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CONSEJO NACIONAL DE CIENCIA Y TECNOLOGIA –CONCYTSECRETARIA NACIONAL DE CIENCIA Y TECNOLOGIA – SENACYTFONDO NACIONAL DE CIENCIA Y TENCOLOGIA –FONACYTUNIVERSIDAD DEL VALLE DE GUATEMALA –UVG-
Informe Final
"Caracterización Química/Nutricional y Tecnológica de
Nuevas Variedades de Maíces de Alto Valor Nutritivo"
PROYECTO FODECYT No. 08-03
Dr. Ricardo Bressani
Investigador Principal
Guatemala, Enero 2008
El presente trabajo se llevó a cabo con el siguiente equipo de investigación:
Inga. Anabella Joachín Godínez
Sr. Carlos H. Arias
Del Centro de Ciencia y Tecnología de Alimentos de la Universidad del Valle de
Guatemala
Por el Período de un año (01 de Agosto 2004 - 01 de Agosto de 2005)
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 Secretaria Nacional de Ciencia y
Tecnología –SENACYT- y al Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología –CONCYT-.
Se agradece la cooperación de los Ing. Mario Fuentes, Ing. René Velásquez y A. Cristiani por el
aporte de las muestras para el desarrollo de este estudio, ya que sin esas muestras no hubiera
sido posible realizarlo.
INDICE
Contenido
Página No.
Resumen
Abstract
Introducción
Antecedentes
Justificación
Objetivos e Hipótesis
Metodología
Marco Teórico
Resultados
Discusión de Resultados
Conclusiones
Recomendaciones
Bibliografía
Anexos
i
ii
1
3
4
5
6
17
19
32
34
36
37
40
PARTE I
I.1 Introducción
Datos de las múltiples encuestas de consumo de alimentos que se han llevado a cabo en
Guatemala indican que el maíz es el cereal de mayor ingestión, aportando cantidades
significativas de calorías, proteína y otros nutrientes para la población en general, tanto adulta
como joven (INCAP, 1969) (INE/CADESCA/SEGEPLAN, 1991).
Para su consumo, el maíz es
transformado en varios productos, pero principalmente en tortilla a través del proceso de
nixtamalización, o sea la cocción del maíz con cal (Bressani, 1990). Este proceso induce cambios
de mucho interés nutricional como el aumento en el contenido de calcio (Bressani et al., 1958;
Bressani et al., 1989), la mayor biodisponibilidad del ácido nicotínico (niacina) (Bressani, 1990;
Kodicek et al., 1959) la alta biodisponibilidad del calcio (Braham y Bressani, 1966), alguna
reducción en el nivel de ácido fítico (Urizar y Bressani, 1997), una reducción en la cantidad de
fibra dietética (Bressani et al., 1989) así como también pérdidas significativas en las vitaminas del
Complejo B (Bressani et al., 1958) y carotenos (Bressani et al., 1958). También ocurre una
reducción significativa en la solubilidad de las proteínas, en particular de las prolaminas
(Bressani, 1990).
La calidad de la proteína del maíz siempre fue reconocida por estar limitada por el bajo
contenido de los aminoácidos esenciales lisina y triptófano y por el inbalance entre leucina e
isoleucina (Bressani, 1990; Bressani et al., 1968). Así mismo, la calidad nutritiva de la proteína
de la tortilla esta controlada por los bajos niveles de lisina y triptófano en la proteína (Bressani,
1990; Bressani et al., 1968). Muchos esfuerzos se han hecho a nivel mundial para mejorar la
calidad de la proteína del maíz, esfuerzos que han incluido métodos de fortificación con pequeñas
cantidades de proteína (Bressani y Marenco, 1963) como también estudios genéticos que
pudieran afectar el contenido de los aminoácidos limitantes (Bressani, 1994). Ya en 1952 existía
alguna evidencia de esta última posibilidad (Bressani, 1994; Doty et al., 1946) y así fue que en
1964 se anunció el desarrollo del maíz llamando Opaco-2 (Mertz et al., 1964) por el gene 02 que
inducía un aumento significativo en el contenido de lisina y triptófano en la proteína del maíz.
Este aumento se demostró ser debido a una inhibición en la síntesis de las proteínas solubles en
alcohol etílico, las prolaminas, que son las más abundantes en el maíz y son deficientes en los
dos aminoácidos, lisina y triptófano (Ortega et al., 1986).
Estudios nutricionales en seres humanos demostraron que el maíz Opaco-2 contenía una
proteína con una calidad alrededor del 90% del valor de la proteína de la leche evaluada en niños
(Bressani et al., 1969) y un valor biológico del 80% medido en adultos (Young et al., 1971). En
un estudio de la India (Bressani, 1994) grupos de niños de 18 – 30 meses de edad fueron
asignados a 4 diferentes tratamientos alimenticios. Un grupo de 25 niños fueron colocados en el
grupo control, 42 niños se asignaron al grupo a ser alimentados con leche, 35 niños en maíz
1
común y 32 niños en maíz Opaco-2. El estudio duro 183 días y los niños recibieron dietas con
10% de proteína y 405 cal. La respuesta fue que no hubo diferencias en el crecimiento de los
niños alimentados con el Opaco-2 y con leche.
El maíz Opaco-2 sin embargo tenia varios defectos sobre todo de tipo agronómico, por lo
cual fue necesario desarrollar variedades de maíz con las características nutricionales del maíz
Opaco-2 pero con características agronómicas mejoradas, como rendimiento/ha, peso del grano,
grano duro, y no almidonado. Esto fue logrado y se crearon una serie de materiales de maíz
conocidas como QPM (Quality Protein Maize, Maíces de Calidad Proteínica) que han sido
superiores agronómicamente al Opaco-2 pero han perdido un poco de su alto valor proteico
(Singh, 1977).
Guatemala, a través del ICTA y en colaboración con el CIMMYT ha sido muy activa en
este esfuerzo, y varias selecciones del maíz de la familia QPM se han desarrollado y se les ha
dado nombres como Nutricta y más recientemente Proticta (FAO, 1993). Nuevos materiales han
sido desarrollados con características agronómicas mejoradas y es necesario por consiguiente
evaluar la parte nutricional para estar seguro de que esta no ha sido dañada o reducida en forma
significativa. El rendimiento del HB Proticta fue de 4.967 T/ha en comparación con 4.792 T/ha
para el HB-83 (FAO, 1993).
Además de variedades de mejor calidad proteínica, se han
desarrollado materiales que tienen menor contenido de ácido fítico y como consecuencia de esto
se ve favorecido la bioutilización del fósforo (Instituto de Ciencia y Tecnología Agrícola (ICTA)
2000) del maíz, así como la bioutilización del hierro (Raboy et al., 1989).
La calidad de la
proteína de estos materiales no se ha evaluado, ni crudo ni procesado.
Un aspecto muy importante en relación al desarrollo genético/agronómico del maíz,
además de su valor proteínico mejorado es su utilización en alimentación/nutrición y el impacto
que pueda tener en el estado nutricional de la población en particular la de los niños. Si estos
maíces llegaran a producirse en alguna escala en el país la cantidad producida se diluiría por la
producción total de maíces normales y por consiguiente su impacto nutricional será
imperceptible.
Por tal razón se considera de mucho interés utilizar dicha producción de maíz QPM en el
desarrollo de harinas procesadas de alta aceptabilidad y fortificadas con micronutrientes para ser
comercializadas como tal o para programas de alimentación/nutrición del país o para asistencia
alimentaria, generalmente llevada a cabo en Guatemala con maíz donado. Varios estudios se
han realizado fortificando el maíz procesado con pequeñas cantidades de proteína y también con
micronutrientes (Bressani y Marenco, 1963), dando productos de alto valor nutritivo y
aceptabilidad.
Así mismo alimentos de alto valor nutritivo preparados con maíz alto valor
nutritivo y proteínas de frijol, algodón y soya se han evaluado (Bressani y Elías, 1969) así como
también con trigo (Dutra de Oliveira y Dasilva, 1971).
2
I.2 Planteamiento del Problema
I.2.1 Antecedentes
Los sistemas de producción de maíz en Guatemala para los pequeños y medianos
agricultores se fundamentan en el uso como semilla de las mejores mazorcas en los campos de
cultivo. De esta manera el agricultor reduce sus costos de producción y tiene una garantía que el
maíz que siembre no sólo le dará una producción de acuerdo a lo que el agricultor espera sino
también es un maíz que se transforma en alimentos que el agricultor y su familia están
acostumbrados a consumir. Por estas razones es que la introducción de híbridos, variedades y
maíces diferentes a los que el agricultor conocer es una tarea difícil de implementar en forma
general en una país como Guatemala. En base a las observaciones indicadas, se considera que
además de la introducción directa al agricultor, estos maíces QPM de alto valor nutritivo deben de
introducirse a través de sistemas de agroindustrias alimenticias. Para esta situación estos maíces
deben de llevar varias cualidades de grano como peso del grano, densidad, porcentaje de
flotadores, calidad de cocción para nixtamalización o para otro tipo de procesamiento como se ha
utilizado en granos híbridos de maíz y también la distribución morfológica del grano (AlmeidaDomínguez et al., 1993; De Sinibaldi y Bressani, 2001).
Algunos aspectos sobre el maíz Opaco-2 en nutrición humana y su utilización en
alimentos han sido presentados (Bressani, 1994). Una de las primeras posibles aplicaciones fue
su uso en harinas compuestas de acuerdo a Dutra de Oliveira et al., 1971. Así mismo Bressani y
Elías 1969; estudiaron el uso del maíz Opaco-2 como ingrediente de alimentos complementarios.
Sproule et al. 1988, describieron el efecto de varios procesos alcalinos en la cocción de maíz QPM
para la preparación de tortillas y de chips de tortilla, obteniendo resultados bastante favorables.
Resultados similares fueron informados por Milan-Carrillo et al., 2004; que estudiaron la
optimización del proceso alcalino de cocción aplicado a nuevas variedades de maíces QPM en
México.
Leal-Díaz et al., en la Universidad de T&M estudiaron las propiedades de cocción alcalina
de QPM y llegaron a la conclusión de que las características del QPM fueron excelentes, con una
remoción fácil del perispermo y las tortillas fueron altamente aceptables en rolabilidad y
extensión. Leal-Díaz et al., también estudiaron el efecto del proceso de extrusión, llegando a la
conclusión de que el QPM puede ser utilizado en cereales de desayuno, harinas precocidas y en
snacks a través de un proceso de extrusión.
3
I.2.2 Justificación del Trabajo de Investigación
La introducción de un maíz como el QPM en los sistemas de producción agrícola de
Guatemala es difícil a causa de las costumbres del pequeño agricultor con respecto al cultivo de
este cereal. Por consiguiente cualquier cantidad de QPM que se produjera, su calidad nutritiva
seria diluida por el maíz común sin traducirse en una mejora nutricional en el individuo. Sin
embargo, la vía de la agroindustrialización alimentaria seria sin lugar a duda la vía mas eficiente
en la utilización de este maíz QPM y lograr efectos nutricionales positivos en el individuo.
