma y tamaño para las tres variedades. En comparación con lo reportado por Martínez-Herrera y Lachance (2006), las variedades objeto del presente estudio tienen un tamaño menor a las encontradas por dichos autores en cuatro variedades de maíz (Tuxpeño, Cacahuazintle, Opaco-2 harinoso y Opaco-2 cristalino) además de encontrar una gran heterogeneidad entre los granos analizados. Tabla 1. Tamaño de los granos de las tres variedades en base a tres de sus ejes principales. Sinaloa La Barca Salvatierra Tamaño del grano (mm) Xy (largo) Yz (ancho) 1,215 0,89 1,23 0,875 1,325 0,935 Xz (espesor) 0,46 0,455 0,47 Por su parte, Laria y col. (2007) muestran que granos de maíz dentado amarillo presentan dimensiones de 9.4 mm de ancho, 12.1 mm de largo y 4.3 mm de espesor, superando tambien en tamaño a Sinaloa, La Barca y Salvatierra. Peso Hectolítrico (PH) El Peso Hectolítrico es una forma de medir la densidad del grano de maíz, el cual consiste en determinar la masa del grano por unidad de volúmen. Según lo señalado por Pomeranz y col., (1986, citados por Salinas y col., 1992) los maíces con endospermo duro presentan mayores PH que los de endospermo suave, por lo que son más densos y pesados. De acuerdo a la NMX-FF-034/1-SCFI-2002 el maíz blanco para la elaboración de tortilla de maíz y productos de maíz nixtamalizados de calidad comercial debe tener una densidad mínima de 74 kg/hl. En este sentido, los resultados obtenidos para las tres variedades analizadas fueron de: La Barca 81.78 kg/hl, Sinaloa 80.04 kg/hl, Salvatierra 80.98 kg/hl. El valor obtenido para las tres variedades corresponde al mínimo requerido para que sean considerados como granos de calidad comercial, a su vez, estos datos son coincidentes con los reportados por Gutiérrez-Cortés y col. (2009) en muestras de maíz hibrido blanco dentado (QPM H-368C) cuyo PH fue de 74.3 Kg/hl relacionándose con los datos reportados por Serna y col. (1992) para una variedad de maíz amarillo. Por su parte, Milán-Carrillo y col. (2004) encuentran un PH de 80.0 Kg/hl para maíz variedad V-537. Salinas y col., (1992) encontraron diferencias de los tipos de maíz duros e intermedios respecto a los granos suaves mostrando estos la menor calificación en PH (76.50 Kg/hl) es decir, maíces con CLO120 4 División Ciencias de la Vida Campus Irapuato-Salamanca XII CONGRESO NACIONAL DE CIENCIA Y TECNOLOGIA DE ALIMENTOS Jueves 27 y Viernes 28 de Mayo de 2010 Guanajuato, Gto. endospermo duro e intermedio presentaron mayor PH en relación a los maíces con endospermo suave. Por otro lado, es importante mencionar que el PH es un valor de suma consideración en las practicas de almacenamiento, transporte y comercialización del maíz, por lo que es importante destacar que este parámetro es afectado por algunos factores como el tamaño y la forma de los granos de maíz, así como la presencia de granos rotos y material extraño, tal como lo muestran Salinas y col., (1992) a través de una correlación entre las propiedades fisicoquímicas de maices hibridos modernos tipo precoz encontrando que valores de peso hectolítrico bajos corresponden a muestras de grano grande y forma aplanada, ocupando mayor área dentro del recipiente, mientras que el PH más elevado se observó en muestras de grano pequeño y forma redondeada. Tomando en cuenta lo anteriormente mencionado, la forma y el tamaño de las variedades analizadas: La Barca, Sinaloa y Salvatierra corresponden con el PH obtenido para ellas. Índice de Flotación (IF) El índice de flotación se basa en la densidad de los granos, los granos duros son de mayor densidad por lo que flotan en menor cantidad en la solución de nitrato de sodio que los granos de menor densidad. Este parámetro se ha relacionado directamente con el tiempo de cocción térmico-alcalina en el proceso de nixtamalización (Tabla 2). Tabla 2. Relación entre el