C & AT Centro Internacional de Agricultura Tropical Evaluación de la calidad culinaria molinera del arroz y Guía de estudio Para ser usada como complemento de la Unidad Audiotutorial sobre el mismo tema . El Centro Internacional de Agricultura Tropical (CIAT) es una institución de investigación agrícola orientada al desarrollo y dedicada al alivio perdurable del hambre y la pobreza en los países en desarrollo por medio de la aplicación de la ciencia. El CIAT es uno de los 13 centros internacionales de investigación agrícola bajo los auspicios del Grupo Consultivo para la Investigación Agrícola Internacional (GCIA). El presupuesto básico del CIAT es financiado por un grupo de donantes. En 1989 tales donantes son : Bélgica, China, España, Estados Unidos de América, Francia, Holanda, Italia, Japón, México, Noruega, el Reino Unido, la República Federal de Alemania, Suecia y Suiza. Las siguientes organizaciones son también donantes del CIAT en 1989 : El Banco Interaméricano de Desarrollo BID, el Banco Internacional para Reconstrucción y Fomento (BIRF) , el Centro Internacional de Investigaciones para el Desarrollo (CIID) , la Comunidad Económica Europea (CEE) , la Fundación Ford, la Fundación Rockefeller, y el Programa de las Naciones Unidas para el desarrollo (PNUD) . La información y las conclusiones contenidas en esta publicación no reflejan necesariamente el punto de vista de las entidades mencionadas anteriormente. Serie 04SR- 07.01 Tercera edición Septiembre , 1989 Evaluación de la y calidad molinera culinaria del arroz Contenido científico : César Martínez, Ph.D. Federico Cuevas , Ph.D. Producción : Luz María Medina, Ing. Agr This One FJSG - QE6 - NLY5 Centro Internacional de Agricultura Tropical (CIAT) Cali, Colombia Centro Internacional de Agricultura Tropical, CIAT Apartado Aéreo 6713 Cali, Colombia, S.A. Cita bibliográfica: CENTRO INTERNACIONAL DE AGRICULTURATROPICAL.1989.Evaluación de la calidad culinaria y molinera del arroz ; guía de estudio para ser usada como complemento de la unidad audiotutorial sobre el mismo tema. Contenido científico: César Martínez , Federico Cuevas. Producción: Luz María Medina. Cali , Colombia. CIAT 73 p. (Serie 04SR-07.01 ). Las personas o entidades interesadas en reproducir parcial o totalmente, por cualquier medio o método, la guía de estudio o cualquier otro de los componentes de esta unidad audiotutorial , deberán obtener autorización escrita del CIAT. Contenido Introducción Significados de la calidad La calidad del arroz en el mercado mundial Importancia de la calidad dentro de un programa de mejoramiento 7720 Qué se entiende por calidad del arroz 56 Objetivos 8 11 12 Morfología y composición del grano de arroz Desarrollo y llenado del grano de arroz 13 Preguntas de estudio 18 Componentes de la calidad culinaria del arroz Apariencia del grano Tiempo de cocción 19 15 2222 Consistencia del arroz después de cocido 35 Preguntas de estudio 19 24 Preguntas de estudio 26 Evaluación indirecta de la calidad culinaria del arroz 27 Apariencia Metodología Escala e interpretación Centro blanco 27 27 27 28 Metodología 29 Escala e interpretación 30 Temperatura de gelatinización Metodología Escala e interpretación 30 31 31 Contenido de amilosa Metodología Escala e interpretación Consistencia de gel Metodología Escala e interpretación 32 33 36 41 41 42 Preguntas de estudio 43 Evaluación directa de la calidad culinaria del arroz 45 Preguntas de estudio 49 Calidad molinera 50 Factores que afectan la calidad molinera Cosecha y trilla 50 50 Secado 51 Almacenamiento 52 Arroz precocido 53 Calidad de cocción y comestible Proceso de molinería Grado de molienda 54 55 8886 Propiedades físicas del arroz precocido Calidad molinera 56 57 58 Subproductos De desecho 60 Utilizables 61 60 Preguntas de estudio 62 Bibliografía 64 Respuestas a las preguntas de estudio 69 Glosario 70 Anexo . Equipo empleado en la evaluación de la calidad culinaria y molinera del arroz 73 Objetivos El objetivo general de esta unidad audiotutorial es establecer los parámetros con los cuales se mide la calidad del arroz y enseñar el procedimiento para su evaluación . Se considerará logrado el objetivo si al finalizar el estudio de la unidad el interesado está en capacidad de: 1. Definir el concepto de calidad del arroz y establecer las prioridades que dentro de esta conceptualización dan los productores , comerciantes y consumidores. 2. Establecer la importancia que tiene para el fitomejorador el concepto de calidad del grano en el mercado. 3. Identificar los factores que influyen en la calidad del grano. 4. Explicar el procedimiento para evaluar la longitud y apariencia del grano de arroz . 5. Explicar el procedimiento para evaluar indirectamente la calidad culinaria del arroz. 6. Explicar el procedimiento para evaluar la calidad molinera del arroz . 7. Explicar el procedimiento para evaluar la prueba de cocción. 5 Introducción Entre los objetivos de los Programas de Arroz está el obtener una variedad que, además de su alta capacidad de rendimiento, resistencia a las principales plagas y enfermedades y buena adaptabilidad al medio, produzca un grano cuya calidad sea aceptada por el agricultor, el molinero y el consumidor. La calidad del arroz es el resultado de numerosos y variados factores , algunos de los cuales tienen que ver con características intrínsecas de la variedad , mientras que otros se refieren al manejo del cultivo , incluídas las labores de recolección, secado, transporte y almacenamiento del grano y las subsecuentes labores de molinería, y por último, la forma de cocción. La calidad del grano puede considerarse desde tres puntos de vista: la apariencia, la calidad de molinería y la calidad culinaria; para evaluarla se han establecido procedimientos y métodos que ayudan al fitomejorador en la evaluación de líneas y variedades . Esta unidad tiene como objetivo estudiar los criterios que sirven de base para establecer la calidad del grano del germoplasma de arroz producido por el Programa de Arroz del CIAT. 6 Qué se entiende por calidad del arroz La calidad es el resultado de la acción de numerosos y variados factores; algunos están relacionados con las propiedades físico- químicas del grano tales como tamaño, forma, peso, pigmentación , dureza , temperatura de gelatinización, contenido de amilosa , etc. , mientras que otros se refieren a la cosecha y su manejo, incluidas las labores de recolección , secado , transporte, procesamiento, almacenamiento , etc. La calidad del arroz, como la de cualquier producto alimenticio, generalmente se evalúa de acuerdo con las preferencias y gustos de los consumidores . Significados del término calidad El significado de la calidad del grano varía de una región a otra, dependiendo de las preferencias locales y de las exigencias establecidas por el mercado internacional. La calidad del arroz demandada por una comunidad determinada puede ser completamente inaceptable para otra , y aún dentro de un mismo país pueden existir distintas apreciaciones respecto a la calidad. También dentro de cada sector de la industria arrocera -agricultores , molineros , fitomejoradores , comerciantes , nutricionistas y consumidores- el término " calidad" tiene diferentes connotaciones (Barber y Juliano, 1971 ; Juliano, 1972a; Chandler, 1979) . Para el experto en semillas el término calidad tiene que ver con el grado de pureza del material, su porcentaje de germinación en el laboratorio, presencia o ausencia de material inerte o de semilla de malezas nocivas o de otras variedades. El productor o agricultor identifica el término calidad con una buena germinación y vigor en el campo que le garantice un cultivo uniforme de buen rendimiento . Para el molinero lo más importante es que la variedad le permita obtener en el molino un porcentaje alto de granos enteros y cristalinos , que pueda vender a un buen 7 precio. El comerciante o intermediario relaciona el término calidad con la apariencia externa del grano molinado (% de arroz partido, presencia de centro blanco, brillo , etc. ) , en tanto que el consumidor lo mira desde un doble punto de vista: apariencia externa al comprarlo y forma de cocción , rendimiento , textura, sabor y olor después de cocido. Para el nutricionista la calidad está determinada por el valor nutricional del producto. El fitomejorador es tal vez la única persona que trata de integrar en el término calidad todos los requisitos anteriormente expuestos y que cada sector demanda por separado; para él , un arroz de buena calidad debe satisfacer por lo menos la gran mayoría de dichos requisitos. La calidad del arroz en el mercado mundial Las preferencias por la longitud del grano, grado de molienda y aroma, varían ampliamente de una región a otra. Por ejemplo , el grano largo usualmente queda seco y suelto al cocinarse y el corto, húmedo y pegajoso. Los consumidores del Japón prefieren arroces de la variedad “ japónica ” , de grano corto, bien molinado y recién procesado, pegajoso y de buen sabor. Algunos consumidores especialmente de Asia, Africa y Europa prefieren el grano corto tipo " japónica " que al cocinarse queda pegajoso y opaco; además del consumo directo lo emplean para la preparación de postres, dulces , etc. El arroz tipo “ índica " de grano largo es el más apreciado en el mercado internacional . El estandar para calidad es el grado US No. 2, con 4% ó menos de grano quebrado, blanco , translúcido , bien molinado, tamaño uniforme del grano , sin materias extrañas , limpio y sin olor. El contenido de grano rojo o con estrías también afecta la calidad; uno ó dos granos por kilo reduce el grado de calidad del arroz tipo US de 1 a 3 , y si el contenido es mayor baja a 5 o más . Los consumidores de EE.UU como de Europa rechazan este tipo de arroz , lo que no sucede en países de Africa Occidental , donde se prefiere sólo o en mezcla. Igualmente compran casi el 100% de arroz quebrado para consumo directo . Los principales exportadores de este tipo de arroz son Europa Occidental, Medio Oriente , Caribe, Hong Kong , Singapur y Malasia. También se reconoce el tipo " Tailandia " de calidad media con 5% de grano quebrado; aunque no se produce bajo las mismas técnicas ni tiene los mismos controles que el tipo US , es manejado y clasificado cuidadosamente y considerado tan bueno como el de Estados Unidos. 8 La mayoría de las variedades " aromáticas” son de grano largo y de alta calidad; por sus características propias son las más difíciles de molinar, almacenar y conservar. El grano cuando se cocina dobla su longitud . Sus rendimientos son bajos y los costos de producción altos . Se emplea para ocasiones especiales . El principal exportador es Pakistan. El arroz de calidad intermedia, grano largo, sin precocer también se comercializa a nivel internacional . Es exportado principalmente por Tailandia, Burma y Pakistan. Es un arroz limpio, bien molinado y con bajo porcentaje de impurezas. El 90% de la población de Bangladesh, gran parte de la India y Sri Lanka y grandes grupos de consumidores de Pakistan, Sur Africa, Africa Occidental , Arabia Saudita, Nigeria y más recientemente de los EE UU y Europa consumen el arroz precocido . Existen dos grados, el primero de grano corto, color amarillo, olor característico y un rendimiento en molinería de 15-25% de grano quebrado; el segundo es de alta calidad , su color es muy similar al del arroz molinado sin precocer; cuando se cocina es suelto, completamente blanco , sin olor y el rendimiento en grano entero es muy alto, 96-98% o más . Es muy utilizado por restaurantes y aerolíneas debido a que después de cocido permanece suave . Generalmente se vende un 20-25% por encima del precio del arroz molinado de alta calidad y sin precocer. Pero entonces qué significa arroz de buena calidad ? Para responder esta pregunta se debe entender lo que ocurre en los mercados local , regional y mundial . Los principios básicos son los siguientes : 1. El mercado mundial del arroz es muy pequeño , a pesar de que el arroz es uno de los alimentos básicos más importantes para la alimentación y de que aproximadamente 2 billones de personas dependen de él para la obtención de más del 80% de sus calorías. Gran parte de la producción de arroz se consume en los sitios donde se cultiva, lo que implica que menos del 5% de la producción total mundial se mueve hacia los mercados internacionales. Por consiguiente, este pequeño mercado internacional posee pocos compradores y vendedores y la oferta y la demanda son relativamente impredecibles, lo que ocasiona que las variaciones en el precio sean rápidas y considerables . 