CONSEJO NACIONAL DE CIENCIA Y TECNOLOGIA...

CONSEJO NACIONAL DE CIENCIA Y TECNOLOGÍA -CONCYT-

SECRETARIA NACIONAL DE CIENCIA Y TECNOLOGÍA -SENACYT-

FONDO NACIONAL DE CIENCIA Y TECNOLOGÍA -FONACYT-

UNIVERSIDAD DEL VALLE DE GUATEMALA –UVG-

INFORME FINAL

“Efecto del uso del hidróxido de calcio suplementado con óxido de

hierro y óxido de zinc sobre la absorción, el contenido y la

biodisponibilidad de Ca, Fe y Zn de la tortilla”

PROYECTO FODECYT No. 082-2007

Dr. Ricardo Bressani

Investigador Principal

GUATEMALA, ABRIL DE 2017

ii

AGRADECIMIENTOS:

La realización de este trabajo, ha sido posible gracias al apoyo financiero dentro

del Fondo Nacional de Ciencia y Tecnología, -FONACYT-, otorgado por La

Secretaría Nacional de Ciencia y Tecnología -SENACYT- y al Consejo Nacional

de Ciencia y Tecnología -CONCYT-.

iii

RESUMEN

El objetivo del presente estudio fue establecer si la adición de hierro y de

zinc al proceso de nixtamalización del maíz ofrece transferencia de estos

minerales en algún porcentaje al maíz como nixtamal y por consiguiente a la

masa y la tortilla, tal y como ocurre en el caso del calcio proveniente de la cal o

cenizas utilizadas en este proceso.

De los resultados obtenidos, se observó que los iones calcio, hierro y zinc,

compiten, transfiriéndose al maíz detectándose diferencias entre las muestras

trabajadas, por lo que se diseñó un sistema por medio del cual, el Fe y el Zn se

incluyen como fortificantes en el proceso de Nixtamalización del maíz, mejorando

la capacidad nutrimental de la tortilla, ya que estos dos minerales son deficitarios

en la dieta del guatemalteco tanto del área rural como metropolitana.

Se reconoce que con solo la adición del hierro y del zinc a la tortilla, no se

resuelve el problema nutricional de estos dos minerales ya que su

biodisponibilidad depende directamente de la presencia de vitamina C o de

alimentos ricos en este nutriente.

Para fines de estudio, se utilizó un método de nixtamalización

estandarizado y se trabajaron curvas de adición a cinco niveles de hierro y zinc en

relación (1:1) con un nivel fijo de calcio (1%). Se estudiaron también los niveles

de transferencia de estos minerales al maíz fraccionado en germen, endospermo y

pericarpio. Se seleccionaron para este estudio, maíces de la costa sur de

Guatemala y del altiplano así como una variedad de maíz QPM (Quality Protein

Maize) alto en lisina y triptófano.

Palabras Claves: nixtamalización, calcio, hierro, zinc, absorción, maíz,

biodisponibilidad, Vitamina C.

iv

SUMMARY

The aim of this study was to establish whether adding iron and zinc

“nixtamalization” process corn provides transfer of these minerals in corn as a

percentage nixtamal and therefore the dough and tortilla, as is the case calcium

from lime or ash used in this process.

From the results, it was observed that calcium, iron and zinc, competing

ions are transferred to corn worked detected differences between samples, so a

system whereby designed, Fe and Zn are included as fortifier in “nixtamalization”

process corn, improving the nutritional capacity of the tortilla, since these two

minerals are deficient in the diet of the Guatemalan both rural and metropolitan.

It is recognized that with only the addition of iron and zinc the tables, not

the nutritional problem is solved these two minerals as its bioavailability depends

directly on the presence of vitamin C or foods rich in this nutrient.

With a fixed level of calcium (1%) for purposes of study, a standardized

method “Nixtamalización” addition curves were worked five levels of iron and

zinc in relation (1:1) it was used. Transfer levels of these minerals fractionated

corn germ, endosperm and pericarp were also studied. For practical purposes,

corn on the south coast and the highlands of Guatemala and QPM (Quality Protein

Maize) high in lysine and tryptophan were studied.

Key Words: Nixtamalization, calcium, iron, zinc, absorption, maize,

bioavailability, vitamin C, QPM.

v

INDICE

Contenido Página

Resumen iii

Índice de Tablas vii

Indice de Figuras ix

Indice de Gráficas x

PARTE I

I.1 INTRODUCCIÓN 1

I.2 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

I.2.1 Antecedentes de Guatemala 3

I.2.2 Justificación del Trabajo de Investigación 5

I.3 OBJETIVOS E HIPÓTESIS

I.3.1 Objetivos 7

I.3.1.1 General 7

I.3.1.2 Específicos 7

I.3.2 Hipótesis 7

I.4. METODOLOGÍA

I.4.1 Localización 8

I.4.2. Las Variables 8

I.4.3 Indicadores 8

I.4.4 Metodología 9

I.4.5 El Método 9

I.4.5.1 Procedimientos 9

I.4.5.2 Métodos de Análisis 11

I.4.5.2.1 Métodos Físicos 11

I.4.5.2.2 Métodos Químicos 12

I.4.5.2.3 Métodos Biológicos 12

I.4.5.2.4 Métodos de Evaluación Sensorial 13

I.4.6 Técnica Estadística 13

I.4.7 Instrumentos a Utilizar 13

PARTE II

II.1 MARCO TEÓRICO 14

II.1.1 Generalidades 14

II.1.2 Morfología del maíz tropical 16

II.1.3 Estructura del grano de maíz 19

II.1.4 Composición centesimal y valor nutritivo del maíz 21

II.1.4.5 Minerales 26

II.1.4.6 Vitaminas 30

II.1.5 Tecnología postcosecha 32

PARTE III

III.1 RESULTADOS

III.1.1 Mejoramiento del Valor Nutritivo de la Tortilla en lo que

Respecta al Contenido de Hierro y Zinc

39

III.1.1.2 Evaluación de la constancia de la incorporación en el

grano entero, germen y endospermo

51

III.1.1.3 Evaluación del Sabor de la Tortilla 72

vi

III.1.1.4 Establecimiento del Grado de Biodisponibilidad Natural e

Inducida por Vitamina C y/o Alimentos Ricos en Vitamina C

73

III.2 DISCUSION DE RESULTADOS 81

PARTE IV

IV.1 CONCLUSIONES 89

IV.2 RECOMENDACIONES 90

IV.3 REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS 91

PARTE V

V.1 INFORME FINANCIERO 97

vii

LISTADO DE TABLAS

Contenido Página

Tabla No. 1 Características morfológicas de maíz, teosinte y Tripsacum 18

Tabla No. 2 Distribución ponderal de las principales partes del grano 21

Tabla No. 3 Distribución ponderal y del nitrógeno entre las distintas partes del

grano 22

Tabla No. 4 Distribución del peso y del nitrógeno de partes de granos de maíz

común y opaco-2 23

Tabla No. 5 Composición química proximal de las partes principales de los granos

de maíz (%) 23

Tabla No. 6 Contenido de aminoácidos esenciales de las proteínas del germen y el

endospermo del maíz 24

Tabla No. 7 Composición química general de distintos tipos de maíz (%) 25

Tabla No. 8 Contenido promedio de minerales en cinco muestras de maíz 27

Tabla No. 9 Análisis físicos de maíces crudos de distinta variedad 41

Tabla No. 10 Fraccionamiento físico de maíces crudos 42

Tabla No. 11 Análisis proximal de maíces crudos en base seca 43

Tabla No. 12 Análisis proximal de maíces nixtamalizados de distinta variedad 44

Tabla No. 13 Contenido de hierro, calcio, zinc y fósforo en maíces crudos de distinta

variedad reportado como mg/100g de muestra seca 45

Tabla No. 14 Contenido de hierro, calcio, zinc y fósforo en maíces nixtamalizados

de distinta variedad reportados como mg/100g de muestra seca 46

Tabla No. 15 Contenido de ácido fítico en maíces crudos de distinta variedad en base

seca 47

Tabla No. 16 Contenido de ácido fítico en maíces nixtamalizados de distinta

variedad en base seca 47

Tabla No. 17 Análisis proximal de las fracciones de maíces crudos en base seca 48

Tabla No. 18 Contenido de hierro, calcio y zinc en las fracciones de maíces crudos

de distinta variedad en base seca 50

Tabla No. 19 Maíz HS-19R nixtamalizado y sin nixtamalizar a tres niveles de calcio 52

Tabla No. 20 Fracciones de maíz HS-19R nixtamalizado y sin nixtamalizar a dos

niveles de calcio 53

Tabla No.21 Maíz Dekalb nixtamalizado fortificado con Zn a tres niveles y un nivel

fijo de calcio (1%) base seca 54

Tabla No. 22 Maíz Chimaltenango nixtamalizado fortificado con Zn a tres niveles y

un nivel fijo de calcio 1% base seca 55

Tabla No. 23 Maíz HS-19R y QPM nixtamalizado fortificado con Zn a tres niveles

y un nivel fijo de calcio 1% base seca 56

Tabla No. 24 Maíz HS-19R Nixtamalizado con óxido de hierro azucarado a tres

niveles y un nivel fijo de calcio (1%) base seca 57

Tabla No. 25 Fracciones de maíz HS19-R nixtamalizado fortificado con óxido de

hierro azucarado a tres niveles y un nivel fijo de calcio (1%) 58

Tabla No. 26

Maíz HS19-R entero y fracciones nixtamalizado y fortificado con

óxido de hierro aminoquelado (AAQ) al 0.5% y un nivel fijo de calcio

(1.5%) base seca 60

viii

Tabla No. 27 Maíz HS19-R nixtamalizado fortificado con óxido de hierro II a tres

niveles y a un nivel fijo de calcio (1%) en base seca 63

Tabla No. 28 Fracciones de Maíz HS-19R Nixtamalizado fortificado con óxido de

hierro II a tres niveles y un nivel fijo de calcio (1%) base seca 64

Tabla No. 29

Maíz HS19-R nixtamalizado, entero y fraccionado, fortificado con

óxido de hierro II y zinc a tres niveles y un nivel fijo de calcio (1%)

base seca 66

Tabla No. 30 Maíz HS19-R nixtamalizado fortificado con óxido de hierro III y zinc

a distintos niveles y un nivel fijo de calcio (1%) base seca 70

Tabla No.31 Maíz nixtamalizado fortificado con 250 mg de óxido de hierro III y

con 250 mg de zinc y un nivel fijo de calcio (1%) base seca 71

Tabla No. 32 Dietas de trabajo para determinación de retención neta de proteína

(NPR) variedades HS19-R y HSQ3 (QPM) crudo y nixtamalizado 73

Tabla No. 33 Valores de NPR para maíces de variedad HS19-R y HSQ3 (QPM)

crudo y nixtamalizado 74

Tabla No.34 Dietas de Trabajo para determinación de retención neta de proteína

(NPR) variedades Dekalb y Chimaltenango 75

Tabla No. 35 Valores de NPR para maíces de variedad Dekalb y Chimaltenango 76

Tabla No.36 Biodisponibilidad de hierro y zinc por relaciones con Ácido fítico y

calcio para maíces crudos 77

Tabla No. 37 Biodisponibilidad de hierro y zinc por relaciones con Ácido fítico y

calcio para maíces nixtamalizados 77

Tabla No. 38 Porcentaje de degradación de Vitamina C en masa maíz nixtamalizado

y en tortillas 48

Tabla No. 39 Contenido de Minerales (Fe, Ca, Zn) en muestras de tortilla con

vitamina C y sin vitamina C. 79

Tabla No. 40

Resultados promedios de Análisis Sensorial de las tortillas elaboradas

con distintas variedades de maíz nixtamalizado y fortificado con

250mg Fe III, 250mg Zn y 75mg de Vitamina C en 100g

80

ix

LISTADO DE FIGURAS

Contenido Página

Figura No. 1 Planta monoica (Zea mays) 17

Figura No. 2 Estructura del grano de maíz. 20

Figura No. 3 Estructura del ácido fítico (A) y un quelato de ácido fítico (B). 28

Figura No. 4 Mazorca en crecimiento 31

Figura No. 5 Mazorcas en tiempos de cosecha finalizada 32

Figura No. 6 Obtención de granos de Maíz Tratados Térmicamente con cal 35

Figura No. 7 Tortillas a mano 36

x

LISTADO DE GRAFICAS

Contenido Página

Gráfica No. 1 Maíz HS-19R entero nixtamalizado y sin nixtamalizar a tres

niveles de calcio 52

Gráfica No. 2 Maíz entero HS19-R 57

Gráfica No. 3 Pericarpio del maíz HS19-R 59

Gráfica No. 4 Germen del maíz HS19-R 59

Gráfica No. 5 Endospermo del maíz HS19-R 59














Gráfica No. 19 Maíz fortificado con 0.250% Zn y 0.250% de Fe III 72

1

PARTE I

I.1 INTRODUCCIÓN

El maíz transformado en tortilla por el proceso de nixtamalización,

constituye la base de la alimentación de la mayor parte de la población de

Guatemala. La ingesta diaria por adultos es del orden de 350 g/persona/día

(alrededor de 7 a 8 tortillas) y para menores de edad la ingesta diaria llega a

niveles de 150 o 200 g/persona/día (alrededor de 2 a 3 tortillas).

Su alto consumo sugiere que la tortilla puede ser un vehículo práctico para

proporcionar nutrientes deficientes en la dieta del guatemalteco. Una de las

deficiencias más importantes de la dieta nacional es la de hierro y también la de

zinc. En muchos casos, el problema no solo es el de una concentración reducida

sino también la presencia en el alimento de inhibidores que limitan su

biodisponibilidad y por ende su absorción en el organismo pasando a ser un

producto de desecho.

En el caso del hierro, el grano de maíz contiene niveles altos de fitatos los

cuales tienen la capacidad de ligar al hierro, y, nutrientes como la vitamina C

favorecen su biodisponibilidad. El análisis químico de la harina nixtamalizada de

maíz indica que las producidas en el área rural contienen niveles superiores de

hierro que las de origen industrial. Esta diferencia es probable que sea debido a

contaminación durante el proceso, posiblemente por el hierro presente en la cal o

cenizas de producción rural, utilizada en nixtamalización.

El presente proyecto pretende demostrar que la adición de hierro y zinc, en

forma de óxido de hierro II y óxido de zinc al proceso de nixtamalización, puede

ser un método por el cual se pueden incorporar estos minerales a la estructura del

maíz tal y como lo hace el calcio proveniente de la cal o cenizas. Además uno de

los objetivos del presente estudio, es el de evaluar el proceso de absorción de los

minerales utilizados como fortificantes, mediante la medición de su

biodisponibilidad en presencia y en ausencia de vitamina C.

La metodología propuesta, se basa la aplicación del método tradicional de

nixtamalización utilizado por nuestros ancestros y que actualmente continúa

aplicándose en el área rural y metropolitana de la ciudad de Guatemala, para la

elaboración de tortillas, como vehículo para la fortificación del maíz.

2

Este método se estandarizó en tiempo de cocción, tiempo de

reposo, cantidad de cal añadida, relación sólido-líquido y se desarrollaron curvas

de concentración a cinco niveles para la adición de los minerales en estudio,

estableciéndose así el nivel óptimo de absorción de los mismos.

Para evaluar el nivel de biodisponibilidad de calcio, hierro y zinc, se

realizaron varios bioensayos y mediante el monitoreo en peso y alimento

consumido en animales de experimentación se obtuvo la relación de retención

neta de proteína (NPR) y digestibilidad del material ensayado.

Cada bioensayo consistió en alimentar ad libitum a grupos de ratas, de

raza Wistar, de 8 ratas por grupo, con harina de maíz nixtamalizada y fortificada

con hierro y zinc a los niveles de concentración estudiados. El tiempo de duración

de cada bioensayo fue de 28 días.

De los resultados obtenidos, se concluyó que el proceso de

nixtamalización con cal fortificada con hierro y zinc si mejora el valor nutritivo de

la tortilla con respecto a estos minerales, y se determinó que no deben ser

porcentajes altos de agregación para lograr una mejor absorción durante el

proceso.

Sin embargo, para los maíces provenientes del altiplano, se obtuvieron

niveles más bajos o niveles nulos de absorción para el hierro II y zinc.

3

I.2 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

I.2.1 Antecedentes en Guatemala

El proceso de nixtamalización se refiere al método desarrollado por los

mayas y los aztecas para convertir al maíz en un alimento conocido como tortilla.

El proceso como ha sido descrito por varios autores (Serna Saldívar, 1990;

Bressani, 1990) consiste en la cocción del maíz con agua y cal, en variadas

concentraciones (0.6 % a 1.2 % del peso del maíz) por un período de 50-70

minutos, dependiendo de la altura sobre el nivel del mar para luego dejar en

reposo el maíz cocido en estas condiciones, por un período no mayor de 12-14

horas. De los tres factores, el agua, la cal y el tiempo de cocción, incluyendo el

reposo, el uso de la cal ha llamado la atención y ha sido tema de varios estudios

que han sido discutidos en revisiones sobre nixtamalización del maíz (Serna

Saldívar, 1990; Trejo el al., 1982). No existe información de cómo se inició su

uso ya que varias publicaciones han indicado que la nixtamalización se llevó a

cabo al principio con cenizas derivadas de la madera utilizada en la cocción de

alimentos. Un aspecto de interés es que las cenizas de la leña utilizada en la

preparación de los alimentos, contiene además de calcio, una diversidad de otros

minerales incluyendo potasio, hierro y zinc (Papa & Bressani, 2010).

Los efectos de la cocción del maíz con la cal han sido objeto de varios

estudios (Serna Saldívar, 1990; Bressani, 1990; Urizar&Bressani1997; Trejo et

al., 1982). La cocción con cal es alcalina lo que ayuda a destruir el pericarpio del

grano de maíz (Serna Saldívar, 1990; Bressani, 1990; Serna Saldívar et al, 1991).

El ion calcio penetra en el endospermo y en el germen del grano de tal manera que

aumenta su concentración significativamente en estos tejidos (Bressani et al,

2002; Fernández et al, 2004) haciendo de la tortilla una fuente importante de

calcio, sobre todo cuando el consumo de fuentes de calcio es bajo. La alcalinidad

ha sido responsable por un aumento en la biodisponibilidad de niacina (Cravioto

et al, 1952; Kodicek et al, 1959) pero también se le ha atribuido la destrucción de

vitaminas del complejo B como también carotenos (Bressani et al, 1958; Bressani

and Scrimshaw 1958).

Así mismo, existen varios informes que muestran la formación de lisina-

alanina en maíz que ha sido procesado por una cocción alcalina (Chu y Nawar,

4

1976) aunque también se ha demostrado que la cocción alcalina destruye

compuestos derivados de hongos, como fumonisinas (Bressani, 1990; Palencia et

al, 2003).

Además de lo anterior, algunos estudios han demostrado pequeñas

pérdidas en algunos aminoácidos esenciales como lisina (Bressani and

Scrimsahw, 1958).

Otro efecto reconocido del uso de cal en la nixtamalización es la reducción

en el contenido de fibra dietética en la harina nixtamalizada debido a que el

hidróxido de calcio destruye la cáscara del grano (Serna Saldívar et al, 1991;

Bressani et al, 1989), la cual aporta cantidades significativas de fibra.

Los análisis del contenido de minerales en la harina nixtamalizada de maíz

de origen industrial en comparación con la harina o tortilla del área rural,

muestran diferencias con valores para calcio, hierro y zinc (Bressani et al, 1958;

Bressani et al, 1989). Estas diferencias se han atribuido a varios factores como

diferencias de origen analítico, así como también a diferencias inducidas por las

impurezas presentes en la cal, siendo esto último lo más probable. Por ejemplo,

Krause y col. (Krause et al, 1992) han informado valores de 1.9 a 6.1 mg de hierro

/100g de harina de tortilla (peso seco).

Estudios preliminares sobre el efecto del uso de cenizas para la

nixtamalización del maíz mostraron que la tortilla contenía niveles más altos de

hierro y zinc que la tortilla preparada de harina nixtamalizada con cal (Papa &

Bressani, 2010).

Así mismo, el agregado de óxido de hierro junto al hidróxido de calcio

usado en la nixtamalización del maíz se tradujo en una retención del hierro por

parte del maíz. Sin embargo, se desconoce sobre la biodisponibilidad del hierro

retenido en el maíz. Con respecto al calcio retenido en la tortilla, los datos de

varios investigadores (Braham y Bressani, 1966; Poeron & Erdman, 1988; Serna

Saldívar et al, 1991; Serna Saldívar et al, 1992) han demostrado que el calcio es

altamente biodisponible. Una deficiencia nutricional que ha recibido la atención

es la del hierro y varios estudios se han publicado indicando el problema del

hierro en maíz, debido a los altos niveles de ácido fítico en el grano que tienden a

ligar este mineral y no facilitar su biodisponibilidad. Sin embargo, varios

enfoques de fortificación han dado resultados positivos (Martínez et al, 1997;

Bressani, 1997; Bressani et al, 2005). Por consiguiente se puede asumir con

5

bastante certeza que si el óxido de hierro y de zinc es retenido en el maíz

nixtamalizado, la biodisponibilidad de ambos se vería favorecida por la adición de

ácido ascórbico o de un alimento rico en esta vitamina.