Varias propuestas se han hecho además de su uso como harina nixtamalizada de maíz.
Algunos son en alimentos complementarios en mezclas con alimentos de origen vegetal o de
origen animal. Así mismo, se ha propuesto su uso en harinas compuestas sustituyendo el trigo
para pan, galletas y otros. El presente proyecto pretende ampliar los posibles productos del maíz
QPM a través de diferentes procesos y mezclas con otros alimentos y nutrientes.
4
I.3 Objetivos e Hipótesis
I.3.1 Objetivos
I.3.1.1 Objetivo General
Caracterizar la calidad de la proteína de variedades guatemaltecas de maíces de alto
valor proteínico solos y en harinas compuestas.
I.3.1.2 Objetivos Específicos
1. Determinar las características físicas de muestras de maíces de alto valor proteínico y
establecer la distribución de los componentes estructurales del grano.
2. Establecer el contenido de lisina, triptófano y de otros nutrientes en variedades de maíces de
alto valor nutritivo y maíces comunes disponibles en Guatemala.
3. Cuantificar el contenido de ácido fítico y hierro en variedades de maíz normal y de alta
calidad proteínica.
4. Determinar la eficiencia de conversión de maíz a tortilla de los maíces de alto valor nutritivo y
controles.
5. Confirmar la información química con evaluaciones biológicas de la proteína en animales de
experimentación.
6. Desarrollar alimentos con los maíces de alto valor nutritivo solos ó en harinas compuestas y
fortificadas con micronutrientes.
I.3.1.2 Hipótesis
Es posible desarrollar productos alimenticios del maíz QPM solo o en harinas compuestas
utilizando tecnologías de procesamiento convencionales sin inducir cambios negativos a su
calidad proteínica y aceptabilidad.
5
I.4 Metodología
I.4.1 Materiales
La Tabla No. 1 proporciona la información referente a las muestras utilizadas en el
presente estudio.
Tabla No. 1: Nombre de maíz, institución proveedora y nombre del dueño o contacto
que proporcionó la muestra
Nombre del Maíz
HB Proticta origen Zacapa 2004
Sintético 5, origen Cuyuta
HEB-0001, origen Cuyuta*
CML-176 origen Cuyuta
GBQ-69, origen Cuyuta
HRQ-511
HB Proticta 1999
HS-2001
HS-2002
Institución
proveedora
ICTA
ICTA
ICTA
ICTA
ICTA
PRODUCTORA DE
SEMILLAS S.A.
ICTA
SEMILLA CRISTIANI
BURKARD S.A.
SEMILLA CRISTIANI
BURKARD S.A.
ICTA
Nombre del dueño o persona
que proporcionó las muestras
Ingeniero Mario Fuentes
Ingeniero Mario Fuentes
Ingeniero Mario Fuentes
Ingeniero Mario Fuentes
Ingeniero Mario Fuentes
Ingeniero René Velásquez
A. Cristiani Burkard
A. Cristiani Burkard
A. Cristiani Burkard
HB-83*
Ingeniero Mario Fuentes
* Maíz Control
Además de las muestras indicadas, se obtuvieron muestras de maíces de variedades de
producción en Guatemala, como por ejemplo la variedad HB-83, popular en la Costa Sur del país.
I.4.2 Métodos
Localización:
El estudio se llevo a cabo en los laboratorios del Centro de Ciencia y Tecnología de
Alimentos (CECTA) del Instituto de Investigaciones de la Universidad del Valle de Guatemala, así
como también se utilizaron las facilidades de la Planta Piloto de la Universidad. Las pruebas
biológicas se llevaron a cabo en el Bioterio del CECTA, localizado en el INCAP, Guatemala.
A. Metodología Física:
Se trabajo con las nueve variedades de maíz
En la primera fase se realizaron algunas
mediciones físicas (peso de mil granos, densidad, porcentaje de flotadores) y en la segunda fase
se estableció la distribución de las partes estructurales principales de los granos de maíz.
1. Disección de granos: para determinar el porcentaje de cáscara, endospermo y germen se
humedecieron 10 granos (en triplicado) de cada variedad por una hora, luego con una
pinza se fue separando la cáscara y el germen.
una noche
afectara.
Las partes del grano se dejaron secando
a temperatura ambiente teniendo el cuidado de que ningún factor externo
lo
Al siguiente día se pesaron las partes del grano para determinar el porcentaje de
distribución en el grano (De Sinibaldi y Bressani, 2001).
6
2. Peso de 1000 granos: Se estimo del número de granos de 50 gramos (De Sinibaldi y
Bressani, 2001).
3. Densidad: La densidad se determino 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).
4. Porcentaje de flotadores: Se obtuvo poniendo 100 granos en un recipiente de vidrio
conteniendo una solución de nitrato de sodio a una gravedad específica de 1.205 y
realizando un conteo de los granos que flotaban (De Sinibaldi y Bressani, 2001).
B. Metodología Química:
Los análisis realizados a los maíces fueron los siguientes:
1. Humedad: por el método 14.003 del AOAC (AOAC, 1984)
2. Proteína: por el método de Kjeldahl del AOAC, en donde el nitrógeno obtenido se multiplica
por 6.25 (AOAC, 1984)
3. Cenizas: por el método 14.006 del AOAC (AOAC, 1984)
4. Grasas (extracto etéreo): por el método 7.062 del AOAC (AOAC, 1984)
5. Residuos Neutro y Ácido Detergente: manual de técnicas de laboratorio para análisis de
alimentos (Departamento de Ciencia y Tecnología de Alimentos, 1984).
6. Determinación espectrofotométrica cuantitativa de hierro (AOAC, 1984).
7. Ácido fítico (Haug y Joachim, 1983).
8. Lisina (Hurell y Carpenter, 1979).
9. Triptófano (Hernández y Bates, 1969; Opienska et al., 1963).
10. Pérdidas en nixtamalización (De Sinibaldi y Bressani, 2001).
C. Metodología Biológica
El método utilizado para evaluar el valor nutritivo de los maíces fue el NPR (Razón
Proteica Neta). El NPR es la ganancia de peso de la dieta experimental más la perdida de peso
de los animales en la dieta aproteica, por gramo de proteína consumido (Pellet y Young, 1980).
Por otro lado en algunos de los estudios realizados se evaluó la digestibilidad verdadera de la
proteína que se define como la proporción de nitrógeno del alimento que es absorbida (Pellet y
Young, 1980).
Se realizaron varios estudios biológicos usando caseína como proteína de
referencia que se describen a continuación:
1.
Evaluación de la calidad proteínica de las nueve variedades de maíz: en este
estudio se evaluó el NPR y digestibilidad de la proteína verdadera de nueve variedades de maíz:
los maíces que fueron utilizados en este experimento fueron: HRQ-511, HB Proticta origen
Zacapa, HB Proticta 1999, GBQ-69, HEB-0001, CML-176, Sintético 5, HS-2001 y HS-2002. De
cada maíz se molieron 1800 gramos, la harina obtenida se llevo hasta un No. de mesh 80. Las
harinas se guardaron en refrigeración durante una semana a 2°C. Después se prepararon las
7
dietas con la composición que se presenta en la tabla No. 2, utilizando 8 ratas por dieta, en
jaulas individuales alimentadas adlibitum por un período de 14 días.
Tabla No. 2: Composición de las dietas para las nueve variedades de maíz
Maíces
Utilizados
HRQ-511
HB Proticta
Zacapa
HB-Proticta
1999
GBQ-69
HEB-0001
CML-176
Sintético 5
HS-2001
HS-2002
Minerales
Vitaminas
Aceite
Total
2.
1
1800
2
-
3
-
4
-
Dietas (g)
5
-
6
-
7
-
8
-
9
-
-
1800
-
-
-
-
-
-
-
-
-
1800
-
-
-
-
-
-
80
20
100
2000
80
20
100
2000
80
20
100
2000
1800
80
20
100
2000
1800
80
20
100
2000
1800
80
20
100
2000
1800
80
20
100
2000
1800
80
20
100
2000
1800
80
20
100
2000
Estabilidad de la calidad proteínica de las muestras: este estudio se hizo con el
objeto de evaluar si la calidad proteica del maíz vuelto a sembrar se mantendría. Así que el 25
de septiembre de 2004 se sembraron en Patulul dos muestras recibidas a principio del estudio,
las cuales fueron: HB Proticta origen Zacapa 2004 del ICTA y HRQ-511 proporcionada por el
Ingeniero Velásquez; estas dos muestras se sembraron en 5 surcos de 10 metros de largo cada
uno.
Junto también se sembró (dos semanas antes) el HB-83.
Los tres maíces fueron
cosechados durante la última semana de enero de 2005. Las muestras se llevaron al laboratorio
y de cada variedad se molieron 1800 gramos, la harina se llevó hasta un mesh 80, luego se
refrigeraron a 2°C.
Seguidamente se prepararon las dietas con la composición siguiente (Tabla
No. 3):
Tabla No. 3: Composición de las dietas para maíces cosechados a finales del mes de
enero en Patulul
Maíces
Utilizados
HRQ-511
HB-Proticta Zacapa
HB-83
Minerales
Vitaminas
Aceite
Total
Dietas (g)
2
1800
80
20
100
2000
1
1800
80
20
100
2000
8
3
1800
80
20
100
2000
3.
Efecto de la localidad de cultivo sobre el valor proteínico del maíz HB-Proticta:
para este estudio el ICTA sembró el HB-Proticta en 3 localidades de Guatemala como se explica
mas adelante.
El maíz producido fue para un Programa de Nutrición del MAGA, habiendo
recibido 4 muestras de diferente localidad para su evaluación biológica (ver resultados).
4.
Efecto de germinación y malteo sobre la calidad proteínica del maíz común y
del maíz de calidad proteica superior HS-2002: se utilizaron los maíces HB-83 y HS-2002
que fueron procesados. De cada maíz se obtuvieron 3 harinas, es decir: 1) HB-83 harina cruda,
2) HB-83 harina germinada, 3) HB-83 harina malteada, 4) HS-2002 harina cruda, 5) HS-2002
harina germinada y 6) HS-2002 harina malteada. De cada preparación se tomaron 1800 gramos
totalmente molidos con un No. de mesh 80, que posteriormente se mezclaron con otros
ingredientes para completar los 2000 gramos de cada dieta (ver tabla No. 4). La descripción del
proceso se describe más adelante.
Tabla No. 4: Composición de las dietas para los maíces HB-83 y HS-2002 procesados
Maíces
Procesados
HB-83 Crudo
HB-83 Germinado
HB-83 Malteado9
HS-2002 Crudo
HS-2002 Germinado
HS-2002 Malteado
Minerales
Vitaminas
Aceite
Total
5.