2. En el mercado internacional se comercializan seis tipos de arroz. Estos son: 9 · Grano largo, molinado , predominantemente tipo " indica" , de alta calidad, con menos del 4% de arroz partido. • . Grano largo, molinado , predominantemente tipo " indica " , de calidad media; puede tener hasta 20% de arroz partido . • ⚫ Grano corto o medio, tipo " japónica " , molinado . • · Arroz precocido sin una longitud de grano definida y de dos tipos específiCOS. ·• Arroz aromático · Arroz glutinoso (ceroso) Estos grupos pueden subdividirse en otros tipos , cada uno dirigido a un mercado específico. 3. La calidad varía dentro de cada tipo . Respecto al arroz, el consumidor tiene ciertas reglas empíricas para juzgar la calidad del producto que está comprando y con base en ellas infiere sobre la calidad del arroz. Los consumidores prefieren en lo posible la menor cantidad de grano partido. Lo deseable es que sea de tamaño y forma similares (sin mezcla de variedades o de grano rojo) carente de material inerte , bien molinado , preferiblemente translúcido . Para cumplir con las normas establecidas por un mercado determinado, los principales exportadores e importadores han establecido unos grados oficiales basados en la calidad de los diferentes lotes de arroz. 4. Las preferenciasde calidad por parte de los consumidores varían ampliamemente de un país a otro. Generalmente, entre más alto sea el nivel de vida y más bajo el consumo percápita, más amplio será el rango de precios que los consumidores pagarán por diferentes calidades de arroz . Por lo general, las calidades de arroz aceptadas para el consumo interno no lo son necesariamente para el mercado mundial. Cuando se va a producir arroz para exportación debe tenerse en cuenta que el mercado de este grano es muy especializado y que las exportaciones se deben hacer con base en un grado específico , una calidad definida , un tipo de procesamiento especial y para determinados consumidores. En los últimos años , algunos países han pasado de un déficit de arroz a la autosuficiencia y con frecuencia obtienen excedentes para la exportación; sin 10 embargo, al salir al mercado internacional han encontrado serios problemas en lo que respecta a calidad . Productores, molineros y autoridades estatales no han entendido las diferencias entre la demanda interna y la exportación . De repente , han encontrado que no pueden vender lo que han considerado como arroz de buena calidad. Sus propios consumidores no se oponen, pero sí el resto de los países comercializadores, pues no lo comprarían o lo pagarían a muy bajo precio, inferior al precio de sustentación interno. Importancia de la calidad dentro de un programa de mejoramiento Los programas de mejoramiento de arroz trabajan para obtener variedades superiores en cuanto a rendimiento, precocidad, adaptabilidad y resistencia a plagas y enfermedades. Igualmente importante es obtener un grano de buena calidad, que sea aceptado por el agricultor, el molinero, y en última instancia por el consumidor. Generalmente después del rendimiento y la tolerancia a ciertas enfermedades , la calidad del grano es el tercer factor más importante para los fitomejoradores . Si los consumidores no aceptan el sabor, textura, aroma o aspecto de una variedad recién desarrollada, su utilidad disminuye considerablemente . En los países desarrollados y en los exportadores de arroz , la apariencia del grano suele ser más importante que el rendimiento del mismo, aumentando esta importancia en el momento en que estos países se vuelvan autosuficientes en producción de arroz. No son pocos los casos en donde una variedad ha sido rechazada o penalizada principalmente por los molineros y/o consumidores por no cumplir con los requisitos mínimos de calidad; algunas veces el rendimiento en molino ha sido muy bajo o el centro blanco muy alto , o ambos casos ; en otras la calidad culinaria ha sido mala. Esto representa grandes pérdidas de tiempo y recursos y sobre todo le resta mucha credibilidad al programa que hizo la recomendación. De ahi que sea de especial importancia emplear varios criterios para evaluar la calidad molinera y culinaria de las líneas promisorias : presencia de centro blanco, longitud del grano, rendimiento en molino , porcentaje de arroz entero, temperatura de gelatinización y contenido de amilosa. La utilización conciente y racional de estos criterios reduce las posibilidades de entregar materiales genéticos de calidad inferior. 11 Preguntas de estudio A. Escoja la(s) frase(s) correcta(s ) dentro de las siguientes opciones: 1. La evaluación de la calidad de una variedad de arroz no es de vital importancia dentro de un programa de mejoramiento. 2. Dentro del proceso de evaluar la calidad se conjugan tanto factores inherentes al grano como los referentes a la cosecha y manejo. 3. El agricultor asocia el término " arroz de buena calidad " con la calidad nutricional del mismo. 4. Los japoneses prefieren arroz de la variedad " japónica" , de grano largo y que queden sueltos después de la cocción. 5. Los consumidores de América Latina pagan más por arroces con fuerte aroma. 6. En EE.UU. , los consumidores son exigentes respecto a la calidad del grano . 7. En el mercado internacional se comercializan arroces de dos tipos: grano largo de la variedad "índica" y grano corto de la variedad “ japónica” . 8. Uno de los fines primordiales dentro de un programa de mejoramiento de arroz es obtener variedades superiores en rendimiento. 9. La calidad molinera y la calidad culinaria son dos requisitos muy importantes para evaluar la calidad del arroz. 10. Cuando un país piensa en exportar arroz debe tener en cuenta que la calidad aceptada para consumo interno es la misma que para el mercado mundial. 12 Morfología y composición del grano de arroz El objetivo de este capítulo es estudiar la morfología del grano de arroz , su composición y el proceso de llenado del mismo, lo cual ayudará a comprender mejor algunos factores que influyen en la calidad del arroz. El arroz es un cereal que se consume principalmente como grano entero, por lo cual el conocimiento de la estructura y composición de la cariópside es importante para entender las propiedades físico- químicas y bioquímicas de sus constituyentes . Los diferentes tejidos que lo conforman difieren bastante en estructura, composición y funciones (Figura 1 ) . La cáscara está compuesta por dos hojas modificadas : la lema y la palea, cuya forma y tamaño corresponden a las del grano maduro. La parte exterior de la cáscara posee tricomas o vellocidades. Algunas variedades tienen una arista adherida en la parte superior de la lema. Las células de la cáscara son altamente lignificadas y quebradizas. La cáscara representa aproximadamente el 20% del peso del grano de arroz (fluctúa entre 16 y 28%) y su principal función consiste en proteger a la cariópside del ataque de insectos y hongos (Juliano y Bechtel , 1985) . La cariópside misma es un fruto de una sola semilla. Está conformada por varias capas que son el pericarpio, el tegumento, el nucelo, y por el endospermo y el embrión. El pericarpio es la pared del ovario maduro , la cual se degenera durante el desarrollo de la cariópside . Está compuesto por varias capas de células . La superficie externa tiene apariencia ondulada y cutícula delgada (Bechtel y Pomeranz, 1980). Junto al pericarpio está la envoltura o tegumento , formada por una sola capa de células . Su cutícula es gruesa (0.5 µm) localizada en la parte interna de las células. Los pigmentos que le dan cierto color a la cariópside del arroz pueden estar situados tanto en el pericarpio como en el tegumento . 13 Arista Lema Cáscara Palea Pericarpio Tegumento Envoltura de la cariopside Nucelo Capa de aleurona Endospermo Endospermo almidonoso Escutelo Epiblasto Plumula Mesocotilo Radícula - Cariopside STOUFFER Graphic Arts Embrión 1 2 | Raquilla Lema estéril 3 4 FIGURA 1. Estructura del grano de arroz (Adaptado de Juliano yAldama 1937 ; Juliano 1980) Contiguo al tegumento encontramos el nucelo. En el grano de arroz maduro es de aproximadamente 2.5 µm de espesor incluyendo la cutícula. La siguiente capa es la aleurona , que encierra completamente el endospermo y la parte externa del embrión. Está compuesta por células parenquimatosas y puede estar constituída por varias capas ( 1-7) de células de este tipo; es más gruesa en la parte dorsal que en la ventral y existen diferencias varietales en cuanto al grosor de esta capa. Las células de aleurona que rodean el endospermo son ricas en proteínas 14 y lípidos (Tanaka et al , 1973) . El embrión (germen) es pequeño y está localizado en el lado ventral de la base del grano. Contiene dos hojas embrionarias (plúmula) y la raíz embrionaria (radícula) unidas por el hipocotilo. La plúmula está recubierta y protegida por el coleóptilo. La parte inferior del eje embrionario está rodeada por el epiblasto, una extensión de la coleorriza la cual rodea la radícula. El embrión está delimitado internamente por el escutelo (cotiledón) el cual está situado junto al endospermo. En su parte externa está envuelto por la capa de aleurona. El endospermo está dividido en dos regiones : la subaleurona localizada debajo de la capa de aleurona , y la región central que consiste del resto del endospermo . Está compuesto por células parenquimatosas de paredes delgadas que contienen gránulos de aleurona y algunos cuerpos proteínicos , y por una capa de aleurona que forma la capa más externa del tejido del endospermo . En algunas variedades se presentan áreas opacas en el endospermo llamadas centro blanco o panza blanca. El endospermodel arroz es un tejido triploide que tiene dos dosis de alelos maternos y una de alelos paternos . Esta situación, como se verá más adelante , tiene algunas implicaciones en la expresión de ciertas características genéticas , como son la temperatura de gelatinización y el contenido de amilosa. La composición y propiedades del grano del arroz y sus fracciones dependen del genotipo, del medio ambiente y del tipo de procesamiento a que se someta. El grano de arroz está conformado por tres componentes básicos : almidón , proteínas y lípidos que constituyen el 98.5% de la materia seca; el porcentaje de estos elementos varía de acuerdo con el grado de procesamiento del arroz (Cuadro 1 ). Desarrollo y llenado del grano de arroz Es preciso conocer este proceso para entender cómo ciertos factores ambientales afectan la presencia del centro blanco. Una cantidad considerable de carbohidratos y azúcares se acumulan en los tallos y vainas de las hojas; después de la floración, estos carbohidratos se translocan a la panícula , y de ahí a las espiguillas durante el proceso de llenado del grano . El 15 CUADRO 1. Composición del arroz con cáscara (paddy) , integral y pulido Componentes Arroz paddy Proteína Aceite Fibra Ceniza Carbohidratos solubles Almidón Energía (kJ/g) 5.8-7.7 1.5-2.3 7.2-10.4 2.9-5.2 63.6-73.2 53.4 15.8 Arroz integral 7.1-8.3 1.6-2.8 0.6-1.0 1.0-1.5 72.9-75.9 66.4 15.2-16.1 Arroz pulido 6.3-7.1 0.3-0.5 0.2-0.5 0.3-0.8 76.7-78.4 77.6 14.6-15.6 Juliano, B. y Bechkel , D. 1985 transporte se realiza de abajo hacia arriba a través del floema, el cual está conectado al pericarpio; de allípasa al endospermo a través del nucelo y de la capa de aleurona. Este llenado se realiza de la parte dorsal del grano a la parte ventral , o sea de la periferia dorsal a la parte central y de arriba hacia abajo (Figura 2) . Este proceso es muy delicado y cualquier factor ambiental adverso (temperaturas altas , deficiencias nutricionales o hídricas , ataques de plagas o enfermedades, etc. ) que lo interfiera puede ocasionar la presencia en mayor o menor grado del centro blanco. Por ejemplo, temperaturas altas durante la maduración aceleran el desarrollo del grano y reducen su peso final; experimentos con plantas cultivadas a temperaturas distintas indicaron que los granos de las plantas que crecieron a 30° C fueron más blandos en la parte periférica de los lados dorsal y basal , lo cual sugiere una acumulación retardada de carbohidratos en esas partes ; una porción opaca (centro blanco o panza blanca) se presenta como consecuencia de este llenado insuficiente de las células del endospermo . La escasez de agua también incide en la presencia del centro blanco, ya que la humedad en el grano no está distribuída en forma uniforme entre las regiones basal y apical del grano y entre las regiones central y periférica. Los vasos conductores del xilema conectados a la lema y a la palea sirven de medio de transporte al agua, la cual penetra al endospermo a través del área cercana al embrión; de allí avanza a la parte media y apical del endospermo y se mueve lentamente de la periferia hacia el centro. De esta manera cuando se presenta escasez de agua en alguna de dichas partes se ven más rápidamente afectadas que otras, lo cual influye en el llenado del grano (Juliano y Bechtel , 1985) . 