I.2.2 Justificación del Trabajo de Investigación

Se ha encontrado que la dieta rural en Guatemala es deficiente en los

minerales hierro y zinc. Una manera de poder introducir estos minerales en la

ingesta diaria del guatemalteco es a través de la fortificación de un alimento de

consumo diario como son las harinas nixtamalizadas de maíz para elaboración de

tortillas. Estas sin embargo, no son adquiridas por el poblador rural quien come

tortillas de su propio maíz. Por otro lado, el maíz se consume también como atol

y otros alimentos, preparaciones que provienen de la masa y del maíz

nixtamalizado, producto de la cocción del maíz con cal (1-1.2 % del peso del

maíz). Se postula entonces, que el agregado del hierro y del zinc puede hacerse

durante el proceso de nixtamalización junto con la cal y se espera que de allí pase

al endospermo y germen del grano del maíz. Esto constituye el problema a

estudiar en donde además de la cantidad de hierro y zinc a ser adicionada al

proceso de nixtamalización junto con la cal, se tratará de estimar la cantidad

transferida y evaluar su bioutilización.

I.2.2.1 Impacto del Proyecto

El maíz transformado en tortilla a través del proceso de nixtamalización

representa la base de alimentación de la mayor parte de la población en

Guatemala. El consumo varía entre 246 a 558 g/persona/día (promedio rural de

491 g/persona/día) y de 115 g/persona/día para el área urbana (INCAP, 1969).

Aunque el maíz es una buena fuente de energía, la calidad nutritiva de su proteína

deja mucho que desear, por deficiencias en aminoácidos esenciales como lisina y

triptófano. Debido a la ingesta relativamente alta de maíz y al poco consumo de

alimentación complementaria en micronutrientes y en proteína en particular, la

dieta es de baja calidad nutritiva induciendo diferencias nutricionales como la

vitamina A, hierro y otros micronutrientes.

6

Varios esfuerzos se están llevando a cabo para remediar la situación, la

cual es bastante variada, haciendo difícil lograr su implementación y aliviar el

estado nutricional de la población. Los enfoques incluyen el agregado de los

micronutrientes a diversos alimentos en particular, los cereales. Otros alimentos

para programas de nutrición, como la leche son fortificados. Recientemente se ha

introducido el uso de suplementos a ser utilizados en el hogar para la preparación

de alimentos. Otra forma es la de usar operaciones que se ejecutan comúnmente

en el hogar en la preparación de alimentos para fortificarlos como se propone en

el presente estudio, a través la adición de minerales como el hierro y el zinc

durante el proceso de nixtamalización.

I.2.2.2 Resultados Esperados

Así como ocurre con el calcio, se espera que un porcentaje del hierro

añadido y del zinc, se incorpore al grano de maíz aumentando de esta manera el

contenido de estos minerales en la tortilla. Muy probablemente este hierro no sea

biodisponible, sin embargo se espera que el agregado de vitamina C como ácido

ascórbico o como alimento, favorezca la bioutilización del mismo absorbido por

el maíz durante el proceso de nixtamalización.

7

I.3 OBJETIVOS E HIPOTESIS

I.3.1 Objetivos

I.3.1.1 General

Mejorar el valor nutritivo de la tortilla en lo que respecta al contenido de hierro y

zinc.

I.3.1.2 Específicos

1. Medir el nivel de incorporación del hierro y del zinc al maíz

procedente de la cal utilizada en la nixtamalización.

2. Evaluar la constancia de la incorporación en el grano entero,

germen y endospermo.

3. Evaluar el sabor de la tortilla.

4. Establecer el grado de biodisponibilidad natural y la inducida por

Vitamina C y/o alimentos ricos en Vitamina C.

I.3.2 Hipótesis

De resultados obtenidos en estudios previos, respecto al contenido de

elementos minerales en la tortilla, se postula que es posible fortificar la tortilla a

través de la adición de minerales, en particular el hierro y el zinc, junto con la cal

empleada para la nixtamalización.

8

I.4 METODOLOGÍA

I.4.1 Localización

Se utilizaron muestras de maíz recolectadas en zonas aleatorias, mercados

y orillas de la carretera de la Costa y del Altiplano de Guatemala, además se

utilizó una muestra de maíz QPM (PROTICTA), proporcionado por ICTA

Bárcenas. Los ensayos de análisis proximal, contenido de minerales y análisis

sensorial se realizaron en los laboratorios del Centro de Estudios en Ciencia y

Tecnología de Alimentos (CECTA), en la Universidad del Valle de Guatemala.

Los ensayos de biodisponibilidad en ratas de laboratorio se realizaron en el

bioterio del INCAP, ciudad de Guatemala.

I.4.2 Las Variables

I.4.2.1 Variables dependientes

Se consideraron como variables dependientes más significativas, el

contenido de nutrientes de las muestras de maíz en estudio, la fracción

morfológica, la variedad de la muestra, propiedades organolépticas y variables

propias de los métodos utilizados para los análisis fisicoquímicos.

I.4.2.2 Variables independientes

Se trataron como variables independientes la humedad de la muestra, las

condiciones climáticas y de suelo, las condiciones de proceso, y las variables

propias de los métodos utilizados para los análisis.

I.4.3 Indicadores

Se consideraron como indicadores representativos, las concentraciones de

hierro y zinc en la muestra, la biodisponibilidad de estos minerales en las muestras

y el puntaje de aceptabilidad.

9

I.4.4 Metodología

I.4.4.1 Población y Muestra

Se pretende llegar a la población rural de Guatemala donde el maíz se

consume como tortilla u otro alimento derivado del proceso de nixtamalización.

Se da preferencia a niños en desarrollo con deficiencia de hierro y zinc y

mujeres lactantes y embarazadas.

Para el efecto, se seleccionaron muestras de maíz blanco, amarillo y negro,

procedentes de zonas aleatorias, mercados y orillas de la carretera, de la Costa y

del Altiplano de Guatemala, además se utilizó una muestra de maíz QPM,

conocido como PROTICTA, proporcionado por ICTA Bárcenas. Las variedades

de maíz trabajadas fueron: Testigo HS-19R (cosecha), HSQ-3 QPM* (cosecha),

Blanco Dekalb, Amarillo Dekalb, Blanco Chimaltenango, Amarillo

Chimaltenango y Negro Chimaltenango.

I.4.5 El Método

Los análisis con tres réplicas como mínimo, se basaron en la aplicación del

método científico utilizando como premisa la hipótesis planteada.

I.4.5.1 Procedimientos

I.4.5.1.1 Nixtamalización

Lotes de 100 g fueron pesados por triplicado y lavados con agua destilada.

Luego en un recipiente, se le adicionó agua destilada en una relación (3:1) agua-

maíz y 1% de cal, luego se llevó a ebullición constante por 60 minutos. Al

finalizar la cocción, se dejó la muestra en reposo por un lapso no mayor de 12-14

horas para luego eliminar el agua de cocción realizando tres lavados como

máximo, del maíz cocido para eliminar los residuos de cal de la cocción. Tanto el

agua de cocción como el agua de lavado han sido analizadas en su contenido de

calcio, hierro y zinc para determinar el porcentaje de pérdida de los nutrientes

debido al proceso.

El nixtamal se deshidrató posteriormente en un deshidratador de alimentos

de aire cliente (NESCO American Harvest, Garden Master Food Dehydrator and

10

Jerky Maker) a temperatura controlada (75˚ C) para ser luego molido en un

molino tipo Ciclón (Cyclone Sample Mill; UDY corporation Fort, Collins,

Colorado USA, model 3010-030) y dar una harina de un tamaño de partícula que

pase por un tamiz de aproximadamente 60 mesh, la que fue analizada

químicamente por calcio, hierro y zinc.

I.4.5.1.2 Incorporación del Hierro y del Zinc

Para la incorporación de hierro y zinc a las muestras de maíz, se utilizó

como base el método de nixtamalización descrito en la sección anterior.

En esta ocasión, se adicionó el mineral hierro como parte del

procedimiento de nixtamalización, usando como fuente al óxido de hierro a razón

de 0, 0.25, 0.30, 0.50 y 0.75 mg de óxido de hierro por 100 g de muestra que

corresponden a 0, 0.19, 0.23, 0.39 y 0.58 mg de hierro por 100 g de muestra,

respectivamente, estableciendo el nivel cero como control.

Así mismo, se adicionó el mineral zinc, como óxido de zinc a los mismos

niveles que el hierro, es decir, 0, 0.25, 0.30, 0.50 y 0.75 mg de óxido de zinc

equivalentes a 0, 0.20, 0.24, 0.40 y 0.60 mg de zinc por 100 g de muestra de

maíz, dejando un nivel fijo de calcio de 1 %.

La muestra de maíz con los químicos añadidos, se dejó nixtamalizar por un

período no mayor de una hora y posteriormente se dejó reposar por un lapso de

12-14 horas. El maíz nixtamalizado y reposado con estos compuestos químicos

se lavó y luego se separó en dos submuestras, la primera, equivalente al 25 % del

total de producto nixtamalizado y la segunda, al 75 % del total de producto

nixtamalizado. La submuestra correspondiente al 25 % del total de muestra

nixtamalizada, fue secada, molida y usada para el análisis químico de Ca, Fe, y Zn

por el método de espectrofotometría de absorción atómica (AOAC), y de ácido

fítico (Haug y Joachim, 1983).

La submuestra correspondiente al 75 % del total de muestra nixtamalizada,

fue procesada manualmente, separando el endospermo, germen y pericarpio,

fracciones que también han sido secadas, molidas y analizadas individualmente

en su contenido de Ca, Fe y Zn.

Se espera de este estudio, establecer si los niveles de hierro y zinc

incorporados a la mezcla de nixtamalización son o no adecuados en cuanto a su

absorción en cantidades importantes al maíz nixtamalizado y cuál es la fracción

11

que interviene mayoritariamente en la absorción de estos nutrientes. De lo

contrario se utilizarán niveles más altos de óxido de hierro y óxido de zinc.

I.4.5.2 Métodos de Análisis

I.4.5.2.1 Métodos Físicos

Se realizaron algunas mediciones físicas a las muestras de maíz estudiadas

(peso de mil granos, densidad, porcentaje de flotadores) además se estableció la

distribución de las partes estructurales de los granos de maíz.

I.4.5.2.1.1 Disección de granos

Para determinar el porcentaje de cáscara, endospermo y germen se

humedecieron 10 granos (en triplicado) de cada variedad, por término de una

hora, luego con una pinza se fue separando la cáscara, el germen y el endospermo

de cada grano de maíz. Las partes del gano se secaron a temperatura controlada

en un secador de alimentos con aire caliente a 75 ˚C. Seguidamente se pesaron las

partes del gano para determinar el porcentaje de distribución de cada una de las

partes del grano (De Sinbaodi y Bressani, 2001)

I.4.5.2.1.2 Peso de 1000 granos

Se estimó el número de granos de 50 gramos de maíz para cada variedad

(De Sinibaldi y Bressani, 2001)

I.4.5.2.1.3 Densidad

La densidad se determinó, colocando 10 gramos de maíz previamente

pesados en un cilindro con 50 cc de etanol y midiendo el aumento en volumen (De

Sinibaldi y Bressani, 2001).

12

I.4.5.2.1.4 Porcentaje de flotadores

Se obtuvo poniendo 100 granos en un recipiente de vidrio conteniendo

una solución de nitrato de sodio a una gravedad especifica de 1.205 y realizando

un conteo de los granos que flotaban (De Sinibaldi y Bressani, 2001)

I.4.5.2.2 Métodos Químicos

Se ha practicado el análisis químico centesimal –humedad (método 14.003),

grasa (extracto etéreo, método 7.062), proteína (por el método de Kjeldahl en

donde el nitrógeno obtenido se multiplica por 6.25), fibra cruda y carbohidratos

(por diferencia) de cada una de las muestras de maíz nixtamalizado y sin

nixtamalizar, como punto de partida para evaluar el grado de incorporación de los

elementos hierro y zinc durante el proceso de nixtamalizado. Se realizó también

el mismo estudio para las fracciones del maíz, es decir, para la cáscara, el germen,

y el endospermo, nixtamalizado y sin nixtamalizar en base seca, para determinar

el porcentaje de migración del hierro y el zinc hacia las fracciones antes

mencionadas. De todos los análisis se han realizado tres réplicas, reportándose el

promedio y la desviación estándar. Los métodos utilizados están basados en los

sugeridos por la AOAC como métodos oficiales de laboratorio. El contenido de

minerales se obtuvo a través del método de absorción atómica propuesto por la

AOAC. La determinación de vitamina C se basó en el método sugerido por la

AOAC.

I.4.5.2.3 Métodos Biológicos

I.4.5.2.3.1 Bioutilización de Hierro y Zinc

Análisis de hierro por depleción de hemoglobina en ratas, según el

método descrito en la AOAC 43.268 (AOAC, 1984), es el procedimiento sugerido

para evaluar la biodisponibilidad de hierro en las muestras de maíz estudiadas.

Esto se complementa con la adición de vitamina C al nixtamal para la preparación

de la tortilla. La biodisponibilidad de calcio y zinc, se efectúa por medio de

balance metabólico (O’Dell & Savage, 1972; Momcilovic et al, 197532,33).

13

Por otro lado, se utilizaron ratas Wistar de la colonia del Instituto de

Nutrición de Centroamérica y Panamá (INCAP) para la determinación de la

calidad proteica de la materia prima y los productos usando el método de NPR

(Net Protein Retention). Para este efecto, se usaron 8 ratas/grupo experimental

alimentadas ad libitum y monitoreadas en su peso y alimento consumido por un

periodo de 28 días. La digestibilidad se obtuvo a través del análisis de materias

fecales recolectadas individualmente por cada rata por período de 4 días.

I.4.5.2.4 Métodos de Evaluación Sensorial

I.4.5.2.4.1 Evaluación sensorial de la Harina Fortificada con Hierro y Zinc

Una prueba de aceptabilidad, en la cual una muestra de tortilla fortificada

con hierro y zinc se sometió a prueba por un panel de expertos contra una muestra

de tortilla sin fortificar, para evaluar la significancia del cambio en las

propiedades organolépticas de la tortilla.

I.4.6 Técnica Estadística

Las muestras en sus resultados han sido tratadas estadísticamente,

obteniéndose promedios y desviaciones estándar. Para el tratamiento entre

muestras se utilizó la prueba z para verificación de diferencias entre muestras.

I.4.7 Instrumentos a Utilizar

Se diseñó un sistema por medio del cual el hierro y el zinc se incluyeron

como fortificantes en la tortilla. Para esto, se utilizó el método de nixtamalización

constante, descrito previamente, reproduciéndoselos análisis hasta seis réplicas

como máximo con la adición de hierro y zinc a cinco niveles de concentración en

relación (1:1), hierro- zinc y con un nivel fijo de calcio al 1 %.

La adición de vitamina C se realizó en dos fases, una en el proceso de

nixtamalización, luego de haber escogido el nivel de hierro y zinc más adecuado,

y la otra en la fase de elaboración de la masa para la obtención de la tortilla.

Para la verificación de los resultados, se realizaron análisis físicos,

químicos y biológicos complementando el estudio con un test de aceptabilidad del

producto final (tortilla).

14

PARTE II

II.1 MARCO TEÓRICO

II.1.1 Generalidades

Numerosos escritos hablan acerca del significado de la palabra maíz, pero

su significado literal, es “lo que sustenta la vida” y se reconoce como uno de los

cereales con mayor tradición junto al arroz proveyendo de alimentación a la

población humana y animal por sus cualidades nutritivas. Así encontramos que

del grano de maíz, se derivan subproductos como almidón, aceite, biocombustible,

proteínas, edulcorantes alimenticios, bebidas alcohólicas que son de beneficio

para el hombre. De igual manera, encontramos una fuente de fibra natural de las

hojas, el olote, y la planta tierna, utilizada hasta hoy en producción de forraje para

animales en granjas de ganado lechero. (FAO, 1993).

Se estima que el origen de este cereal es en América Latina, por lo que se

clasifica como del Nuevo Mundo, luego se expandió hacia otras regiones del

mundo alcanzando extensiones territoriales que van desde América hasta Europa.

El maíz es una planta que adapta su crecimiento a las condiciones climáticas y

ubicación geográfica de quienes la adoptan para formar parte de su producción

agrícola. Tal es el caso de Canadá cuyos cultivos crecen a 58˚ de Latitud Norte y

Rusia hasta los 40˚ de Latitud sur. Se cultiva también en regiones por debajo del

nivel del mar a más de 4000 metros de altura en los Andes Peruanos. (FAO, 1993)

Sin embargo se aceptan dos grandes clasificaciones del maíz dependiendo

de la latitud y el ambiente en el que se cultiva. El conocido como maíz tropical

cultivado en regiones con ambientes más cálidos, entre la línea ecuatorial y los 30

de latitud sur y los 30˚ de latitud norte y el maíz de zona templada, que se cultiva

en climas más fríos entre los 34˚ de latitud sur y norte. Los maíces subtropicales

se cultivan en las latitudes entre 30˚ y 43˚ en ambos hemisferios.

Dowswell, Paliwal y Cantrel (1996) describen una subclasificación de los

maíces tropicales basada en el ambiente, estas son: de tierras bajas, de media

latitud y de zonas altas.

15

No se tiene certeza del origen genético de este cereal, se sugieren dos

hipótesis al respecto, una que su antecesor silvestre es el teosinte o una especie

primitiva de teosinte que genera al maíz común y la segunda versa que, la forma

desaparecida de maíz tunicado es el antecesor del maíz y que el teosinte fue una

forma mutante de dicho grano tunicado. (FAO 1993).

Botánicamente el maíz se clasifica dentro del género zea dándose a

conocer este cereal como zea mays, L, perteneciente a la familia de las Proáceas

(gramíneas), tribu Maydeas. Se considera entonces al teosinte como una especie

del género zea. Otras especies del genero Tripsacum como el maicillo o

arrocillo se consideran formas salvajes del zea mays. La tabla no.1, describe las

diferencias esenciales entre la planta de maíz y los que se cree son sus

precursores, el teosinte y el Tripsacum.

La importancia económica del maíz (zea mays) radica en las hectáreas de

cultivo a nivel mundial. Datos estadísticos proporcionados por la FAO (1999)

reportan que el maíz se cultiva en más de 140 millones de hectáreas con

producciones anuales de más de 580 millones de toneladas métricas.

El cultivo del maíz tropical tiene su importancia en 66 países a nivel mundial, con

mayor relevancia económica en 61 de ellos. El rendimiento medio del maíz en

los trópicos es de 1 800 kg/ha comparado con una media mundial de 4 000 kg/h.

El rendimiento medio del maíz en las zonas templadas es de 7 000 kg/ha.

(CIMMYT, 1994) y aunque aparentemente el rendimiento del maíz en los

trópicos es más baja, se ha de tener en cuenta que el cultivo del maíz en la zona

templada tienen un ciclo mayor que la mayoría de los países tropicales, por lo que

la diferencia en rendimiento no es tan baja.

Esto da la pauta de que el maíz es un cereal asequible, distribuido en varias

zonas geográficas y que puede ser utilizado como común denominador por una

gran parte de la población mundial.

Por su versatilidad, el maíz tiene múltiples usos y puede ser aprovechado

también en su totalidad en las distintas etapas del desarrollo de la planta para

alimento animal, obteniéndose un alimento rico en fibra para el ganado. Como

16

alimento humano, se utiliza el maíz de las espigas jóvenes, como hortaliza, ésta

se le conoce como maíz baby y que es cosechado antes de la floración de la

planta.

Otra forma de consumo del maíz es en su etapa en que las mazorcas son

tiernas obteniéndose el maíz dulce, sabroso por naturaleza y por último, las

mazorcas aún verdes de maíz común, se consumen a gran escala ya sea asadas o

hervidas y en otras regiones como una pasta blanda.

Una vez cosechadas las mazorcas baby o las verdes, se aprovecha la planta

de maíz que aún está verde, obteniéndose un buen forraje para la alimentación

animal.

Es denotar también, la importancia de este cereal en la industria

manufacturera, aportando subproductos como el almidón, aceite, proteínas,

edulcorantes, bebidas alcohólicas y desde hace poco biocombustible.

El crecimiento demográfico acelerado demanda un incremento en la

producción de este cereal en las próximas décadas, y se hace necesario mantener o

ensayar con nuevos modelos de producción para aumentar la intensidad de este

cultivo a niveles del ritmo de crecimiento poblacional. (FAO, 1993).

II.1.2. Morfología del maíz tropical

R.L. Paliwal, en el depósito de documentos de la FAO, hace una

descripción de la morfología planta de maíz tropical, y la tipifica como una planta

alta, con abundantes hojas y sistema radical fibroso. Hace referencia al número de

hojas en el tallo, calculando un máximo de 30 hojas por tallo.

Es característico de la planta, algunas veces, el desarrollo de una o dos

yemas laterales en la axila de las hojas en la mitad superior de la planta las cuales

terminan en una inflorescencia femenina que posteriormente se desarrolla en una

mazorca cubierta de por hojas que la envuelven, está en la parte de la planta que

almacena reservas tal y como se observa en la figura No. 1. Puede observarse

también la presencia de la inflorescencia masculina en la parte superior de la

17

planta que tiene una espiga central y varias ramificaciones contenido gránulos de

polen.

Fig. No. 1 Planta monoica (Zea mays) Recuperado de

http://www.biologia.edu.ar/botanica/tema5/5_1sexualidad.htm

Una de las definiciones que caracterizan a la planta de maíz es como un

sistema metabólico productor principalmente de almidón, depositado en órganos

especializados (FAO, el maíz en la nutrición humana)

En cuanto al desarrollo de la planta, este se puede dividir en dos fases: la fase

vegetativa y la fase de reproducción.

La fase vegetativa presenta el desarrollo de las partes de los tejidos de la

planta hasta llegar a la floración. Se distinguen en esta fase, dos ciclos, el

primero, se forman las hojas primarias con un desarrollo ascendente. En esta

primera fase la producción de materia seca, grano y residuos de la planta, es lenta

finalizando con la diferenciación tisular de los órganos de reproducción. En el

segundo ciclo se desarrollan las hojas y los órganos de reproducción, este ciclo

finaliza con la emisión de los estigmas. Esta segunda fase se inicia con la

fertilización de las estructuras femeninas que se diferencian en espigas y granos.