1
1800
80
20
100
2000
Dietas (g)
3
4
1800
1800
80
80
20
20
100
100
2000
2000
2
1800
80
20
100
2000
5
1800
80
20
100
2000
6
1800
80
20
100
2000
Efecto de la nixtamalización sobre el valor proteínico: además de los procesos
anteriores, se evaluó el efecto de nixtamalización del maíz control y de un maíz Proticta. Para
estos propósitos los dos maíces fueron nixtamalizados usando 1.0% de cal de acuerdo al peso de
grano, cocidos por 70 min., en remojo 12 horas y luego lavado, secado y molido. Además de
evaluar la calidad nutritiva de las harinas, se midió la recuperación de sólidos del proceso de
nixtamalización.
6.
Valor proteínico de mezclas de harina de trigo y harina de maíz HB-Proticta:
mezclas de harina de trigo/harina de maíz Proticta en diferentes proporciones (100 a 0 y 0 a 100)
fueron usadas para alimentar ratas en crecimiento. Los detalles se presentan mas adelante.
7.
Uso de maíz Proticta en panificación: se realizaron tres tipos de pan: 1) pan con
amaranto y maíz; 2) pan de maíz y 3) pan de trigo (cuyo proceso se explicara mas adelante).
Del pan con maíz y amaranto se molieron 1600 g, del pan de maíz se molieron 1800 g y del pan
9
de trigo 1740, con estos materiales se hicieron las dietas, cuya composición se presenta a
continuación (Tabla No. 5)
Tabla No. 5: Composición en las dietas de los panes de maíz con amaranto, maíz y
trigo*
Dietas (g)
1
2
Pan de maíz con amaranto
1600
Pan de maíz
1800
Pan de trigo
Minerales
80
80
Vitaminas
20
20
Almidón
200
-Aceite
100
100
Total
2000
2000
* Fuente: Trabajo de Tesis “Desarrollo de un producto de panificación” (36).
Productos
8.
3
1740
80
20
60
100
2000
Evaluación de mezclas de leche descremada y maíz Proticta: en estos estudios el
maíz Proticta fue procesado por cocción en agua y luego deshidratado y molido en una harina
fina. Luego se prepararon mezclas de esta harina con leche descremada para dar un producto
lácteo con maíz.
9.
Relación entre el NPR y el contenido de lisina del maíz: en el siguiente
experimento biológico se realizó una mezcla de los maíces HB-83 y HS-2001 para encontrar una
correlación entre el NPR y la lisina.
Se molieron 3600 gramos de cada maíz y se llevaron hasta
un mesh No. 80, luego se utilizaron para elaborar las dietas en las siguientes proporciones:
Tabla No. 6: Composición en las dietas de los maíces HB-83 y HS-2001
Maíces
HB-83
HS-2001
Minerales
Vitaminas
Aceite
Total
1
1800
-80
20
100
2000
2
1200
600
80
20
100
2000
Dietas (g)
3
600
1200
80
20
100
2000
4
1800
80
20
100
2000
Los maíces fueron analizados por el contenido de lisina de tal manera que el valor mas
alto de lisina corresponde al maíz HS-2001 y el valor más bajo al HB-83.
En casi todos los análisis biológicos realizados tuvieron una duración de 14 días. Durante
cada estudio se visito frecuentemente a las ratas para su mantenimiento en cuanto a limpieza y
alimento; las ratas se pesaron cada siete días y en tres de los estudios se evaluó la digestibilidad
verdadera de la proteína. Para estos estudios durante los últimos 5 días se recolectaron las
10
heces para determinar su contenido de proteína. De todas las dietas se tomaba una muestra
para determinar el porcentaje de proteína para fines de calcular el NPR.
D. Descripción de Procesos y/o Desarrollo de Productos
1. Germinación y Malteo
A continuación se presenta el proceso por medio del cual se llevó a cabo la germinación
y malteo de los maíces.
Diagrama 1: Proceso de malteo y germinado para maíz
6000 gr. de muestra
de maíz
2000 gr. de maíz crudo
2000 gr. de maíz para
germinar
2000 gr. de maíz
para maltear
Moler muestra cruda *
Lavar con solución de
cloro un par de veces y
luego con agua estéril
Lavar con solución de
cloro un par de veces y
luego con agua estéril
Cubrir el grano con
agua durante 24 hrs.
Cubrir el grano con
agua durante 24 hrs.
Remover exceso de
agua y poner el grano
a germinar por 48 hrs.
Remover exceso de
agua y poner el grano
a germinar por 48 hrs.
Remover el grano
germinado, lavarlo con
agua y secarlo.
Lavar con agua y poner a
maltear:
Una hora 50°C
Una hora 75°C
Una hora 95°C
Luego dejar enfriar
Moler muestra
germinada*
Eliminar crecimiento
vegetativo y moler
muestra malteada*
De los 2000 gramos obtenidos en cada proceso elaborado, 1800 gramos fueron utilizados
para el uso de dietas en el estudio biológico, los 200 gramos restantes se molieron hasta un
mesh No. 60 para la elaboración de atoles a los cuales se les realizo una prueba sensorial.
11
2. Elaboración de atoles nixtamalizado, germinado y malteado con los maíces
HB-83 y HS-2002.
El proceso de nixtamalización se describe en el diagrama 2:
Diagrama 2: Proceso de nixtamalización para maíz
En una olla colocar agua con cal
al 1% en base al peso de maíz
a cocinar
Incorporar el maíz y cocinarlo
durante 60 minutos
Agregar agua constantemente
para evitar que el maíz se
seque.
Después del cocimiento dejar el
maíz con el agua de remojo de
14 a 16 horas.
Después lavar el maíz con agua
fría, molerlo y secar la harina.
Seguir moliendo hasta llegar a
una harina con un tamaño de
mesh 60.
El proceso del diagrama 2 se llevo a cabo en los maíces HB-83 y HS-2002.
Las harinas para elaborar los seis atoles fueron las siguientes:
1. Harina nixtamalizada (maíz HB-83)
2. Harina germinada (maíz HB-83)
3. Harina malteada (maíz HB-83)
4. Harina nixtamalizada (maíz HS-2002)
5. Harina germinada (maíz HS-2002)
6. Harina malteada (maíz HS-2002)
Para que las harinas quedaran finalmente molidas se utilizo el aparato Cyclone Sample
Mill.
Luego se pasaron por un mesh No. 60 para eliminar restos de cáscara con el objeto de
que el consumidor no los detectara durante la evaluación.
12
Elaboración de los atoles:
En el diagrama 3 se presenta la forma en que se prepararon los atoles:
Diagrama 3: Proceso de elaboración de los atoles de maíz
Pesar la cantidad de
harina finalmente molida
Disolver la harina en un
poco de agua fría y
mezclar
Disolver la mezcla en
aguarhirviendo
hirviendoy
aguar
mezclar
Agregar una pizca de sal,
azúcar (1%) y dejar
cocinar de 25 a 30 min.
Producto listo para servir
En la
tabla 7 se indica
la cantidad de harina utilizada y los ingredientes que se
agregaron a cada atol.
Tabla No. 7: Formulación de los atoles para la evaluación sensorial
Tipo de Atol
Atol con maíz HB-83 nixtamalizado
Atol con maíz HB-83 germinado
Atol con maíz HB-83 malteado
Atol con maíz HS-2002
nixtamalizado
Atol con maíz
HS-2002 germinado
Atol con maíz H2-2002 malteado
Harina (g)
54
60
60
Azúcar (g)
10
10
10
Agua (mL)
500
500
500
Sal (g)
0.1
0.1
0.1
54
10
500
0.1
60
10
500
0.1
60
10
500
0.1
3. Mezcla maíz-soya para elaboración de papilla.
En esta parte ser hicieron tres mezclas para la elaboración de tres tipos de papilla. El
maíz tanto germinado como crudo de la variedad HS-2002 con un tamaño de mesh No. 100 se
utilizo para estas mezclas. En la tabla 8 y 9 se presentan las formulaciones y su preparación:
13
Tabla No. 8: Valores dados en porcentaje para tres mezclas que se utilizaron para
elaborar papilla
Componente
% Maíz Crudo
% Maíz Germinado
% Soya
% Vitaminas y minerales
Total
Mezcla 1
50
27
22
1
100%
Mezcla 2
23
54
22
1
100%
Mezcla 3
77
22
1
100%
Tabla No. 9: Relación sólido/agua que se utilizo para realizar las papillas
Mezcla
1
2
3
Cantidad de sólido (g)
5
5
5
Cantidad de agua (mL)
10
9
8
4. Mezcla maíz malteado-leche descremada para elaboración de bebidas
El maíz utilizado para esta mezcla fue el HS-2002 malteado, el maíz fue molido y se
obtuvo una harina que fue tamizada (para eliminar restos de cáscara) hasta un tamaño de
mesh No. 60. La mezcla de las tres formulaciones se presenta en la Tabla No. 10:
Tabla No. 10: Valores dados en porcentaje para tres mezclas que se utilizaron para
elaborar tres bebidas con maíz malteado y leche descremada
% Maíz malteado
% Leche descremada
% Total
Formulaciones
B
65
35
100
A
70
30
100
C
60
40
100
Tabla No. 11: Formulación de los atoles para evaluación sensorial
Tipo de Atol
Formulación A
Formulación B
Formulación C
Harina (g)
60
60
60
Azúcar (g)
10
10
10
Agua (mL)
550
550
550
Sal (g)
< 0.1
< 0.1
< 0.1
Nota: estos atoles se hicieron con el proceso del diagrama 3.
5. Elaboración de producto de panificación:
Se siguió un proceso típico de elaboración de pan compuesto por los siguientes pasos (en
las tres formulaciones) (ver diagrama 4):
•
Pesado de los ingredientes.
•
Mezcla de los ingredientes.
•
Afinado de la masa. (20 minutos)
•
Formación de pequeñas bolas de masa (2 onzas).
•
Figuración.
14
•
Reposo de 20 a 30 minutos.
•
Horneo a temperatura de 350ºC por 20 minutos
Como primer paso se disolvió la levadura en agua tibia con azúcar, hasta obtener una
pasta espesa y se dejó reposar en un lugar a temperatura ambiente durante 10 minutos. Luego
se colocó sobre la mesa la harina formando una rueda, y en el centro se distribuyeron
los
ingredientes excepto la levadura. Se trabajó con las manos de manera que se integren los
ingredientes.
Como segundo paso se amasó hasta formar una masa lisa (20 minutos) y se agregó la
levadura disuelta. La incorporación de la levadura se hizo hasta el final del amasado para evitar
la gasificación prematura. Se dejo en reposo la masa completa en un bol tapado con un lienzo
humedecido, y se dejo reposar en un lugar tibio, hasta que la masa aumentó su tamaño. Luego
se hicieron bolitas de 2 onzas cada una y se colocaron en un molde (Doty et al., 1946).
Por último se horneó de 20 a 25 minutos a una temperatura de 210°C (hasta que la masa
estuvo dorada y cocida). Al salir del horno el pan se colocó en moldes y se dejo enfriar antes de
consumirlo o empacarlo.