16 Endospermo Haces vasculares del pericarpio Capa de aleurona Nucelo Proyección del nucelo Nucelo Lema Palea Embrión Pedicelo Capa de aleurona Proyección del nucelo Lema Haces vasculares del pericarpio Nucelo Palea FIGURA 2. Ruta de traslocación de nutrimentos para el desarrollo del grano de arroz(Tomado de Juliano , B. , 1985) 17 Preguntas de estudio Marque falso (F) o verdadero (V) en cada uno de los siguientes enunciados : 1. El arroz es un cereal que se consume principalmente como grano entero. 2. La cáscara está compuesta por tres hojas modificadas : la lema, la palea y la arista. 3. La principal función de la cariópside es proteger al grano del ataque de insectos. 4. La cariópside está conformada por las siguientes capas : pericarpio, tegumento, nucelo , endospermo y raquilla. 5. Las células de aleurona que rodean el endospermo son ricas en proteínas y fibras. 6. El embrión contiene dos hojas embrionarias y la radícula, que están unidas por el epicotilo. 7. El endospermo del arroz es un tejido triploide que tiene dos dosis de alelos maternos y dos de alelos paternos . 8. El grano de arroz tiene tres componentes básicos : almidón, proteínas y lípidos . 9. El llenado del grano es un proceso muy delicado, pues cualquier factor ambiental adverso puede ocasionar la presencia de centro blanco. 10. Debido a que la humedad en el grano no está distribuída de manera uniforme, una deficiencia de agua incide en la presencia de centro blanco en el grano. 18 Componentes de la calidad culinaria del arroz El objetivo de este capítulo es explicar en qué forma los componentes apariencia del grano, tiempo de cocción y la consistencia del arroz después de cocido están directamente afectados por factores genéticos y ambientales y por características físico - químicas tales como temperatura de gelatinización , contenido de amilosa y consistencia de gel. Apariencia del grano La apariencia se refiere al aspecto externo del grano y depende del color, forma , tamaño, peso, longitud y de la presencia de centro blanco . Las dimensiones físicas del grano de arroz son de especial importancia para aquellos que tienen que ver con las distintas áreas de la industria arrocera. La apariencia del grano se evalúa visualmente y por consiguiente es la primera característica en que se fijan los intermediarios y el consumidor. Usualmente constituye la base sobre la cual una variedad es rechazada o aceptada. Las variedades de arroz se pueden clasificar objetivamente en distintas categorías basándose en dos caracteres importantes : la longitud y forma del grano. Generalmente los arroces de grano largo son secos y sueltos después de cocidos , mientras que los de grano corto son pegajosos y " masacotudos " . Para el fitomejorador es de gran importancia determinar cuáles son los tipos más deseados en la región bajo su responsabilidad y rechazar todas aquellas líneas o selecciones que no presenten las características deseadas . Chang y Somrith ( 1979) , indicaron que existen diferentes postulados acerca de la herencia de la longitud del grano . El orden de dominancia es grano largo > grano medio > grano corto > grano muy corto. Generalmente la F1 es intemedia en 19 longitud, pero en la F2 se pueden encontrar granos más largos o cortos que los padres debido a la segregación transgresiva. A pesar de la aprente complejidad de su herencia estas características se fijan rápidamentge en las generaciones segregantes tempranas (F2 - F3) . El tamaño del grano es altamente heredable en la mayoría de los ambientes , aunque la temperatura baja después de la floración puede reducir ligeramente la longitud del grano . La apariencia del grano también se evalúa por la presencia de panza blanca o centro blanco. Los granos translúcidos o cristalinos son los más deseados en la industria arrocera, ya que el consumidor está dispuesto a pagar un precio mayor, por lo que los fitomejoradores ponen particular interés en el desarrollo de variedades libres de centro blanco. La panza blanca o centro blanco es una opacidad que se observa: a) en los arroces glutinosos (aquellos que son completamente opacos) debido a la presencia de poros dentro de los gránulos de almidón y b) en los arroces no glutinosos se debe a la falta de compactación de las partículas de almidón y proteínas en las células (IRRI , 1986) . Los granos de almidón en las áreas yesosas son esféricos y poco compactos , en contraste con los granos polihedros compactos característicos de las áreas translúcidas. El centro blanco no debe confundirse con la apariencia superficial del arroz glutinoso o ceroso, o con aquellos granos inmaduros que no terminaron su proceso fisiológico de maduración y que al cosecharse con un alto contenido de humedad y luego de secarse tomaron una apariencia yesosa. Las áreas opacas o yesosas se conocen también como panza blanca, centro blanco o dorso blanco, según su localización en el endospermo (Figura 3) . Para efectos prácticos y de evaluación del material genético es mejor agruparlos en una sola categoría llamada centro blanco. Sea cual fuere su localización, estas áreas opacas son indeseables para el molinero y el consumidor en América Latina; sin embargo , existen contadas excepciones , como en ciertos mercados en México , en donde el arroz de grano medio y grueso con mucho centro blanco recibe un precio especial, superior al del grano largo translúcido . Económicamente granos con centro blanco no son deseables, porque contribuyen 20 Panza blanca Grano blanco o lechoso Centro blanco Grano opaco (inmaduro) FIGURA 3. Varios tipos de áreas opacas al rompimiento del grano durante la molienda, debido a que las áreas opacas del endospermo son más blandas que las áreas cristalinas; bajo condiciones de estres esa susceptibilidad al rompimiento se incrementa. La opacidad desaparece en la cocción y no tiene efecto directo sobre el comportamiento en cocina y el sabor, pero sí influye en la preferencia por parte del consumidor. El principal factor ambiental que influye en la opacidad parece ser la temperatura después de la floración; las temperaturas altas incrementan el centro blanco , mientras que las temperaturas bajas lo disminuyen . Algunas variedades de arroz , como IR-22, Cica 7 y Oryzica 1 , presentan poco centro blanco en diferentes ambientes, mientras que otras, como Cica 4 y Cica 8 , presentan endospermo cristalino en pocos ambientes y centro blanco en la mayoría. Las variedades IR- 8 y Oryzica 2 presentan mucho centro blanco en todos los ambientes . 21 También se encontró que el semestre afecta ciertas variedades sembradas en el mismo sitio pero en diferente siembra. Tiempo de cocción El tiempo de cocción del arroz molinado es medido como el mínimo tiempo en el cual el centro del grano se vuelve traslúcido o gelatinizado cuando los granos del arroz se colocan en agua hirviendo (Juliano y Perez, 1983) . Las propiedades físicas de cocción del arroz están más estrechamente relacionadas con la temperatura de gelatinización que con el contenido de amilosa del almidón. La temperatura de gelatinización es aquella en la cual los granos de almidón empiezan a absorber agua y a hincharse en forma irreversible en agua caliente ; está asociada con el contenido de amilosa, el principal determinante de la calidad culinaria del arroz , e igualmente con la dureza del grano y el tiempo de cocción . De acuerdo con su temperatura de gelatinización las variedades se clasifican en: bajas , aquellas con temperatura de gelatinización por debajo de 70° C ; intermedias , aquellas con temperaturas entre 70 y 75° C y altas , aquellas con temperaturas por encima de 75° C. Las variedades o líneas con temperatura alta de gelatinización parecen tener bajo contenido de amilosa , lo que hace que sean pegajosas al cocinarse . No se conocen variedades que tengan alta temperatura de gelatinización y alto contenido de amilosa. El arroz que tiene una temperatura de gelatinización alta se vuelve excesivamente blando y tiende a desintegrarse cuando se cocina demasiado , pero cuando se emplea el tiempo normal de cocción queda muy crudo; el arroz con alta temperatura de gelatinización necesita más agua y más tiempo de cocción que los de temperatura de gelatinización baja o intermedia; por lo tanto , la temperatura de gelatinización se correlaciona positivamente con el tiempo de cocción. Por otra parte , arroces con temperatura de gelatinización alta se elongan y expanden menos que aquellos con temperaturas bajas o intermedias; además rinden menos después de cocidos ; por consiguiente son descartados en todos los programas de mejoramiento. Los consumidores en todos los mercados principales rechazan arroces con alta temperatura de gelatinización. La herencia de la temperatura de gelatinización no es muy clara, pero parece ser 22 sencilla y está determinada por uno o dos genes mayores (Jennings et al , 1981 ) . Algunos autores han reportado que varios genes (pocos) controlan este carácter (Chang y Somrith, 1979) El principal factor ambiental que afecta la temperatura de gelatinización es la temperatura del medio ambiente en el cual el grano de arroz se desarrolla. Una temperatura baja después de la floración tiende a disminuir la temperatura de gelatinización e independientemente incrementa el contenido de amilosa del almidón. Por el contrario temperaturas altas después de la floración aumentan la temperatura de gelatinización, lo cual reduce su calidad culinaria. Esta relación se observa con mayor facilidad en el siguiente esquema: Temperatura ambiental : ALTA Dispersión alcalina : 1-2-3 4-5 Alta Intermedia Baja (74-80° C) (69-73° C) (63-68° C) Temperatura de gelatinización : BAJA 6-7 Por ejemplo, si una variedad que en condiciones normales tiene una dispersión alcalina de 4, equivalente a una temperatura de gelatinización intermedia, se siembra en un sitio en donde se presentan temperaturas altas durante la floración , llenado y maduración del grano, se tiene que su dispersión alcalina puede pasar de 4 a 3, su temperatura de gelatinización ya no sera intermedia sino intermedia/alta o alta y al cocinarse los granos de arroz ya no permanecerán secos , sueltos y blandos al enfriarse sino que tenderán a quedar mojados y pegajosos . La presencia de temperaturas bajas tendrá un efecto contrario. 23 Consistencia del arroz después de cocido De los componentes que tienen que ver con la calidad culinaria, el contenido de amilosa es el más importante , debido a que determina la textura del arroz después de cocido. El contenido de amilosa influye bastante en las características de cocción del arroz molinado. Diferentes regiones del mundo requieren variedades con características distintas de cocción y por ende con diferentes contenidos de amilosa. En los programas de mejoramiento se cruzan variedades con contenidos diferentes de amilosa para obtener variedades con las características deseadas . De ahí que la determinación del contenido de amilosa es muy importante. El almidón es el principal componente del arroz pulido y representa proximadamente el 90% de su peso seco ; está formado por dos fracciones : la amilosa y la amilopectina. La relación amilosa/amilopectina constituye el factor determinante de la calidad culinaria y comestible del arroz molinado . Las características del almidón y su contenido de amilosa se controlan genéticamente (Zuber, 1965) . Según el contenido de amilosa, las variedades se clasifican en: glutinosas o cerosas (1-2% de amilosa); y en no cerosas : bajas en amilosa (8-22% ) , intermedias (2327%) y altas (> 28%) . El arroz glutinoso o ceroso es la base alimenticia en algunas regiones asiáticas, y también se usa para preparar pasteles, postres , dulces , " crispetas " y pastas precocidas . Durante la cocción se expande poco y absorbe poca agua. Después de la preparación es húmedo y pegajoso y de apariencia brillante. Un gen recesivo controla este carácter y le da un aspecto opaco al endospermo. Las variedades no glutinosas constituyen la mayoría de los arroces del mundo y tienen de 8-37% de amilosa , aunque generalmente fluctúa entre 13 y 32%. Las variedades con un bajo contenido de amilosa (característica de las variedades japónicas) son húmedas, pegajosas y de apariencia brillante