18

La etapa inicial de esta fase se caracteriza por el incremento de peso de las

hojas y otras partes de la flor; durante la segunda etapa, el peso de los granos

aumenta con rapidez (Tanaka y Yamaguchi, 1972).

TABLA No. 1 Características morfológicas de maíz, teosinte y Tripsacum

Aspecto de la

planta Maíz Teosinte Tripsacum Hábito Anual

Anual y perenne

con rizomas

Perenne con

rizomas Multiplicación Por semillas

Por semillas

y vegetativa

Vegetativa y

por semillas

Sistema

radicular Estacional

Persistente y

estacional Persistente

Sistema

caulinar

Tallo principal,

pocos

macollos

Con macollos y

ramificado

Macollos

abundantes y

ramificado

Hojas Anchas Similar al

maíz

Angostas a

medio

angostas

Inflorescencia

lateral Femenina

Predominante

mente

femeninas y

algunas

mezcladas

Mezclada Inflorescenc

ia terminal

Masculina,

grande y

dominante

Masculina,

media Mezclada

Espiguillas

femeninas Apareadas Simples Simples

Espiguillas

masculinas Apareadas Apareadas Apareadas Mazorca

Muchas filas,

cubierta

Dos filas,

cubierta

Dos filas,

descubierta Fruto

Desnudo,

no

dehiscente

Con

cubierta

rígida,

cupulado,

dehiscente

Con cubierta

rígida,

dehiscente

Reproducción Sexual Sexual Apomíctica

y sexual Semilla Sin latencia

Latencia en

algunos casos Latencia

Aspecto de la

planta Maíz Teosinte Tripsacum Hábito Anual

Anual y perenne

con rizomas

Perenne con

rizomas Multiplicación Por semillas

Por semillas

y vegetativa

Vegetativa y

por semillas

Sistema

radicular Estacional

Persistente y

estacional Persistente

Sistema

caulinar

Tallo principal,

pocos

macollos

Con macollos y

ramificado

Macollos

abundantes y

ramificado

Hojas Anchas Similar al

maíz

Angostas a

medio

angostas

Fuente: http://www.fao.org/docrep/003/x7650s/x7650s04.htm#TopOfPage

19

La diversidad de genotipos de los maíces encontrados a nivel mundial,

radica en que durante estas fases, la vegetativa y la reproductiva, la planta

desarrolla características y morfologías diferentes que hacen que se adapten por lo

que evolucionan mediante la selección natural y la domesticación.

De ahí que algunos genotipos se han adaptado a zonas ecológicas

concretas, de diferente altitud y latitud, desarrollando características particulares

como por ejemplo, la sensibilidad con respecto a la duración del día y la

temperatura. (FAO. 1993; FAO 2001)

La mejora de las áreas cultivables de este cereal trae como consecuencia

la evolución de la planta con variabilidad del número, longitud y anchura de las

hojas, así como la altura de la planta, los granos y el número de hileras de granos

entre otras.

El numero el peso de los granos, son factores de rendimiento de la planta,

que se derivan propiamente de la genética. El número de granos etapa

determinada por el número de hileras y el número de granos por hilera de la

mazorca. El tamaño y la forma del grano son determinantes de su peso,

asumiendo factores constantes como la textura y la densidad. (FAO 1993; FAO

2001).

II.1.3 Estructura del grano de maíz

Aproximadamente el 18 % de las panojas de maíz, lo constituye el grano,

considerado como fuente natural de alimentación humana. El grano, se desarrolla

fundamentalmente por la acumulación de los productos de la fotosíntesis, la

absorción de nutrimentos en la raíz y el metabolismo de la planta de maíz en la

inflorescencia femenina denominada espiga. La estructura descrita anteriormente,

contiene entre 300 y 1000 granos según el número de hileras y el diámetro y

longitud de la mazorca. El peso del grano varía en un rango muy amplio, entre

19 a 30 g por cada 100 granos. (FAO, 1993; FAO 2001).

20

Cariópside o cariopsis, se le denomina al grano de maíz botánicamente,

este está compuesto por un revestimiento de la semilla, o también conocida como

cubierta seminal y la semilla. La figura No. 2 visualiza el grano de maíz y su

estructura física: el pericarpio, cáscara o salvado, el endospermo, el germen o

embrión y la piloriza (tejido inerte en que se unen el grano y el carozo).

Cabe mencionar que de la evolución de la planta del maíz, ha surgido el

denominado maíz opaco-2 (Quality Protein Maize, QPM). La diferencia principal

con respecto al maíz común, está en el endospermo en el que se identifica una

matriz proteica más delgada, sin embargo la introducción del gen O2 aporta a esta

variedad de maíz mayor cantidad de triptófano y lisina, dos aminoácidos

esenciales deficitarios en el maíz común. Algunos autores como Robutti, Hoseny

y Deyoe (1974) y Robutti, Hoseny y Wasson (1974) han realizado estudios acerca

de la distribución proteica del maíz opaco-2, su estructura en el endospermo y el

contenido de aminoácidos. En la tabla No. 2 se enlista la distribución ponderal

del grano con respecto a sus partes.

Figura No, 2. Estructura del grano de maíz. Tomado de

www.fao.org

21

En esta tabla se aprecia que el mayor porcentaje del grano total lo ocupa

el endospermo con un 83 %, seguido del germen que ocupa un 11 % del grano y

el pericarpio con un 5 %, y la piloriza, y el pedicelo que unen el grano a la espiga,

representa un 2 % del total del grano. Un dato importante en la distribución

porcentual del grano de maíz, es el contenido de nitrógeno que conforma cada una

de sus partes.

Tabla No. 2 Distribución ponderal de las principales

partes del grano

Estructura Porcentaje de distribución ponderal

Pericarpio 5-6

Aleurona 2-3

Endospermo 80-85

Germen 10-12

Fuente: FAO, 1993

La tabla No. 3 muestra el contenido de nitrógeno de las partes anatómicas

de variedades de granos comunes seleccionados entre los que se puede mencionar

los granos con alto contenido de aceite y con elevado contenido de proteínas,

además de tres variedades seleccionadas con proteína de elevada calidad (MPC)

(Bressani y Metz, 1958).

La tabla No.4, destaca el contenido porcentual de nitrógeno y el porcentaje

en peso de materia seca de las partes estructurales (germen, endospermo y

cubierta seminal) de los granos de maíz común comparados con los granos de

maíz opaco-2. Se observa un aumento en el contenido de germen en la variedad

opaco-2 y un aumento significativo en el contenido de nitrógeno.

II.1.4 Composición centesimal y valor nutritivo del maíz

Es relevante el número de estudios que ponen de manifiesto el efecto de

las prácticas agronómicas y la estructura genética sobre la composición química

de las diversas variedades de maíz existentes. A esto se suman otros factores

como las condiciones ambientales que en conjunto determinan la variabilidad, no

solo en sus componentes químicos constitutivos sino sobre el valor nutritivo del

grano.

22

Tabla No.3 Distribución ponderal y del nitrógeno entre las distintas partes

del grano

Muestra de

maíz

Peso de 20

Semillas

(g)

Distribución ponderal (%) Total

N (%)

Distribución del

Nitrógeno (%)

Cubierta

Seminala

Endospermo Germen Cubierta

Seminal Endospermo Germen

EE.UU.4251 5.62 6.3 86.3 7.4 1.31 3.3 81.2 15.5

EE.UU.

Contenido

elevado de

aceite (HO)

5.72 6.4 71.2 22.4 1.99 2.4 68.4 29.2

EE.UU.

Contenido

elevado de

proteínas

(H5)

4.32 6.9 82.7 10.4 2.24 2.2 83.2 14.6

EE.UU.

Contenido

elevado de

proteínas

(HP)

4.97 7.4 78.9 13.7 2.14 2.7 78.2 19.1

EE.UU.

Normal-Sh1

PT

4.38 6.7 79.6 13.7 2.14 2.7 78.2 19.1

Tiquisate

(TGY)(Guate

mala)

8.24 4.9 83.9 11.2 1.37 2.8 75.2 22.0

Guatemalteco

142-48 6.91 6.9 82.1 11.0 1.83 2.6 81.0 16.4

Guatemalteco

Cuyuta 5.95 5.7 82.5 11.8 1.28 2.9 72.4 24.7

Teosinte

guatemalteco 1.56 55.6

b 44.4 — 1.81

c 8.2 91.8

d —

MPC Nutricta 5.91 5.7 82.7 11.6 1.42 1.7 72.8 25.5

MPC amarillo 6.49 5.9 81.6 12.5 1.48 2.4 73.4 24.2

MPC blanco 5.31 5.9 82.4 11.6 1.36 1.4 72.8 25.7 aComprende el pericarpio y la pilorriza.

cComprende la cubierta seminal (I 3 por ciento) y la cáscara (54.3 por ciento).

bLa cáscara contenía 0,26 por ciento de nitrógeno. El teosinte descascarado

contenía 3,81 por ciento de nitrógeno. dComprende el germen.

Fuente: Bressani y Mertz 1958.

23

Algunas características que influyen en el valor nutritivo del grano de maíz

al momento de su consumo son, entre otras: la estructura física del grano, los

factores ambientales y genéticos el proceso previo al consumo y otros eslabones

de la cadena alimenticia.

Tabla No. 4 Distribución del peso y del nitrógeno de partes de granos de

maíz común y opaco-2

Parte del

grano Materia seca (%) Nitrógeno (%)

Normal Normal Opaco-2 Normal Normal Opaco-2

Germen 13.5 8.1 35 20.1 14.9 35.1

Endospermo 80.0 84.0 61 76.5 80.5 60.7

Cubierta

seminal 6.5 7.9 4 3.4 4.6 4.2

Fuente: Landry y Moureaux 1980.

La tabla No. 5 resume el contenido porcentual de la composición de las

partes estructurales del grano de maíz. El mayor porcentaje de proteínas y extracto

etéreo, que son los dos componentes de mayor importancia nutricional, se

encuentran en el germen. En el pericarpio se observa un elevado porcentaje de

fibra cruda, fraccionada en hemicelulosa (67 %), celulosa (23 %) y lignina (0.1 %)

(Burga y Duensing, 1989) y el endospermo sobresale con un alto porcentaje de

almidón. El mayor contenido de minerales e hidratos de carbono se concentran en

el germen. Este último junto al endospermo, aportan cantidades importantes de

algunos aminoácidos esenciales necesarios en la dieta. La tabla No. 6 enlista las

cantidades porcentuales de aminoácidos que el grano de maíz aporta en sus

fracciones estructurales antes mencionadas.

Tabla No. 5 Composición química proximal de las partes principales de los

granos de maíz (%)

Componente químico Pericarpio Endospermo Germen

Proteínas 3.7 8.0 18.4

Extracto etéreo 1.0 0.8 33.2

Fibra cruda 86.7 2.7 8.8

Cenizas 0.8 0.3 10.5

Almidón 7.3 87.6 8.3

Azúcar 0.34 0.62 10.8

Fuente: Watson, 1987.

24

Es importante resaltar que el maíz es deficiente en los aminoácidos lisina y

triptófano, los que se convierten en aminoácidos limitantes en las proteínas del

maíz. La deficiencia de lisina, triptófano e isoleucina, han sido demostrada en

animales de experimentación por diversos autores (Howe, Jason y Gilfillan, 1965)

y un número reducido de estudios con seres humanos (Bressani, 1971).

Tabla No. 6 Contenido de aminoácidos esenciales de las proteínas del

germen y el endospermo del maíz

Aminoácido Endospermoa Germen

b Modelo

FAO/OMS mg % mg/g N mg % mg/g N

Triptófano 48 38 144 62 60

Treonina 315 249 622 268 250

Isoleucina 365 289 578 249 250

Leucina 1024 810 1030 444 440

Lisina 228 180 791 341 340

Total azufrados 249 197 362 156 220

Fenilalanina 359 284 483 208 380

Tirosina 483 382 343 148 380

Valina 403 319 789 340 310 a1, 26 por ciento de N.

b2, 32 por ciento de N

Fuente: Or y Watt. 1957.

En general, la composición química porcentual del grano de maíz, lo

tipifica en diversas categorías, la tabla No. 7 compara diferentes tipos de maíz, en

los que se observa una marcada variabilidad de su composición química de orden

genético y ambiental.

II.1.4.1. Carbohidratos

El principal responsable que repercute en la dureza del grano, es el

almidón que se encuentra en un elevado porcentaje dentro de la estructura del

grano. Este representa entre un 72 a 73 -% del total del grano y está formado por

dos moléculas de glucosa, amilosa y amilopectina, que en base Así un grano con

cantidades altas de amilopectina, resulta en un grano ceroso con baja absorción de

agua por lo que dificulta su cocción.

Sin embargo la evolución de las variedades de maíz, permiten modificar la

estructura del almidón del grano variando las cantidades de amilosa y

25

amilopectina para que se adapten a los requerimientos deseados. (Boyer y

Shannon, 1987)

Tabla No. 7 Composición química general de distintos tipos de maíz

(%)

Tipo Hidratos

de

carbono

Humedad Proteínas Extracto

etéreo

Fibra

cruda

Cenizas

Salpor 75.9 12.2 5.8 4.1 0.8 1.2

Cristalino 70.3 10.5 10.3 5.0 2.2 1.7

Harinoso 70.4 9.6 10.7 5.4 2.2 1.7

Amiláceo 72.8 11.2 9.1 2.2 1.8 2.9

Dulce 69.3 9.5 12.9 3.9 2.9 1.5

Reventador 66.0 10.4 13.7 5.7 2.5 1.7

Negro 75.9 12.3 5.2 4.4 1.0 1.2

Fuente: Cortez Wild-Altamirano, 1972.

II.1.4.2 Proteínas

Seguido del almidón, el contenido de proteínas es el componente más

relevante dentro de la composición del grano de maíz. El porcentaje de este

nutriente varía según la genética de las variedades y se encuentra en un rango de

8 a 11 % del peso del grano seco. Numerosos estudios acerca del contenido

proteico del grano han sido realizadas (Landry y Moureaux, 1970, 1982)

encontrándose que su estructura está conformada por cinco fracciones que le

confieren su calidad proteica. Estas fracciones son: albúminas, globulinas,

prolaminas, glutelinas y residuo o nitrógeno no proteico. (Osborne y Mendel,

Búcaro y Bressani, 2002).

II.1.4.3 Extracto Etéreo

Otra fracción componente del grano de maíz es la del extracto etéreo. El

aceite del grano de maíz, provienen fundamentalmente del germen del grano, El

porcentaje de aceite en esta parte estructural oscila entre 3 a 5 por ciento. Se ha

determinado la calidad de este elemento natural del grano y se han identificado

porcentajes de ácidos grasos de interés, tales como el ácido oleico (entre 36 y 40

26

por ciento) y linoleico (24 por ciento), encontrándose además bajas

concentraciones de ácidos saturados como palmítico y esteárico (2 por ciento y 11

por ciento) lo que hace que el aceite se relativamente más estable. Es de notarse

que en regiones donde se consume maíz desgerminado, se observa deficiencia en

estos ácidos grasos (Bressani et al., 1990)

II.1.4.4 Fibra Dietética

A diferencia del contenido de proteínas y aceite en el grano de maíz, el

contenido de carbohidratos complejos del grano de maíz representados por la

fibra dietética, destacan por su alto porcentaje en fibra insoluble, hemicelulosa,

celulosa y lignina depositados principalmente en el pericarpio y la piloriza,

encontrándose también en las paredes celulares del endospermo, y en menor

medida en las del germen. El contenido de fibra dietética de los granos

descascarados, es evidentemente menor que el de los granos enteros. Otros

carbohidratos como los azúcares, específicamente la sucrosa, además del almidón,

se encuentran presentes en porcentajes que varían de 1 a 3 por ciento del peso

total del grano.

Este porcentaje va ligado al proceso de maduración del grano, así los

granos en vías de maduración, poseen nivele elevados de monosacáridos,

disacáridos y trisacáridos. Conforme madura el grano, disminuyes los azúcares y

aumenta el almidón (FAO, 1993; FAO 2001).

II.1.4.5 Minerales

Otro elemento no menos importante encontrado en la estructura del grano

de maíz es el contenido de cenizas que en promedio, es de un 1 a 1.5 por ciento.

Esta variación se estima que se debe a factores ambiéntales más que a genéticos.

Dentro de la estructura del grano, se ha encontrado que el depósito de estos

nutrientes se distribuye de manera variada, por ejemplo en el germen, se concentra

la mayor cantidad de minerales, cerca del 78 por ciento, entre tanto que en el

endospermo se aprecian cantidades menores a 1 por ciento. Se destacan en orden

de abundancia, el fósforo, el potasio y el magnesio como mayoritarios dentro de la

27

estructura del grano de maíz. La tabla No. 8 muestra el contenido promedio de

minerales en cinco muestras de maíz.

Tabla No. 8 Contenido promedio de minerales en cinco muestras de maíz

Mineral Concentración (mg/100 g) Mineral Concentración (mg/100 g)

Fosforo 299.6 ± 57.8 Potasio 324.8 ± 33.9 Calcio 48.3 ± 12.3

Magnesio 107.9 ± 9.4 Sodio 59.2 ± 4.1 Hierro 4.8 ± 1.9 Cobre 1.3 ± 0.2

Manganeso 1.0 ± 0.2 Zinc 4.6 ± 1.2

Fuente: Bressani, Breuner y Ortiz, 1 1989.

Las dietas vegetales, consumidas ampliamente en países de escasos

recursos, generalmente son deficientes en hierro, zinc y calcio. Aunado a esto,

está la baja biodisponibilidad de estos nutrientes, dada por el alto contenido de

cereales y leguminosas que componen estas dietas. Los cereales no refinados y

las leguminosas tienen un alto contenido de fitatos, los cuales son potentes

inhibidores de absorción de minerales (Gibson et al, 2010)

Las deficiencias de hierro, zinc y calcio han sido asociadas con efectos

adversos en crecimiento, desarrollo cognitivo y salud durante la infancia. Se han

desarrollado varias estrategias para reducir los efectos negativos de estos

antinutrientes, que interfieren en la biodisponibilidad de minerales, en nuestro

caso del hierro y el calcio, proveniente de los cereales y las leguminosas. Entre

estas estrategias se encuentran la adición de ácidos orgánicos (i.e. ácido

ascórbico), complejos de etilenediamina ácido tetra acético (EDTA) y la

desfitinización. (Gibson et al, 2010)

II.1.4.5.1 Fitatos y biodisponibilidad de minerales

Se define biodisponibilidad como “la proporción de un nutriente ingerido

en un alimento, que se absorbe y se utiliza bajo rutas metabólicas normales”. Hay

factores asociados a la dieta y al hospedero que influyen en la biodisponibilidad.

(Gibson et al, 2010)

28

El fitato se refiere al ácido fítico (mio-inositolhexafosfato), el cual está

conformado por un anillo de inositol con seis grupos ester fosfato y sus sales

asociadas: fitato de magnesio, calcio o potasio. Los fosfatos de mio-inositol con

menos de cinco grupos fosfato (i.e. IP-1 a IP-4) no tienen efectos negativos en la

absorción de cinc, mientras que los fosfatos de mio-inositol con menos de tres

grupos fosfato no inhiben la absorción de hierro. (Gibson et al, 2010)

Figura No.3: Estructura del ácido fítico (A) y un quelato de ácido fítico (B).

Tomado de:

http://www.ansc.purdue.edu/courses/ansc443/class_notes/nutrition.html

El fitato es la principal forma de fósforo en cereales, leguminosas y

semillas oleaginosas. El contenido de fitato en cereales varía de entre 0.06% a

2.22%, en donde el arroz pulido contiene la menor cantidad. En la mayoría de los

cereales, el fitato se concentra en la capa aleurona del grano. No obstante, en el

maíz, más del 90% del fitato se localiza en el germen. Los contenidos de fitato en

las leguminosas van de 0.17 a 9.15% y se distribuyen uniformemente en los

cotiledones, donde se asocia a la proteína. Por consiguiente, cuando se remueve la

cobertura de la semilla, la concentración de fitatos aumenta. El contenido de

fitato se ve influenciado por factores externos como las condiciones ambientales

(clima, suelo e irrigación), aplicaciones de fertilizantes y el estado de maduración

del cultivo. Las raíces y tubérculos, la mayoría de los vegetales de hojas verdes y

29

frutas contienen muy bajas concentraciones de fitato, mientras que los alimentos

de origen animal, contienen nada. (Gibson et al, 2013)

Los fitatos afectan la biodisponibilidad de minerales esenciales,

especialmente del cinc, hierro y calcio, pero no del cobre, ya que forman

complejos insolubles en el tracto gastrointestinal que no pueden ser digeridos por

los humanos ya que carecen de las enzimas fitasas intestinales que podrían

destruir tales complejos. El fitato también forma complejos con minerales

secretados endógenamente, haciéndolos no disponibles para reabsorción en el

organismo. (Gibson et al, 2010)

Existe evidencia de que los adultos se pueden adaptar a las dietas con bajo

contenido de cinc y fitato, al incrementar la absorción intestinal de cinc. No

obstante, esto no ocurre con las dietas altas en fitatos aunque si se ha reportado

que hay una reducción en la excreción endógena de cinc fecal. (Gibson, 2010)

El estado del calcio, por otro lado, no se ve afectado por las dietas altas en

fitatos durante la infancia. La deficiencia de este mineral durante la infancia

parece estar más relacionada con bajas ingestas que con una pobre absorción. Se

ha reconocido que las dietas altas en calcio inhiben la absorción de cinc, pero solo

en presencia de altas ingestas de fitato. (Gibson et al, 2010)

En términos de biodisponibilidad de hierro, el fitato es el mayor obstáculo

para su absorción biológica. Un consumo excesivo de fitato puede resultar en

deficiencia de hierro. La remoción de fitatos de los cultivos tradicionales podría

mejorar la utilización de minerales como el hierro y esto podría lograrse a través

de procesamientos como la nixtamalización (Rong y Kang-Ning, 2009)

La nixtamalización es un procesamiento de cocción que utiliza cal para

formar masa, la cual posteriormente se utiliza para preparar productos

alimenticios. Este procesamiento consta de dos fases, que incluyen la cocción en

una suspensión acuosa alcalina con hidróxido de calcio, seguida por un paso de

remojo en la misma solución por varias horas. Este proceso degrada

efectivamente el ácido fítico. Este efecto se atribuye a la ruptura de las paredes

celulares que causan una liberación del ácido fítico del grano. Las

30

concentraciones de cal utilizadas durante el proceso de nixtamalización deben

ajustarse según las concentraciones de ácido fítico. A mayor concentración de

fitato, mayor debe ser la cantidad de cal utilizada durante la nixtamalización.

