caracterización química/nutricional y tecnológica de

CONSEJO NACIONAL DE CIENCIA Y TECNOLOGIA –CONCYT- SECRETARIA NACIONAL DE CIENCIA Y TECNOLOGIA – SENACYT-

FONDO NACIONAL DE CIENCIA Y TENCOLOGIA –FONACYT- UNIVERSIDAD 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 i Abstract ii

Introducción 1 Antecedentes 3 Justificación 4

Objetivos e Hipótesis 5 Metodología 6

Marco Teórico 17 Resultados 19

Discusión de Resultados 32 Conclusiones 34

Recomendaciones 36 Bibliografía 37

Anexos 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 (Almeida-

Domínguez 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 Institución proveedora

Nombre del dueño o persona que proporcionó las muestras

HB Proticta origen Zacapa 2004 ICTA Ingeniero Mario Fuentes Sintético 5, origen Cuyuta ICTA Ingeniero Mario Fuentes HEB-0001, origen Cuyuta* ICTA Ingeniero Mario Fuentes

CML-176 origen Cuyuta ICTA Ingeniero Mario Fuentes GBQ-69, origen Cuyuta ICTA Ingeniero Mario Fuentes

HRQ-511 PRODUCTORA DE SEMILLAS S.A. Ingeniero René Velásquez

HB Proticta 1999 ICTA A. Cristiani Burkard

HS-2001 SEMILLA CRISTIANI BURKARD S.A. A. Cristiani Burkard

HS-2002 SEMILLA CRISTIANI BURKARD S.A. A. Cristiani Burkard

HB-83* ICTA 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. Las partes del grano se dejaron secando

una noche a temperatura ambiente teniendo el cuidado de que ningún factor externo lo

afectara. 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

Dietas (g) Maíces Utilizados 1 2 3 4 5 6 7 8 9 HRQ-511 1800 - - - - - - - -

HB Proticta Zacapa - 1800 - - - - - - -

HB-Proticta 1999 - - 1800 - - - - - -

GBQ-69 - - - 1800 - - - - - HEB-0001 - - - - 1800 - - - - CML-176 - - - - - 1800 - - -

Sintético 5 - - - - - - 1800 - - HS-2001 - - - - - - - 1800 - HS-2002 - - - - - - - - 1800 Minerales 80 80 80 80 80 80 80 80 80 Vitaminas 20 20 20 20 20 20 20 20 20

Aceite 100 100 100 100 100 100 100 100 100 Total 2000 2000 2000 2000 2000 2000 2000 2000 2000

2. 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

Dietas (g) Maíces

Utilizados 1 2 3 HRQ-511 1800 - -

HB-Proticta Zacapa - 1800 - HB-83 - - 1800

Minerales 80 80 80 Vitaminas 20 20 20

Aceite 100 100 100 Total 2000 2000 2000

8

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

Dietas (g) Maíces Procesados 1 2 3 4 5 6 HB-83 Crudo 1800 - - - - -

HB-83 Germinado - 1800 - - - - HB-83 Malteado9 - - 1800 - - - HS-2002 Crudo - - - 1800 - -

HS-2002 Germinado - - - - 1800 - HS-2002 Malteado - - - - - 1800

Minerales 80 80 80 80 80 80 Vitaminas 20 20 20 20 20 20

Aceite 100 100 100 100 100 100 Total 2000 2000 2000 2000 2000 2000

5. 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) Productos

1 2 3 Pan de maíz con amaranto 1600 - -

Pan de maíz - 1800 - Pan de trigo - - 1740 Minerales 80 80 80 Vitaminas 20 20 20 Almidón 200 -- 60 Aceite 100 100 100 Total 2000 2000 2000

* Fuente: Trabajo de Tesis “Desarrollo de un producto de panificación” (36). 8. 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

Dietas (g) Maíces

1 2 3 4 HB-83 1800 1200 600 -

HS-2001 -- 600 1200 1800 Minerales 80 80 80 80 Vitaminas 20 20 20 20

Aceite 100 100 100 100 Total 2000 2000 2000 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

2000 gr. de maíz crudo

6000 gr. de muestra de maíz

2000 gr. de maíz para maltear

2000 gr. de maíz para germinar

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

Moler muestra cruda *

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

Agregar agua constantemente para evitar que el maíz se

seque.