después de cocidas y los granos fácilmente se desintegran cuando se cocinan demasiado . Los arroces con alto contenido de amilosa quedan secos y sueltos al cocinarse , pero los granos se endurecen al enfriarse . Los tipos intermedios tienen las mismas características de los tipos altos en amilosa, pero retienen una textura suave cuando se enfrian, son preferidos por la mayoría de los consumidores de América Latina y de gran aceptación en el mercado mundial. La mayoría de las variedades " indicas " tienen amilosa intermedia o alta. 24 Variedades con el mismo contenido de amilosa pueden diferir en su calidad culinaria. IR- 8 e IR-20 constituyen un buen ejemplo; estas dos variedades son altas en amilosa, pero IR- 8 tiene una consistencia de gel dura, mientras que IR-20 la tiene intermedia; el arroz cocido con una consistencia de gel dura se endurece más rápido al enfriarse . Varios estudios han sugerido postulados genéticos distintos para explicar la herencia del contenido de amilosa; en casi todos ellos el análisis se ha hecho utilizando una muestra masal de los progenitores y de las generaciones F1 , F2 y retrocruces . Esta circunstancia y el hecho de que el endosperma es triploide, en donde la madre aporta dos dosis de los genes involucrados en tanto que el padre sólo aporta una dosis, dificultan la interpretación de los datos. La consistencia de gel es otra medida de la textura del arroz después de cocido y se basa en la consistencia de la pasta de arroz ; sirve para diferenciar variedades que tienen un contenido de amilosa alto. Arroces con contenido de amilosa intermedio o bajo casi siempre tienen consistencia de gel suave. Esta prueba fue desarrollada para complementar la de amilosa en los programas de mejoramiento genético de la calidad del arroz, pues da un buen índice de la textura del arroz cocido . Los lípidos afectan mucho la consistencia de gel , debido probablemente a la formación de un complejo de ácidos grasos- amilosa. El arroz descascarado sin pulirtiene consistencia de gel dura, mientras que el arroz descascarado pulido tiene consistencia de gel suave. 25 Preguntas de estudio Complete las oraciones con las palabras que corresponden: 1. La calidad del grano está determinada tanto por factores como 2. El factor es el principal determinante de las propiedades físico-químicas del grano. 3. La del grano se puede clasificar objetivamente basándose en dos caracteres del grano. y la importantes la 4. Dentro de la industria arrocera se apetecen los granos translúcidos o cristalinos , o sea, sin presencia de 5. Las temperaturas altas el centro blanco; mientras que las bajas lo 6. Arroces con temperatura de gelatinización entre 70 y 75°C se consideran como 7. El arroz con _temperatura de gelatinización necesita más agua y más tiempo de cocción que los de temperatura de gelatinización 8. La temperatura de gelatinización se ve afectada por la temperatura del medio ambiente. Una la dismitemperatura después de la floración la aumenta y temperaturas nuyen. 9. El almidón, principal componente del arroz pulido , está formado por dos fracciones : la y la 10. El arroz ó es muy utilizado en la preparación de pasteles , dulces , etc. 11. La consistencia de gel es la consistencia de pasta fría que presenta el grano de arroz y sirve para diferenciar variedades que tienen contenido de amilosa. 26 Evaluación la calidad indirecta culinaria del de arroz La evaluación indirecta se refiere a la determinación de la calidad culinaria y de cocción del arroz realizada sin que la muestra de arroz se cocine en la forma usual . Los dos criterios más importantes son las determinaciones de la temperatura de gelatinización y del contenido de amilosa. El objetivo principal de este capítulo es el de estudiar los diferentes procedimientos empleados por el Laboratorio de Calidad del Arroz del CIAT, e indicar cuándo y cómo deben utilizarse , con el fin de identificar las líneas mejoradas que cumplen con las normas de calidad . En todas estas evaluaciones se utiliza arroz blanco pulido; la utilización del arroz integral o precocido dará resultados un poco distintos , específicamente en lo relacionado con la temperatura de gelatinización, contenido de amilosa y consistencia de gel. Apariencia Numerosos factores determinan la apariencia general del arroz : tamaño, forma, uniformidad, cristalinidad ó translucidez , opacidad, color; y la presencia de granos dañados e imperfectos, son importantes y contribuyen a la apariencia general . No hay disponible ningún instrumento para medir objetivamente la apariencia general ; por lo tanto, este factor de calidad es juzgado subjetivamente en forma visual , la cual tiene la capacidad de integrar todos los componentes que contribuyen a la apariencia general dentro de un índice subjetivo de calidad. Las normas para evaluar el tamaño y la forma del grano varían entre países y áreas de mercadeo. Metodología En el laboratorio se descascaran muestras de 3 a 5 gramos de arroz y se depositan en tubos de ensayo. Se les agrega arena fina u otro abrasivo y se llevan a una 27 máquina pulidora durante 5-7 minutos . Finalmente se limpian mediante un tamiz. Estas muestras de arroz pulido se colocan sobre una base de fondo oscuro; se escogen cinco granos representativos de la muestra y se mide su longitud con una regla graduada en milímetros; entonces se obtiene un promedio de la longitud de los cinco granos (Figura 4 , páginas centrales) . Escala e interpretación Para clasificar la muestra se utiliza la siguiente escala: Longitud promedio 5.5 mm o menos Descripción 5.6 a 6.5 mm Corto (C) Medio (M) 6.6 a 7.5 mm Largo (L) 7.6 mm ó más Extra largo (EL) La evaluación generalmente se realiza a partir de la F3 y se repite generación tras generación hasta la F6 . Sin embargo , no es absolutamente necesario repetir en cada generación esta prueba, ya que un fitomejorador con suficiente experiencia puede seleccionar con mucha eficiencia y directamente en el campo el tipo de grano deseado. Centro blanco Uno de los factores que afecta la variación en centro blanco es el tamaño de la muestra. Con el fin de estudiar la relación entre el tamaño de la muestra y el grado de precisión con que se puede calificar el centro blanco , se llevó a cabo un ensayo con 100 líneas avanzadas ; de cada línea se tomaron muestras de 3 , 20 y 100 g y se calificaron por centro blanco en el laboratorio de calidad . En la Figura 5 se observa que el número de líneas que cae en una categoría determinada depende del tamaño de la muestra; por ejemplo, si estamos interesados en líneas con centro blanco con un valor igual o menor a 0.7 (apariencia excelente) , se tiene que con muestras de 100, 20 y 3 gramos se identificaron 21 , 31 y 41 líneas, respectivamente. En programas de mejoramiento como el de CIAT, en donde las generaciones tempranas se evalúan en condiciones de secano y en siembra directa, es muy difícil tomar muestras mayores de 3g para el análisis de centro blanco . En este caso se 28 2.4 Excelentes (<0.7) Con 100 g: 21 Con 3 g: 41 = (21 +20)| gmuestras 20 de b.en C. muestras b.en 3C. gde r= 0.87** 2.0 n = 100 1.6- 2 1.2 1.6 31 12 • Excelentes (<0.7) Con 100 g: 21 Con 3 g : 31 = (20 + 11) | 2.4 r= 0.90** 2.0 n= 92 31 14 1.2 15 7 • 0.8 0.6 21 0.4- • *19 0.8 0.6 · 20 0.4 1 ::: : 0.4 0.6 0.8 1.2 1.6 2.0 2.4 0.4 0.6 0.8 1.2 1.6 T T T 2.0 2.4 C. b. en muestras de 100 g FIGURA 5. Relación entre el centro blanco (C. B. ) observado en 100 líneas avanzadas de arroz y el tamaño de las muestras usadas en la evaluación . sugiere utilizar inicialmente las muestras de 3g para identificar las líneas con calidad aceptable, pero tan pronto como se llegue a las generaciones avanzadas (F5 y F6) utilizar muestras de 100 g para eliminar aquellas líneas que tengan calidad inferior. Metodología La evaluación del centro blanco se realiza de la siguiente manera: se coloca una muestra de 3 a 5 gramos de arroz pulido sobre una base de fondo oscuro y se toman cinco granos representativos , los cuales se evalúan de acuerdo con una escala de cero a cinco (Figura 6) , donde cero corresponde al grano translúcido , libre de mancha blanca, y cinco al grano totalmente manchado. Los valores de uno a cuatro representan grados ascendentes de manchado del grano. La calificación de los granos individuales de la muestra se anota, para obtener luego el valor promedio; este valor se consigna en el informe de evaluación y representa el grado de centro blanco de la muestra. 29 Escala e interpretación El siguiente ejemplo ilustra cómo se califica una muestra representativa: Calificación 0 Línea No. 1 3 1 2 3 1 1 4 5 X 1.0 Esto significa que hay: 3 granos sin centro blanco (calificación 0) 1 grano en grado 2 1 grano en grado 3 Para obtener el grado de centro blanco , se multiplica cada uno de los valores de la calificación por el número de granos ( 1 o más) a los cuales les correspondió dicha calificación. Se suman estos resultados y el total obtenido se divide por 5 o sea el número de granos totales . En este caso 1.0 representa el promedio numérico del centro blanco de la muestra. Temperatura de gelatinización. La temperatura de gelatinización se estima indirectamente mediante el grado de dispersión y clarificación del arroz . Existen diferentes métodos (calor y soluciones alcalinas) para determinar la temperatura de gelatinización del arroz; sin embargo , el uso de soluciones alcalinas es más frecuente . En un ensayo comparativo que incluyó 11 laboratorios se encontró que la solución de KOH al 1.7% dió la mejor diferenciación varietal de la temperatura de gelatinización . Una concentración alcalina al 1.7% es útil sólamente si están presentes todos los grados de temperatura de gelatinización dentro del material genético en evaluación , o si es para una selección inicial (Juliano et al, 1982) . Concentraciones más bajas de KOH como al 1.15 6 1.4% pueden diferenciar entre grados de dispersión para temperatura de gelatinización baja, y una concentración alta de álcalis de 1.85% puede verificar la clasificación de arroces dentro de los tipos de temperatura de 30 gelatinización intermedia y alta (Maningat y Juliano, 1978) . Metodología Diez granos enteros de arroz pulido se distribuyen uniformemente en una cajita de plástico que contiene 10 ml de una solución de KOH al 1.7% , la cual se deja en reposo durante 23 horas en una incubadora a 30° C. Como testigos se utilizan las variedades Colombia 1 ( alta) , Bluebonnet 50 (intermedia) e IR 8 (baja) . En lugar de Colombia 1 se pueden utilizar L-202 y Labelle . Los granos con una temperatura de gelatinización baja se disuelven completamente; el endospermo de los de clase intermedia se dispersa parcialmente y los de alta no son afectados por el álcali. Escala e interpretación La dispersión alcalina se determina con base en una escala que va de 1 a 7: Grado 1 , grano de arroz inalterado - Grado 2 , grano hinchado - Grado 3, grano hinchado con fisuras leves - Grado 4 , grano un poco agrietado , con un halo blancuzco alrededor - Grado 5 , grano totalmente abierto, en ocasiones formando una gran masa de dispersión alrededor suyo. Grado 6, grano casi totalmente desintegrado, difícilmente se observa su forma Grado 7 , grano totalmente desintegrado; frecuentemente se observan únicamente los embriones. Estos grados de dispersión corresponden a las siguientes categorías de temperatura de gelatinización (Figura 7) : - Grados de dispersión 1 , 2 y 3 : Temperatura de gelatinización alta (A) , entre 74 y 80° C. - Grados de dispersión 4 y 5 : Temperatura de gelatinización intermedia (I) , de 69 a 73° C - Grados de dispersión 6 y 7: Temperatura de gelatinización baja (B) , entre 63 y 68° C. La determinación de la temperatura de gelatinización a través de la digestión alcalina constituye una herramienta muy útil para el fitomejorador por su sencillez , 31 rapidez y confiabilidad . No se requieren equipos sofisticados para realizarla y en un laboratorio de mediana capacidad se pueden analizar aproximadamente 3.000 muestras/semana; esto es de especial importancia cuando se trabaja con un volúmen alto de líneas segregantes por semestre . La evaluación se inicia con la semilla F3 , la cual debe provenir de una sola planta, y se repite generación tras generación hasta la F6 cuando el material genético , en la mayoría de los casos, alcanza la homocigosis . Cuando los progenitores que intervienen en un cruzamiento difieren en temperatura de gelatinización , usualmente las progenies resultantes se segregan en forma amplia . Las progenies con temperaturas de gelatinización alta o baja alcanzan rápidamente el estado homocigoto y la interpretación de los datos es sencilla: A indica que la selección tiene una temperatura de gelatinización alta y por lo tanto es indeseable; B indica que tiene temperatura de gelatinización baja y es deseable; igualmente si la prueba indica que la línea tiene una digestión alcalina entre 4-5 la temperatura es intermedia, cosa ideal . Sin embargo, en generaciones tempranas es frecuente encontrar plantas cuyos granos presentan temperaturas de gelatinización distintas, lo cual es indicativo de que esta planta está segregando por ese carácter y que a través de selección en las generaciones subsiguientes se puede identificar el tipo deseado. La proporción en que se encuentran esos granos puede variar: Ej . 