(Rong y Kang-Ning, 2009)

II.1.4.6 Vitaminas

El grano de maíz aporta también vitaminas liposolubles e hidrosolubles,

entre las primeras se encuentran la provitamina A o carotenoide y la vitamina E.

Squibb, Bressani y Scrimshaw (1957) determinaron que el beta-caroteno equivalía

a aproximadamente el 22 por ciento del total de carotinoides en tres muertas de

maíz amarillo, estos se encuentran en el endospermo duro del grano y únicamente

en pequeñas cantidades en el germen. El principal factor de destrucción del beta-

caroteno es el almacenamiento prolongado. Watson (1962) identificó una

disminución en casi 4 por ciento del contenido de carotinoides luego de un

período de almacenamiento de 36 meses por lo que recomendó una mejora en la

calidad proteica del grano para aumentar la transformación del beta–caroteno en

vitamina A. La vitamina liposoluble E, se regula directamente con la genética del

grano. Esta se encuentra principalmente en el germen, siendo el más activo el

tocoferol-alfa.

Por otro lado, las vitaminas hidrosolubles, se encuentran depositadas en la

capa aleurona del grano y en menor medida en el germen y endospermo.

Entre otras, se han encontrado cantidades variables de tiamina, y

riboflavina y a diferencia de las vitaminas liposolubles, estas variantes se deben en

su mayor parte a las prácticas agronómicas de cultivo más que a su estructura

genética. Se destaca también el contenido de niacina, elemento necesario para el

tratamiento de la pelagra, este se encuentra en valores promedios de 20 μg/g.

El maíz es deficiente en vitamina B12 y en otras vitaminas como la colina,

el ácido fólico, y el ácido pantoténico que se encuentran en cantidades muy

reducidas.

31

Todos estos nutrientes, sufren modificaciones durante la maduración del

grano, estudios dirigidos por Ingle, Bietz y Hageman, 1965, ponen de manifiesto

que se pierden cantidades considerables de nitrógeno, fibra cruda y cenizas

durante la maduración del grano con respeto a su peso seco, mientras que

aumentan las cantidades de almidón y extracto etéreo. El desarrollo de la

prolaminas se ve favorecido durante el proceso de maduración del grano, mientras

que las glutelinas presentan una disminución. Los aminoácidos arginina,

isoluecina y fenilalanina se ven aumentados en concentración, mientras que la

lisina, triptófano y metionina disminuyen en concentración durante la maduración

del grano viéndose afectada la calidad de las proteínas, esto, según revelan

estudios dirigidos por Gómez-Brenes. Elías y Bressani (1968), quienes evaluaron

la calidad proteica mediante el índice de eficiencia proteica (PER) determinando

que este valor disminuye durante el proceso de maduración del grano.

Figura No. 4: Mazorca en crecimiento. Tomado de http://lomas de

Villalobos.blogspot.com

32

II.1.5 Tecnología postcosecha

II.1.5.1 Métodos de Recolección y Almacenamiento Postcosecha

Tanto la maduración del grano como la cosecha y el almacenamiento del

mismo, son factores determinantes en la modificación de la composición química

y el valor nutritivo del grano de maíz. Junto a estos factores, se puede mencionar

el tratamiento postcosecha que se le aplique al grano para su consumo. Entre

otros, el secado el grano influye grandemente en el grado de deterioro del maíz.

Se ha de considerar que el principal factor en el proceso de secado del grano, es la

eliminación de la humedad natural del mismo. La humedad del grano es

considerada como fuente de contaminación, pues facilita el ataque de insectos y la

proliferación de hongos lo cual es consecuencia de la ruptura del pericarpio y de

partes en torno al germen a causa de daños por la recogida mecánica o manual del

grano. Un agricultor experto, recoge su maíz cuando este alcanza entre 18 a 24

por ciento de humedad, para después secarlo ya sea al ambiente o en casos de

poseer la tecnología necesaria, en secadores artesanales. En cualquiera de los

casos, la calidad nutritiva del grano de maíz se puede ver afectada si el proceso

se realiza con demasiada rapidez o si se utilizan elevadas temperaturas lo cual

puede hacer que el grano sufra de quebraduras por tensión, ampollas o

descoloramiento que perjudiquen otros procesos posteriores como por ejemplo la

molienda. (Paulsen y Hill, 1985).

Figura No. 5 Mazorcas en tiempos de cosecha finalizada. Tomado

de http://lomasdevillalobos.blogspot.com

33

El porcentaje de humedad permitido para almacenamiento de maíz es de

11 -12 por ciento y a temperaturas no superiores a los 30 grados centígrados, para

evitar la propagación de microorganismos como Aspergillus, responsables de la

producción de aflatoxinas, que alteren el valor nutritivo del grano. Por tanto el

secado del grano es importante para obtener granos sanos y con características

nutritivas que permitan su posterior uso como alimento humano.

Algunos métodos de secado recomendados por varios autores Sauer y

Burroughs (1980) son el secado en capas, que consiste en secar el grano en capas

por medio de aire circulante desde el fondo procurando que al colocar la siguiente

capa, la anterior quede seca. O también secarlo en tandas. El propósito de este

método es alcanzar la humedad requerida en el menor tiempo posible sin

exponerlo a altas temperaturas. Sin embargo el secado por estos métodos no es

uniforme por lo que se han ideado métodos de identificación de granos

parcialmente secos en las mezclas de maíz que han sido secadas artificialmente.

Otro método de secado es por secadores portátiles por tandas; este método

consiste en secadores portátiles que pueden ser transportados de una finca a otra

que funcionan con aire caliente a temperaturas de 60 a 82 grados centígrados. La

desventaja de este método es el elevado costo que representa para algunos

campesinos.

Existen también los secadores de flujo continuo; utilizado en los silos de

grano y que consiste en pasar un flujo continuo de granos por superficies

calentadas y no calentadas con el fin de obtener granos secos y a baja temperatura.

II.1.5.2 Métodos de Tratamiento Postcosecha

II.1.5.2.1 La Fermentación

Los diferentes métodos de tratamiento del grano de maíz, se basan en la

diversidad de formas de consumo de este cereal alrededor de la región. Se

encuentra que existen técnicas como la fermentación, forma muy consumida en

países como África y Nigeria, (Hesseltine, 1979) el maíz desgerminado, pre

cocido y descascarado se consume en Venezuela y Colombia (Instituto de

34

Investigaciones Tecnológicas, 1971; Rodríguez, 1 972). Otros usos, es el grano

molido para formar una harina que se suplementa con hierbas para potenciar el

contenido de proteínas, aumentar la digestibilidad y prolongar la vida útil del pan

elaborado con esta harina; esta práctica es muy común en países como Egipto y el

Líbano.

La práctica más frecuente de utilización del maíz, sobre todo en la región

Mexicana y Centroamericana, es el proceso de Nixtamalización, que consiste en la

cocción del grano de maíz en agua de cal (Bressani, 1990), que posteriormente es

molida en húmedo para producir una masa que se utiliza para la elaboración de

productos típicos de la región, como tamalitos, tortillas o atole. En Guatemala se

tiene la práctica de agregar hojas tiernas de chipilín (Crotalaria Longorostrata) o

flores de loroco (Fernaldiapandurata) o frijoles cocidos como mejoradores de la

calidad nutritiva y el sabor de la masa (Bressani, 1983). La técnica de la fritura es

otra forma de consumo y da alimentos como hojuelas de maíz y chilaquiles. La

masa fermentada durante varios días envuelta en hojas de banano o plátano,

produce un alimento muy codiciado por los habitantes de la región, este alimentos

es llamado pozol, a partir del cual se pueden fabricar diversas bebidas con alto

valor nutritivo.

II.1.5.2.2 La Nixtamalización

La práctica de la nixtamalización se ha extendido a lo largo del territorio

latinoamericano y ha emigrado hacia Estados Unidos, el primero en describir este

procedimiento en México, fue Illescas en 1943. Este autor comenta que el

proceso se inicia con la mezcla de una parte de maíz integral con dos partes de

una solución de cal a aproximadamente 1 por ciento. Luego la mezcla se calienta a

80 grados centígrados durante 20 a 45 minutos y posteriormente se deja reposar

toda la noche. Al día siguiente se decanta el líquido cocido y el maíz, que en este

paso toma el nombre de nixtamal, se lava dos o tres veces con agua para eliminar

las cubiertas seminales, las pilorizas, la cal sobrante y las impurezas del grano. Se

procede entonces a la molienda en húmedo de este producto, que en algunas

regiones aún se conserva la molienda en piedra y actualmente se utiliza un molino

de discos o molino para moler carne para luego refinar con el molino de piedra.

35

Luego 50 g de masa son aplanados y tostados en ambos lados en una plancha

caliente o placa de arcilla.

En Guatemala, se utiliza un procedimiento muy similar, este proceso es

descrito por Bressani, Paz y Paz y Scrimshaw en 1858, se utiliza como materia

prima tanto maíz blanco como amarillo y variando la concentración de cal entre

0.17 a 0.58 por ciento según el peso del maíz, encontrando una proporcionalidad

entre el grano y el agua de 1: 1,2, con un tiempo de cocción de 46 a 67 minutos a

una temperatura de 94 grados centígrados.

Figura No. 6: Obtención de granos de Maíz Tratados Térmicamente

con cal. Tomado de Archivos Latinoamericanos de Nutrición. www.scielo.org.ve

36

Para la molienda se utiliza un molinillo de disco y aproximadamente 40 g

de masa se estiran y se tuestan durante cinco minutos a una temperatura de 170

grados centígrados en los bordes y 213 grados centígrados en el centro,

obteniendo como producto final, la tortilla.

Figura No. 7: Tortillas a mano. Tomado de diaztony.wordpress.com

Este proceso artesanal tuvo su auge poco después de la Segunda Guerra

Mundial, en que la producción de nixtamal se industrializó, dando lugar a la

aparición de pequeñas industrias productoras de este producto en forma de harina

instantánea que en la actualidad se comercializa a nivel nacional e internacional.

Debido a la creciente demanda de la harina de nixtamal, investigadores en

el área de nutrición, entre otros, Bressani, Castillo y Guzmán, en 1962, hacen

investigaciones acerca de los métodos para disminuir los tiempos y costos del

proceso de nixtamalización. Estos autores ensayaron con procedimientos que

incluyen una cocción bajo presión a 5 y 15 libras por pulgada cuadrada (0.35 y

1,05 kg por cm 2) en condiciones secas y húmedas, durante 15, 30 y 60 minutos

sin emplear cal produciéndose una disminución en la calidad nutritiva del

producto y con mayor énfasis a tiempos de 60 minutos. Sin embargo, el contenido

de fibras crudas se mantuvo inalterable puesto que su diminución es uno de los

propósitos de la adición de cal al proceso.

37

Por otro lado, Khan et al. (1982), hicieron una comparación entre el

método tradicional, el método comercial y el método bajo presión, con adición de

cal, a nivel de laboratorio, obteniendo resultados poco favorables para el método

de cocción bajo presión, que produjo una masa muy pegajosa y tortillas de aspecto

desagradable.

Otros autores como Bedoya et al, (1983) ensayaron métodos en el que se

empleó un sistema de reflujo, Norad et al (1986) trabajaron en la disminución del

tiempo de cocción y los porcentajes de pérdidas de materia seca. Johnson,

Rooney y Khan (1980) analizaron el procedimiento de micronización que es un

procedimiento de calor seco en el que se emplean generadores de rayos infrarrojos

alimentados a gas, afirmando que reducen costos de producción. Molina, Letona

y Bressani (1977), utilizaron un procedimiento que incluye el secado de una masa

elaborada con maíz y agua en proporción de 3:1, en un secador de doble tambor

calentado con vapor a 15, 20 y 25 libras por purgada cuadrada a 93, 99 y 104

grados centígrados de temperatura superficial y 2, 3, y 4 rpm, en una fábrica

experimental, con resultados muy semejantes a los obtenidos con el método

tradicional.

Por último, la cocción por extrusión, estudiado por Bazua, Guerra y

Sterner (1979), produce harinas de nixtamal comparables con las obtenidas por el

método tradicional sin observar diferencias apreciables en el contenido de

nutrientes.

II.1.5.2.2.1 Cambios Fisicoquímicos y Nutritivos Durante el Proceso de

Nixtamalización

II.1.5.2.2.1.1 Cambios Físicos

La pérdida de materia seca el principal cambio físico que se observa

durante el proceso de nixtamalización del maíz. Cada autor que ha ensayado con

este proceso, ha determinado el porcentaje de pérdida de materia seca como

consecuencia de añadir cal al agua de cocción del maíz. Las variaciones en

porcentaje dependen directamente del método de cocción empleado y el

38

porcentaje de cal añadido, así, Bressani, Paz y Paz y Scrimshaw (1958)

determinaron una pérdida de sólidos del 17,1 por ciento en el maíz blanco y 15,4

por ciento para el maíz amarillo, mientras que Bedoya y Rooney (1982)

encontraron pérdidas del 13,9 por ciento y 10 por ciento para ambos matices en el

mismo orden y del 7 y 5,7 por ciento en la cocción a vapor. Khan et al (1982)

hallaron pérdidas del 7 al 9 por ciento en la elaboración comercial, encontrando

una relación directamente proporcional con el tiempo de cocción.

II.1.5.2.2.1.2 Cambios Químicos y Nutrimentales

La utilización de agua, hidróxido de calcio (cal) y calor durante el proceso

de elaboración del nixtamal, son tres factores que influyen directamente en los

cambios en composición de la estructura química de los componentes del grano de

maíz por lo que derivan en cambios en su valor nutrimental.

La pérdida de fibra cruda es notable durante el proceso de elaboración del

nixtamal, estos es debido a que la acción de la cal rompe la capa aleurona e

hidroliza el pericarpio, que son arrastrados junto con la piloriza y parte del germen

al momento del lavado después del tiempo de reposo del nixtamal.

Las pérdidas de nitrógeno se estiman alrededor del 5 a 10 por ciento en el

maíz blanco y amarillo respectivamente. El contenido de cenizas aumenta debido

a la absorción de cal observándose un efecto considerable en la concentración de

calcio (Saldana y Brown, 1984; Ranhotra, 1985). Las vitaminas como la tiamina

(52 72 por ciento), riboflavina (28 a 54 por ciento) y niacina (28 a 36 por ciento)

también sufren un decrecimiento, y el maíz amarillo pierde de 15 al 28 por ciento

de caroteno según Cravioto et al, 1945, Bressani, Paz y Paz y Scrimshaw, 1958.

39

PARTE III

III.1 RESULTADOS

III.1.1 Mejoramiento del Valor Nutritivo de la Tortilla en lo que Respecta al

Contenido de Hierro y Zinc

La nixtamalización del maíz es un proceso desarrollado por los Mayas y

Aztecas que se basa en el uso de hidróxido de calcio (cal). Este reactivo actuando

a un pH alcalino induce cambios nutricionales positivos y negativos en el

contenido y disponibilidad de nutrientes en el grano de maíz y también induce

cambios en funcionalidad que permite la elaboración de una tortilla la forma más

común del consumo de maíz en América Latina.

La variabilidad en el contenido de calcio en la tortilla así como el de otros

minerales sugiere que la estructura del grano de maíz juega un papel en el aspecto

de retención lo cual es también aplicable a otros minerales. En este caso las

tortillas de las áreas rurales son de diferente contenido mineral que los de harina

nixtamalizada industrial, lo cual no solo se debe probablemente a la estructura del

grano de maíz, sino también al uso de otros agentes en la nixtamalización que

puede ser las cenizas de la leña en la cocina. Estas son más complejas en

composición química y tienen la ventaja de proporcionar otros minerales

esenciales para el individuo. Es interesante pero la literatura Maya y Azteca no

describe problemas en humanos de tipo nutricional de minerales como deficiencia

de Ca (osteoporosis) y Fe (anemia) y de otros minerales. Esta observación sugiere

la posibilidad de fortificar el maíz durante su transformación (cocción) usando

mezclas de hidróxido de Ca, Fe y Zn y otros minerales que participan en la

nixtamalización.

En base a los resultados del proyecto, éstos se presentan distribuidos de la

siguiente forma:

Medición del nivel de incorporación del hierro y del zinc al maíz

procedente de la cal utilizada en la nixtamalización.

40

Evaluación de la constancia de la incorporación en el grano entero, germen

y endospermo.

Evaluación del sabor de la tortilla.

Establecimiento del grado de biodisponibilidad natural y la inducida por

Vitamina C y/o alimentos ricos en Vitamina C.

III.1.1.1 Medición del Nivel de Incorporación del Hierro y del Zinc

Procedentes del Proceso de Nixtamalización

Para evaluar el nivel de incorporación del hierro y el zinc durante el

proceso de nixtamalización, se hizo necesario determinar las características físicas

y químicas de las muestras de maíz analizadas, del grano entero crudo y de cada

una de las partes estructurales del grano de maíz. Se realizaron también las

mismas determinaciones para el maíz después de ser aplicado el proceso de

nixtamalización. Los análisis se realizaron con tres réplicas para cada una de las

variedades estudiadas.

Los datos de las tablas 9 a la 18 incluyen resultados físicos de las muestras

en estudio, así como la distribución de fracciones morfológicas en pericarpio,

germen y endospermo, además del análisis proximal de las muestras crudas y de

las sometidas a nixtamalización. Se presentan también datos analíticos de

minerales en seis variedades de maíz de tipo tropical y de clima frio, además de

una variedad de maíz QPM (Quality Protein Maize).

También presentan el contenido de Fe, Zn, Ca y P en maíces crudos y

nixtamalizados y el contenido de ácido fítico tanto en maíces crudos como

nixtamalizados. Finalmente presenta los datos analíticos del análisis proximal en

las fracciones morfológicas y los minerales Ca, Fe y Zn en cada fracción de maíz

crudo.

La tabla No. 9 muestra la tendencia del tamaño del grano de maíz como

resultado de la evaluación del peso de 1000 granos para cada variedad estudiada,

siendo las variedades de Chimaltenango junto con Dekalb blanco y QPM semilla

41

los que reportan los mayores tamaños de grano, este parámetro es importante para

fines de rendimiento del grano.

Este aspecto también se ve reflejado en el volumen ocupado por el número

de granos equivalente a 50 gramos de maíz, en 100 cc de agua, es decir, se

observa claramente que la tendencia de este valor, es directamente proporcional

al tamaño del grano. Los resultados de la densidad del grano y el porcentaje de

flotadores, enlistados en la misma tabla, identifican la característica de dureza del

grano, que va en relación al porcentaje de almidón encontrado en el endospermo

del grano. Se observa que existe una diferencia varietal con respecto a este

parámetro. Las variedades Dekalb y Chimaltenango, se identifican como

variedades de grano duro en base a los resultados obtenidos.

Las variedades blanco y amarillo Dekalb junto a las variedades de

Chimaltenango estudiadas, presentan granos de menor dureza.

Tabla No. 9: Análisis físicos de maíces crudos de distinta variedad

Variedad de

Maíz

Peso

1000 granos

(g)

Volumen

(ml)

Densidad

(g/ml)

Flotadores

(%)

Testigo HS-

19R (semilla) 263.00 3.23 26.0 0.0 0.98 0.00 42.5 1.41

HSQ-3 QPM*

(semilla) 325.75 3.95 26.0 0.0 1.20 0.02 54.5 0.71

Testigo HS-

19R (cosecha) 271.70 1.74 22.0 0.0 1.03 0.02 43.5 0.71

HSQ-3 QPM*

(cosecha) 282.64 1.94 24.0 0.0 1.18 0.02 26.0 1.41

Blanco Dekalb 327.80 0.33 28.0 0.0 1.17 0.00 16.0 1.40

Amarillo

Dekalb 247.01 1.80 20.0 0.0 1.24 0.01 9.50 0.70

Blanco

Chimaltenango 363.15 7.11 30.5 0.7 1.19 0.00 15.5 0.70

Amarillo

Chimaltenango 419.23 0.87 34.0 1.4 1.23 0.02 10.0 0.00

Negro

Chimaltenango 409.24 0.56 34.0 0.0 1.20 0.00 16.0 1.40

Fuente: Proyecto FODECYT 082-2007; *QPM=Quality Protein Maize

42

Una evaluación cuantitativa del porcentaje de cada estructura que

conforma el grano de maíz de las distintas variedades en estudio, se muestra en la

tabla No. 10. En esta tabla se observan las diferencias en porcentaje de las

estructuras, de cada variedad, identificándose las variedades amarillo Dekalb y

amarillo Chimaltenango con el porcentaje más elevado de germen, entre 17 y 19

% y a las variedades HS-19R (semilla) y amarillo Dekalb con porcentajes

elevados de pericarpio, que es el depositario de la fibra cruda.