15
Diagrama 4: Proceso de panificación utilizado
Mezcla de los ingredientes
Amasado
Incorporación de la levadura
Formación de las piezas de pan
Proceso de fermentación
Horneo
Enfriamiento
16
PARTE II
Marco Teórico
Es un hecho bien reconocido la importancia que tiene el grano de maíz en el mundo,
tanto para la alimentación y nutrición del hombre como para los animales en particular los
monogástricos, como también para usos industriales en la preparación de alimentos, siendo la
tortilla un ejemplo como lo es el uso del maíz para producir cereales de desayuno, almidones,
proteínas, aceite y derivados. Su uso como alimento fue tomando fuerza con la demanda cada
día mayor de alimentos balanceados para la producción de proteínas de origen animal, lo cual a
su vez principio a demostrar las limitaciones físicas del grano así como las limitaciones
nutricionales. Estas tomaron mas importancia en los años 1930 – 1940, postulando en esa época
lo importante que podría ser el incremento en la proteína del maíz de los aminoácidos esenciales
lisina y triptófano. Esto se volvió mucho más importante cuando se asocio el alto consumo de
maíz con problemas nutricionales en países de alto consumo de este cereal, siendo un ejemplo la
deficiencia de niacina conocida como pelagra, o la deficiencia calórica proteica en niños.
Los programas de investigación que se iniciaron a principios de los años 1950 en la
Universidad de Purdue dieron como resultados publicados en 1964 del efecto del gene Opaco-2
en alterar favorablemente el contenido de los aminoácidos esenciales lisina y triptófano dando
por consiguiente un grano con una proteína de mayo valor nutritivo.
Sin embargo, la
introducción de este gene trajo problemas en los aspectos de producción, de calidad física del
grano y de transformación y almacenamiento del maíz que no lo hicieron un grano atractivo al
agricultor para quien el rendimiento es lo más importante.
En todo caso, este grano inicial
conocido como Opaco-2 se podía transformar relativamente bien en tortilla, con pérdidas altas de
sólidos, y de alta calidad proteínica establecida en niños, siendo su calidad proteica el 90% del
valor de la leche. A pesar de esto las características físicas del grano requerían su mejoramiento.
Esto se logro después de 25 – 30 años de investigación llevadas a cabo en el Centro
Internacional de Maíz y Trigo (CIMMYT) en México, desarrollando así mismo una tecnología de
fitomejoramiento que fue diseminada a otros centros de investigación agrícola y a entidades
comerciales de la producción de granos mejorados. El maíz desarrollado se designo como QPM,
Quality Protein Maize, o sea maíz de alta calidad proteínica.
Hoy día el mundo dispone de variedades de maíz de alta calidad proteínica, cuya calidad
proteica se ha demostrado en animales de laboratorio, especies animales comerciales y en el
hombre tanto joven como adulto. Es una decepción que siendo el maíz el alimento principal de
la dieta de la población de Guatemala, de una población que se ha caracterizado por tener altos
índices de mala alimentación y nutrición sobre todo en los niños, no se hayan hecho los arreglos
o intervenciones necesarias para su producción, almacenamiento y utilización por el hombre en
Guatemala. Con el propósito de poder ayudar a desarrollar una cadena alimentaria nutricional
17
con el maíz QPM, se están estudiando los efectos de almacenamiento y procesamiento de este
maíz en varios países. Su conversión en harina nixtamalizada de maíz se ha logrado a través de
los procesos industriales convencionales así como por medio de extrusión. Las características
fisicoquímicas del grano se vuelven importantes ya que ellas son las que van a dar la clase de
aceptabilidad del producto final deseable para y por el consumidor. Estas así mismo determinan
la efectividad de diversas aplicaciones alimenticias.
Es de interés también, indicar que los
procesos que se han aplicado al maíz QPM no han causado problema en lo que concierne a su
valor nutritivo, y esa calidad es transmitida al alimento donde el QPM se aplica. En todo caso es
un aspecto que debe ser controlado al transformar el maíz QPM en una materia prima por
diversas aplicaciones alimentarias.
Una forma que podría ser efectiva en la introducción del QPM es a través de su
industrialización mas haya de su uso como harina nixtamalizada de maíz, como por ejemplo en
harinas compuestas convencionales, en alimentos complementarios, así como también en
boquitas (snacks), cereales de desayuno y otros. Este marco teórico se enriquecerá leyendo las
secciones de introducción y antecedentes de este documento.
18
PARTE III
III. Resultados
Características físicas de las muestras
La Tabla No. 12 presenta alguna información de las características físicas de las muestras
estudiadas. El peso promedio de 1000 granos vario de 166.60 ± 0.94 g en la variedad GBQ-69 a
308.87 ± 5.86 g en la muestra HS-2001. Las diferencias fueron estadísticamente significativas
(0.01). El promedio de esta característica para las 9 muestras fue de 250.30 ± 4.22 g. La
densidad del grano fue bastante constante con una variabilidad de 1.15 ± 0.03 a 1.27 ± 0.02
g/ml y no se detectaron diferencias estadísticamente significativas entre muestras. El promedio
fue de 1.23 ± 0.04 g/ml. El porcentaje de flotadores un indicador de dureza del grano vario de
un mínimo de 4.33 ± 1.22%. De Sinibaldi y Bressani, 2001; informaron de esta característica
física de 11 variedades de maíz común utilizados para producir harina nixtamalizada de maíz. El
peso de 1000 g de esas once variedades promedio 312.50 ± 33.87 g con una variabilidad
estadística significativa entre las 11 variedades como en el presente estudio aunque el peso de
1000 g fue inferior en alrededor de 62 g. La densidad de las 11 variedades fue de 1.28 ± 0.02
mientras que los del presente estudio fue de 1.23 ± 0.04 g/ml, o sea bastante parecido.
Finalmente el porcentaje de flotadores de las variedades tuvo un promedio de 9.50 ± 5.3%
mientras que los del estudio de maíces de alto valor proteico el índice de flotadores fue de
13.92% o sea granos un poco menos duros.
La distribución de las 3 principales secciones anatómica del grano de maíz para las 9
variedades estudiadas en el presente estudio se detalla en la Tabla No. 13. El porcentaje de
germen vario entre 6.89 a 13.15% con diferencias estadísticamente significativas al 0.01% entre
muestras. Esta variabilidad en el porcentaje de germen es similar a las informadas en las 11
variedades de maíces híbridos de Guatemala, (De Sinibaldi y Bressani, 2001), aunque 4 de las 9
muestras de este estudio tenían un germen de 6.9 a 9.0% del peso del grano. Con respecto al
porcentaje de cáscara, esta vario entre 6.35 a 8.99%, con diferencias altamente significativas
estadísticamente. Los maíces híbridos estudiados por De Sinibaldi y Bressani, 2001 contenían
entre 5.41% a 7.08% de cáscara respecto al peso del grano. En el caso del endospermo, este
varió entre 77.85 a 85.82 del peso del grano, con diferencia altamente significativa entre
muestras de maíz.
En 11 variedades de maíces híbridos la variación en el porcentaje de
endospermo fue de 80.56 a 84.85% (De Sinibaldi y Bressani, 2001) o sea un poco mas alto que
en los maíces del presente estudio que en su mayoría fueron maíces de alto valor proteínico con
el gene Opaco-2.
19
Características químicas de las muestras
La Tabla No. 14 resume la composición química proximal de las 9 muestras del presente
estudio. El contenido de agua varió entre 9.26 a 11.48% con diferencias significativas entre
maíces. El porcentaje de proteína en base natural varió entre 8.40 a 10.67% pero las diferencias
no fueron estadísticamente significativas. Solo 2 de los 9 materiales analizaron arriba del 10%
de proteína. En la tabla también se muestra el contenido de cenizas en las 9 muestras de maíz,
encontrándose una variabilidad de 1.40 a 2.00%, sin embargo las diferencias entre las 9
muestras no fueron estadísticamente significativas. El contenido de grasa mostró una variación
de un valor bajo de 4.77% a un valor alto de 6.37% con diferencias estadísticamente
significativas.