1. A/B, A/I , I/A, I/B , B/A y B/I indican que hay igualdad en el número de granos (Ej : A/B significa que hay el mismo número de granos en temperatura de gelatinización alta como en temperatura de gelatinización baja) . 2. A, I ; A, B; I ,A; I ,B ; B , A y B , I , ó A, I , B ; A, B , I ; I , A,B ; I , B , A; B , A, I y B , I ,A indican que existen granos con temperatura de gelatinización diferentes en dicho orden (Ej : A, I , B significa que la mayoría de los granos puede tener temperatura de gelatinización alta , seguido por los intermedios y los bajos en menor proporción) . Contenido de amilosa . La evaluación directa del contenido de amilosa es un proceso costoso , lento y delicado, que requiere un buen análisis químico. No es práctico realizarla en generaciones segregantes tempranas; una solución parcial consiste en utilizar la prueba de la digestión alcalina para determinar la temperatura de gelatinización que suministrará una evaluación parcial y preliminar del contenido de amilosa con 32 base en la asociación entre las dos características . La temperatura de gelatinización alta casi siempre está asociada con un contenido bajo de amilosa, y la temperatura de gelatinización intermedia muy rara vez corresponde a un contenido bajo de amilosa; sin embargo, una temperatura de gelatinización baja puede estar asociada con un contenido alto, intermedio o bajo de amilosa (Jennings et al, 1981 ). De tal manera que si un programa nacional tiene como uno de sus objetivos principales la obtención de variedades que presenten granos secos y sueltos al cocinarse y de textura blanda y suave al enfriarse, puede descartar con toda confianza aquellas que tienen temperatura de gelatinización alta pues es representativa de arroces con mala calidad culinaria. El contenido de amilosa se puede estimar midiendo la transmisión de la luz a través de la solución de un complejo de color azul que forma el almidón con el yodo. Esta determinación se realiza con referencia a una curva patrón que se construye utilizando diferentes diluciones de amilosa pura. Esta prueba es considerada útil para identificar las variedades bajas en amilosa con alta temperatura de gelatinización (74-80° C) , porque la extracción de amilosa es mínima para tales variedades . { Metodología La prueba de amilosa comprende los siguientes pasos : Preparación de las muestras y reactivos. Para preparar las muestras se utiliza el siguiente procedimiento: Se toman muestras de 30 a 50 granos enteros de arroz pulido, se brillan utilizando un lienzo seco , - y se muelen . Luego se pasan por una malla número 100 para eliminar la harina gruesa . Las muestras así preparadas se guardan en sobres rotulados . Como reactivos se utilizan: 1. Solución de yodo, que debe ser preparada inmediatamente antes de hacer la 33 evaluación; solución de hidróxido de sodio 1N, que se debe preparar desde el día anterior; solución de ácido acético 1N y alcohol etílico de 95%. 2. Preparación de la solución yodo-yoduro de potasio o de lugol : En un vaso de precipitados (beaker) de 100 ml se depositan 0.2 g de yodo , 2 g de yoduro de potasio y se les agrega un poco de agua destilada para disolverlos . Luego se tapa y se deja en reposo por tres horas en un lugar protegido de la luz . Posteriormente se pasa a un balón de 100 ml , de color ámbar, y se completa el volúmen. El balón se agita y se deja en reposo durante una hora, al cabo de la cual la solución está lista. Este reactivo debe ser utilizado el mismo día de su preparación. 3. Solución de ácido acético 1N. Para prepararla, se toma con una pipeta una alícuota de 6 ml de ácido acético glacial y se deposita en un balón de 100 ml que contiene un poco de agua destilada. Luego se completa el volúmen y se agita el balón. La solución está lista para ser utilizada. 4. Solución de hidróxido de sodio 1N. Se pesan 40 g de hidróxido de sodio y se disuelven en un poco de agua destilada. Se depositan luego en un balón de un litro, se completa el volúmen del balón y se agita la solución, para dejarla luego en reposo. Esta solución debe ser preparada el día anterior, para permitir que se enfríe completamente . 5. Otro reactivo que debe estar disponible es alcohol etílico con 96% de conconcentración. - Tratamiento de las muestras con los reactivos. 1. De cada una de las muestras de harina de arroz previamente preparadas , se pesan por duplicado 100 mg y se depositan en balones de 100 ml; 2. Luego, utilizando una bureta o una pipeta automática, se agrega un ml de alcohol etílico al 96% y se agita el balón para disolver la harina. 3. Se agregan después 9 ml de la solución de hidróxido de sodio 1N, 4. Se colocan los balones a baño de maría durante nueve minutos , para gelatinizar 34 el almidón. Después se dejan en reposo durante 30 minutos , al cabo de los cuales se lavan las paredes con agua destilada y se completa el volúmen . Finalmente, los balones se tapan y agitan. Una vez terminada esta parte, el paso siguiente es la formación del complejo almidón-yodo. 5. De cada uno de los balones que contienen las muestras de almidón gelatinizado se toman alícuotas de 5 ml con una pipeta volumétrica, y se transfieren a balones de 100 ml. 6. A cada uno se añade un ml de ácido acético 1N, para acidular las muestras . 7. Luego se agregan 2 ml de solución de yodo - yoduro de potasio , que forma un complejo de color azul con el almidón. 8. Se completa el volumen del balón con agua destilada y se enrasa; se tapa el balón, se agita y se deja en reposo durante 30 minutos para que la muestra se homogenice . Después de este tiempo , la muestra está lista para realizar la lectura de la absorbencia . - Construcción de la curva patrón. La construcción de la curva patrón se hace antes de efectuar la lectura de la absorbencia de las muestras. Esta curva se obtiene utilizando diferentes diluciones de amilosa pura y siguiendo un procedimiento similar al realizado con las muestras de arroz . El procedimiento es el siguiente : 1. Inicialmente se pesan por duplicado 40 mg de amilosa pura, que se colocan en balones de 100 ml; 2. luego se siguen los mismos pasos realizados para gelatinizar el almidón de las muestras de arroz. 3. Una vez gelatinizado el almidón , se toman alícuotas de 1 , 2 , 3 , 4 y 5 ml y se pasan a balones de 100 ml para obtener cinco diluciones de la solución patrón; 4. luego se les agrega el ácido acético en proporción de 0.2 , 0.4 , 0.6 , 0.8 y un ml , 35 respectivamente, y 0.4 , 0.8 , 1.2 , 1.6 y 2.0 ml de yodo . Se completa el volúmen de los balones , se agitan y se dejan reposar por 30 minutos , antes de realizar las lecturas. 5. Las lecturas de la absorbencia se hacen en un espectrofotómetro, calibrado con una longitud de onda de 590 microniones . Se lee la absorbencia de luz de cada una de las diluciones de la solución patrón (Figura 8 ) . 6. Para elaborar la curva patrón , se colocan en el eje X lasconcentraciones de amilosa de las diluciones , y en el ejeY los valores de absorbencia. La curva que se obtiene al unir estos puntos tiene una pendiente cuyo valor es el factor de conversión que se utilizará para calcular el contenido de amilosa de las muestras. 7. Este factor de conversión es igual a la concentración de amilosa multiplicado por 20, que es el factor de dilución y dividido por la absorbencia. El factor de conversión se calcula para cada dilución , y su valor promedio es el que se utilizará luego para estimar la amilosa de las muestras. - Lectura e interpretación de los resultados. El último paso consiste en leer los valores de absorbencia de las muestras , y calcular sus contenidos de amilosa , que se obtienen multiplicando el valor de la absorbencia de cada muestra por el factor de conversión que se obtuvo al elaborar la curva patrón. Escala e interpretación Los rangos para calificar el contenido de amilosa son los siguientes: Alto contenido de amilosa, entre 28 y 32% · Contenido intermedio de amilosa, entre 23 y 27% Bajo contenido de amilosa, entre 8 y 22%. 36 FIGURA 4. Medición de la longitud del grano de arroz FIGURA 6. Grados de manchado del grano 0 1 2 3 4 5 JP- FIGURA 7. Grados de dispersión alcalina 37 FIGURA 8. Espectrofotómetro empleado para medir los valores de transmisión de la luz FIGURA 9. Medición de la longitud total del gel IR 8 Oryzica 1 FIGURA 10. Grado de separación de los granos de arroz . A: separado; B: moderadamente separado 38 Oryzica 3 Colombia 1 FIGURA 11. Grado de separación de los granos de arroz. A: moderadamente pegajosos ; B: pegajosos FIGURA 12. Cosecha manual FIGURA 13. Cosecha mecánica 39 FIGURA 14. Descascarador del arroz FIGURA 15. Pulidor del arroz CARTER FIGURA 16. Clasificador del arroz 40 Consistencia de gel. Esta prueba se basa en la consistencia de la pasta de arroz y sirve para diferenciar variedades que tienen contenido alto de amilosa . Fué desarrollada para complementar la de amilosa en los programas de mejoramiento genético de la calidad del arroz , pues de esta manera se obtiene un buen índice de la textura del arroz cocido. El contenido de proteína de por si tiene muy poco efecto en los valores de la consistencia de gel . El efecto de la proteína puede ser indirecto , ya que arroces con alto contenido de proteína son más duros y tienden a sobremolinarse bajo condiciones similares, comparados con arroces con un contenido de proteína normal . Guo y otros , 1983, al estudiar la herencia de la consistencia de gel , encontraron que la consistencia dura está controlada por un par de genes dominantes y que era altamente hereditable (90%). La prueba estábasada en la consistencia de pasta fría que presenta el grano de arroz por el efecto combinado de los componentes del almidón : amilosa y amilopectina. Metodología Para evaluar la consistencia de gel se sigue la siguiente metodología: 1. Se muelen de 8-10 granos durante 40 segundos 2. Se pesan por duplicado 100 miligramos de harina de arroz y se depositan en tubos de ensayo 3. Se disuelven en 0.2 mililitros de solución de azul de timol y se agitan, se les agregan dos mililitros de hidróxido de potasio 0.1N para gelatinizar el almidón , se agitan nuevamente y se colocan a baño de maría por ocho minutos y se dejan reposar por cinco 4. Se preparan los tubos para la lectura, colocándolos horizontalmente sobre papel milimetrado. La primera lectura se hace a los 30 minutos y la segunda a los 60 minutos 5. Finalmente se mide la longitud del gel (mm ) desde la base del tubo hasta la parte frontal del gel (Figura 9). 41 Escala e interpretación La clasificación de la consistencia de gel se realiza con base en la siguiente escala: Gel con recorrido de 27 a 35 mm: consistencia de gel dura o alta. - Gel con recorrido de 36 a 49 mm : consistencia de gel media o intermedia. Gel con recorrido de 50 o más milímetros : consistencia de gel blanda o baja. Este parámetro sirve para diferenciar entre variedades con alto contenido de amilosa. Los arroces con consistencia de gel alta se endurecen después de enfriarse , mientras que los que tienen consistencia de gel baja se mantienen suaves. No se recomienda utilizar esta escala en generaciones tempranas sino en líneas avanzadas , como un complemento del contenido de amilosa 42 Preguntas de estudio 1. Los siguientes procedimientos no están en un orden lógico . Indique el orden correcto: a. Se descascaran 2-5 gramos de la muestra b. Se pulen durante 5-7 minutos c. Se limpian en un tamiz d. Se depositan en tubos de ensayo e. Se les agrega arena fina u otro abrasivo f. Se escogen cinco granos representativos g. Las muestras pulidas se colocan en una base de fondo oscuro h. Se obtiene un promedio de la longitud i. Se mide su longitud en milímetros 2. Granos con una longitud promedio de 5.5 mm ó menos son clasificados como de variedades de grano y los de 7.6 mm ó más de grano 3. En la evaluación del centro blanco se tiene una escala que va de 0 a 5, donde a grano translúcido y a grano totalmente manchado. corresponde 4. Coloque al frente de cada una de las características de los granos el grado al cual corresponden: Grado a. Grano totalmente desintegrado b. Grano hinchado c. Grano totalmente abierto d. Grano inalterado 5. Marque con una X el enunciado correcto: a. Cuando los progenitores que intervienen en un cruzamiento presentan diferentes temperaturas de gelatinización , por lo general las progenies no se segregan. b. A/B se interpreta como igual número de granos con temperatura de gelatinización alta como baja. 43 C. Cuando un programa de mejoramiento necesita obtener variedades que presenten granos secos y sueltos al cocinarse y de textura blanda y suave al enfriarse, se deben descartar aquellos que presenten temperaturas de gelatinización baja. d. Entre los reactivos que se necesitan para la prueba de amilosa están: solución de yodo , solución de ácido acético 1N y alcohol etílico al 96%. e. 66 Para la elaboración de la curva patrón se coloca en el eje " x " los valores de absorbencia y en el eje " y" las concentraciones de amilosa de las diluciones. f. Arroces con consistencia de gel alta se endurecen después de enfriarse. 