Tabla No. 10: Fraccionamiento físico de maíces crudos

Variedad de Maíz Pericarpio

(%)

Germen

(%)

Endospermo

(%)

Testigo HS-19R (semilla) 6.64 0.04 10.31 0.18 73.97 0.50

HSQ-3 QPM* (semilla) 5.55 0.28 12.47 0.54 70.06 0.55

Testigo HS-19R (cosecha) 5.26 0.36 8.33 1.41 73.18 1.75

HSQ-3 QPM* (cosecha) 5.19 0.04 13.66 0.69 68.52 0.97

Blanco Dekalb 3.41 0.03 12.98 1.03 70.05 0.23

Amarillo Dekalb 6.58 0.18 19.80 1.12 64.95 0.12

Blanco Chimaltenango 3.52 0.34 16.22 0.94 64.68 0.58

Amarillo Chimaltenango 4.12 0.13 17.10 0.54 64.65 0.86

Negro Chimaltenango 4.27 0.42 13.22 0.38 66.42 0.89

Fuente: Proyecto FODECYT 082-2007;*QPM=Quality Protein Maize

Se hizo necesaria la evaluación centesimal de las muestras de maíz en

estudio, los resultados de la tabla No. 11 especifican los principales componentes

nutricionales con que cuenta cada variedad en crudo. Las evaluaciones de

realizaron a un rango de humedad entre 9 y 11 por ciento en tres réplicas.

Llama la atención las variedades HSQ-3 y Chimaltenango, amarillo y

negro, que reportan valores más elevados de proteína, entre 10 y 11 por ciento,

sin embargo solamente el amarillo Chimaltenango, conserva un elevado

porcentaje en el contenido de grasa, 5 por ciento. Esto da la pauta de que las

variedades trabajadas poseen en su estructura porcentajes diferentes en su

composición aun siendo de la misma procedencia. Sin embargo el contenido de

fibra cruda y cenizas se mantiene relativamente constante en todas las variedades.

43

A diferencia de la tabla No. 11, en la tabla No. 12 se enlistan los resultados del

análisis centesimal practicado, bajo las mismas condiciones que las muestras de

maíz en crudo, a las muestras de maíz nixtamalizado, es decir, cocinado con cal

al 1 %.

Tabla No. 11: Análisis proximal de maíces crudos en base seca

Variedad de

Maíz

Carbohidratos

Totales

(%)

Humedad

(%)

Proteína

(%)

Grasas

(%)

Fibra

(%)

Cenizas

(%)

Testigo HS-19R

(semilla) 83.33

10.01

0.01

9.65

0.33

3.51

0.58

2.13

0.40

1.38

0.11

HSQ-3 QPM*

(semilla) 72.60

9.64

0.49

10.54

0.43

3.66

0.36

1.90

0.12

1.66

0.00

Testigo HS-19R

(cosecha) 74.83

10.61

0.01

7.41

0.01

3.72

0.28

2.00

0.05

1.43

0.04

HSQ-3 QPM*

(cosecha) 73.64 10.72

0.16

8.19

0.19

3.83

0.12

1.91

0.03

1.71

0.05

Blanco

Dekalb 72.26

10.98

0.35

9.31

0.15

3.89

0.06

2.14

0.06

1.42

0.02

Amarillo

Dekalb 70.77

11.92

0.09

9.81

0.26

4.66

0.18

1.56

0.12

1.28

0.03

Blanco

Chimaltenango 71.56

11.10

0.09

9.87

0.52

4.49

0.11

1.56

0.25

1.42

0.09

Amarillo

Chimaltenango 71.04 9.58

0.38

11.32

0.30

5.22

0.23

1.41

0.06

1.44

0.02

Negro


0.23

10.40

0.08

4.63

0.19

1.37

0.13

1.46

0.27

Fuente: Proyecto FODECYT 082-2007;*QPM=Quality Protein Maize

Las humedades obtenidas para estas muestras se encuentran en un rango

entre 4 y 8 por ciento, obteniendo rangos de proteína entre 8 y 10 por ciento.

No se observa una variabilidad marcada en el porciento total de nutrientes como la

grasa y las cenizas, sin embargo el contenido de proteína sufre un ligero aumento

en algunas variedades como por ejemplo Testigo HS-19R (cosecha) que aumenta

casi en un 1 % y el amarillo Dekalb que aumentó en un 34 %.

Se hizo también una comparación de los principales componentes

minerales en las variedades de maíces crudos y nixtamalizados. Los minerales

44

evaluados fueron, calcio, hierro, zinc y fósforo. Los resultados se reportaron

como mg del mineral por ciento de muestra seca y se enlistan en las tablas No. 13

y No. 14 respectivamente.

Tabla No. 12: Análisis proximal de maíces nixtamalizados de distinta variedad

Variedad de

Maíz

Carbohidratos

Totales

(%)

Humedad

(%)

Proteína

(%)

Grasas

(%)

Cenizas

(%)

Testigo HS-

19R (cosecha) 79.49 0.62

6.52

0.25

8.19

0.36

4.19

0.34

1.61

0.05

HSQ-3 QPM*

(cosecha) 79.34 1.35

5.54

0.06

9.14

0.21

4.16

0.99

1.91

0.10

Blanco

Dekalb 79.21 0.28

6.18

0.09

9.30

0.40

4.10

0.04

1.21

0.01

Amarillo

Dekalb 79.50 0.19

4.28

0.10

10.15

0.50

4.88

0.23

1.19

0.02

Blanco


7.88

0.24

8.79

0.54

4.77

0.35

1.33

0.03

Amarillo

Chimaltenango 74.45 0.58 8.61 0.30

10.48

0.42

5.10

0.05

1.36

0.01

Negro


7.92

0.49

10.60

0.50

5.05

0.16

1.27

0.04

Fuente: Proyecto FODECYT 082-2007; n=3; QPM=Quality Protein Maize

En el material crudo, tabla No. 13, no se observa marcada variabilidad en

los valores de las variedades trabajadas a excepción del calcio que reporta valores

entre 7 y 11 por ciento.

45

Tabla No. 13: Contenido de hierro, calcio, zinc y fósforo en maíces crudos de

distinta variedad reportado como mg/100g de muestra seca

Variedad de

Maíz

Zinc

(mg/100g)

Hiero

(mg/100 g)

Calcio

(mg/100g)

Fósforo

(mg/100g)

Testigo HS-19R

(semilla) 2.700.02 2.94 0.03 9.65 0.33 141 0.00

HSQ-3 QPM*

(semilla) 2.980.05 3.25 0.70 10.54 0.43 210 0.01

Testigo HS-19R

(cosecha) 2.950.20 3.11 0.20 7.41 0.01 152 0.01

HSQ-3 QPM*

(cosecha) 3.420.08 3.89 0.80 8.19 0.19 138 0.01

Blanco

Dekalb 1.490.04 1.52 0.02 9.31 0.15 158 0.00

Amarillo Dekalb 1.340.04 1.35 0.04 9.81 0.26 135 0.00

Blanco

Chimaltenango 1.660.02 3.65 0.05 9.87 0.52 162 0.02

Amarillo

Chimaltenango 1.610.01 3.45 0.08 11.32 0.30 142 0.00

Negro

Chimaltenango 1.770.25 3.52 0.68 10.40 0.08 167 0.01

Fuente: Proyecto FODECYT 082-2007; QPM=Quality Protein Maize

En la tabla No. 14, se enlista el contenido de minerales para las muestras

de maíz trabajadas, después de aplicarles el proceso de nixtamalizado, y como era

de esperarse, existe una marcada diferencia en el contenido de calcio de estas

muestras, mientras que el contenido de hierro y zinc se mantiene relativamente

constante o con poca variabilidad. Cabe destacar que la cal utilizada para este

proceso, no se encuentra fortificada con hierro y zinc. Se ha de notar, además,

que el contenido de fosforo, también sufre una diminución al aplicarle el proceso

de nixtamalizado al maíz.

46

Tabla No. 14: Contenido de hierro, calcio, zinc y fósforo en maíces

nixtamalizados de distinta variedad reportados como mg/100g de muestra

seca

Variedad de

Maíz

Zinc

(mg/100g)

Hierro

(mg/100 g)

Calcio

(mg/100g)

Fósforo

(mg/100g)

Testigo HS-19R

(cosecha) 8.79 0.05 3.71 0.65 62.93 0.94 125 0.02

HSQ-3 QPM*

(cosecha) 13.52 0.60 4.25 0.25 71.21 0.69 120 0.01

Blanco

Dekalb 3.11 0.22 3.60 1.07

158.0

15.91 134 0.02

Amarillo Dekalb 3.47 0.04 3.05 0.21 156.63

0.57 140 0.01

Blanco

Chimaltenango 3.17 0.00 4.42 0.24

113.00

0.97 184 0.02

Amarillo

Chimaltenango 3.32 0.07 4.74 0.07

116.01

4.51 171 0.02

Negro

Chimaltenango 2.98 0.07 4.10 0.07

125.91

0.65 186 0.01

Fuente: Proyecto FODECYT 082-2007; n=3; *QPM=Quality Protein Maize

La evaluación del ácido fítico para las muestras de maíz estudiadas, se

verifica mediante la aplicación del método sugerido por Haga y Jachi en 1983.

Esta determinación se realizó con el fin de establecer las bases para la

biodisponibilidad del calcio, hierro y zinc natural y fortificado de las muestras

estudiadas.

Las tablas No. 15 y No. 16 detallan los resultados en maíces crudos y

nixtamalizados, respectivamente.

Se destaca la disminución en valores de ácido fático después de aplicado el

proceso de nixtamalización (tabla No. 16) a las muestras tanto para maíces

blancos como amarillos.

47

Tabla No. 15: Contenido de ácido fítico en maíces crudos de distinta variedad

en base seca

Variedad de Maíz Promedio P fitato

(/ml)

Promedio P fitato

(mg/g)

Testigo HS-19R

(cosecha) 8.14 0.68 1.35 0.11

Testigo HS-19R

(semilla) 6.87 0.59 1.13 0.09

HSQ-3 QPM (cosecha) 8.22 0.63 1.36 0.10

HSQ-3 QPM (semilla) 2.00 1.49 0.33 0.25

Blanco Dekalb 5.11 1.16 0.85 0.19

Amarillo Dekalb 5.74 1.14 0.95 0.19

Blanco Chimaltenango 8.89 0.79 1.48 0.13

Amarillo Chimaltenango 9.67 0.25 1.60 0.06

Negro Chimaltenango 8.88 1.03 1.47 0.17

Fuente: Proyecto FODECYT 082-2007

Tabla No. 16: Contenido de ácido fítico en maíces nixtamalizados de distinta

variedad en base seca

Variedad de Maíz Promedio P

fututo (/ml)

Promedio P fututo

(mg/g)

Testigo HS-19R (cosecha) 6.51 4.77 1.08 0.79

HSQ-3 QPM* (cosecha) 10.67 1.20 1.76 0.19

Blanco Dekalb 2.62 1.02 0.430.17

Amarillo Dekalb 4.47 0.89 0.740.15


Amarillo Chimaltenango 9.121.80 1.50 0.29

Negro Chimaltenango 5.25 2.02 0.870.34

Fuente: Proyecto FODECYT 082-2007; n=3;*QPM=Quality Protein Maize

A fin de identificar la parte estructural en donde se depositarán los

minerales añadidos a escala controlada de concentración, se determinó el

contenido de nutrientes en cada una de las partes estructurales del grano de maíz

para las distintas variedades. Se observa en la tabla No. 17, que el contenido de

proteína, grasa y cenizas de cada una de las partes estructurales del grano se

48

encuentra mayoritariamente en el germen, por lo que se puso mayor énfasis en

esta estructura al momento de añadir los minerales de fortificación.

Tabla No. 17: Análisis proximal de las fracciones de maíces crudos en base

seca

Variedad

de Maíz

Grasa

(%)

Proteína

(%)

Humedad

(%)

Cenizas

(%)

Testigo HS-19R

Pericarpio 1.84 0.13 6.27 0.75 5.63 0.07 1.01 0.02

Germen 21.10

0.19 15.90 0.83 3.31 0.05 5.47 0.06

Endospermo 1.22 0.02 8.17 0.13 2.58 0.22 0.60 0.02

HSQ-3 QPM

Pericarpio 1.41 0.13 5.25 0.31 5.05 0.28 1.32 0.04

Germen 21.38

0.28 19.74 0.60 3.50 0.16 7.10 0.04

Endospermo 0.96 0.05 7.24 0.43 4.24 0.12 0.68 0.22

Blanco Dekalb

Pericarpio 1.47 0.09 6.21 0.10 8.45 0.10 1.22 0.05

Germen 27.43

0.15 19.90 0.08 3.94 0.08 7.42 0.11

Endospermo 1.17 0.14 8.75 0.38 8.45 0.10 0.52 0.04

Amarillo Dekalb

Pericarpio 1.98 0.34 6.78 0.51 0.55 0.06 0.55 0.06

Germen 29.25

0.07 16.64 0.73 3.18 0.20 5.35 0.14

Endospermo 0.710

0.03 7.67 0.08 5.81 0.14 1.45 0.03


49

Tabla No. 17: Continuación.

Análisis proximal de las fracciones de maíces crudos en base seca

Variedad de

Maíz

Grasa

(%)

Proteína

(%)

Humedad

(%)

Cenizas

(%)

Blanco Chimaltenango

Pericarpio 3.48 0.18 5.97 0.35 8.45 0.06 1.35 0.03

Germen 29.87 0.17 16.05 0.51 5.35 0.04 8.74 0.11

Endospermo 1.26 0.52 8.78 0.37 8.45 0.06 0.52 0.04

Amarillo Chimaltenango

Pericarpio 5.88 0.31 5.88 0.31 4.28 0.09 1.09 0.01

Germen 16.34 0.19 16.34 0.19 4.08 0.11 8.78 0.05

Endospermo 9.55 0.42 9.55 0.42 7.63 0.05 0.45 0.01

Negro Chimaltenango

Pericarpio 5.25 0.13 5.25 0.13 5.05 0.15 0.90 0.04

Germen 14.71 0.26 14.71 0.26 3.35 0.20 7.64 0.19

Endospermo 7.05 0.54 7.05 0.54 3.47 0.09 0.4 0.04


Por otro lado, se estableció también la diferencia en el contenido de

cenizas en las partes estructurales del grano de maíz crudo, derivándose de éstas

sus valores en hierro, calcio y zinc, como punto de partida para la incorporación

de éstos minerales al proceso de nixtamalización. La tabla No. 18 resume estos

valores en cantidades porcentuales de materia seca para siete variedades de grano

de maíz.

Se observa que el calcio se deposita mayoritariamente en el pericarpio para

la todas las variedades, a excepción de HSQ-3 y amarillo Dekalb en las que se

deposita en el germen y endospermo. Sin embargo, se aprecia una diferencia en

valores entre las variedades Dekalb, blanco y amarillo para los tres minerales en

estudio.

50

Tabla No. 18: Contenido de hierro, calcio y zinc en las fracciones de maíces

crudos de distinta variedad en base seca

Variedad de Maíz Zinc

(mg/100g)

Hierro

(mg/100g)

Calcio

(mg/100g)

Testigo HS-19R

Pericarpio 1.82 0.83 2.99 0.17 28.48 0.66

Germen 9.74 0.07 6.15 0.07 27.21 0.50

Endospermo 0.92 0.04 1.43 0.00 11.52 0.20

HSQ-3 QPM

Pericarpio 2.11 0.13 2.63 0.00 8.91 0.21

Germen 11.15 0.12 5.88 0.23 22.46 3.21

Endospermo 1.14 0.03 1.62 0.18 21.38 0.02

Blanco Dekalb

Pericarpio 1.31 0.02 1.61 0.42 32.38 1.73

Germen 12.66 0.16 11.39 0.42 27.91 4.07

Endospermo 0.68 0.00 1.47 0.02 8.53 0.59

Amarillo Dekalb

Pericarpio 0.60 0.00 2.16 0.25 4.75 0.04

Germen 9.19 0.15 8.33 1.10 17.66 0.03

Endospermo 0.83 0.03 2.53 0.57 17.91 0.29


Pericarpio 2.00 0.01 3.23 0.24 34.32 0.34

Germen 8.90 0.19 8.82 0.18 19.33 0.42

Endospermo 1.22 0.18 2.80 0.08 10.45 0.38

Amarillo Chimaltenango

Pericarpio 1.37 0.00 3.83 0.12 35.04 0.12

Germen 8.99 0.12 10.51 0.00 18.24 0.44

Endospermo 0.54 0.01 5.08 0.28 7.02 0.08

Negro Chimaltenango

Pericarpio 1.67 0.83 3.91 0.02 39.65 0.64

Germen 8.23 0.04 8.20 0.18 14.90 1.70

Endospermo 0.60 0.01 1.14 0.03 5.58 0.19


51

III.1.1.2 Evaluación de la constancia de la incorporación en el grano entero,

germen y endospermo.

Los resultados experimentales de esta parte del estudio se describen en las

tablas 19 a 31 y en las Figuras 1 a 19.

Los estudios incluyen la obtención de datos para las distintas variedades de

maíz estudiadas, así como la estandarización del proceso de nixtamalización que

sirvió de base para promover la incorporación de iones hierro, calcio y zinc al

grano de maíz y se centra en la selección y medición del nivel de hidróxido de

calcio en base al peso de maíz, así como del compuesto de hierro (hierro I, II, III,

azucarado aminoquelado) y zinc y la concentración que mejor se adapte al

proceso de nixtamalización del cereal.

III.1.1.2.1 Estudios de difusión de los iones de Ca, Fe y Zn durante la

nixtamalización del maíz

Además de los estudios de absorción de los 3 iones al grano de maíz

después de la nixtamalización, se llevaron a cabo estudios de difusión de los

iones, ya mencionados en el grano de maíz en pericarpio, endospermo y en el

germen tomando análisis de Ca, Fe y Zn en cada una de las tres fracciones. No

todos los compuestos químicos mostraron la misma capacidad de penetración

particularmente en el caso del Fe.

III.1.1.2.1.1 Difusión de iones calcio durante el proceso de nixtamalización y

estandarización del proceso

Para fines prácticos, se seleccionó únicamente una variedad para establecer

el nivel más adecuado de hidróxido de calcio (cal) al grano de maíz. La variedad

seleccionada fue HS-19 R (Testigo). Todas las pruebas se realizaros con tres

réplicas para obtener resultados promedio con desviaciones estándar.

La tabla No. 19 muestra el comportamiento de la variedad testigo al

momento de incorporar distintos porcentajes de cal en el proceso de

52

nixtamalización. Se observa una variación ascendente en la incorporación del

calcio proporcional al nivel adicionado.

Llama la atención, que a mayor concentración de cal añadida, los niveles

de hierro y zinc se modifican a partir de 1 por ciento de hidróxido de calcio. La

gráfica No. 1 permite visualizar este efecto con mayor claridad.

Tabla No. 19: Maíz HS-19R nixtamalizado y sin nixtamalizar a tres niveles de

calcio

Muestra Zinc

(mg /100g)

Hierro

(mg/100g)

Calcio

(mg/100g)

Sin nixtamalizar 1.91 0.07 2.49 0.82 13.15 1.12

Nixtamalizado 0.5 % de cal 3.01 3.01 2.54 1.20 67.09 61.56

Nixtamalizado 1 % de cal 8.84 1.86 1.78 0.58 80.42 55.58

Nixtamalizado 1.5 % de cal 5.58 2.33 21.78 6.49 109.34 72.94

Fuente: Proyecto FODECYT 082-2007; n=3


De los resultados anteriores, se seleccionaron los niveles más bajos de

hidróxido de calcio, 0.5 % y 1 % y se seccionaron los granos para realizar un

análisis de incorporación de iones hierro, calcio y zinc en las partes estructurales

del grano. El resultado indica que existe una redistribución de estos minerales

0

5

10

15

20

25

0

20

40

60

80

100

120

0 0.5 1 1.5

mg

Zn

y F

e/1

00

g

mg

Ca

/10

0g

Porcentje de cal agregado

Gráfica No. 1: Maíz HS-19R entero

nixtamalizado y sin nixtamalizar a tres

niveles de calcio Ca

Zn

Fe

53

después de aplicar el proceso de nixtamalización siendo un factor importante el

nivel de calcio incorporado. Estos resultados se muestran en la tabla No. 20.

Tabla No. 20: Fracciones de maíz HS-19R nixtamalizado y sin nixtamalizar a

dos niveles de calcio

Muestra Zinc

( mg /100g)

Hierro

(mg/100g)

Calcio

(mg/100g)

Sin Nixtamalizar

Pericarpio 2.09 0.06 29.74 1.16 4.75 1.46

Germen 7.93 2.47 16.21 3.23 2.91 0.50

Endospermo 0.91 0.08 8.24 0.23 1.18 0.34

Nixtamalizado 0.5 % de Cal

Pericarpio 2.84 0.30 3.71 0.50 185.48 12.10

Germen 11.24 1.01 7.38 0.84 139.48 62.54

Endospermo 0.84 0.08 2.21 0.37 31.41 4.39

Nixtamalizado 1 % de Cal

Pericarpio 2.80 0.27 5.07 0.83 266.35 17.12

Germen 12.30 2.33 14.09 3.99 219.73 36.77

Endospermo 0.84 0.14 2.66 0.57 28.86 21.54


Para estandarizar el proceso de nixtamalización, se seleccionó una

concentración de 1 % de cal para ser aplicado a todos los ensayos subsiguientes

ya que a esta concentración se obtienen valores de hierro y zinc aproximadamente

en la misma proporción.