Tabla No. 12: Peso promedio de 1000 gramos, densidad y porcentaje de flotadores*
Tipo de Maíz
Peso Promedio de
1000 Granos (g)
273.27 ± 5.65 b
260.53 ± 6.59 bc
247.63 ± 6.82 cd
218.82 ± 0.77 e
166.60 ± 0.94 f
244.07 ± 0.92 cd
238.78 ± 4.62 d
308.87 ± 5.86 a
294.17 ± 5.79 a
HB-Proticta 2004
Sintético-5
HEB-0001
CML-176
GBQ-69
HB-Proticta 1999
HRQ-511
HS-2001
HS-2002
11 Variedades Maíz
312.50 ± 33.9
Común (12)
* Proyecto FODECYT 08-03
Densidad Promedio
(g/ml)
1.22 ± 0.08 a
1.15 ± 0.03 a
1.27 ± 0.00 a
1.27 ± 0.01 a
1.21 ± 0.01 a
1.27 ± 0.02 a
1.27 ± 0.02 a
1.22 ± 0.09 a
1.22 ± 0.08 a
% Promedio de
Flotadores
9.33 ± 1.15 def
12.33 ± 1.15 cd
10.00 ± 1.0 cde
27.33 ± 1.53 b
36.33 ± 2.52 a
5.33 ± 0.58 ef
15.0 ± 1.00 c
4.33 ± 0.58 f
5.33 ± 1.53 ef
1.28 ± 0.016
9.49 ± 5.27
Tabla No. 13: Porcentaje promedio de germen, cáscara y endospermo*
Tipo de Maíz
% Germen
HB-Proticta 2004
9.05 ± 1.38 abcd
Sintético-5
12.89 ± 0.78 a
HEB-0001
11.92 ± 0.69 abc
CML-176
13.15 ± 1.79 a
GBQ-69
12.99 ± 0.32 a
HB-Proticta 1999
12.37 ± 1.18 ab
HRQ-511
8.07 ± 1.68 cd
HS-2001
6.89 ± 0.70 d
HS-2002
8.44 ± 0.50 bcd
11 Variedades Maíz
11.46 ± 1.12
Común (12)
* Proyecto FODECYT 08-03
20
% Cáscara
7.08 ± 0.38 bc
7.61 ± 0.03 abc
6.87 ± 0.25 bc
8.99 ± 0.23 a
6.35 ± 0.56 c
6.99 ± 0.26 bc
8.37 ± 1.56 ab
7.28 ± 0.39 abc
7.41 ± 0.01 abc
% Endospermo
83.87 ± 1.74 ab
79.50 ± 0.78 bc
81.21 ± 0.57 abc
77.86 ± 1.73 c
80.65 ± 0.25 bc
80.64 ± 1.21 bc
83.64 ± 2.95 ab
85.82 ± 0.74 a
84.13 ± 0.59 ab
5.72 ± 0.51
82.81 ± 1.41
Tabla No. 14: Porcentaje promedio del análisis químico de las variedades de maíz*
Tipo de
Maíz
HB-Proticta
2004
Sintético-5
HEB-0001
CML-176
GBQ-69
HB-Proticta
1999
HRQ-511
HS-2001
HS-2002
* Proyecto
Fibra Dietética
AD %
ND %
% Humedad
% Proteína
% Cenizas
% Grasa
10.95 ± 0.16
9.71 ± 0.33
1.82 ± 0.14
5.38 ± 0.04
11.48 ± 0.04
10.33 ± 0.27
9.26 ± 0.70
9.53 ± 0.15
8.39
8.56
9.88
9.08
10.27 ± 0.40
8.95 ± 0.80
1.92 ± 0.02
5.13 ± 0.06
2.74 ± 0.36
22.68 ± 0.89
9.73 ± 0.19
9.65 ± 0.03
9.45 ± 0.08
FODECYT 08-03
8.42 ± 0.35
10.17 ± 0.29
10.67 ± 0.31
1.51 ± 0.47
1.53 ± 0.01
1.61 ± 0.07
4.77 ± 0.03
5.36 ± 0.26
5.53 ± 0.20
2.80 ± 0.09
4.41 ± 0.64
3.35 ± 0.52
23.43 ± 3.52
32.85 ± 0.72
30.46 ± 0.99
±
±
±
±
0.41
0.48
0.27
0.82
1.94
2.06
1.79
1.41
±
±
±
±
0.29
0.02
0.11
0.03
5.58
6.37
6.24
5.51
±
±
±
±
0.05
0.13
0.19
0.62
2.36 ± 0.02
1.85
0.96
1.87
3.83
±
±
±
±
0.35
0.30
0.08
0.06
26.21 ± 3.41
22.66
17.75
18.43
22.81
±
±
±
±
Tabla No. 15: Contenido de lisina, triptófano, hierro y acido fítico en muestras de maíz*
Lisina
g/16 g N
HB-Proticta Zacapa
2.89 ± 0.34
GBQ-69
3.07 ± 0.35
CML-176
2.56 ± 0.51
Sintético 5
2.58 ± 0.02
Proticta 1999
2.62 ± 0.18
HRQ-511
2.48 ± 0.12
HEB-0001
1.87 ± 0.18
HS-2001
3.33 ± 0.77
HS-2002
3.26 ± 0.21
HB-83
1.89 ± 0.06
* Proyecto FODECYT 08-03
Maíz
Triptófano
g%
0.57 ± 0.03
0.81 ± 0.04
1.01 ± 0.10
0.96 ± 0.07
0.90 ± 0.01
0.82 ± 0.08
0.27 ± 0.06
0.96 ± 0.03
0.92 ± 0.04
0.31 ± 0.03
Hierro
mg/100 g
4.38 ± 0.34
3.22 ± 0.13
7.50 ± 0.15
4.65 ± 0.40
5.83 ± 0.15
3.81 ± 0.05
2.99 ± 0.05
2.35 ± 0.13
3.25 ± 0.16
-
Acido Fítico
mg/100 g
684 ± 9.9
780 ± 0
675 ± 11.3
669 ± 9.2
368 ± 22.6
529 ± 25.5
649 ± 9.9
463 ± 55.1
456 ± 14.8
-
La Tabla No. 14 resume los datos que se obtuvieron al medir el contenido de fibra ácido
detergente y fibra neutro detergente, valores que representan los contenidos de celulosa,
hemicelulosa, lignina, almidón resistente y otros carbohidratos complejos. Los valores de la fibra
ácido detergente fueron diferentes significativamente entre variedades, con el maíz normal (HEB0001) con los valores mas bajos en comparación con los maíces de mayor valor proteínico. El
contenido de fibra neutro detergente también fue estadísticamente diferente entre maíces con el
HEB-0001 con los valores más bajos. De nuevo los maíces de mejor calidad proteínica contenían
más fibra neutro detergente que es un reflejo del porcentaje de cáscara de los maíces que se
encuentran en la Tabla No. 13.
Los maíces también fueron analizados por su contenido de hierro y ácido fítico, datos que
se presentan en la Tabla No. 15. Con respecto al hierro, las diferencias fueron estadísticamente
significativas al 0.01%. Uno de los maíces de alto valor proteínico demostró tener 7.50 mg/100 g
de hierro. Sería de interés conocer si al sembrar la nueva semilla continua teniendo valores altos
21
0.84
0.14
2.53
2.00
de hierro. Referente al contenido de ácido fítico, los maíces contuvieron cantidades diferentes
estadísticamente. Los valores son normales en general, excepto en tres muestras de maíces de
alto valor proteínico (Proticta 1999, HS-2001 y HS-2002). Estos maíces fueron producidos en el
año 1999, 2001 y 2002 y analizados en el año 2005. Podría ser que el almacenamiento estimulo
a la fitasa a reducir el nivel de ácido fítico, un aspecto que debería ser estudiado en mas detalle
junto al nivel alto de hierro encontrado en la muestra CML-176.
La Tabla No. 15 contiene información sobre el contenido de los aminoácidos esenciales
lisina y triptófano en las muestras de maíz del presente estudio. Todos los maíces de alto valor
proteínico contienen niveles mayores de lisina que los maíces comunes, pero existe alta
variabilidad entre ellos. Aun así no se encontró valores estadísticamente diferentes. En esta
tabla el HB-83 y HEB-0001 son maíces comunes con niveles de lisina 75% más o menos más
bajos que los maíces de mejor calidad proteínica. Lo mismo es aplicable al triptófano, el cual se
encontró en mayores niveles en los maíces de calidad proteínica que en los maíces comunes. En
este caso hubo diferencias estadísticamente significativas en los niveles de triptófano entre
maíces. Como con la lisina, el nivel de triptófano es diferente entre maíces de calidad proteica y
muy superiores a los maíces comunes.
Calidad Biológica de la Proteína de las Variedades de Maíz del Presente Estudio
Las muestras de maíz sometidas a una evaluación biológica de la calidad de la proteína
se molieron para dar una harina con una granulometría mayor de 60 mesh. Luego se tomaron
1800 g de cada harina de cada variedad y se incorporaron a la dieta que se describe a
continuación: harina de maíz, 90.0%; mezcla mineral Hegstead, 4.0%; aceite de soya, 5.0% y
mezcla vitamínicas (Dyets Inc. 1999) 1%. Después de mezclado se tomo una muestra para
determinación del contenido de proteína. El ensayo por 14 días fue uno de NPR con caseína
como proteína de referencia usando 8 ratas por tratamiento. Durante los últimos 5 días de los
14, se tomaron datos de producción de materias fecales y consumo de dieta para la
determinación de la digestibilidad con la proteína de los maíces, pero en solo los animales
machos.
Los resultados se resumen en la Tabla 16.
Con respecto al aumento en peso, las
diferencias entre maíces fueron altamente significativas usando el maíz HEB-0001 el que dio el
menor aumento en peso, maíz que no contiene genes de mejor calidad proteínica. El cuadro
presenta también el alimento consumido, habiendo diferencias estadísticamente significativas al
igual que el NPR, con los maíces con el gene de calidad proteica dando valores más altos que los
maíces sin el gene de calidad de proteína. La calidad proteínica de los maíces como porcentaje
de caseína varió entre 79.3 a 105.1%, mientras que el maíz común el valor fue del 54.9%. Las
digestibilidades entre maíces también fueron estadísticamente significativas y en general un poco
más altas de lo esperado.
22
Maíz
Tabla No. 16: Valor proteínico de las muestras de maíz*
Alimento
Aumento en
NPR
NPR
Total
% Caseína
Peso, g
Consumido, g
HB-Proticta
40 bc
2004
GBQ-69
37 bc
CML-176
34 c
Sintético 5
35 c
HB-Proticta
31 c
1999
HRQ-511
34 c
HEB-0001
15 d
HS-2001
47 b
HS-2002
46 b
Caseína
63 a
* Proyecto FODECYT 08-03
Digestibilidad
de la
Proteína %
165 a
3.32 d
80.0
91.1 ab
153 ab
148 ab
163 a
3.53 bcd
3.29 d
3.41 cd
85.1
79.3
82.2
87.6 ab
86.7 b
90.8 ab
148 ab
3.42 cd
82.4
88.1 ab
165 a
124 b
129 b
130 b
170 a
3.57 bcd
2.28 e
4.36 a
4.22 ab
4.15 abc
86.0
54.9
105.1
101.7
100.00
84.4 b
90.5 ab
81.7 b
84.7 b
96.7 a
Estabilidad de la Calidad Proteínica del Maíz Proticta
Con el propósito de conocer la estabilidad de la calidad proteínica del maíz de alta calidad
proteínica se llevaran a cabo dos estudios agronómicos, el primero con la variedad HRQ-511 y el
HB-Proticta Zacapa 2004 sembrados en una localidad en un área de 40m2 cada uno y el segundo
con el maíz HB-Proticta Zacapa 2004 cultivado en 3 localidades de Guatemala, Barcenas, Cuyuta
y La Maquina. Este último estudio fue llevado a cabo por el ICTA con el fin de proveer grano a
los programas nutricionales del gobierno.
La Tabla 17 resume la calidad proteínica como NPR y como porcentaje de caseína de dos
maíces, el HRQ-511 y el HB-Proticta de la muestra recibida y del maíz cultivado. El NPR del HBQ511 fue 3.57 ± 0.16 y 3.95 ± 0.03 y de 84.8 a 89.4 como porcentaje de caseína. En el caso del
HB-Proticta los valores de NPR fueron 3.33 y 3.67, equivalente a 80.0 y 83.0% de caseína. Esta
información indica que la estabilidad de la calidad proteínica es alta por lo menos en la primera
siembra.
Los datos del segundo estudio se presentan en la Tabla 18 y Tabla 19. En la primera se
resumen datos de composición química, entre los cuales la lisina son los de mayor interés. Lo
que se encontró también es el bajo contenido de proteína. Sin embargo, los datos en la Tabla 8
demuestran claramente que la localidad de siembra no afecto la calidad proteínica del HB-Proticta
que fue de 82.1% a 86.4% de caseína entre la localidad de Barcenas y Cuyuta. Estos datos
demuestran que la calidad proteínica se mantiene constante por lo menos durante la primera
siembra del grano.
23
Tabla No. 17: Valor proteico de variedades de maíz proticta de la semilla y de su
cosecha*
Maíz
HRQ-511
HB-Proticta Zacapa 2004
* Proyecto FODECYT 08-03
Valor Proteico NPR
Semilla
Cosecha
3.57 ± 0.16
3.95 ± 0.03
3.33 ± 0.05
3.67 ± 0.05
% de Caseína
Semilla
Cosecha
84.8
89.4
80.0
83.0
Tabla No. 18: Maíz proticta cultivado en 3 localidades de Guatemala*
Localidad
Humedad
%
9.29 ± 0.05
8.37 ± 0.18
8.35 ± 0.13
7.65 ± 0.18
Maíz
Patulul
HB-83
Barcenas
Proticta
La Maquina
Proticta
Cuyuta
Proticta
* Proyecto FODECYT 08-03
Proteína
%
8.10 ± 0.35
7.62 ± 0.01
8.13 ± 0.03
7.62 ± 0.01
Grasa
%
Lisina
g/16g N
4.65 ± 0
5.14 ± 0
5.50 ± 0
3.12
3.03
3.23
Tabla No. 19: Razón proteica neta (NPR) del maíz Proticta cultivado en 3 localidades
de Guatemala*
Aumento en
Peso, g
Alimento
Ingerido, g
±
±
±
±
2.9
3.4
4.5
4.4
120 ± 9.0
116 ± 10.7
138 ± 15.2
133 ± 9.6
2.55
3.63
3.76
3.82
Caseína
82 ± 6.0
* Proyecto FODECYT 08-03
192 ± 14.0
4.42 ± 0.16
Localidad
HB-83 Patulul
Proticta Barcenas
Proticta La Maquina
Proticta Cuyuta
16
21
32
28
Razón Proteica
Neta (NPR)
±
±
±
±
0.32
0.17
0.25
0.26
Calidad
Proteínica, %
de Caseína
57.7
82.1
85.1
86.4
100.0
Relación Entre el NPR (Calidad de Proteína) y el Contenido de Lisina
La descripción del método utilizado esta descrito en materiales y métodos.
resultados se presentan en la Tabla 20 y 21.