44 Evaluación calidad directa de culinaria del la arroz El objetivo es comentar brevemente las diferencias existentes entre variedades de arroz en cuanto a la calidad culinaria y los métodos utilizados en su evaluación . Con el incremento en la producción de arroz , los consumidores se han vuelto más exigentes en cuanto a la calidad del grano , en especial en lo referente a la apariencia y calidad culinaria. Por otra parte, los fitomejoradores constantemente están efectuando cruzamientos entre variedades que difieren bastante en sus características de grano, haciendo menos predecible la selección por calidad (Damardjati et al, 1986). El arroz cocido difiere mucho en sus propiedades de textura (suavidad, pegajosidad, brillo y blancura) las cuales están relacionadas con la proporción amilosa/ amilopectina (Juliano 1979) y Juliano et al, 1965 . Existen preferencias marcadas entre consumidores por tipos y calidades de arroz; de igual manera existen diferencias grandes en cuanto a la forma de preparar y cocinar el arroz, las cuales varían de un país a otro y aún entre regiones de un mismo país; por consiguiente, no existe un método universal de preparación del arroz , de la misma manera que no existe una variedad de arroz universalmente aceptada por todos . Según Juliano ( 1985) los distintos métodos utilizados para la cocción del arroz blanco se pueden agrupar en siete categorías : 1. Método del horno. En un recipiente de pyrex se agregan entre 220 y 260 ml de agua hirviendo y 100 gramos de arroz; se tapa el recipiente y se coloca en el horno durante 28 minutos a 176 C; se destapa el recipiente y se deja secar el arroz por otros cinco minutos. 2. Cocción del arroz en una pequeña cantidad de agua. Es utilizado en Burma, Egipto, Francia, Grecia, India , Indonesia , Japón , Corea y Tailandia. Se hierven 45 200 ml de agua en un recipiente y luego se agregan 100 gramos de arroz; se dejan hervir por dos minutos , se tapa el recipiente y se cocina el arroz por otros 18 minutos ; en esta última parte se coloca una cubierta de asbesto debajo del recipiente . Existen variantes en este método; en Burma, Francia, Japón , Korea y Tailandia se utiliza agua fría en lugar de agua hirviendo en tanto que en la India y en Japón el arroz se remoja en agua durante 30 minutos y se drena antes de agregarle el agua hirviendo. 3. Cocción del arroz en una cantidad intermedia de agua. Es utilizado en Argetina , Burma, Portugal y España; se hierven 400 ml de agua en un recipiente de aluminio y se le agregan 100 gr de arroz ; se dejan hervir por dos minutos ; luego se tapa el recipiente y se cocina el arroz por otros 13-18 minutos; el agua sobrante se bota antes de servir el arroz . En Burma se utiliza agua fría en lugar de agua caliente y después de cocido el arroz se coloca destapado en una estufa a 176°C durante cinco minutos. 4. Cocción del arroz en una cantidad excesiva de agua . Utilizado en Australia, Alemania Occidental , Italia y Tailandia; se hierven 800 ml de agua en un recipiente de aluminio, se agregan 100 gramos de arroz y se deja hervir destapado durante 12-20 minutos; el agua sobrante se bota antes de servir el arroz. En Australia no lavan el arroz antes de cocinarlo , mientras que en Tailandia se emplea agua fría en lugar de la caliente . Por otro lado en Italia y Tailandia después de botar el agua sobrante el arroz se seca al vapor en una estufa a 176°C durante cinco minutos. 5. Cocción del arroz al vapor. Utilizado en Indonesia ; 100 gramos de arroz se vierten sobre un recipiente que contiene agua caliente y que está perforado para que salga el vapor. Este recipiente se coloca dentro de otro que contiene igual cantidad de agua hirviendo y se deja por 10 minutos , luego el recipiente se coloca sobre otro que contiene agua caliente y se cocina al vapor por 30 6 45 minutos. La cantidad de agua utilizada equivale al 1.5 en peso del arroz. 6. Utilización del vapor y aceite (Irán) . Se hierven 800 m de agua en un recipiente de aluminio; se agregan 100 gramos de arroz y se dejan hervir durante 5-15 minutos dejándolo destapado; luego se bota el exceso de agua y se pasa el arroz a otro recipiente que contiene una cucharada de aceite ( 15 ml) y 60 ml de agua caliente y se cocina al vapor sobre agua caliente durante 15 minutos. 46 7. Utilización de agua y aceite (Brasil , Chile , Ecuador, Alemania Occidental, México y Perú) . En una sarten se frien 100 gramos de arroz en una cucharada de aceite ( 15 ml) durante 2-5 minutos ; luego se agregan 200-250 ml de agua y el arroz se cocina durante 20, 25 6 28 minutos tapando el recipiente . En Ecuador y Perú, el aceite y el agua se hierven primero , luego se agrega el arroz, se tapa el recipiente y se cocina durante 30 minutos. En el método de cocción utilizado en el Programa de Arroz del CIAT se utiliza una relación volumétrica de 1 :2 o sea, un pocillo de arroz blanco (250 gramos) por dos pocillos de agua (500 ml) ; el agua se vierte sobre una olla de aluminio, la cual se coloca sobre una estufa eléctrica; se agregan dos cucharadas de aceite vegetal (60 ml) y sal al gusto y cuando el agua está caliente se echa el arroz previamente lavado; el tiempo de cocción es de 50 minutos contabilizados a partir del momento en que se vierte el arroz sobre el agua caliente . Se deja hervir y cuando el arroz empieza a secar se tapa la olla y se pone la estufa en bajo, hasta completar los 50 minutos; en ese momento se baja la olla y se saca el equivalente a un pocillo de arroz cocido , el cual se deposita sobre una servilleta de papel con el fin de determinar en forma visual el grado de separación de los granos de acuerdo con la siguiente escala : a. Separados: granos secos y sueltos , los cuales fácilmente se pueden separar entre sí (Figura 10) . b. Moderadamente separados: granos secos con una ligera tendencia a permanecer unidos (Figura 10). c. Moderadamente pegajosos : granos un poco húmedos y adheridos ó pegados entre sí (Figura 11 ) . d . Pegajosos: granos húmedos , adheridos ó pegados entre sí y que no es posible separarlos (Figura 11 ) . Además , también se determina la cantidad total de arroz cocido resultante de la muestra de arroz crudo , así como el sabor y olor que pueda presentar. Una hora después se determina , mediante el tacto , la textura o dureza del grano de arroz cocido; según el grado de dureza , los arroces se clasifican en blandos ó duros . Los arroces más cotizados y preferidos en nuestro medio son los que presentan granos secos y sueltos que no se endurecen al enfriarse , los cuales corresponden a 47 los que tienen temperatura de gelatinización intermedia y un contenido intermedio de amilosa. Los testigos utilizados en la prueba de cocción son : a. Colombia 1 : presenta granos húmedos y pegajosos y su rendimiento de arroz cocido es bajo (relación 1 : 2). b. Bluebonnet 50 : presenta granos secos y sueltos , los cuales permanecen blandos cuando se enfrían; su rendimiento en arroz cocido es alto (relación 1 : 3) . c. IR 8: presenta granos secos y sueltos que se endurecen al enfriarse; su rendi miento en arroz cocido es intermedio ( 1 : 2.5-2.7) . El método utilizado en el CIAT permite discriminar perfectamente entre estos tres testigos. Muchos laboratorios utilizan agua del grifo ó agregan sal al arroz con el fin de simular condiciones reales de preparación del arroz; sin embargo, la sal altera las características de gelatinización del almidón y del grano, dependiendo de la concentración y tipo de sal . El sulfato de magnesio incrementa la absorción de agua y la cantidad de solubles; el cloruro de calcio reduce la absorción de agua, en tanto que el cloruro de sodio, el sulfato de sodio y el cloruro de magnesio no incrementan la absorción de agua. Con excepción del sulfato de magnesio, todos reducen la cantidad de sustancias solubles en el agua . El pH del agua afecta la dureza del arroz cocido; se prefiere agua con pH entre 6.9 y 7.1 (Juliano , 1985) . 48 Preguntas de estudio Escriba falso (F) ó verdadero (V) al frente de cada frase: 1. La relación amilosa/amilopectina influye en las propiedades de textura del arroz cocido. 2. Los arroces no cerosos son muy suaves y más cohesivos , pegajosos y brillantes que los cerosos. 3. La temperatura de gelatinización , el contenido de proteína y el grosor del grano afectan el tiempo de cocción. 4. Arroces con alta temperatura de gelatinización requieren pocos minutos para cocinarse. 49 Calidad molinera La calidad molinera está definida con base en la proporción del grano que permanece entero ó en tres cuartos de su tamaño después de ser sometido al proceso de descascarado y pulido . Dicha calidad de una variedad es un factor importante para su adopción por parte de los agricultores ; sin embargo, su nivel de importancia varía entre los diferentes países y dentro de ellos a través del tiempo. Los molineros están siempre deseosos de manejar variedades con buena calidad molinera (alto porcentaje de granos enteros) ; sin embargo, las tolerancias máximas dictadas por el mercado varían según los países . Asì , por ejemplo , los arroceros de Estados Unidos son más exigentes en calidad molinera que los del Brasil y éstos a su vez más que los de República Dominicana y Colombia. El arroz tipo US No. 1 , tiene una tolerancia máxima del 4% de grano partido, mientras que el No. 1 del Brasil tiene una tolerancia máxima del 10% . En cambio, tanto en República Dominicana como en Colombia dicha tolerancia de granos partidos es del 12% para el arroz superior y el grado 1 respectivamente. Factores que afectan la calidad molinera La calidad molinera es una característica que está determinada por factores ambientales y de manejo, tales como la cosecha, trilla, secamiento , almacenamiento, equipo de molienda y las condiciones de procesamiento, grado de molienda y proporción de granos enteros . Cada uno de estos aspectos de la calidad influyen en el potencial de molienda del arroz cáscara . Cosecha y trilla En la gran mayoría de los casos la cosecha y trilla son procesos que se ejecutan en forma simultánea. Existen dos tipos fundamentales de cosecha: la manual (Figura 12) y la mecánica (Figura 13) . La primera se realiza cortando las plantas con una hoz, y la trilla se hace ya sea en forma inmediata o se apilan las plantas para realizarla posteriormente. La trilla puede ser manual o mecánica . La cosecha y trilla mecanizada con el uso de máquinas llamadas combinadas permite completar las labores de cosecha en menor tiempo. 