III.1.1.2.1.2 Difusión de los iones zinc durante el proceso de nixtamalización

El siguiente paso consistió en elegir el nivel zinc, adicionado en forma de

óxido de zinc, que mejor se adapte al proceso de incorporación por medio de la

nixtamalización. En este caso se ensayó con todas las variedades en estudio.

54

Los niveles de concentración ensayados fueron, 0 %, 0.25 %, 0.50 % y

0.75 %, obteniéndose los mejores resultados para el nivel de 0.25 % para todas las

variedades.

La tabla No. 21 identifica los resultados del nivel de incorporación de zinc

de la variedad Dekalb, en su versión blanca y amarilla, manteniendo un nivel fijo

de calcio del 1 % y sin hierro adicionado.

Tabla No. 21: Maíz Dekalb nixtamalizado fortificado con Zn a tres niveles y

un nivel fijo de calcio (1%) base seca

Muestra Zinc

( mg /100g)

Hierro

(mg/100g)

Calcio

(mg/100g)

Amarillo (entero)

0.00 % de Zn 2.19 0.71 2.72 0.64 85.17 29.12

0.25 % de Zn 6.77 1.73 5.13 2.67 104.11 10.03

0.50 % de Zn 11.24 2.01 2.72 0.50 95.04 5.92

0.75 % de Zn 11.31 1.32 3.02 0.46 81.37 14.01

Blanco (entero)

0.00 % de Zn 2.55 0.21 6.75 5.80 85.55 14.55

0.25 % de Zn 7.64 1.27 3.85 1.00 98.17 17.51

0.50 % de Zn 12.43 2.24 5.08 1.81 108.25 19.48

0.75 % de Zn 15.78 1.45 5.46 4.05 122.50 26.03


La variedad amarillo, blanco y Negro Chimaltenango, presentan la misma

tendencia de incorporación del ión zinc y los resultados se muestran en la tabla

No. 22.

55

Tabla No. 22: Maíz Chimaltenango nixtamalizado fortificado con Zn a tres

niveles y un nivel fijo de calcio 1% base seca

Muestra Zinc

( mg /100g)

Hierro

(mg/100g)

Calcio

(mg/100g)

Amarillo (entero)

0.00 % de Zn 1.78 0.16 3.62 0.50 53.75 17.24

0.25 % de Zn 4.02 1.74 4.50 0.85 52.02 25.37

0.50 % de Zn 7.73 1.41 3.59 0.31 49.31 26.22

0.75 % de Zn 6.15 3.68 3.42 0.64 55.62 28.90

Blanco (entero)

0.00 % de Zn 1.98 0.48 4.12 0.68 58.69 14.71

0.25 % de Zn 4.29 0.62 3.52 0.61 65.50 40.05

0.50 % de Zn 9.24 2.11 3.42 0.30 74.35 19.27

0.75 % de Zn 11.06 3.22 3.47 0.23 73.26 12.59

Negro (entero)

0.00 % de Zn 1.85 0.14 7.79 2.51 107.56 28.37

0.25 % de Zn 5.13 1.23 4.42 0.65 73.68 10.02

0.50 % de Zn 8.00 1.48 3.95 0.68 81.73 16.00

0.75 % de Zn 8.30 1.42 3.91 0.49 78.46 15.23


Cabe destacar que los granos de maíz de la variedad Chimaltenango, que

reportan mayor grado de dureza, incorporan menor cantidad de calcio en su

estructura después de haber sido nixtamalizados.

Las variedades HS-19R (testigo) y HSQ-3 (QPM), muestran la misma

tendencia y se enlistan los resultados en la tabla No. 23.

56

Tabla No. 23: Maíz HS-19R y QPM nixtamalizado fortificado con Zn a tres

niveles y un nivel fijo de calcio 1% base seca

Muestra Zinc

(mg /100g)

Hierro

(mg/100g)

Calcio

(mg/100g)

HS-19R (entero)

0.00 % de Zn 2.88 1.18 7.64 8.51 84.98 43.96

0.25 % de Zn 8.04 1.15 7.93 7.95 92.31 73.02

0.50 % de Zn 14.68 6.24 3.98 0.59 135.62 17.96

0.75 % de Zn 17.74 7.97 5.70 1.71 129.55 10.10

QPM* (entero)

0.00 % de Zn 2.88 1.18 7.64 8.51 84.98 43.96

0.25 % de Zn 8.04 1.15 7.93 7.95 92.31 73.02

0.50 % de Zn 14.68 6.24 3.98 0.59 135.62 17.96

0.75 % de Zn 17.74 7.97 5.70 1.71 129.55 10.10

Fuente: Proyecto FODECYT 082-2007, QPM=Quality Protein Maize

III.1.1.2.1.2 Difusión de los iones hierro durante el proceso de nixtamalización

Se realizó la selección entre varios compuestos de hierro, para evaluar el

comportamiento de cada uno de ellos durante el proceso de nixtamalización. Los

compuestos de hierro utilizados fueron: óxido de hierro azucarado, óxido de

hierro amino quelado, óxido de hierro II y óxido de hierro III.

III.1.1.2.1.2.1 Nixtamalización con adición de óxido de hierro azucarado

Se utilizó en primer término, un compuesto de hierro azucarado, a tres

niveles de concentración, 0.25%, 0.50% y 0.75 % y se seleccionó solamente una

variedad de maíz para efectuar las pruebas, HS-19R (testigo). Se incluyó el nivel

0 % de concentración como control. Los resultados de este proceso, se listan en

57

la tabla No. 24. En esta tabla se hace notar que el ión hierro compite con el ión

calcio, que se añadió al proceso en una concentración fija del 1 %, mientras que

el ión zinc permanece relativamente constante durante todo el proceso. La gráfica

No. 2 muestra la tendencia de incorporación de estos minerales al grano entero.

Tabla No. 24: Maíz HS-19R Nixtamalizado con óxido de hierro azucarado a

tres niveles y un nivel fijo de calcio (1%) base seca

Muestra Zinc

( mg /100g)

Hierro

(mg/100g)

Calcio

(mg/100g)

HS-19R (entero)

0.00% de hierro 2.74 0.34 7.93 1.26 62.88 1.19

0.25 % de hierro 2.31 0.10 9.97 1.26 90.89 4.93

0.50 % de hierro 2.51 0.17 10.89 0.28 59.79 1.68

0.75 % de hierro 2.58 0.09 15.70 0.29 55.66 0.17



Por otro lado, la tabla No. 25, especifica los valores obtenidos cuando se

fraccionó una parte del material nixtamalizado de la sección anterior. Los

mayores porcentajes de difusión se verifican hacia el pericarpio y el germen del

0.00

4.00

8.00

12.00

16.00

20.00

0.00

30.00

60.00

90.00

120.00

0 0.25 0.50 0.75

mg

Fe

Azu

cara

do

y Z

n /

10

0g

mg

Ca

/1

00

g

Nivel de fortificación de Fe Azucarado (mg/100g maíz)

Gráfica No. 2: Maíz entero HS19-R

Ca

Zn

Fe

58

grano de maíz en estudio, mostrándose un aumento gradual en base al aumento de

la concentración del hierro añadido.

Tabla No. 25: Fracciones de maíz HS19-R nixtamalizado fortificado con óxido

de hierro azucarado a tres niveles y un nivel fijo de calcio (1%)

Muestra Zinc

( mg /100g)

Hierro

(mg/100g)

Calcio

(mg/100g)

HS-19R (fraccionado)

0.00 % de hierro

Pericarpio 2.20 0.18 5.57 1.68 180.80 2.28

Germen 13.84 2.36 4.78 4.15 94.19 6.11

Endospermo 0.81 0.03 2.73 0.73 31.11 0.55

0.25 % de hierro

Pericarpio 2.92 0.52 10.54 0.43 268.11 3.86

Germen 12.71 0.10 14.440.64 154.77 3.99

Endospermo 0.91 0.09 8.40 5.20 54.72 3.79

0.5 % de hierro

Pericarpio 2.55 0.13 34.86 0.27 149.78 4.74

Germen 13.74 1.32 24.32 4.47 94.19 4.54

Endospermo 0.82 0.13 6.78 1.26 24.98 6.29

0.75 % de hierro

Pericarpio 2.77 0.08 51.71 1.76 132.70 1.14

Germen 14.59 0.87 17.33 0.62 81.58 11.84

Endospermo 0.92 0.11 9.40 1.0 23.57 2.63


Las gráficas No. 3, No. 4 y No. 5 muestran la tendencia de difusión del

hierro azucarado al pericarpio, germen y endospermo a las distintas

concentraciones ensayadas de la variedad HS-19R.

59




0.00

10.00

20.00

30.00

40.00

50.00

60.00

0.00

50.00

100.00

150.00

200.00

250.00

300.00

0 0.25 0.50 0.75 mg

Fe

azu

cara

do

y Z

n /

10

0g

mg

Ca

/ 1

00

g


Gráfica No. 3: Pericarpio del maíz

HS19-R

Ca

Zn

Fe

0.00

5.00

10.00

15.00

20.00

25.00

30.00

0.00

50.00

100.00

150.00

200.00

0 0.25 0.50 0.75 mg

Fe A

zu

ca

ra

do

y Z

n /

10

0g

mg

Ca

/1

00

g


Gráfica No. 4: Germen del maíz

HS19-R

Ca

Zn

Fe

0.00

2.00

4.00

6.00

8.00

10.00

0.00

10.00

20.00

30.00

40.00

50.00

60.00

0 0.25 0.50 0.75 mg

Fe

azu

cara

do

y Z

n /

10

0g

mg

Ca

/ 1

00

g


Gráfica No. 5: Endospermo del maíz

HS19-R

Ca

Zn

Fe

60

III.1.1.2.1.2.2 Nixtamalización con adición de óxido de hierro amino quelado

El segundo compuesto de hierro ensayado fue el óxido de hierro amino

quelado (AAQ). En este caso se ensayó con un solo nivel de concentración, 0.5 %

y se elevó la cantidad de cal al 1.5 %. Se observa también para este compuesto,

la competencia de iones calcio y hierro, manteniéndose el ión zinc relativamente

estable. Los resultados se detallan en la tabla No. 26. En la misma tabla se

muestra que en el análisis del grano de maíz fraccionado, el mayor porcentaje de

difusión se verifica en el pericarpio.

Tabla No. 26: Maíz HS19-R entero y fracciones nixtamalizado y fortificado

con óxido de hierro aminoquelado (AAQ) al 0.5% y un nivel fijo de calcio

(1.5%) base seca

Muestra Zinc

( mg /100g)

Hierro

(mg/100g)

Calcio

(mg/100g)

HS-19R (entero)

0.00% de hierro AAQ 5.58 2.33 21.78 6.49 109.34 72.99

0.50 % de hierro 5.14 1.05 22.62 4.90 136.87 5.20


0.0 % de hierro AAQ

Pericarpio 4.54 0.07 19.62 0.12 545.12 43.60

Germen 13.025 0.43 9.17 0.46 296.89 9.34

Endospermo 0.85 0.04 2.70 0.25 92.38 3.37

0.50 % de hierro AAQ

Pericarpio 2.59 0.29 72.68 4.90 328.93 23.46

Germen 12.74 0.57 28.91 7.71 255.77 9.22

Endospermo 0.89 0.11 8.39 0.81 63.01 3.30


Las gráficas No. 6, No. 7, No. 8 y No. 9 muestran la tendencia de difusión

en el grano entero, en el pericarpio, germen y endospermo.

61



0.00

5.00

10.00

15.00

20.00

25.00

0.00

20.00

40.00

60.00

80.00

100.00

120.00

140.00

160.00

0 0.50

mg

Fe

AA

Q y

Zn

/ 1

00

g

mg

Ca

/1

00

g

Nivel de fortificación de Fe AAQ (mg/100g maíz)


Ca

Zn

Fe

0.00

10.00

20.00

30.00

40.00

50.00

60.00

70.00

80.00

0.00

100.00

200.00

300.00

400.00

500.00

600.00

0 0.50

mg

Fe

AA

Q y

Zn

/1

00

g

mg

Ca

/ 1

00

g



HS19-R

Ca

Zn

Fe

62



0.00

5.00

10.00

15.00

20.00

25.00

30.00

35.00

230.00

240.00

250.00

260.00

270.00

280.00

290.00

300.00

0 0.50

mg

Fe

AA

Q y

Zn

/1

00

g

mg

Ca

/ 1

00

g



HS19-R

Ca

Zn

Fe

0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

6.00

7.00

8.00

9.00

0.00

10.00

20.00

30.00

40.00

50.00

60.00

70.00

80.00

90.00

100.00

0 0.50

mg

Fe

AA

Q y

Zn

/1

00

g

mg

Ca

/1

00

g



HS19-R

Ca

Zn

Fe

63

III.1.1.2.1.2.3 Nixtamalización con adición de óxido de hierro II

El ensayo de fortificación con óxido de hierro II se realizó a tres niveles de

concentración, 0.25 %, 0.50 % y 0.75 %. Los resultados se compararon con el

nivel 0 % de concentración de hierro. El proceso de nixtamalización se mantuvo a

un nivel de concentración de calcio del 1 % y se utilizó la variedad HS-19R como

muestra a fortificar. La tabla No. 27 muestra el detalle de los valores encontrados

para hierro, calcio y zinc y el gradual incremento de estos iones en proporción al

aumento de su concentración del compuesto de hierro. Se observa la estabilidad

relativa del ión zinc y la competencia ente iones calcio y hierro. Sin embargo, se

establece cierta constancia de incorporación para el ión calcio a concentraciones

de 0.50% y 0.75 %. La gráfica No. 10 muestra este efecto para los tres iones.

Tabla No. 27: Maíz HS19-R nixtamalizado fortificado con óxido de hierro II a

tres niveles y a un nivel fijo de calcio (1%) en base seca

Muestra Zinc

( mg /100g)

Hierro

(mg/100g)

Calcio

(mg/100g)

HS-19R (entero)

0.00% de hierro II 1.85 0.16 2.96 0.19 63.89 11.17

0.25 % de hierro II 1.92 0.11 4.71 0.05 79.62 03.30

0.50 % de hierro II 2.08 0.09 6.60 0.38 80.85 01.89

0.75 % de hierro II 2.23 0.17 11.91 0.56 80.96 19.79



0

2

4

6

8

10

12

14

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

0 0.25 0.50 0.75

mg

Fe II

y Z

n/

10

0g

mg

Ca

/ 1

00

g

Nivel de fortificación de Fe II (mg/100g maíz)


Ca

Zn

Fe

64

Los datos de difusión de los iones de hierro II, calcio y zinc, se muestran

en la tabla No. 28. Se verifica la difusión y constancia de incorporación de estos

iones a las partes estructurales del grano de la variedad seleccionada,

verificándose una cierta estabilidad del ión calcio a niveles de 50 % y 75 % de

concentración del compuesto de hierro. La representación gráfica de esa

tendencia se muestra en las gráficas No. 11, No, 12 y No. 13.

Tabla No. 28: Fracciones de Maíz HS-19R Nixtamalizado fortificado

con óxido de hierro II a tres niveles y un nivel fijo de calcio (1%)

base seca

Muestra Zinc

( mg /100g)

Hierro

(mg/100g)

Calcio

(mg/100g)


0.00 % de hierro II

Pericarpio 5.86 5.43 36.03 44.16 214.25 61.76

Germen 10.21 3.36 8.92 01.19 78.15 12.71

Endospermo 0.66 0.03 30.79 37.87 32.31 0.06

0.25 % de hierro II

Pericarpio 3.40 1.62 13.19 4.25 140.11 159.99

Germen 12.86 0.48 15.17 3.15 64.96 33.50

Endospermo 0.46 0.02 37.20 48.71 40.16 2.88

0.50 % de hierro II

Pericarpio 1.70 0.16 12.51 0.66 216.89 74.29

Germen 10.89 1.30 17.89 9.77 63.02 24.77

Endospermo 0.39 0.03 3.12 0.11 42.67 1.37

0.75 % de hierro II

Pericarpio 2.83 2.82 21.95 0.93 172.95 76.27

Germen 11.44 0.53 15.02 1.57 51.66 39.28

Endospermo 0.56 0.01 4.12 0.65 44.78 1.24


65




0

5

10

15

20

25

30

35

40

0

50

100

150

200

250

0 0.25 0.50 0.75

mg

Fe

II y

Zn

/1

00

g

mg

Ca

/1

00

g



HS19-R

Ca

Zn

Fe

0

5

10

15

20

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

0 0.25 0.50 0.75

mg

Fe

II y

Zn

/ 1

00

g

mg

Ca

/1

00

g



HS19-R

Ca

Zn

Fe

0

10

20

30

40

50

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0 0.25 0.50 0.75

mg

Fe

II y

Ca

/1

00

g

mg

Zn

/1

00

g



HS19-R

Zn

Fe

Ca

66

III.1.1.2.1.2.4 Nixtamalización con adición de óxido de hierro II y óxido de

zinc (1:1)

Los ensayos con óxido de hierro azucarado y óxido de hierro amino

quelado, verifican la constancia de incorporación del hierro al grano de maíz en la

variedad ensayada. En una sección anterior, se verificó la constancia de

incorporación del ión zinc. En esta sección, se seleccionó la variedad de maíz

HS19-R como base para la fortificación con los tres minerales en estudio.

Tabla No.29: Maíz HS19-R nixtamalizado, entero y fraccionado, fortificado

con óxido de hierro II y zinc a tres niveles y un nivel fijo de calcio (1%) base

seca

Muestra Zinc

(mg /100g)

Hierro

(mg/100g)

Calcio

(mg/100g)

HS-19R (entero)

0.00% de Fe II y 0.00% Zn 2.74 0.34 7.93 1.26 62.88 1.19

0.25% de Fe II y 0.25% Zn 7.17 2.66 5.54 0.86 65.61 33.83

0.50% de Fe II y 0.50% Zn 10.61 3.74 8.97 2.19 59.99 33.06

0.75% de Fe II y 0.75% Zn 10.32 1.72 8.01 0.76 71.60 19.59

HS-19R (fraccionado) (1:1)

0.00 % de hierro II y zinc

Pericarpio 2.20 0.18 5.57 1.68 180.80 2.28

Germen 13.84 2.36 4.78 4.15 94.19 6.11

Endospermo 0.81 0.03 2.73 0.73 31.11 0.55


Pericarpio 18.48 13.83 4.31 3.45 115.60 112.21

Germen 16.84 3.83 8.13 0.57 16.30 9.76

Endospermo 2.92 1.25 2.05 0.72 32.96 19.03


Pericarpio 24.36 8.51 11.71 2.85 123.14 66.13

Germen 21.27 3.54 12.84 5.60 12.21 6.47

Endospermo 4.31 1.36 2.90 1.15 29.62 14.80


Pericarpio 26.48 4.75 14.20 6.26 146.58 51.78

Germen 19.93 4.54 8.50 1.75 19.16 9.86

Endospermo 4.15 0.75 3.11 0.89 34.99 8.86


67

Se seleccionó también, el óxido de hierro II como compuesto que cede los

iones hierro al proceso de nixtamalizado. La tabla No 29 muestra los niveles de

incorporación de estos minerales tanto en el grano entero como en el grano

fraccionado en pericarpio, germen y endospermo. Los nivel de concentración

utilizados fueron de 0 %, 0.25 %, 0.50 % y 0.75 % para hierro y para zinc, siendo

el nivel de 0 % el control. Para el ión calcio, se mantuvo una concentración fija

del 1 %. Para los niveles de 0.50 % y 0.75 % se observa una constancia en el

nivel de incorporación del hierro y del zinc obteniéndose un incremento en el ión

calcio. La gráfica No. 14 muestra esta tendencia siendo los niveles de 0.25 % y

0.75% los que presentan mejor uniformidad en la incorporación para los tres

minerales.


Las gráficas No. 15, No. 16 y No. 17 muestran la tenencia de

incorporación de los tres minerales en estudio hacia las fracciones del grano de

maíz testigo HS19-R.

0

2

4

6

8

10

12

52

56

60

64

68

72

76

0 0.25 0.50 0.75

mg

Fe

II y

Zn

/ 1

00

g

mg

Ca

/10

0g

Nivel de fortificación de Fe II y Zn (mg/100g maíz)

Gráfica No. 14: Maíz entero

HS19-R

Ca

Zn

Fe

68




0

5

10

15

20

25

30

0

50

100

150

200

0 0.25 0.50 0.75

mg

Fe

II y

Zn

/ 1

00

g

mg

Ca

/1

00

g



HS19-R

Ca

Zn

Fe

0

5

10

15

20

25

26

28

30

32

34

36

0 0.25 0.50 0.75

mg

Fe

II y

Zn

/1

00

g

mg

Ca

/10

0g

Nivel de fortificación de Fe y Zn (mg/100g maíz)


HS19-R

Ca

Zn

Fe

0

1

2

3

4

5

26

28

30

32

34

36

0 0.25 0.50 0.75

mg

Fe

II y

Zn

/1

00

g

mg

Ca

/1

00

g



HS19-R

Ca

Zn

Fe

69

III.1.1.2.1.2.5 Nixtamalización con adición de óxido de hierro III y óxido de

zinc (1:1)

Se ensayó también con un compuesto férrico, óxido de hierro III, para

evaluar su incorporación al proceso de nixtamalizado y verificar la preferencia de

estos iones hacia las partes estructurales del grano de maíz.

Se utilizó en este ensayo, también la variedad testigo, HS19-R para la

escogencia del nivel de concentración más adecuado de hierro y zinc, dejando el

nivel de calcio fijo en un 1 %. Sobre las bases ya establecidas en los ensayos

anteriores, se ensayaron concentraciones de 0.030%, 0.210%, 0.250 %, 0.390 % y

0.500 % tanto de hierro III como de zinc en proporción 1:1, El nivel 0 % de dejó

como comparador.