índice de flotación de granos de maíz y el tiempo de cocción térmico-alcalina Granos flotantes Dureza 0-12 13-37 38-62 63-87 88-100 Muy duros Duros Intermedio Suaves Muy suaves Tiempo de (minutos) 45 40 35 30 25 cocción El número de granos flotantes para las variedades analizadas fue de 36 en Sinaloa, 17 La Barca y 21 para Salvatierra, de acuerdo a la clasificación antes mencionada (Tabla 1) las 3 variedades se sitúan en el rango de 13-37 correspondiendo a granos duros que requieren un tiempo de cocción para nixtamalización de 40 min. Valores sobre el IF reportados por Galáz-Pérez (2004) para diversas variedades de maíz destinadas a la elaboración de tortilla presentan un valor de 18.308 colocándose como granos duros. La dureza o suavidad de los granos se encuentra dada por las áreas cristalina y harinosa en el endospermo del grano; a mayor área harinosa en el endospermo más suave será este (Watson y Ramstad, 1987 citados por Salinas M. y col., 1992). Así mismo es de consideración la relación existente entre la dureza del grano de maíz y el contenido de proteína. De acuerdo a la NMX-FF-034/1-SCFI2002 un grano duro (córneo) es aquel que tiene un aspecto vítreo y con superficie CLO120 5 División Ciencias de la Vida Campus Irapuato-Salamanca XII CONGRESO NACIONAL DE CIENCIA Y TECNOLOGIA DE ALIMENTOS Jueves 27 y Viernes 28 de Mayo de 2010 Guanajuato, Gto. lisa, cuyo endospermo córneo (parte interna independiente de la cubierta y del embrión), constituye más del 50 % en base seca del grano. Resistencia a la penetración. En referencia a la resistencia a la penetración los valores obtenidos reportados en Kg-f para las variedades analizadas fueron de 28.4, 21.9 y 27.4 para Sinaloa, La Barca y Salvatierra respectivamente, siéndo la Barca la que presentó granos menos duros, que sin embargo con respecto al IF las tres variedades se sitúan en un rango de dureza. En este sentido, Galáz-Pérez (2004) aún cuando indica una media de 11.408 Kg-f de dureza para granos de maíz de varias localidades de la República Mexicana, el IF de estos granos se sitúa en un rango de 13-37 granos flotantes lo que los clasifica como duros. Otros autores reportan incluso valores de dureza menores para granos destinados a la nixtamalización como son Mejen (7.4 Kg), Hibrido (7.6 Kg), (Vázquez-López y col.) Extracto etéreo De las variedades analizadas, La Barca presenta el mayor rendimiento en porcentaje de grasa (5.5%) con respecto a Sinaloa (4.65%) y Salvatierra (4.91%). Considerándo el extracto etéreo obtenido para La Barca, es posible hacer una comparación con lo reportado por Romero-Vázquez (2005) para muestras de maíz procedente de la región de Michoacán con características de endospermo semicristalino, cuyos granos contenían 5% de extracto etéreo. De igual forma, GarcíaMéndez (2004) indicó un 5.22% de grasa para maíz de la variedad “Tabasco”. Por su parte Flores –Mejía (2004) presenta 8.5% de grasa extraída de forma directa del germen de granos de maíz de endospermo semiscristalino procedentes de la región Michoacana. CONCLUSIONES Las tres variedades analizadas presentan características que corresponden a granos de maíz clasificados para la industria nixtamalera en la elaboración final de tortilla, sus características físicas tales como PH, tamaño y forma del grano e IF se correlacionan entre sí. Finalmente, por su alto contenido en aceite la variedad La Barca puede ser mayormente destacada en comparación a Salvatierra y Sinaloa. REFERENCIAS 1. 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XXV Aniversario de la Carrera de Ingeniería en Alimentos en el Instituto de Ciencias Agrícolas, Universidad de Guanajuato. CLO120 7 División Ciencias de la Vida Campus Irapuato-Salamanca XII CONGRESO NACIONAL DE CIENCIA Y TECNOLOGIA DE ALIMENTOS Jueves 27 y Viernes 28 de Mayo de 2010 Guanajuato, Gto. CLO120 8