50 El momento adecuado para la cosecha y el contenido de humedad son de gran importancia, ya que influyen en el rendimiento en molino del arroz . Tanto una cosecha temprana como una tardía afectan negativamente el rendimiento del grano y la molienda. Si el arroz es cosechado con demasiada humedad tiene un alto porcentaje de granos inmaduros , lo cual incrementa el porcentaje de granos yesosos que son susceptibles de romperse originando un rendimiento más pobre en el molino; y si por el contrario la cosecha se realiza con el grano muy seco , el cambio de humedad del grano por las lluvias y el rocío de la noche y seguidamente el secado durante el día por el sol, hace que los granos se quiebren , principalmente granos largos , y se puede aumentar la incidencia de insectos y el ataque de vertebrados (roedores , aves y otros) . Se ha determinado que el tiempo óptimo de cosecha es cuando el grano contiene de 21-24% de humedad , o sea cuando los granos de la parte superior de la panícula están completamente maduros y los granos inferiores, es decir, los de la base han pasado del estado lechoso al pastoso . En la cosecha manual se ha establecido que el trillado puede generar pérdidas si se efectúa de tal manera que rompa los granos , como ocurre cuando se golpea con palos o contra una superficie. Adicionalmente , las pérdidas también pueden ser debidas a granos que se quedan sin trillar. En cuanto a la cosecha mecanizada se refiere , las cortadoras mecánicas de arroz generalmente pueden ocasionar pérdidas de alrededor del 2% debido a mala calibración de las máquinas, falta de preparación técnica del operario, ó un alto porcentaje de humedad en el grano. Secado Los granos son higroscópicos por naturaleza; esto significa que se humedecen o secan dependiendo de la temperatura y humedad relativa del aire que los rodea. Es conveniente tener presente que no sólo es importante reducir la humedad del grano en un corto tiempo, sino también que es preciso saber secar adecuadamente el producto para que éste no pierda su integridad . El empleo de las altas temperaturas y bajos flujos de aire aceleran el secado pero ocasionan fisuras o roturas en el grano; la misma eficiencia se puede lograr aumentando el flujo de aire y rebajando la temperatura del aire de secamiento. 51 El grano de arroz con alrededor del 18% de humedad puede mantenerse por algunos dìas sin deterioro biológico (rompimiento del grano, daños a la cubierta de la semilla, decoloramiento , pérdida de poder germinativo y cambios nutricionales) , antes de secarse al 13-14% de humedad requerido para almacenamiento y molienda. Las dificultades de secar el arroz sin usar métodos mecánicos son grandes, ya que el grano puede llegar del campo con alta humedad, generalmente entre 17-24% siendo necesario bajar este contenido de humedad a 13%. He aquí algunas de las ventajas del empleo de secadoras mecánicas : 1. La operación del secado puede controlarse con mayor precisión . De esta forma el contenido de humedad del grano puede reducirse hasta un punto más cercano a los niveles necesarios para la molienda. 2. El secado puede hacerse tanto en buen como en mal tiempo. 3. Esto permite a los agricultores planear la recolección para utilizar más eficientemente la mano de obra disponible. Almacenamiento La meta primordial del almacenamiento es preservar la calidad del grano. El arroz recién cosechado, de cualquier grado de calidad , debe prepararse y almacenarse de tal modo que en el momento de su consumo conserve el mismo grado que poseía al iniciarse el período de almacenamiento. El contenido de humedad del 14% se considera seguro para el almacenamiento del arroz con cáscara hasta 4-5 meses . Para almacenamientos prolongados , de 6 meses en adelante, este contenido de humedad debe reducirse al 13%. La temperatura ambiental en la bodega es un buen indicador de las condiciones de almacenamiento. Las altas temperaturas fomentan el desarrollo de insectos y microorganismos. El principal daño económico causado por los hongos es la decoloración del grano lo cual reduce su valor comercial . También se deben inspeccionar con regularidad las bodegas de almacenamiento, 52 para deteminar si hay indicaciones de cambios en el color y sabor del grano, o infestaciones de ratas o de insectos dañinos. Aunque resulta más conveniente almacenar el arroz sin descascarar, puesto que la cáscara lo protege de los insectos que atacan el grano almacenado , este almacenamiento requiere precauciones especiales , porque no se trata de un producto inerte sino vivo y con respiración . La capacidad para almacenar granos con seguridad permite a los comerciantes y consumidores conservar los excedentes de las grandes cosechas en determinados años . Estas reservas pueden utilizarse en el caso de que las cosechas disminuyan al año siguiente . Los puntos esenciales para el almacenamiento seguro son: 1. Secar el arroz cáscara hasta que tenga un contenido de humedad del 13-14% antes del almacenamiento. 2. Mantener en buen estado las bodegas de almacenamiento. 3. No almacenar insecticidas y/o fertilizantes cerca de las existencias de arroz. 4. Controlar los insectos. Arroz precocido Los campesinos de muchas regiones del sureste asiático , durante muchos años han pretratado el arroz cáscara con agua y calor antes de molinarlo. La precocción del arroz paddy es muy popular en las regiones de Sri Lanka, Bangladesh , India, Nepal y Pakistan , igualmente en ciertas regiones de Africa, Asia y el Caribe . Se estima que la quinta parte del arroz producido mundialmente es precocido (Kid y Williams , 1945 ; Tata, 1962; Garibaldi , 1974) . Por esta razón la precocción es de principal importancia en la economía del arroz a nivel mundial y conforma una de las industrias alimenticias más extensas en el mundo. El significado de precocción es exactamente lo que su nombre indica arroz que ha sido cocido parcialmente . El proceso consiste en humedecer el arroz cáscara en 53 agua hasta que esté saturado, drenar el exceso de agua, y luego someterlo a calentamiento con vapor o agua caliente para gelatinizar el almidón del grano . Finalmente el grano se seca. Existen varios métodos para efectuar la precocción : 1. Nivel doméstico 2. Humedecimiento-drenaje- vapor- secado 3. Secado y precocción en forma simultánea 4. Alta presión El precocido conduce a muchos cambios en las propiedades del arroz y no es exagerado decir que el grano de arroz después de precocido es un grano totalmente diferente. Los principales cambios se pueden resumir así: 1. Los granos de arroz pulido que son un poco opacos , se vuelven cristalinos, translúcidos , duros y de una tonalidad ambar. 2. Se incrementa el rendimiento del arroz entero. 3. Aumenta el contenido de vitamina B , P y Ca y por ende, mejora la calidad nutritiva. 4. Mayor contenido de aceite en el salvado. 5. La hidratación y el comportamiento en cocción, la calidad comestible y la calidad del producto son alteradas . La intensidad en la mayoría de estos cambios está relacionada con la naturaleza y severidad del tratamiento. Propiedades físicas del arroz precocido Características del grano. El arroz precocido es ligeramente más corto y ancho que el arroz crudo; por esta razón el arroz precocido parece más grueso y redondo después de la cocción. Los granos de arroz , que son un poco opacos , se vuelven algo cristalinos y translúcidos después de la precocción. Las áreas yesosas se vuelven translúcidas . Probablemente los gránulos de almidón se gelatinizan y se rompen los 54 cuerpos proteínicos adheridos unos a otros para formar una masa compacta , reduciéndose así la dispersión de luz en los límites de los gránulos . El endurecimiento del arroz es otro efecto bien conocido ocasionado por la precocción. La dureza es proporcional a la severidad del tratamiento con calor durante el procesamiento. Con la precocción, el arroz toma un color amarillo claro ó ámbar . Este cambio de color parece ser causado principalmente por el nivel relativamente alto en la reducción de azúcares y aminoácidos y el tratamiento con calor. Sin embargo , los pigmentos de la cáscara pueden contribuir en forma parcial , ya sea por difusión dentro del endospermo , o porque son absorbidos por el endospermo al partirse la cáscara durante el humedecimiento . Las condiciones de procesamiento durante la precocción determinan también la intensidad del color. Las condiciones de humedecimiento y vapor moderadas, dan un color leve; mientras que condiciones severas dan una decoloración más profunda, lo cual puede ser causado en parte por el resquebrajamiento de la cáscara a temperaturas por encima de 70º C y la consecuente absorción de los pigmentos de la cáscara disueltos por el endospermo (Bhattacharya y Subba Rao, 1966b) . Calidad molinera El arroz cáscara precocido al igual que el arroz no precocido pueden fisurarse si el secado no es apropiado y por consiguiente se quebrarán cuando se moline . Una precocción incompleta también causa incremento en el quebrado . En otras palabras, el arroz precocido debe dar casi el 100% de grano entero , independiente de la variedad, excepto cuando el procesamiento, especialmente el secado , es deficiente. Estos resultados demuestran que la precocción es un medio excelente de recuperación del arroz cáscara que ha sido dañado por secado , cambios atmosféricos o remojo . También , la cosecha del arroz en la época apropiada, es importante para la molienda si no es precocido, pero no es importante si éste es para precocción. Algunos otros cambios ocurren en el comportamiento molinero del arroz precocido . La cáscara se rompe ligeramente después de la precocción y el descascarado , por consiguiente, se vuelve más fácil y consume menos energía . Esto último es una 55 ventaja; pero los otros dos cambios son desventajosos , ya que el arroz precocido , por lo que es más duro , requiere más tiempo y por lo tanto más energía para el pulimento. Calidad de cocción y comestible A pesar de que el arroz precocido absorbe muy poca agua y necesita más tiempo para cocinarse que el arroz crudo conserva mejor forma, es más blando , menos pegajoso, pierde menos sólidos cuando se cocina en agua y es más firme en textura que el arroz no precocido. La calidad comestible del arroz es un asunto de gusto personal. Las personas que prefieren el arroz precocido consideran que éste es más digerible y sano y que el arroz no precocido es suave e insípido; mientras que las personas que prefieren el arroz no precocido encuentran que el precocido es demasiado duro y los granos sueltos . Sin embargo, en pruebas de degustación , el arroz precocido es considerado aceptable o aún superior, incluso por las personas que prefieren el arroz no precocido. Ventajas y desventajas de la precocción Resumiendo , podemos decir que las ventajas son las siguientes : 1. El descascarado es más fácil. 2. El quebrado del grano durante la molienda se reduce bastante . 3. El arroz precocido posee grandes cantidades de vitamina B y minerales especialmente Ca, P, y Fe. 4. Se reducen las pérdidas de nutrientes cuando se lava. 5. Los granos permanecen enteros después de la cocción y se reduce la pérdida de sólidos en la cocción con agua. 6. El arroz precocido es apropiado para la preparación de productos enlatados . 7. El salvado contiene más aceite. 8. Al cocinarse una porción de arroz precocido rinde más que una de arroz no precocido. Sin embargo, también tiene ciertas desventajas : 1. El arroz descascarado necesita más tiempo y más energía para pulirlo. 56 2. Tiende a tupir las mallas durante el pulimento . 3. El arroz sobremolinado es aceitoso y poco atractivo. 4. El arroz necesita más tiempo y por lo tanto más energía para cocinarse. 5. Es de textura dura después de la cocción. No es muy preferido por los consumidores. 6. Es propenso a la rancidez , esto es , se altera con mayor facilidad . Proceso de molinería La conversión del arroz con cáscara (paddy) en una forma apropiada para el consumo humano implica la remoción de las cubiertas exteriores (lema y palea) , la cubierta de la semilla (salvado) y por último requiere una especie de pulido o brillado en el que se remueve la capa más fina o cutícula que cubre el grano. La calidad molinera se mide en el comportamiento del arroz con cáscara durante el proceso de molinería. Viene dada por el rendimiento en molino , el cual indica la cantidad total de grano blanco entero y partido recobrado de una muestra de arroz con cáscara y por el rendimiento de arroz entero , que es la proporción de grano entero pulido obtenido de una muestra de arroz con cáscara. El propósito principal de evaluar la calidad molinera es predecir el potencial del arroz molinado que se puede obtener de una muestra de arroz con cáscara. La calificación del arroz molinado en términos de rendimiento en molino y calidad, no depende solamente del tipo ó condición del equipo ó de la destreza del operario , sino que está determinada en gran parte por la calidad del arroz con cáscara. El desempeño de éste durante la molienda está influenciado por características del lote de arroz, incluyendo factores genéticos y ambientales, el tipo de molino utilizado y las condiciones de procesamiento. La apariencia del arroz molinado es importante para el consumidor y por consiguiente para el productor y el molinero . Las variedades que tienen un comportamiento superior en el campo , son aceptadas con dificultad por la industria molinera, si el grano tiene una apariencia inferior una vez molinado . De ahí que esta característica sea de suma importancia en el mejoramiento varietal . Las mediciones directas de la calidad de molinería usualmente comienzan con una muestra masal de líneas avanzadas F5 ó F6, seleccionadas tentativamente para 57 incluirlas en ensayos preliminares de rendimiento. Las muestras se descascaran y se molinan con el equipo de laboratorio. Grado de molienda El grado de molienda es definido como el grado de remoción de las diferentes capas de salvado que cubren el grano de arroz , y varía en gran parte según las propiedades inherentes al arroz con cáscara y parcialmente de acuerdo con la maquinaria y equipos de molienda y la variedad ( Cuadro 2) CUADRO 2. Grado de molienda en diez variedades de arroz. CIAT-Palmira Variedad Pardo CICA 8 ORYZICA 1 ORYZICA 2 BR-IRGA 409 CR 1113 JUMA 58 IR 36 TIKAL 2 SINALDA A80 Grado de molienda salvado removido Arroz (%) 80 80 81 83 83 80 84 82 80 Blanco (%) 72 74 74 72 70 71 74 71 70 10.0 7.5 8.6 13.2 12.5 11.2 11.9 13.4 12.5 El grado de molienda afecta el rendimiento de arroz entero, el contenido de grasa en la superficie, el color del grano y la estabilidad en el almacenamiento. Los maestros en molinería de arroz regularmente ajustan el molino para obtener la mejor calidad de una determinada variedad; sin embargo, es difícil diseñar un método de evaluación que trate a cada genotipo de una manera diferente . Investigadores han demostrado diferencias entre los tipos de molinos descascaradores en lo que se refiere a su tendencia a quebrar el grano . El equipo de laboratorio utilizado en el CIAT está compuesto de un descascarador Mc Gill , pulidores Nos . 