La tabla No. 30, muestra en su primera parte, el efecto de incorporación

de estas concentraciones al grano de maíz entero. Se observa la misma tendencia

de migración de los iones hacia el interior del grano manteniéndose la premisa de

que a mayores concentraciones se observa cierta estabilidad de incorporación para

los minerales hiero y zinc, mientras que los iones calcio aumentan en proporción

al incremento de la concentración añadida de hierro y zinc.

En la misma tabla, en su segunda parte, se hizo un ensayo de

concentraciones controladas, en las que se hizo variar tanto la concentración de

zinc como de hierro a niveles controlados, en una primera fase, se dejó fijo el

nivel de hierro a 10 mg mientras que el nivel de zinc varió en 2.5, 5.0 y 7.5 mg.

Una segunda fase consistió en variar el nivel de hierro a 20 mg dejando los

mismos niveles de zinc, y una tercera fase en la que se añadió 30 mg del mineral

de hierro, a los mismos niveles de zinc. Observándose resultados más estables,

tanto para el hierro como para el zinc.

La gráfica No. 18 muestra la tendencia de incorporación de los iones

calcio, hierro III y zinc a distintas concentraciones.

70

Tabla No. 30: Maíz HS19-R nixtamalizado fortificado con óxido de hierro III

y zinc a distintos niveles y un nivel fijo de calcio (1%) base seca

Muestra Zinc

( mg /100g)

Hierro

(mg/100g)

Calcio

(mg/100g)

HS-19R (entero)

0.000% de Fe III y 0.000% Zn 2.74 0.34 7.93 1.26 62.88 1.19

0.030% de Fe III y 0.030% Zn 4.12 0.00 3.00 0.00 16.61 0.00

0.210% de Fe III y 0.210% Zn 7.63 0.00 6.7 0.00 8.94 0.00

0.250% de Fe III y 0.250% Zn 7.94 2.21 7.95 1.34 97.61 5.75

0.390% de Fe III y 0.390% Zn 11.98 0.00 7.13 0.00 11.31 0.00

0.500% de Fe III y 0.500% Zn 8.73 1.17 8.24 2.01 101.63 2.24

HS-19R (entero)

10 mg hierro III y 2.5 mg Zn 3.16 0.00 3.52 0.00 7.03 0.00









Fuente: Proyecto FODECYT 082-2007; n= 3


0

2

4

6

8

10

12

14

0

20

40

60

80

100

120

0.000 0.030 0.210 0.250 0.390 0.500

mg

Fe

y m

g Z

n /

10

0g

mg

Ca

/1

00

g

Porcentaje de Fe III y Porcentaje de Zn


Ca

Zn

Fe

71

III.1.1.2.1.2.5.1 Nixtamalización con adición de óxido de hierro III y óxido de

zinc (1:1)

En esta sección se ensayó la incorporación de los iones calcio hierro III y

zinc a todas las variedades de maíz en estudio, se seleccionó la concentración que

permite una incorporación constante para los tres minerales obteniéndose

fortificaciones del 1 al 6 % en iones hiero y zinc y hasta un 100 % en calcio. Estos

resultados se verifican gráficamente en la gráfica No. 19. Como fase final, se

estandarizó el proceso de nixtamalización fortificando con concentraciones de 250

mg del compuesto de hierro y 250 mg del compuesto de zinc dejando un nivel

fijo de calcio al 1 %. Los resultados se especifican en la tabla No. 31.

Tabla No. 31: Maíz nixtamalizado fortificado con 250 mg de óxido de

hierro III y con 250 mg de zinc y un nivel fijo de calcio (1%) base seca

Muestra

Grano entero

Zinc

( mg /100g)

Hierro

(mg/100g)

Calcio

(mg/100g)

QPM

0.00 % de fortificación 3.54 0.00 8.71 0.00 163.67 0.00

250 mg Fe III/250mg Zn 9.39 0.66 6.75 1.04 62.59 14.49

HS-19R


250 mg Fe III/250mg Zn 7.43 1.15 6.64 1.41 68.44 11.19

Blanco DEKALB


250 mg Fe III/250mg Zn 4.87 1.05 4.10 0.81 57.27 7.80

Amarillo DEKALB


250 mg Fe III/250mg Zn 4.93 0.39 7.08 3.70 56.30 6.04

Blanco CHIMALTENANGO


250 mg Fe III/250mg Zn 4.02 0.31 4.73 0.82 36.20 8.64

Amarillo CHIMALTENANGO


250 mg Fe III/250mg Zn 3.05 0.44 4.55 0.52 47.88 3.78

Negro CHIMALTENANGO


250 mg Fe III/250mg Zn 4.12 0.53 4.67 1.13 69.11 9.85


72


III.1.1.3 Evaluación del Sabor de la Tortilla.

III.1.1.3.1 Prueba de Evaluación Sensorial de la Tortilla

III.1.1.3.1.1 Prueba de Aceptabilidad

Una vez estandarizado el proceso y definido los niveles de concentración

de hierro, calcio y zinc a ser utilizados para la fortificación del grano de maíz, se

realizaron pruebas de elaboración de masa de nixtamal con la cual se fabricaron

tortillas que al ser evaluadas en sus propiedades organolépticas.

Después de hacer las pruebas de aceptabilidad por un panel de expertos y

someter a consideración de ellos las características de color, olor, sabor y textura

de las tortillas elaboradas con la masa fortificada, se obtuvieron valores de 3.5 a

3.8 para todos los ítems evaluados (color, olor, sabor, textura).

Los parámetros de evaluación se enlistan en una escala de 1 a 5 de la siguiente

forma

1. Muy malo

2. Malo

3. Regular

4. Bueno

5. Muy bueno

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

0

40

80

120

160

QPM HS19R DEK B DEK A CH B CH A CH N

mg

Zn

y F

e /

10

0g

mg

Ca

/1

00

g

Gráfica No. 19: Maíz fortificado con 0.250% Zn y

0.250% de Fe III

Ca

Zn

Fe

73

III.1.1.4 Establecimiento del Grado de Biodisponibilidad Natural e Inducida

por Vitamina C y/o Alimentos Ricos en Vitamina C

III.1.1.4.1 Establecimiento del Grado de Biodisponibilidad Natural

III.1.1.4.1.1 Estudio biológico Para Determinar Calidad Proteica de las

Variedades de Maíz Estudiadas

La sección final (Tabla 32 a la 35) muestra resultados de calidad proteínica

de las todas las variedades de maíz en estudio en crudo y nixtamalizadas.

La biodisponibilidad natural de las variedades citadas, se evaluó mediante

la determinación de NPR (Net Protein Retention) y para este efecto, se diseñaron

dietas de trabajo para alimentar ad libitum a ocho grupos de ratas de laboratorio

de raza Wistar, con ocho ratas por grupo, por un término de 28 días. El valor de la

proteína neta retenida se obtuvo mediante la relación entre el peso ganado de las

ratas y el alimento consumido, con respecto a una dieta libre de nitrógeno, por lo

que estos dos factores se monitorearon cada semana.

La tabla No. 32 muestra las dietas de trabajo para la determinación de

NPR de las variedades HS19-R y HSQ3 en crudo y nixtamalizadas.

Tabla No. 32: Dietas de trabajo para determinación de retención neta de

proteína (NPR) variedades HS19-R y HSQ3 (QPM) crudo y nixtamalizado

Ingredientes Dietas

1 2 3 4 5 6 7 8

HS19Rsemilla 1350 - - - - - - -

HS19Rcosecha - 1350 - - - - - -

HS19Rnixtamal - - 1350 - - - - -

HSQ3(QPM)semilla - - - 1350 - - - -

HSQ3(QPM)cosecha - - - - 1350 - - -

HSQ3(QPM)nixtamal - - - - - 1350 - -

Caseína - - - - - - 240 -

Almidón(DLN)* - - - - - - 1560 1350

Minerales 60 60 60 60 60 60 80 60

Vitaminas 15 15 15 15 15 15 20 15

Aceite 75 75 75 75 75 75 100 75

Total 1500 1500 1500 1500 1500 1500 2000 1500

Fuente: Proyecto FODECYT 082-2007; *DLN= Dieta Libre de Nitrógeno

74

La tabla No. 33, reporta los valores de NPR para las variedades HS19-R y

HSQ3, con respecto a una dieta libre de nitrógeno utilizada como comparador.

Tabla No. 33: Valores de NPR para maíces de variedad HS19-R y HSQ3

(QPM) crudo y nixtamalizado

Dieta

Promedio

aumento en

peso

Promedio

alimento

ingerido

Promedio

proteína

ingerida

NPR

**

1 HS-19R

semilla 18.13 ± 4.32 130.88 ± 14.43 9.50 ± 1.05 2.89 ± 0.32

2 HS-19R

cosecha 15.13 ± 3.91 116.13 ± 16.55 8.45 ± 1.21 1.77 ± 0.21

3 HS-19R

nixtamal 10.38 ± 2.97 100.25 ± 14.43 10.94 ± 1.57 0.94 ± 0.17

4 HS-Q3

semilla 32.00 ± 4.21 135.00 ± 35.52 12.39 ± 3.26 2.81 ± 1.07

5 HS-Q3

cosecha 29.00 ± 7.52 138.31 ± 20.98 14.15 ± 2.30 1.90 ± 0.29

6 HS-Q3

nixtamal 38.13 ± 5.84 158.44 ± 10.87 17.35 ± 1.19 2.19± 0.22

7 caseína 61.00 ± 5.98 166.50 ± 14.24 18.22 ± 1.56 3.36 ± 0.35

8 DLN* -9.50 ± 1.31 86.88 ± 6.77 1.14 ± 0.09 0.00 ± 0.00

Fuente: Proyecto FODECYT 082-2007; DLN*= Dieta Libre de Nitrógeno;

**NPR=Razón Proteica Neta

La tabla No. 34 presenta las dietas de trabajo diseñadas para las variedades

de maíz Dekalb blanco y amarillo en crudo y nixtamalizadas y para las variedades

Chimaltenango, blanco, amarillo y negro en crudo y nixtamalizadas.

Todas las dietas de trabajo se suplementan con un diez por ciento de

macro y micronutrientes (vitaminas, minerales y aceite). Se utilizó una dieta que

proporciona un alto valor de NPR como comparador, eligiendo como fuente

proteica la caseína.

La tabla No. 35 enlista los valores de NPR para las variedades Dekalb y

Chimaltenango.

75

Tabla No. 34: Dietas de Trabajo para determinación de retención neta de

proteína (NPR) variedades Dekalb y Chimaltenango

Ingredientes

***

Dietas

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Dekalb BC 1350 - - - - - - - - - - -

Dekalb BN - 1350 - - - - - - - - - -

Dekalb AC - - 1350 - - - - - - - - -

Dekalb AN - - - 1350 - - - - - - - -

CH BC - - - - 1350 - - - - - - -

CH BN - - - - - 1350 - - - - - -

CH AC - - - - - - 1350 - - - - -

CH AN - - - - - - - 1350 - - - -

CH NC - - - - - - - - 1350 - - -

CH NN - - - - - - - - - 1350 - -

Caseína - - - - - - - - - - 240 -

Almidón - - - - - - - - - - 1560 1350

Minerales 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 80 60

Vitaminas 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 20 15

Aceite 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 100 75

Total 1500 1500 1500 1500 1500 1500 1500 1500 1500 1500 2000 1500

Fuente: Proyecto FODECYT 082-2007; n=8; DLN*= Dieta Libre de Nitrógeno;

NPR** = Razón Proteica Neta;

***BC= blanco crudo; AC= amarillo crudo; BN=Blanco Nixtamalizado;

AN=Amarillo Nixtamalizado; CHAC= Chimaltenango Amarillo Crudo;

CHNC=Chimaltenango Negro Crudo; CHAC=Chimaltenango amarillo Crudo;

CHNN=Chimaltenango Negro Nixtamalizado; CHAN=Chimaltenango Amarillo

Nixtamalizado; CHBN=Chimaltenango Blanco Nixtamalizado

76

Tabla No. 35: Valores de NPR para maíces de variedad Dekalb y

Chimaltenango

Dieta

Promedio

aumento

en peso (g)

Promedio

alimento

ingerido (g)

Promedio

proteína

ingerida (g)

NPR

**

1 Blanco Dekalb

Crudo

15.38 ±

3.34

118.13 ±

17.07 11.75 ± 1.70

2.07 ±

0.29

2 Blanco Dekalb

Nixtamalizado

14.75 ±

2.71

113.25 ±

12.45 11.54 ± 1.27

1.27 ±

0.11

3 Amarillo

Dekalb Crudo

15.00 ±

3.51 114.88 ± 7.61 12.71 ± 0.84

1.18 ±

0.27

4

Amarillo

Dekalb

Nixtamalizado

14.00 ±

4.72

111.75 ±

19.07 11.62 ± 1.98

1.18 ±

0.21

5

Blanco

Chimaltenango

Crudo

11.50 ±

3.02

116.88 ±

11.00 14.40 ± 1.36

0.79 ±

0.16

6

Blanco

Chimaltenango

Nixtamalizado

10.00 ±

3.59

102.88 ±

12.67 12.67 ± 1.56

0.77 ±

0.20

7

Amarillo

Chimaltenango

Crudo

10.63 ±

3.58

100.50 ±

18.01 11.31 ± 2.03

0.92 ±

0.20

8

Amarillo

Chimaltenango

Nixtamalizado

12.25 ±

2.31

110.50 ±

14.25 12.83 ± 1.65

0.96 ±

0.17

9

Negro

Chimaltenango

Crudo

11.63 ±

3.46 110.75 ± 8.50 12.46 ± 0.96

0.92 ±

0.21

10

Negro

Chimaltenango

Nixtamalizado

10.63 ±

3.07

103.63 ±

12.95 11.66 ± 1.46 0.90±0.18

11 Caseína

CASEINA 5.38 ± 4.03 77.00 ± 8.40 8.66 ± 0.95

0.60 ±

0.44

12 DLN* -9.00 ±

1.60 67.75 ± 0.38 7.62 ± 0.59

-1.19 ±

0.28

Fuente: Proyecto FODECYT 082-2007; n=8; DLN*= Dieta Libre de Nitrógeno;

NPR** = Razón Proteica Neta

III.1.1.4.1.2 Relación molar para predicción de biodisponibilidad de hierro y

zinc por relaciones con ácido fítico y calcio

La predicción de la biodisponibilidad del hierro y el zinc se determinó

mediante la relación entre el ácido fítico y los minerales encontrados para los

77

granos de maíz en estudio, en crudo y nixtamalizados, según el procedimiento

estudiado por Fordyce, et al en 1987.

Los resultados obtenidos para este ensayo se reportan en las tablas No. 36

para maíces crudos y No. 37 para maíces nixtamalizados.

Tabla No. 36: Biodisponibilidad de hierro y zinc por relaciones con Ácido

fítico y calcio para maíces crudos

Variedades de Maíz AF/Zn AF/Fe AF*Ca/Zn AF*Ca/Fe

HS-19R 45.76 43.40 1.70 1.61

HS-Q3 (QPM) 39.76 36.86 1.41 1.31

Amarillo DEKALB 70.89 70.37 1.31 1.30

Blanco DEKALB 57.05 55.92 1.11 1.08

Amarillo CHIMALTENANGO 99.37 46.38 20.03 9.34

Blanco CHIMALTENANGO 89.15 40.55 22.66 10.31

Negro CHIMALTENANGO 83.05 41.76 20.82 10.47


Tabla No. 37: Biodisponibilidad de hierro y zinc por relaciones con

Ácido fítico y calcio para maíces nixtamalizados

VARIEDAD AF/Zn AF/Fe AF*Ca/Zn AF*Ca/Fe

HS-19R 14.54 16.26 9.95 11.13

HS-Q3 (QPM) 18.74 26.07 11.73 16.31

Amarillo Dekalb 8.72 6.07 4.91 3.41

Blanco Dekalb 15.19 18.04 8.70 10.33

Amarillo Chimaltenango 43.93 29.45 21.04 14.10


Negro Chimaltenango 21.12 18.62 14.59 12.87


III.1.1.4.2 Grado de Biodisponibilidad Inducida por Vitamina C y/o

Alimentos Ricos en Vitamina C

La evaluación de la biodisponibilidad inducida por la vitamina C, se

verificó mediante la constancia de incorporación de la vitamina C a la masa de

nixtamal y a la tortilla elaborada con esta masa. A 47.0g de harina de maíz

78

nixtamalizada se le adicionó 35 mg Vit. C y 67mL de agua (aprox 75mg/100g).

Esta mezcla se amasó y se dejó en reposo durante 15 minutos. Se realizó el

análisis de vitamina C, según el método recomendado por AOAC, tanto a la

muestra de masa sin reposo como a la muestra de masa después de los 15 minutos

de reposo. Se utilizaron las mismas proporciones para elaborar tortillas

suplementadas con vitamina C, en este caso la masa se dejó en reposo los 15

minutos, y en seguida se elaboró la tortilla.

Tabla No. 38 Porcentaje de degradación de Vitamina C en masa maíz

nixtamalizado y en tortillas.


Ref. Lab

mg

Vitamina

C /g

tortilla

húmeda

mg

Vitamin

a C /g

tortilla

seca

mg

Vitamina

C/g masa

húmeda

mg

Vitamina

C/g de

masa

seca

% de

Degradación

de la Vit. C

Control (0 min) 0.00 0.00 -- -- 0.00 ± 0.00

Control (30min) 0.00 0.00 -- -- 0.00 ± 0.00

Masa (Testigo) -- -- 0.28 0.47

35.74 ± 2.01 -- -- 0.30 0.50

Testigo (0 min) 0.31 0.88 0.19 0.32

57.58 ± 0.00 0.31 0.88 0.19 0.32

Testigo (30 min) 0.30 0.84 0.18 0.30

57.85 ± 2.35 0.33 0.94 0.20 0.33

Masa (QPM) -- -- 0.44 0.75

3.20 ± 2.84 -- -- 0.41 0.70

QPM (0 min) 0.63 1.62 0.37 0.64

19.29 ± 4.58 0.56 1.44 0.33 0.57

QPM (30 min) 0.42 1.19 0.27 0.46

40.23 ± 0.98 0.41 1.15 0.26 0.44

Masa

(Chimaltenango

Blanco)

-- -- 0.26 0.44

42.95 ± 1.18 -- -- 0.25 0.42

Chimaltenango

Blanco (0 min)

0.31 0.83 0.19 0.32 57.54 ± 0.55

0.31 0.80 0.19 0.31

Chimaltenango

Blanco (30 min)

0.33 1.08 0.19 0.31 58.73 ± 0.04

0.33 1.08 0.19 0.31

Masa (Dekalb

Blanco)

-- -- 0.25 0.42 45.36 ± 1.27

-- -- 0.24 0.40

Dekalb Blanco

(0 min)

0.32 1.20 0.17 0.28 62.53 ± 0.22

0.32 1.21 0.17 0.28

Dekalb Blanco

(30 min)

0.28 1.12 0.15 0.24 67.09 ± 0.86

0.29 1.18 0.15 0.25

79

El análisis de la vitamina C se realizó al momento de obtener la tortilla y

después de un lapso de 30 min de haber hecho la tortilla. La tabla No. 38 reporta

el porcentaje de degradación de la vitamina C posterior al proceso. Se

seleccionaron para este ensayo, las variedades HS19-R (testigo), HSQ3,

Chimaltenango blanco y Dekalb blanco. Como comparador se utilizó la masa y la

tortilla sin adición de vitamina C.

La tabla No. 39 enlista el contenido de minerales, hierro, calcio y zinc en

muestras de tortilla fortificada con los minerales citados, y con y sin adición de

vitamina C para las variedades HS19-R (testigo), HSQ3 (QPM), Dekalb blanco y

Chimaltenango blanco. Como comparador, se utilizó una tortilla comercial. Para

todas las variedades, se observa un aumento significativo de un 4 % en los

valores porcentuales de cada mineral al ser adicionada la vitamina C al proceso de

elaboración dela tortilla. La adición de la vitamina C directamente al proceso de

nixtamalización, no reportó resultados satisfactorios.

Tabla No. 39 Contenido de Minerales (Fe, Ca, Zn) en muestras de tortilla con

vitamina C y sin vitamina C.

Muestra Hierro

(mg/100g) Zinc (mg/100g) Calcio (mg/100g)

Testigo sin Vitamina 2.81 ± 0.54 2.76 ± 0.04 29.16 ± 0.35

Testigo con Vitamina 6.23 ± 0.70 7.53 ± 0.09 33.85 ± 2.48

QPM sin Vitamina 2.93 ± 0.17 3.27 ± 0.24 22.16 ± 0.13

QPM con Vitamina 5.65 ± 0.12 8.52 ± 0.01 31.36 ± 0.51


sin Vitamina 4.62 ± 0.02 4.64 ± 0.06 48.42 ± 1.57


con Vitamina 3.96 ± 0.33 4.08 ± 0.17 47.84 ± 20.90

Blanco Dekalb sin

Vitamina 2.68 ± 0.46 2.87 ± 0.01 35.12 ±1.18

Blanco Dekalb con

Vitamina 4.06 ± 0.04 5.41 ± 0.22 28.69 ± 0.01

Tortilla de Referencia 2.96 ± 0.44 1.88 ± 0.01 101.27 ± 2.06


Por último se realizó un ensayo de aceptabilidad de las tortillas

suplementadas con vitamina C, mediante un análisis sensorial, para evaluar sus

80

propiedades organolépticas. Se utilizaron los mismos parámetros que en la

sección III.1.2.1 y los resultados se presentan en la tabla No. 40.