Tabla No. 20: Contenido de lisina en mezcla de maíces y NPR
Lisina en Maíz, g/16 g N
2.63
3.06
3.50
3.93
3.68,
3.87,
3.57,
3.88,
3.31,
3.34,
3.67,
3.93,
24
Valores de NPR
3.34, 2.55, 2.79, 3.45, 3.12, 3.44
3.26, 3.22, 3.44
3.83, 3.75, 3.50
4.24, 3.68, 3.74, 3.85, 3.40
Los
Tabla No. 21: Regresión entre NPR y lisina y valores de lisina calculada de la regresión
NPR= 0.4749 (lisina) + 1.9703*
r2= 0.4712
r= 0.69**
Maíz
HB-Proticta
GBQ-69
CML-176
Sintético 5
HB-Proticta 1999
HRQ-511
HEB-0001
HS-2001
HS-2002
* Proyecto FODECYT 08-03
NPR
3.32
3.53
3.29
3.41
3.42
3.57
2.28
4.36
4.22
Lisina
2.84
3.28
2.78
3.03
3.05
3.37
0.65
5.03
4.74
Lisina Análisis
2.89
3.07
2.56
2.58
2.62
2.48
1.87
3.33
3.26
El concepto es valido, sin embargo es necesario ampliar el número de observaciones
para establecer la regresión con mayor significancía estadística, en particular en maíces con bajo
nivel de lisina. La Tabla 21 presenta la regresión entre NPR y el contenido de lisina con una
correlación significativa de 0.69.
Efecto de Procesamiento y Desarrollo de Productos de Maíces Proticta
1. Efecto de Procesamiento
Aunque la idea original era la de producir maíces tipo Proticta de alta calidad de proteína
para consumo de toda la población, esto no ha sido posible por múltiples razones que tienen que
ver con las costumbres y tradiciones del cultivo de maíz en Guatemala. En la mayor parte de los
casos, los agricultores seleccionan la semilla para la próxima siembra de lo que cosechan durante
la última siembra.
Por tal razón es importante hacer uso de estos maíces mejorados
nutricionalmente a través de productos procesados. En el presente caso se evaluó el proceso de
nixtamalización, un proceso de germinación y uno de malteado.
1.1 Nixtamalización
1.1.1
Pérdida de Sólidos en Nixtamalización
El alto rendimiento de la tortilla es una característica buscada por consumidores e
industriales en la conversión de maíz a tortilla. Por consiguiente los maíces del presente estudio
se evaluaron con respecto a las pérdidas en sólidos durante una nixtamalización estándar a nivel
de laboratorio, de cocción con cal, remojo y lavado del nixtamal. Los datos se resumen en la
Tabla 22. No hubo diferencias estadísticamente significativas entre muestras. La tabla muestra
el porcentaje de cáscara de cada maíz. Al compararlos se nota en algunos casos mayores cifras
entre la pérdida por nixtamalización y el porcentaje de cáscara. Esto se interpreto como que en
este caso se perdió no solo cáscara sino sólidos del endospermo.
25
Tabla No. 22: Pérdidas de sólidos durante la Nixtamalización*
Maíz
HEB-0001
Proticta Zacapa
GBQ-69
CML-176
Sintético 5
HRQ-511
Proticta 1999
HS-2001
HS-2002
* Proyecto FODECYT 08-03
% Pérdida
7.98 ± 0.12
6.65 ± 0.18
7.33 ± 0.39
6.95 ± 0.82
7.16 ± 0.81
6.54 ± 0.09
6.26 ± 0.23
5.79 ± 0.20
7.24 ± 0.28
% Cáscara
6.87
7.08
6.35
8.94
7.61
8.37
6.99
7.28
7.49
1.1.2 Efecto de la Nixtamalización Sobre el Valor Proteínico
Para este caso, 4.5 kg de maíz común como maíz Proticta fueron nixtamalizados a través
de la cocción alcalina utilizando 1.2% de cal con respecto al peso de maíz por 50 a 60 minutos.
Luego de un remojo de 12-14 horas el maíz fue lavado con agua para remover la cáscara y la cal
no disuelta.
Una vez bien lavada el nixtamal, se muele para dar la masa y esta fue luego
deshidratada. Con el maíz crudo y el maíz nixtamalizado como harina se prepararon dietas con
90% de cereal y estas dietas fueron usadas para una evaluación biológica de PER por un período
de 28 días usando 8 ratas por grupo experimental. La Tabla 23 resume los datos del estudio.
Los datos indican que la calidad de la proteína no se destruye por el proceso de nixtamalización
confirmando resultados anteriores (Bressani, 1990; Kodicek et al., 1959).
Tabla No. 23: Calidad proteínica de maíz común y de Proticta crudo y nixtamalizado*
Muestra
Tratamiento
Crudo
Nixtamalizado
Crudo
Común
Nixtamalizado
* Proyecto FODECYT 08-03
Proticta
Aumento en
Peso, g
50
55
17
18
Alimento
Consumido, g
308
325
216
236
PER
1.67
1.72
1.05
1.00
1.2 Germinación y Malteado
Para estos procesos se utilizó el maíz común variedad HB-83 y el maíz de calidad
proteínica HS-2003. La germinación se logro lavando el maíz con agua destilada. Luego se dejo
en remojo por 24 hrs. Se elimino el agua de remojo y se le agrego agua destilada. El grano se
incubo a 36oC cubriendo la superficie con un lienzo mojado para favorecer la germinación, la
mitad de la muestra fue sometida a deshidratación y luego el grano fue molido. La segunda
mitad fue puesta en un horno a 50oC por 1 hora, luego a 75oC por otra hora más y finalmente a
95oC por 1 hora más, con lo cual se logro el malteado del grano. Este grano malteado se molió y
se tomaron muestras para análisis químico y sensorial. La Tabla 24 resume los datos biológicos
26
de estos productos. Como se puede observar tanto para el maíz de calidad de proteína (HS2001) como para el maíz común, el proceso redujo la calidad de la proteína para los dos maíces,
sin embargo el maíz de calidad siempre fue superior que el maíz común.
Tabla No. 24: Calidad de la proteína en maíz germinado y maíz malteado*
Muestra
Tratamiento
Crudo
Germinado
Malteado
Crudo
HB-83
Germinado
(Común)
Malteado
Caseína
* Proyecto FODECYT 08-03
HS-2002
(Proticta)
Aumento en
Peso, g
40
32
29
12
10
7
82
Alimento
Consumido,
g
146
130
128
99
91
79
215
Digestibilidad
de la
Proteína, %
90.9 ± 2.2
89.8 ± 1.9
90.8 ± 1.9
92.2 ± 1.4
91.7 ± 1.5
89.7 ± 2.9
97.3 ± 0.8
NPR
3.63
3.28
3.24
2.76
2.69
2.59
4.42
±
±
±
±
±
±
±
0.10
0.07
0.28
0.12
0.07
0.02
0.17
El nixtamalizado, el germinado y el malteado fueron sometidos a pruebas sensoriales
siendo el más aceptado el producto malteado, pero las diferencias no fueron significativas
estadísticamente. En otro estudio el maíz Proticta germinado se uso en un nivel del 27, 54 y
77% en una mezcla con soya y 50, 23 y 0% de harina cruda de maíz. Se prepararon atoles con
5 g de la mezcla en 10 ml de agua. Luego se midió el desplazamiento en una superficie lisa. La
mezcla con 54 ó 77% de maíz Proticta germinado mostró ser un atol más líquido que la de 27%,
lo cual sugiere ser una forma para aumentar la densidad calórica del alimento. La fórmula más
adecuada por su fluidez contiene 22% de harina de soya, 77% de maíz QPM germinado con 1%
de mezcla vitamínica, mineral.
2. Desarrollo de Productos
2.1 Valor Nutritivo de Mezclas de Maíz de Alta Calidad Proteínica y Leche Descremada
Para estos estudios el maíz, con un 9.3% de proteína fue sometido a cocción en una
marmita en suficiente agua, por un período de 60 minutos. Luego de cocido se eliminó el agua,
se puso a secar y se molió finamente. Con este material y con leche descremada, con 35% de
proteína se prepararon las mezclas que se describen en la Tabla 25.
27
Tabla No. 25: Mezclas de harina cocida de maíz de alto valor nutritivo y leche
descremada*
Distribución de la Proteína en las
Mezclas, %
Maíz
Leche
100
0
80
20
60
40
40
60
20
80
0
100
FODECYT 08-03
Mezcla No.
1
2
3
4
5
6
* Proyecto
Distribución por Peso en las
Mezclas, %
Maíz
Leche
100
0
94
6
85
15
72
28
49
51
0
100
Las mezclas del maíz procesado y la leche descremada fueron utilizadas para preparar
unas dietas experimentales usando ratas Wistar recién destetadas en un ensayo de NPR y con 8
ratas por grupo. Una dieta de caseína fue utilizada como proteína de referencia y una dieta
aproteica se uso para evaluar el nitrógeno endógeno de las ratas en 14 días de experimentación.
Los resultados del estudio se resumen en la Tabla 26, el cual es el promedio de 2 ensayos
biológicos, o sea con un total de 16 ratas por grupo experimental.
Tabla No. 26: Aumento en peso, alimento ingerido, calidad de la proteína (NPR),
eficiencia alimenticia y digestibilidad de la proteína en las mezclas*
Dieta
Maíz
100
94
85
72
49
0
Leche
0
6
15
28
51
100
Caseína
* Proyecto FODECYT 08-03
Aumento en
Peso, g
23
44
56
64
63
62
65
NPR
2.75
3.43
3.82
4.18
4.34
4.37
3.88
Eficiencia
Alimenticia
6.2
3.9
3.3
2.9
3.0
3.1
-
Digestibilidad
de la Proteína
78.0
77.0
79.3
83.8
85.1
89.0
94.0
Los resultados indican que el aumento de la leche descremada sustituyendo la proteína
del maíz se tradujo en un aumento en todos los parámetros evaluados hasta una relación de
72% de maíz y 28% de leche descremada y no cambio significativamente al aumentar la leche
aun en la dieta con 100% de leche descremada. Una mezcla de 72% de maíz con 28% de leche
descremada contendría alrededor del 16.5% de proteína y alrededor de 360 kcal/100 g, alimento
que es muy adecuado como alimento complementario para niños de 6 meses y mas y por
consiguiente podría ser un alimento muy adecuado para programas de Seguridad Alimentaria y
Nutricional. Aunque en este estudio se utilizó maíz de alto valor proteico cocido en agua por 60
minutos, las otras preparaciones indicadas en la sección anterior podrían ser utilizadas.