1 y 3 y un clasificador Carter (Figura 16) . Estos equipos se calibran de acuerdo con el tamaño del grano, ya que los granos cortos requieren mayor apertura en el descascarador, mayor peso en el pulidor y bandejas de clasificación más pequeñas . 58 Mientras menor peso se coloque sobre el arroz al momento de pulir, mayor el porcentaje de granos enteros y mayor la cantidad de salvado que retiene el arroz (Cuadro 3). CUADRO 3. Calidad molinera de diez variedades de arroz bajo tres tratamientos de peso y tiempo de pulimento. Promedio de dos repeticiones (% ) 59 56 37 61 62 62 54 60 58 22488 CICA 8 ORYZICA 1 ORYZICA 2 IRGA 409 JUMA 58 IR 22 IR 36 TIKAL 2 SINALOA A80 Excelso Partido 9 16 32 9 7 8 15 9 10 2 lb.30"+ 0lb.3" Excelso Partido Excelso 52 50 32 58 58 58 47 56 47 15 20 34 10 9 9 21 11 19 46 45 28 50 52 42 39 36 Partido 20 23 35 15 12 23 27 13 26 26 Variedad 1 1/2 lb.30" +0 lb.30 " 3335 1 1/2 lb.30" En general se dice que el peso ó tiempo de pulimento determina el grado de molienda, que quiere decir el porcentaje de salvado removido al arroz integral o descascarado % de salvado Peso de arroz descascarado -Peso arroz blanco removido Peso de arroz descascarado El salvado es de un color más oscuro que el de la harina de de arroz. Por lo general el 10% del peso del arroz descascarado es removido durante la pulida. El arroz molinado es un poco más pequeño que el arroz descascarado. La superficie externa es lisa y blanca cerosa. Para determinar en el laboratorio la calidad de molinería se requiere el siguiente equipo: limpiadora, descascaradora , molino, pulidora, clasificadora, balanzas. 59 El procedimiento para determinar el rendimiento total en molino es el siguiente : Se pesa un kilo de arroz en cáscara;también se pueden utilizar muestras de 120 gramos lo cual requiere un molino especial. se descascara, luego se pule para separar el salvado ó harina del arroz blanco, se pesa el arroz blanco. Este peso se utiliza para calcular el rendimiento total en molino, que se obtiene restando el peso del arroz obtenido al peso de la muestra, dividiendo por el peso de la muestra y multiplicando el resultado por cien. Luego el arroz blanco se clasifica en tres grupos (Figura 17) : 1. Arroz entero ó excelso (granos enteros y granos de 3/4 de su tamaño) 2. Mitades (menos de 3/4 pero más de 1/2 grano) 3. Arroz pica (de menos de 1/2 grano) A continuación, se reunen los granos enteros con los que tienen 3/4 de grano entero y se pesan para obtener el porcentaje de arroz excelso ó índice de pilada, que se calcula dividiendo el peso de los granos enteros más los casi enteros por el peso de la muestra con cáscara y multiplicando el resultado por cien. Una variedad es adecuada para el mercado si tiene un índice de pilada del 55% ó más . Subproductos De desecho Subproductos de desecho son aquellos que salen del proceso , pués además de ser indeseables , no ofrecen ninguna entrada para el molino . Estos son : las impurezas ó basura extraídas por la prelimpiadora y la cascarilla. Esta es empleada en la fabricación de bloques para construcción y de cemento . Igualmente se usa como combustible para calderas . 60 Utilizables Subproductos utilizables son aquellos que después de ser sacados del proceso pueden ser vendidos en el mercado . Estos son: · La harina de arroz ó de pulimento , utilizada en las fábricas de concentrados. El arroz partido en fracciones grandes , también llamado arroz cristal , que se vende como arroz para sopa. - El arroz partido en fracciones pequeñas (inferiores a 1/4 de grano) , que es conocido como granza, utilizado por las fábricas de concentrados para animales. 61 Preguntas de estudio 1. Coloque en la columna B la letra que corresponde de la columna A. Columna A a. Mala calibración de las máquinas Columna B Optima calidad del grano Formación de fisuras en el grano b. Arroz tipo US No. 1 Tolerancia máxima del 4% c. Cosecha a tiempo Alto porcentaje de granos inmaduros d. 14% e. Factores ambientales y de manejo f. Cosecha con alto contenido de humedad Es uno de los factores que contribuyen a aumentar las pérdidas en el campo Influyen en el potencial de molienda del arroz cáscara g. 20-25 % Contenido de humedad óptimo para el almacenamiento h. Cambio repentinos en el contenido de humedad Contenido de humedad ótimo para la cosecha 2. Escriba falso (F) ó verdadero (V) en cada uno de los siguientes enunciados : a. La calidad molinera mide el comportamiento del arroz con cáscara durante el proceso de molinería. b. La calidad del arroz con cáscara molinado es de gran importancia para obtener buenos rendimientos en el molino. C. La apariencia del arroz molinado es importante para el consumidor y no para el molinero. d. Para obtener mayor porcentaje de granos enteros es necesario colocar menor peso en el pulidor. 62 e. Arroz excelso es aquel que posee sólo granos enteros . f. La precocción del arroz consiste en calentar el grano por medio de vapor. g. La precocción ocasiona cambios en las propiedades del arroz; uno de ellos es la disminución del contenido de aceite en el salvado . h. Una de las características del arroz precocido es que adquiere un color amarillo claro. i. El arroz precocido es de textura dura después de la cocción. 63 Bibliografía ARAULLO, E. V.; DE PADUA, D. B .; GRAHAM, M. Editores . 1976. Rice postharvest technology . Otawa, Canada. International Development Research Center. p. 394. BERRIO, L.E . 1988. Factores que afectan la calidad molinera en el arroz . Resúmen de conferencia para el curso intensivo de arroz . Mayo , 1988. CIAT. p.20. BARBER, S. and BENITO, C. 1976. An approach to the objetive measurement of the degree of milling. RPEC . Reporter. 2(2). p.7 BARBER, S. and JULIANO , B. 1971. Optimizing technologies of rice processing and utilization. In: Juliano, B. Rice : chemistry and technology. Criteria and tests for rice grain qualities. 2nd ed. Minnesota, USA. American Association of Cereal Chemists . p. 443-524. BECHTEL , D.B. and POMERANZ, Y. 1980. The rice kernel. In : Advances in Cereal Science and Technology. 3: 73 : 113 . Y. Pomeranz , ed . Am . Assoc . Cereal Chem. , Inc. St. Paul , MN. BHATTACHAYA , K.R. 1980. 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C 69 Glosario Amilosa: Fracción lineal del almidón; es el principal determinante de la calidad culinaria del grano. Amilopectina: Fracción ramificada del almidón. La relación amilosa: amilopectina influye marcadamente en la calidad culinaria. Arista : Extensión filiforme de longitud variable , que parte del nervio central de la lema. Arroz descascarado : Granos a los que solamente se les ha quitado la cáscara. También se le conoce como arroz integral . Arroz pica: Fracción del arroz pulido constituída por pedazos menores que la mitad del grano. Arroz paddy : Arroz con cáscara. Arroz precocido : Arroz cuyos granos humedecidos se someten al vapor para gelatinizar el almidón y luego secarlos . Capa de aleurona: Capa periférica del endospermo, que contiene aceites y proteínas pero no almidón. Cáscara: Parte del grano de arroz formada por la lema y la palea. Cariópside : El fruto maduro de las planta de arroz , en el que la cubierta de las semillas se adhiere firmemente al pericarpio. Centro blanco : Area opaca localizada dentro del grano , que se debe a la falta de compactación de los gránulos de almidón . No afecta la calidad culinaria y desaparece con la cocción. 70 Coleoptilo : Cubierta protectora cilíndrica que rodea a las plúmulas jóvenes. Coleorriza : La vaina que cubre a la radícula. Descascaramiento: Eliminación de la cubierta exterior del grano de arroz . En ciertas partes se le llama trilla. Embrión : La plántula joven que se desarrolla a partir del óvulo fecundado (diploide) , cigoto , que al germinar produce una planta miniatura . Endospermo : Tejidos nutritivos del ovario maduro formado por la capa de aleuronas y el endospermo amiláceo. Endospermo amiláceo: El grueso del endospermo encerrado por la capa de aleuronas , que consiste en gran parte de gránulos de almidón encostrados en la matriz proteínica. Contiene azúcares , grasas y fibras . El endospermo amiláceo sobrevive al proceso de molienda y pulido como el arroz blanco descascarado . Endospermo no ceroso : Grano : Endospermo amiláceo en el que la fracción de almidón contiene tanto amilosa como amilopectina . El ovario maduro y sus estructuras asociadas , tales como la lema, la pálea, la raquilla, las lemas estériles y la arista, si existe . Grano partido : Granos de arroz blanco que se rompen hasta menos de la mitad de su longitud original . Indice de pilada: Se refiere a los granos completos 6 3/4 partes que se recuperan a partir de la cantidad original de arroz en bruto, como porcentaje. También conocido como arroz excelso. 71 Lema: Bráctea endurecida que consta de cinco nervios , que encierra en parte a la palea. Lodículos : Las dos estructuras escamosas adheridas a la base de la palea. Mesocótilo : En el embrión, el entrenudo situado entre el nudo del escutelo y el coleóptilo. Ovario : Palea: La porción basal, bulbosa del pistilo, que contiene un óvulo. Bractea endurecida que consta de tres nervios y se inserta junto a la lema. Panoja: Inflorescencia determinada que ramifica en forma de racimos, lleva espiguillas pediceladas y florece a partir del ápice hacia abajo . También se le llama panícula. Pericarpio: La pared del ovario maduro cuyas capas celulares forman una cubierta protectora en torno a la semilla. Plúmula : Las hojas embrionarias ó plántula joven del embrión. Pulido: Separación de la capa interna de la cubierta de las semillas (salvado muy fino de arroz) del arroz descascarado, para que la superficie quede limpia y brillante. Rendimiento de molino: Se refiere al arroz molido que se recupera recupera a partir de la cantidad original de arroz enbruto . Se expresa en porcentaje. 72 Anexo Equipo empleado en la evaluación de la calidad culinaria y molinera del arroz A. Calidad culinaria 1.Tamaño y apariencia del grano • Base negra con reglilla graduada en mm 2.Temperatura de gelatinización Cajas plásticas transparentes de 4.8 x 4.8 centímetros. Estufa o incubadora de precisión a 30°C Repipetas graduadas de 10 ml. Bandeja de madera de color negro. 3. Contenido de amilosa ⚫ Balanza de precisión Metler Espectrfotómetro electrónico Baño María · Tamiz de malla 100 Canastillas metálicas con tapa para balones de 100 ml. Repipetas de 10 y 5 ml. 4. Consistencia de gel Balanza Metler • Repipetas de 0.2 ml Agitador Vortex Genie Calderos de cobre • · • Estufa Congelador B. Calidad Molinera . 1. Recuento total e Indice de pilada Aspiradora McGill de 5 libras de capacidad BGV. Descascaradora Carter Day. Capacidad de 1 kilo/min . • Pulidora McGill N°1 . Capacidad 125 gramos y McGill Nº2 . Capacidad 1 kilo. 73 Anotaciones 74 Anotaciones 75 Programa de Capacitación y Comunicaciones Sección de Desarrollo de Materiales para Capacitación Edición: María Lucía C. de Posada , M. A.