Incorporar el maíz y cocinarlo durante 60 minutos

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

Pesar la cantidad de harina finalmente molida

Disolver la harina en un poco de agua fría y mezclar

Disolver la mezcla en aguar hirviendo

Disolver la mezcla en aguar hirviendo y

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 Harina (g) Azúcar (g) Agua (mL) Sal (g) Atol con maíz HB-83 nixtamalizado 54 10 500 0.1

Atol con maíz HB-83 germinado 60 10 500 0.1 Atol con maíz HB-83 malteado 60 10 500 0.1

Atol con maíz HS-2002 nixtamalizado 54 10 500 0.1

Atol con maíz HS-2002 germinado 60 10 500 0.1

Atol con maíz H2-2002 malteado 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 Mezcla 1 Mezcla 2 Mezcla 3 % Maíz Crudo 50 23 -

% Maíz Germinado 27 54 77 % Soya 22 22 22

% Vitaminas y minerales 1 1 1 Total 100% 100% 100%

Tabla No. 9: Relación sólido/agua que se utilizo para realizar las papillas

Mezcla Cantidad de sólido (g) Cantidad de agua (mL)

1 5 10 2 5 9 3 5 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

Formulaciones

A B C % Maíz malteado 70 65 60

% Leche descremada 30 35 40 % Total 100 100 100

Tabla No. 11: Formulación de los atoles para evaluación sensorial

Tipo de Atol Harina (g) Azúcar (g) Agua (mL) Sal (g) Formulación A 60 10 550 < 0.1 Formulación B 60 10 550 < 0.1 Formulación C 60 10 550 < 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)

Densidad Promedio (g/ml)

% Promedio de Flotadores

HB-Proticta 2004 273.27 ± 5.65 b 1.22 ± 0.08 a 9.33 ± 1.15 def Sintético-5 260.53 ± 6.59 bc 1.15 ± 0.03 a 12.33 ± 1.15 cd HEB-0001 247.63 ± 6.82 cd 1.27 ± 0.00 a 10.00 ± 1.0 cde CML-176 218.82 ± 0.77 e 1.27 ± 0.01 a 27.33 ± 1.53 b GBQ-69 166.60 ± 0.94 f 1.21 ± 0.01 a 36.33 ± 2.52 a

HB-Proticta 1999 244.07 ± 0.92 cd 1.27 ± 0.02 a 5.33 ± 0.58 ef HRQ-511 238.78 ± 4.62 d 1.27 ± 0.02 a 15.0 ± 1.00 c HS-2001 308.87 ± 5.86 a 1.22 ± 0.09 a 4.33 ± 0.58 f HS-2002 294.17 ± 5.79 a 1.22 ± 0.08 a 5.33 ± 1.53 ef

11 Variedades Maíz Común (12) 312.50 ± 33.9 1.28 ± 0.016 9.49 ± 5.27

* Proyecto FODECYT 08-03

Tabla No. 13: Porcentaje promedio de germen, cáscara y endospermo*

Tipo de Maíz % Germen % Cáscara % Endospermo HB-Proticta 2004 9.05 ± 1.38 abcd 7.08 ± 0.38 bc 83.87 ± 1.74 ab

Sintético-5 12.89 ± 0.78 a 7.61 ± 0.03 abc 79.50 ± 0.78 bc HEB-0001 11.92 ± 0.69 abc 6.87 ± 0.25 bc 81.21 ± 0.57 abc CML-176 13.15 ± 1.79 a 8.99 ± 0.23 a 77.86 ± 1.73 c GBQ-69 12.99 ± 0.32 a 6.35 ± 0.56 c 80.65 ± 0.25 bc