28
Se llevó a cabo una prueba sensorial de 3 fórmulas de maíz Proticta y leche descremada
60/40, 65/35 y 70/30. Los 10 panelistas encontraron la mezcla 60/40 como la más aceptable
pero no estadísticamente superior a las otras dos.
2.2 Complementación Entre las Proteínas de la Harina de Trigo y las del Maíz Común y
Proticta
Siguiendo un esquema similar al de mezclas de leche con harina de maíz Proticta, en
este caso se estudio la posible complementación de las proteínas de la harina de trigo con las de
maíz, ya sea este maíz común o un maíz de alto valor nutritivo. Se diseñaron mezclas entre
harina de trigo y harina de maíz a un nivel constante de proteína del 10%, usando los contenidos
de proteína de 13% para la harina de trigo, 9.0% para la harina de Proticta y 9.5% para harina
de maíz común. Con estas mezclas se prepararon dietas experimentales para alimentar ratas
recién destetadas (22 días de edad) para llevar a cabo un ensayo de NPR con 8 ratas/grupo. La
Tabla 27 resume los datos biológicos obtenidos en este estudio. En los dos casos se observa que
conforme aumenta el maíz en la mezcla con trigo, se mejora el aumento en peso de los animales,
así como también la calidad de la proteína. En estos resultados se nota un mejor resultado con
maíz normal que con maíz Proticta debido al nivel de proteína que fue mayor para el caso del
maíz común. Sin embargo, la calidad superior del Proticta se nota en los niveles altos de las
mezclas con trigo. Lo importante es sin embargo que las mezclas del trigo con el maíz son
nutricionalmente superiores a solo la harina de trigo.
Tabla No. 27: Calidad proteínica de mezclas de harina de trigo con harina de maíz
común y de maíz Proticta*
Cantidad de
Aumento en Peso,
Calidad de la Proteína (NPR)
Ingredientes, % en
g
la Dieta
Harina
Harina
Maíz
Maíz
Maíz
% de
Maíz
% de
de Trigo
de Maíz Común Proticta
Común
Caseína
Proticta
Caseína
65
0
41.0
38.9
17 ± 5.0
14 ± 2.5
1.80 ± 0.38
1.71 ± 0.22
49
23
49.0
45.3
21 ± 5.5
18 ± 3.5
2.15 ± 0.23
1.99 ± 0.20
33
48
55.8
54.7
25 ± 3.4
22 ± 6.7
2.45 ± 0.14
2.40 ± 0.23
16
71
60.4
65.1
28 ± 7.9
26 ± 4.2
2.65 ± 0.22
2.86 ± 0.21
0
90
56.5
69.9
21 ± 3.1
27 ± 8.6
2.48 ± 0.35
3.07 ± 0.41
Caseína
64 ± 9.4
4.39 ± 0.29
* Proyecto FODECYT 08-03
2.3 Desarrollo Preliminar de un Producto de Panificación con Maíz Proticta
El maíz es un cereal que por si solo no presenta condiciones eficientes para panificación,
sin embargo en mezclas puede ser útil para desarrollar productos para situaciones especiales
como para celiacos que no pueden consumir productos de trigo por el gluten. En esta fase inicial
(Specher, 2005) se produjo un pan de maíz Proticta con harina cruda sola en un caso (460 g
harina maíz) y con harina de amaranto expandida en otro tratamiento (345 g harina de Proticta y
115 g de amaranto expandido), usando como referencia el pan de harina de trigo convencional
29
(460 g). Las formulas utilizadas se describen en la Tabla 28. La composición química de los 3
ingredientes se describe en la Tabla 29.
Los ingredientes una vez pesados de acuerdo a las formulas se amasaron (20 minutos) y
luego se le agrego la levadura.
Una vez hecha la masa se formaron las bolas de pan y se
sometió al proceso de fermentación hasta que la masa aumento de tamaño. Luego se moldeo en
bolas de 2 onzas y se colocaron en el molde para el horneo por 20 – 25 minutos a 210oC. Se
dejaron enfriar para luego hacerles una evaluación de altura, volumen, peso, diámetro y fuerza
de comprensión, valores descritos en la Tabla 30. El pan de maíz Proticta no tenía el alto, el
volumen, el diámetro del pan de trigo, o sea que definitivamente fue duro y diferente. Esto
contrasta con el pan de maíz con amaranto expandido que no fue igual al de trigo, pero fue muy
superior al pan de solo maíz. Los datos sugieren modificar la formulación con un aumento en
almidón modificado con el fin de mejorar los aspectos físicos tecnológicos del pan de maíz. Los
datos físicos fueron ampliados con datos de composición química descritas en la Tabla 31 en
donde se nota que la humedad del pan de maíz fue el 50% a la de los otros panes. Finalmente
la Tabla 32 resume los datos de la evaluación biológica de la calidad de la proteína de los panes.
Como se puede observar, la calidad proteínica del pan de trigo fue la más baja, siendo la mejor
la del pan de maíz Proticta con amaranto, y la de solo maíz intermedia. La digestibilidad de la
proteína fue alta para el pan de trigo, lo cual se esperaba en comparación con la digestibilidad
del pan de maíz Proticta.
Tabla No. 28: Fórmulas de los panes experimentales con harina cruda de maíz Proticta,
g*
Ingredientes
Harina de Proticta
Harina de amaranto expandido
Levadura seca
Sal
Mantequilla
Agua, ml
Clara de huevos, ml
Azúcar
Leche en polvo
Miel, ml
Mejoradores:
- Emulsificante (lecitina de soya)
- Espesante (almidón modificado)
- Antioxidante (acido ascórbico)
* Proyecto FODECYT 08-03
Maíz
460
18
9.2
90
320
100
150
23
25
Maíz Amarillo
345
115
18
9.2
90
320
100
150
23
25
2g
2.5 g
0.10 g
30
Trigo
460
18
9.2
90
320
100
150
23
25
Tabla No. 29: Composición de los ingredientes principales de los panes experimentales,
g %*
Nutriente
Harina de Maíz
Proticta
10.50 ± 0.30
9.70 ± 0.05
3.60 ± 0.15
1.00 ± 0.05
7.35 ± 0.25
75.20 ± 0.50
Trigo
Humedad
Proteína
Grasa
Cenizas
Fibra Dietética
CHO
* Proyecto FODECYT 08-03
11.40 ± 0.30
9.50 ± 0.05
1.50 ± 0.15
0.60 ± 0.05
7.00 ± 0.25
77.10 ± 0.50
Amaranto
Expandido
9.30 ± 0.30
12.40 ± 0.05
5.80 ± 0.15
3.00 ± 0.05
4.20 ± 0.25
65.50 ± 0.50
Tabla No. 30: Características físicas de los panes experimentales*
Pan de
Altura,
cm
Maíz
3.8 ±
Proticta
Maíz
4.3 ±
Proticta +
Amaranto
5.4 ±
Trigo
* Proyecto FODECYT
Fuerza de Compresión,
kg
Fuerza
Tiempo
Volumen,
ml
Peso,
g
Diámetro
0.4
616 ± 20
29.7 ± 0.5
3.0 ± 0.6
667
1.8
0.4
705 ± 20
30.6 ± 0.5
3.5 ± 0.2
675
1.5
0.4
08-03
902 ± 20
26.8 ± 0.5
4.1 ± 0.2
601
6.5
Tabla No. 31: Composición proximal de los panes experimentales, %**
Nutriente
Pan de Maíz
Proticta
15.27 ± 0.17
7.68 ± 0.05
4.80 ± 0.20
1.30 ± 0.05
5.01 ± 0.25
70.95 ± 0.50
Humedad
Proteína*
Grasa*
Cenizas*
Fibra Dietética*
CHO
* Base seca.
** Proyecto FODECYT 08-03
Pan de Maíz Proticta
+ Amaranto
32.70 ± 0.17
9.18 ± 0.05
6.39 ± 0.20
1.56 ± 0.05
6.04 ± 0.25
50.17 ± 0.50
Pan de Trigo
30.40 ± 0.17
8.50 ± 0.05
4.20 ± 0.20
1.10 ± 0.05
4.70 ± 0.25
55.80 ± 0.50
Tabla No. 32: Calidad de la proteína de los panes experimentales*
Pan
Aumento en
Peso, g
Maíz Proticta
15 ± 2.9
Maíz Proticta
19 ± 4.5
+ Amaranto
Trigo
7 ± 3.1
Caseína
76 ± 9.9
* Proyecto FODECYT 08-03
Alimento
Consumido,
g
109 ± 16.2
NPR
% de
Caseína
2.19 ± 0.23
40.3
Digestibilidad
de la
Proteína
84.3 ± 4.0
107 ± 10.3
2.48 ± 0.34
45.7
85.2 ± 4.4
92 ± 9.9
165 ± 15.2
1.62 ± 0.29
5.43 ± 0.28
29.8
100.0
87.4 ± 3.9
91.1 ± 0.9
31
III.1 Discusión de Resultados
En 1964, Mertz y col (27) publicaron por primera vez el efecto del gene Opaco - 2 en
inducir un aumento significativo de la calidad de la proteína del maíz, debido a que este gene
aumentaba los niveles de lisina y triptófano de la proteína, aminoácidos esenciales deficitarios en
la proteína del maíz común (9). Un poco de tiempo después se publicaron resultados de balance
de nitrógeno en niños, demostrando que la proteína del maíz Opaco – 2 tenía un valor de 80%
del valor de la leche (6).
El problema con el maíz Opaco – 2 fue su bajo rendimiento y
características físicas muy inferiores al maíz normal, incluyendo propiedades tecnológicas (31).
Esto llevo al CIMMYT y al ICTA a buscar soluciones habiéndose publicado unos 25 años mas
tarde lo que se ha llegado a conocer como QPM (Quality Protein Maize), un grano que posee las
propiedades físicas y químicas del maíz común, aunque con mayores contenidos de lisina y
triptófano, lo que le proporciona un valor proteico superior al del maíz común. Así mismo, puede
ser procesado como el maíz común sin problemas en los productos obtenidos (24,25,28,30,36).
Estas últimas características estudiadas en el presente proyecto confirmaron los resultados de
otros investigadores. Más aún los resultados biológicos proporcionaron información de interés en
que el valor nutritivo superior de la proteína se mantiene cuando el grano se almacena bajo
normas aceptadas. Así mismo, aplicando las mismas prácticas agrícolas, la calidad de la proteína
de maíces QPM de diferente zona de producción es igual y no es alterada. Esto no había sido
informado antes. De interés en el presente estudio es que algunos de estos maíces con el gene
Opaco – 2 son de alto contenido de hierro y también de bajo contenido de ácido fítico. Esto
sugiere que seria de interés confirmar estos resultados en estudios específicos y evaluar la
biodisponibilidad del hierro en el maíz, que es afectado por el alto contenido de ácido fítico.