Tabla No. 40: Resultados promedios de Análisis Sensorial de las tortillas

elaboradas con distintas variedades de maíz nixtamalizado y fortificado con

250mg Fe III, 250mg Zn y 75mg de Vitamina C en 100g

Variedad de Maíz Color Olor Textura Sabor

Dekalb Blanco 3.5 3.8 3.2 3.5

Chimaltenango

Blanco

3.7 3.5 3.0 3.7

QPM 3.8 3.3 3.0 3.2

HS19-R 3.8 3.7 2.5 2.8


Se utilizó la siguiente escala numérica:

1. Muy malo

2. Malo

3. Regular

4. Bueno

5. Muy bueno

81

III.2 DISCUSION DE RESULTADOS

El uso del hidróxido de calcio como elemento importante en la

nixtamalización del maíz ha llamado la atención de varios investigadores (Urizar

y Bressani, 1997; Trejo et al, 1982). Su utilización en la conversión del grano de

maíz crudo en maíz cocido pudo derivarse del uso de cenizas vegetales para

cocinar el grano como ha sido sugerido por Pappa et al. (Pappa et al, 2010). Pero

los efectos del calcio van mucho más allá de los efectos en cocción sumamente

importante ha sido el papel que el calcio juega en suplir las necesidades de calcio

al organismo animal. (Braham & Bressani, 1966) y (Serna-Saldívar et al, 1991)

informaron sobre la utilización del calcio en el maíz nixtamalizado por ratas en

crecimiento. Investigaciones adicionales estudiaron el mecanismo de penetración

del calcio en el grano al grano de maíz migrando de la superficie del grano hasta

el germen. Estudios de composición de minerales en tortilla del área urbana y del

área rural muestran diferencias en su contenido de Ca, P, Fe y Zn sugiriendo el

uso de cenizas vegetales. (Pappa et al, 2010) como agente de cocción o también

existe la posibilidad de diferencias en el grano del maíz. El maíz tropical es duro y

grano pequeño mientras que el grano del altiplano es un grano grande y duro con

forma diferentes, por lo menos en Guatemala. En vista de esta posibilidad, en el

presente estudio los diversos experimentos se llevaron a cabo con diferente maíces

incluyendo el QPM (Quality Protein Maize) tropical.

La introducción del hidróxido de calcio al proceso de cocción del maíz,

implica cambios nutricionales positivos en el contenido y biodisponibilidad de

nutrientes en el grano de maíz. Esta premisa sirvió de base para la incorporación

de otros compuestos minerales como el hierro y el zinc, que son deficitarios en la

dieta del guatemalteco, específicamente en el área rural. El proceso de migración

de los iones de los minerales incorporados a la cocción del maíz, se verifica en los

resultados obtenidos a lo largo de los ensayos realizados en el presente estudio.

Se estableció, que la calidad del maíz utilizado así como sus características

estructurales juegan un papel muy importante para la fijación de estos minerales

en el grano.

82

Medición de la Incorporación del Hierro y del Zinc procedente de la cal

Utilizada en la Nixtamalización

Las diferencias encontradas en el contenido de calcio y de los otros

minerales ensayados, podría ser debido a la capacidad de penetración en de los

iones de estos minerales a diferentes estructuras del maíz. Por esta razón se

utilizaron 9 variedades de maíz de las cuales 6 con maíces del trópico y 3 del

altiplano. Además dentro de los tropicales se incluye el QPM (Quality Protein

Maize) en dos muestras. Este maíz es uno de alto valor proteínico por contener

cantidades altas de lisina y triptófano (FAO 2001). En la Tabla No.9 se nota que

los tres maíces del altiplano son diferentes a los maíces tropicales en el peso de

1000 granos, en la densidad, en el volumen y en el porcentaje de flotadores.

Los datos de composición química de los maíces tanto crudos como

nixtamalizados se presentan en la Tabla No. 11 y No. 12 del documento. Se nota

una diferencia en el contenido de agua que es alrededor del 10% de las muestras

crudas y de 6% en las muestras nixtamalizadas, debido al grado de deshidratación

provocado por la pérdida del pericarpio en la cocción alcalina utilizada. No todos

los análisis se realizaron en los dos grupos de resultados, pero se puede indicar

que el contenido de proteína y cenizas fue un poco menor en las muestras crudas

en comparación con las nixtamalizadas. Las Tablas No.13 y No. 14 resumen el

contenido de Ca, Fe, Zn y P en los maíces crudos y nixtamalizados.

La comparación de resultados indica que el contenido de Zn aumento

sustancialmente, no así el hierro con un aumento pequeño (1%) en los maíces

nixtamalizados. Por otro lado el nivel de calcio aumentó significativamente en los

maíces nixtamalizados obviamente por haber sido cocidos en una solución de cal.

La Tabla No.15 y No. 16 informan sobre el contenido de ácido fítico en el

maíz el cual es de importancia porque tiene gran capacidad de ligar el Fe y no

permite que sea biodisponible. En los maíces crudos la variación fue de 0.32 a

1.60 mg/g con los maíces de tierra templada con mayores niveles que los de tierra

tropical. La Tabla No. 16 resume sobre el contenido de fitatos en maíz

83

nixtamalizado o sea cocido con cal. En este caso la variabilidad en ácido fítico fue

de 0.43 a 1.76. Siempre los de tierra fría un poco más altos en su contenido de

ácido fítico que los de tierra caliente.

La Tabla No. 17 resume la composición química proximal de las

fracciones morfológicas del grano de maíz. Solo se presenta el contenido de grasa,

proteína, humedad y cenizas. El contenido de grasa es siempre mayor en el

germen crudo, más bajos en el endospermo, aunque en los maíces de tierra fría el

endospermo mostró valores más altos al pericarpio. La proteína siempre fue más

alta en su contenido en el germen luego en el endospermo y de último en el

pericarpio. Con respecto a la ceniza, la fracción más rica es el germen y luego el

pericarpio. O sea que el germen del maíz es una fracción de alto contenido de

micronutrientes.

Estas mismas fracciones fueron analizadas por su contenido de Zn, Fe y

Ca, ya que son los tres minerales que nos interesan en el presente estudio. Los

datos se detallan en la Tabla No. 18. El contenido de Zn y de Fe siempre son

mayores en el germen del maíz a pesar de que en algunos casos el

pericarpio/cáscara muestra niveles altos. Esto indica que es importante retener el

germen del maíz en productos manufacturados de maíz.

Evaluación de la constancia de la incorporación en el grano entero, germen y

endospermo.

En estos estudios el nivel de Ca fue una variable para elegir el porcentaje

más adecuado para estandarizar el proceso de nixtamalizado, este valor fue de 0 a

1.5% del peso de maíz sin fortificar. Se seleccionó la variedad HS-19R para

ensayar los efectos de las diferentes concentraciones de cal y su nivel de

incorporación al grano de maíz. Los datos se muestran en la Tabla No. 19 con un

incremento en el contenido de Ca de 13.15 mg/100 g a 109.3. También se puede

observar una redistribución de los iones zinc y hierro con respecto al nivel de Ca

implicado en la nixtamalización.

84

En la Tabla No. 20 se presentan los resultados de distribución de Zn, Fe y

Ca del maíz HS-19B en estado sin nixtamalizar y luego nixtamalizado con 0.5%

de cal y con 1.0% de cal. La distribución en las fracciones no presenta ninguna

retención del Zn en el pericarpio, un pequeño aumento en el germen y un pequeño

aumento en el endospermo. El hierro disminuyo en el pericarpio con la

nixtamalización y el calcio aumento en todas las fracciones.

En otro estudio el nivel de Ca se mantuvo constante y se varió el nivel de

Zn de 0 a 0.75%. Los datos están resumidos en la Tabla No. 21 donde se observa

un aumento en el Zn retenido para los dos maíces, Dekalb blanco y Dekalb

amarillo, con respecto al Fe. La misma clase de respuesta se observó con otras

variedades de maíz (tabla No. 22). El problema es que aparentemente la

variedad de maíz afecta la retención por causas no definidas pero que están

asociadas a la estructura del grano de maíz.

En la Tabla No. 23 usando el QPM y el HS-19R se sometieron al estudio

los dos maíces a un nivel del 1% de cal y 3 niveles de Zn. Los niveles de Zn

fueron 0, 0.25, 0.50 y 0.75%. En los dos maíces el nivel de Zn aumento con

respeto al nivel de adición. El hierro disminuyo conforme aumentaba el Zn en la

cocción. El calcio aumento de 0 a 0.50% de la adición de Zn y fue un poco más

bajo en el último nivel de fortificación del maíz con Zn.

El mismo tipo de experimento se llevó a cabo en el Fe y los datos se

muestran en las tablas No. 24 a No. 31. Se pudo observar que conforme

aumento el nivel de Fe adicionado en el medio de nixtamalización, el Zn

permaneció estable, el calcio aumento pero no fue lineal al nivel de concentración

utilizado en el medio de nixtamalización y la concentración de hierro aumentó

como se esperaba.

La Tabla No. 24 presenta los datos del primer estudio para conocer la

distribución de los minerales Ca, Fe y Zn que ocurre durante la nixtamalización.

Estudios publicados (Bressani et al, 2002, Bressani, 1997, Braham y Bressani,

1966) han demostrado que durante este proceso, el calcio se concentra alrededor

del germen. Como se puede observar en la Gráfica 3, 4 y 5, y en la tabla No. 25, el

85

Zn se acumuló en el germen y en el pericarpio y poco en endospermo. El hierro

se queda atrapado en la cáscara del grano y con el germen del grano. Finalmente

el calcio se queda atrapado en la cáscara, luego en el germen y por último en el

endospermo. En este estudio el hierro se adicionó como óxido de hierro

azucarado.

En el presente estudio fue de interés evaluar diferentes formas de la

retención del mineral hierro de acuerdo a su presentación química. Como se

expresó en un párrafo anterior el hierro azucarado fue bastante bien retenido y en

el presente caso se estudió el hierro aminoquelado (AAE) a un nivel del 0.5% con

una nixtamalización con cal de 1.5%. Los datos del análisis de este estudio se

presentan en la Tabla No. 26. El nivel de Zn en el maíz se mantuvo bajo en las

tres distintas fracciones morfológicas. En el pericarpio el calcio dio los patrones

previamente observados mientras que el Zn aumento ligeramente en el germen.

Con respecto al uso del hierro a través del óxido de hierro II, los datos se

describen en la Tabla No. 27.

Los niveles de hierro fueron de 0 hasta 0.75% a un nivel de

nixtamalización (1%). El nivel de retención del Fe fue en aumento conforme se

aumentaba el nivel de fortificación, mientras que el Zn se mantuvo constante. Por

el contrario el Ca aumento del primer al tercer nivel, cuando igual el tercero y el

cuarto adición de hierro.

Con el propósito de continuar la evaluación el óxido de hierro II, se llevó a

cabo un estudio en el cual el maíz fue nixtamalizado usando 1% de cal. Los

niveles de óxido de hierro fueron 0, 0.25, 0.50 y 0.75% y se utilizó el maíz HS-

19R. Se evaluó con el análisis de Zn, Ca y Fe en las fracciones del maíz. En el

pericarpio el nivel de Zn disminuyo con respecto al nivel agregado. Por el

contrario el contenido de Zn en el germen aumento. En el endospermo los niveles

de retención fueron muy bajos. Con respecto al hierro, la retención disminuye en

el pericarpio, aumento en el germen y aumento en los dos primero niveles de

hierro, tabla No. 28 /gráfica 11, 12 y 13.

86

El calcio en el pericarpio se mantuvo elevado. En un estudio de posible

interacción entre el Fe y el Zn se estudió el efecto de 0, 0.25, 0.50 y 0.75% de Fe

en la retención de Fe, Zn y Ca. Se encontró que el nivel de Zn en el maíz aumento

conforme aumento el nivel de Fe. El propio hierro aumento ligeramente, lo

mismo fue el calcio. De acuerdo a los datos de la Tabla No. 28.

Hasta aquí, los datos parecen indicar una competencia entre la retención de

Zn y de hierro. El siguiente experimento consistió en usar el maíz HS-19R el cual

se nixtamalizó con una mezcla de 1% de cal en todos los tratamientos, además

fueron proporcionados cuatro concentraciones de óxido de hierro y óxido de zinc

(1:1) (0, 0.25, 0.50 y 0.75%). El efecto fue evaluado en el maíz nixtamalizado y

separado en sus tres secciones morfológicas en donde se llevó a cabo el análisis de

los tres minerales Fe, Zn y Ca. Los resultados mostraron que el Zn en el principio

aumentó en los 4 niveles de adición. También aumento en el germen al mismo

grado que en el principio. Finalmente el Zn en el endospermo también aumento

pero a niveles inferiores que el observado en las otras fracciones. El hierro se

retuvo igual que el Zn pero a una concentración inferior. El calcio aumentó, pero

su aumento no fue acorde a los niveles de Zinc utilizada (tabla No.29).

En otro utilizó otro compuesto de hierro, óxido de hierro III en

concentraciones 1:1 con óxido de zinc a una concentración fija de calcio, 1%. Se

estudió la migración de los iones calcio, hierro y zinc bajo estas condiciones y se

verificó la incorporación hacia las partes estructurales del grano. Los resultados

obtenidos se presentan en la tabla No. 30 y tabla No. 31.

En resumen, los datos de retención de los iones Ca, Fe y Zn inducidos por

el proceso de nixtamalización y con adición de cualquier compuesto de hierro

(óxido de hierro azucarado, óxido de hierro amino quelado, óxido de hierro II y

óxido de hierro III) y óxido de zinc, muestran de hecho una retención de los

minerales, pero el nivel de incorporación no es predecible y parece existir un

antagonismo en la retención de los tres minerales en las partes estructurales del

grano en cualquiera de las variedades en estudio. Debido a esto no es

recomendable, a priori, un proceso de fortificación como el indicado, hasta

87

establecer una correlación entre los niveles de absorción de los minerales

estudiados (Ca, Fe y Zn) y el proceso de nixtamalización.

Se hace necesario ensayar otras concentraciones de hierro y zinc así como

otros compuestos de hierro. Además la variedad de maíz es un factor de

variabilidad ya que la estructura del grano influye en el grado de retención de los

minerales. Por otro lado, el proceso mismo es otra variable no ahondada en este

estudio pero es probable que tiempos de cocción y de remojo más largos afecten

las retenciones de los tres minerales.

Esta sección se finalizó con una prueba sensorial de tortillas fortificadas

con hierro y zinc en análisis de color, olor, textura y sabor obteniendo un punteo

de 3 sobre 5.

Establecimiento del grado de biodisponibilidad natural y la inducida por

Vitamina C y/o alimentos ricos en Vitamina C

El grado de biodisponibilidad natural del grano de maíz se establece

mediante un bioensayo con animales de experimentación, en el cual se diseñaron

dietas que alimentaron ad libitum a ratas de laboratorio de raza Wistar por un

período de 28 días. Las ratas fueron monitoreadas semanalmente en alimento

consumido y aumento en peso para encontrar una relación de proteína neta

retenida (NPR). Se utilizó como control, una dieta basal con alto contenido y

calidad de proteína.

Se evaluaron todas las variedades de maíz estudiadas en crudo y

nixtamalizadas. Los maíces de las variedades HS-19R y HSQ-3 muestran valores

de NPR altos, entre 2.81 y 2.89, cercanos al valor de referencia 3.36,

observándose una disminución en su valor de aproximadamente un 1 % para estas

variedades nixtamalizadas, a excepción de la variedad HSQ-3 que mantiene su

valor después del proceso de nixtamalización. Las variedades Dekalb, muestran

la misma tendencia y las variedades de Chimaltenango muestran valores bastante

por debajo del valor de referencia. Un factor importante a tomar en cuenta para

justificar estas variaciones es la dureza del grano.

88

La biodisponibilidad inducida por la vitamina C se verificó mediante un

ensayo de suplementación con la vitamina al proceso de nixtamalización y a la

masa obtenida como producto de la molienda del grano nixtamalizado. De los

resultados obtenidos en ambas fases, se determinó que la adición de la vitamina C

como parte del proceso de nixtamalización, no reportó resultados satisfactorios,

por lo que se hace necesario ensayar los tiempos de adición así como las

concentraciones de la vitamina. Para la segunda fase, se adicionó la vitamina C

a la masa, producto de la molienda del grano nixtamalizado. En este caso, se

obtuvieron los resultados enlistados en la tabla No. 38 en la que se observan los

tiempos de determinación de la vitamina en la masa y la tortilla y se estima el

porcentaje de degradación de la misma para todas las variedades estudiadas. En

esta tabla se observa que el porcentaje de degradación entre el tiempo 0 y el

tiempo 30 minutos, es relativamente constante para la mayoría de las variedades.

Sin embargo no se logró establecer una correlación para tiempos mayores de

reposo de la tortilla o la masa.

Por otro lado, el contenido de minerales, hierro, calcio y zinc, presentados

en la tabla No. 39, informa que las muestras trabajadas con la adición de vitamina

C, aumentan un 4 % su valor con respecto a las muestras con ausencia de esta

vitamina con lo que se presume que exista un aumento en la biodisponibilidad de

estos nutrientes.

Este experimento, se finalizó con un análisis sensorial, mediante una

prueba de aceptabilidad, realizada bajo las mismas condiciones que para las

muestras de tortilla fortificada con hierro y zinc. Los resultados se muestran en la

tabla No. 40 para las variedades Dekalb blanco, Chimaltenango blanco, QPM y

HS19-R.

89

PARTE IV

IV.1 CONCLUSIONES

El proceso de nixtamalización con cal fortificada con hierro y zinc si

mejora el valor nutritivo de la tortilla con respecto a estos minerales, y se observó

que no debe de ser porcentajes altos de agregación para lograr una mejor

absorción durante el proceso.

La selección de los niveles de fortificación con óxido de hierro II y óxido

de zinc, tienen como limitante que no se puede predecir la cantidad absorbida por

el grano en cada variedad. Los maíces provenientes del altiplano, presentaron

niveles más bajos o niveles nulos de absorción para el hierro II y zinc. La

estandarización del nixtamalizado con cal fortificada con hierro y zinc, presenta

dificultades en base a las diferencias varietales de las muestras trabajadas, y

también a que existe una competencia de absorción entre los minerales.

En los distintos niveles de incorporación de hierro y zinc (0.25%, 0.50% y

0.75%); no se obtuvo una constancia de incorporación en cada fracción del maíz,

pero si se puede generalizar que los minerales se depositaron en mayor cantidad

en la fracción del germen seguida en la fracción del pericarpio y por último en el

endospermo.

El sabor, color, olor y textura de la tortilla, a base de las variedades de

maíces, la prueba realizada de aceptabilidad, se obtuvo un producto de regular a

bueno.

De las variedades estudiadas, solo la variedad amarillo Dekalb cumple con

los rangos establecidos por Fordyce E. et al. (39) para biodisponibilidad.

90

IV.2 RECOMENDACIONES

Se recomienda un estudio de campo para la aplicación del modelo de

nixtamalización con fortificación de hierro II y Zinc propuesto en este

documento.

Se recomienda experimentar con otros niveles de fortificación para otras

variedades de maíz, debido a las diferencias estructurales existentes entre ellas.

Se recomienda verificar el grado de biodisponibilidad del hierro y zinc

mediante un estudio biológico.

91

IV.3 REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

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96

PARTE V

V.1 INFORME FINANCIERO

AD-R-0013

Nombre del Proyecto:

Numero del Proyecto: 082-2007

Investigador Principal y/o Responsable del Proyecto: DR. RICARDO BRESSANI

Monto Autorizado: Q326,370.00

Período de ejecución en meses 24 MESES

Fecha de Inicio y Finalización: 01/08/2009 al 31/07/2011

Menos (-) Mas (+)

1 Servicios No Personales 2011

181 Estudios,investigacionesy proyectos de factibilidad 156,000.00Q 145,500.00Q 10,500.00Q 47,500.00Q

181

Estudios,investigacionesy proyectos de factibilidad

(Evaluación Externa de Impacto) 8,000.00Q 8,000.00Q

2 Materiales y Suministros

211 Alimentos para personas 5,000.00Q 2,413.24Q 2,586.76Q 966.90Q

212 Alimentos para animales 13,200.00Q 1,207.00Q 11,993.00Q 1,207.00Q

261 Elementos y compuestos químicos 17,000.00Q 14,369.14Q 2,630.86Q 1,407.79Q

266 Productos medicinales y farmaceúticos 35,000.00Q 5,000.00Q 770.00Q 29,230.00Q 740.00Q

3 Propiedad, planta y equipo

321 Maquinaria y equipo de producción 67,500.00Q 67,500.00Q

9 Asignaciones Globales

(-) Gastos Administrativos (10%) 29,670.00Q 29,670.00Q -Q

TOTAL 326,370.00Q Q5,000.00 Q5,000.00 193,929.38Q 132,440.62Q 51,821.69Q

Monto Autorizado 326,370.00Q Disponibilidad: 130,940.62Q

( -) Ejecutado 193,929.38Q

Sub-total 132,440.62Q

( -) Apertura de Caja Chica 1,500.00Q 09/02/2011

Total por Ejecutar 130,940.62Q

EFECTO DEL USO HIDRÓXIDO DE CALCIO SUPLEMENTADO CON ÓXIDO DE

HIERRO Y ÓXIDO DE ZINC SOBRE LA ABSORCIÓN, EL CONTENIDO Y LA

BIODISPONIBILIDAD DE Ca, Fe. Y Zn DE LA TORTILLA

Pendiente de

Ejecutar

DÉCIMO SEXTA CONVOCATORIA

LINEA FODECYT

En Ejecuciòn

Grupo

TRANSFERENCIA

Nombre del Gasto Asignacion

Presupuestaria Ejecutado

PRÓRROGA AL 30/11/2011

Renglon

CONSEJO NACIONAL DE CIENCIA Y TECNOLOGIA...

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