Un aspecto de interés es la regresión entre el valor proteico (NPR) y la cantidad de lisina
en el grano. Esta ecuación puede ser útil en caso existiera dificultades en el análisis de lisina. La
conclusión entre las dos variables fue altamente significativa y se predice el contenido de lisina.
Así mismo, del contenido de lisina se puede predecir el valor proteico derivado de ratas. Como
se indica en la introducción de esta investigación, una de las formas de introducir el QPM en
Guatemala es a través de su industrialización. Una de las formas de uso sería como harina de
maíz nixtamalizada ya que el maíz en Guatemala se consumo como tortilla.
Los resultados
obtenidos confirman los publicados por otros investigadores (24,25,28,30,36), tanto usando el
método de nixtamalización convencional como el proceso de extrusión (25). Ya teniendo una
harina nixtamalizada es fácil diversificar su uso como ingrediente en alimentos complementarios
(8,15) o como ingrediente en harinas compuestas (15,35).
Lo importante en la transformación del maíz QPM crudo o maíz procesado es su
funcionalidad y aceptabilidad al consumidor y que no pierda el valor nutritivo de la proteína. Los
procesos de germinación y malteado perseguían introducir productos derivados del QPM con
32
funcionalidad y con un sabor agradable generalmente obtenido por el malteo de los cereales. En
el presente estudio los procesos de germinado y malteo dieron harinas funcionales y aceptables
con valor proteico 10% mas reducido que el control crudo. Lo mismo ocurrió con el maíz normal.
La harina germinada dio alimentos complementarios con menor viscosidad lo que se traduce en
un alimento con mayor densidad calórica, principalmente útil para niños menores de dos años.
Otra aplicación de mucho interés es el uso del maíz QPM como extensor de la proteína de la
leche. Del estudio de complementación entre la proteína del QPM y la de la leche se demostró
que una formulación de 72% de maíz y 28% de leche descremada da un alimento
complementario de alto valor nutritivo y aceptable.
En el área de harinas compuestas, el uso de un maíz como el QPM tiene posibilidades
atractivas para personas con problemas en la utilización del gluten de trigo o con personas
susceptibles a los efectos de glucosa en diabéticos. Los resultados de mezclas de harina de trigo
con harina de maíz QPM y maíz común mostraron dos respuestas similares al aumentar el
porcentaje de maíz al trigo, debido a que la proteína del trigo es mas deficiente en lisina que la
proteína del maíz común y obviamente mas que la del QPM. Para mejorar aun más la calidad
nutritiva de un producto como el pan de trigo con maíz, se utilizó harina de amaranto, un grano
nutricionalmente excepcional. El uso de estos tres ingredientes con otros comúnmente utilizados
en panificación dieron como resultado un pan de calidad nutritiva alta y de buena aceptabilidad.
Los resultados obtenidos demuestran los grandes beneficios que se podrían lograr con la
industrialización del cultivo del maíz QPM.
33
PARTE IV
IV.1 Conclusiones
1. Los maíces modificados con el gene Opaco-2 desarrollados por varias instituciones en
Guatemala tienen características físicas y estructurales similares a maíces comunes cultivados
en el país.
2. Los maíces QPM contiene niveles mayores de lisina (2.48 – 3.33 g Lis/16 g N) y triptófano
(0.81 – 1.01 g T/16 g N) y una calidad proteínica medida por PER y NPR mayores los maíces
comunes.
3. Los maíces QPM contienen niveles variables de ácido fítico similares a los maíces normales y
niveles variables de hierro.
4. La eficiencia de conversión de maíz a tortilla de los maíces QPM de alta calidad proteínica es
igual a la de maíces normales y la harina nixtamalizada tiene una calidad proteínica alta e
igual a la del maíz crudo.
5. El maíz QPM a través de procesos específicos puede dar origen a alimentos procesados como
atoles simples (solo el maíz) o atoles compuestos de cereales o con proteínas vegetales
(soya) o de origen animal (leche).
6. El maíz QPM junto con el amaranto dieron origen a un pan de maíz de alta calidad nutritiva y
aceptable.
7. Dentro del grupo de muestras estudiadas habían 3 con años de producción de 1999, 2001 y
2002.
Estas 3 muestras de maíz de calidad de proteína mostraron mantener su calidad
proteínica alta, sugiriendo que el almacenamiento no altera la calidad nutritiva alta en estos
maíces. Estos maíces contenían 429 mg % de ácido fítico en contra de 664 mg % para los
otros.
8. Los maíces de alta calidad de proteína contienen 9.3% más de cáscara que los maíces
comunes, que se refleja en un mayor contenido de fibra dietética.
9. Los maíces de alta calidad mantienen su calidad nutritiva al ser cultivados en varias regiones
de Guatemala.
10. El proceso de nixtamalización no altera el valor proteínico de los maíces de calidad proteínica
superior, y aunque el germinado y malteado reduce su calidad proteica ligeramente,
continúan siendo superiores en calidad al maíz común.
11. Además de los alimentos convencionales como los de maíz nixtamalizado, se mostraron por
lo menos dos posibles usos del maíz Proticta o el de mayor valor proteínico. Una fue en una
mezcla de 72% de maíz y 28% de leche descremada que aporta 16.5% de proteína y 360
cal/100 g de alta calidad proteínica. Otro fue un pan de harina de maíz de calidad proteica
en la porción 345 g maíz con 115 g de amaranto reventado, comparado con un pan de solo
34
maíz (460 g) o solo trigo (460 g). El pan de maíz sin y con amaranto mostró ser de mejor
calidad nutritiva y de bastante aceptabilidad en comparación con el pan solo de trigo.
35
IV.2 Recomendaciones
1. Impulsar la industrialización del maíz QPM como una medida de hacer uso de un recurso
alimenticio de gran valor para la seguridad alimentaria nutricional de Guatemala.
2. En vista de los problemas serios de la baja calidad de salud de los niños y otros grupos
vulnerables por problemas de mala alimentación/nutrición en Guatemala, esfuerzos deben de
continuarse para usar estos maíces de alta calidad proteínica en programas de nutrición en el
país, ya sea como maíz solo o como ingrediente de diversos alimentos.
3. Confirmar los resultados de los mayores niveles de hierro en los maíces de alta calidad
proteínica.
4. Confirmar la reducción de los niveles de ácido fítico con respecto al almacenamiento en el
maíz.
36
IV.3 Bibliografía
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39
IV.3 Anexos
-
Bressani R., A. Joachín Godínez y M.A. Specher. Desarrollo de productos utilizando
maíz de alta calidad proteínica. Revista de la Universidad del Valle de Guatemala,
No. 15 Nov. 2006, p. 38 – 49.
40
Resumen
La dieta rural de Guatemala tanto para el adulto como para el niño contiene niveles altos
de maíz, cereal que aporta cantidades significativas de proteína y otros nutrientes. La calidad
nutritiva de la proteína es baja por deficiencias en los aminoácidos esenciales lisina y triptófano,
el consumo de los cuales no se puede aumentar por la falta de proteína suplementaria. Esto se
lograría con el consumo de maíz QPM, de alto contenido de estos aminoácidos.
Se evaluó la composición química y el valor nutritivo de la proteína de ocho variedades
de maíz de alta calidad proteínica y de un maíz control desarrollados por diferentes entidades de
Guatemala. Se encontró diferencias significativas entre las ocho muestras en peso, densidad de
grano y flotadores, y en el porcentaje de cáscara, de germen y de endospermo, pero están
dentro de la variabilidad para maíces híbridos y variedades.
Las diferencias en composición química no fueron estadísticamente significativas con la
excepción del contenido de grasa. Los maíces nutricionalmente mejorados contenían más fibra
dietética que los comunes posiblemente debido a su mayor contenido de cáscara. Así mismo
eran superiores en su contenido de lisina y triptófano a los maíces comunes. Las diferencias en
el contenido de lisina fueron significativas.
El contenido de hierro fue alto y variable
significativamente. Se encontró alta variabilidad en ácido fítico.
Los maíces QPM fueron superiores (NPR= 79.5 – 105.1% caseína) al maíz común
(54.9%) en calidad proteica, existiendo diferencias entre ellos. La digestibilidad de la proteína
vario entre 84.4 – 91.1% para todos los maíces.
Dos estudios agronómicos confirmaron la
estabilidad de la calidad proteica de los maíces, así como también al almacenamiento.
La nixtamalización no afectó la calidad proteínica del grano como tortilla o atol.
El
germinado y malteado redujeron el valor proteínico un 10%. El maíz malteado fue bien aceptado
solo o en mezclas con leche. Una mezcla de 72% de maíz y 28% de leche fue nutricionalmente
similar a solo leche. El maíz QPM mejoró la calidad proteínica de la harina de trigo, dando un
pan nutritivo y aceptable al consumidor. La búsqueda de aplicaciones en alimentos al maíz QPM
debe de continuar como una proyección segura de la inversión hecha en el desarrollo de maíces
de alto valor nutritivo.
Palabras Claves:
Maíces,
alto
valor
proteico,
caracterización
procesamiento, desarrollo de productos.
i
química,
caracterización
biológica,
Abstract
The Guatemalan rural diet for adults as well as for children is based on high levels of
corn intake, which provide significant amounts of protein and of other nutrients. The protein
quality of such diets is low due to deficiencies in the essential amino acid lysine and tryptophan
the intake of which can not be improved due to the lack of protein foods rich in such amino
acids. This however could be easily corrected by the consumption of QPM (Quality Protein Maize)
of high content of these amino acids.
The chemical composition and nutritive value of eight samples of QPM produced by
different enterprises was conducted. There were a total of nine corn samples, one of which was
a maize control. Significant differences were found between the 9 samples in grain size, grain
density and floater, which were similar to those found for common maize. Differences were also
found in percentage seed coat, germ and endosperm, but within the variability found for
common corn. The chemical composition was similar among samples with the exception of fat
content. The QPM samples had about 9.3% more crude fiber, possibly due to their higher seed
coat content. These samples contained more lysine and tryptophan, than common corn, with
lysine showing greater variability. Both Fe and phytic acid content were quite variable. All QPM
corn samples had a high protein quality (79.5 – 105.1% of casein) with a protein digestibility of
84.4 – 91.1%. The protein quality was stable as measured in samples grown in various localities
and stored for variable times. The nixtamalization process does not decrease the protein quality
of QPM, however germination and malting cause some decrease but the quality was higher than
that in common maize. Various products of high nutritive quality were developed, such as a
mixture of 72% maize and 28% milk, and bread with QPM alone or mixed with amaranth and
wheat flour. Research must continue on food applications with QPM maize.
Key Words:
Maize, high protein quality, chemical characterization, biological characterization,
processing, food products.
ii