HB-Proticta 1999 12.37 ± 1.18 ab 6.99 ± 0.26 bc 80.64 ± 1.21 bc HRQ-511 8.07 ± 1.68 cd 8.37 ± 1.56 ab 83.64 ± 2.95 ab HS-2001 6.89 ± 0.70 d 7.28 ± 0.39 abc 85.82 ± 0.74 a HS-2002 8.44 ± 0.50 bcd 7.41 ± 0.01 abc 84.13 ± 0.59 ab

11 Variedades Maíz Común (12) 11.46 ± 1.12 5.72 ± 0.51 82.81 ± 1.41


20

Tabla No. 14: Porcentaje promedio del análisis químico de las variedades de maíz*

Fibra Dietética Tipo de Maíz % Humedad % Proteína % Cenizas % Grasa

AD % ND % HB-Proticta

2004 10.95 ± 0.16 9.71 ± 0.33 1.82 ± 0.14 5.38 ± 0.04 2.36 ± 0.02 26.21 ± 3.41

Sintético-5 11.48 ± 0.04 8.39 ± 0.41 1.94 ± 0.29 5.58 ± 0.05 1.85 ± 0.35 22.66 ± 0.84 HEB-0001 10.33 ± 0.27 8.56 ± 0.48 2.06 ± 0.02 6.37 ± 0.13 0.96 ± 0.30 17.75 ± 0.14 CML-176 9.26 ± 0.70 9.88 ± 0.27 1.79 ± 0.11 6.24 ± 0.19 1.87 ± 0.08 18.43 ± 2.53 GBQ-69 9.53 ± 0.15 9.08 ± 0.82 1.41 ± 0.03 5.51 ± 0.62 3.83 ± 0.06 22.81 ± 2.00

HB-Proticta 1999 10.27 ± 0.40 8.95 ± 0.80 1.92 ± 0.02 5.13 ± 0.06 2.74 ± 0.36 22.68 ± 0.89

HRQ-511 9.73 ± 0.19 8.42 ± 0.35 1.51 ± 0.47 4.77 ± 0.03 2.80 ± 0.09 23.43 ± 3.52 HS-2001 9.65 ± 0.03 10.17 ± 0.29 1.53 ± 0.01 5.36 ± 0.26 4.41 ± 0.64 32.85 ± 0.72 HS-2002 9.45 ± 0.08 10.67 ± 0.31 1.61 ± 0.07 5.53 ± 0.20 3.35 ± 0.52 30.46 ± 0.99

* Proyecto FODECYT 08-03 Tabla No. 15: Contenido de lisina, triptófano, hierro y acido fítico en muestras de maíz*

Maíz Lisina g/16 g N

Triptófano g %

Hierro mg/100 g

Acido Fítico mg/100 g

HB-Proticta Zacapa 2.89 ± 0.34 0.57 ± 0.03 4.38 ± 0.34 684 ± 9.9 GBQ-69 3.07 ± 0.35 0.81 ± 0.04 3.22 ± 0.13 780 ± 0 CML-176 2.56 ± 0.51 1.01 ± 0.10 7.50 ± 0.15 675 ± 11.3

Sintético 5 2.58 ± 0.02 0.96 ± 0.07 4.65 ± 0.40 669 ± 9.2 Proticta 1999 2.62 ± 0.18 0.90 ± 0.01 5.83 ± 0.15 368 ± 22.6

HRQ-511 2.48 ± 0.12 0.82 ± 0.08 3.81 ± 0.05 529 ± 25.5 HEB-0001 1.87 ± 0.18 0.27 ± 0.06 2.99 ± 0.05 649 ± 9.9 HS-2001 3.33 ± 0.77 0.96 ± 0.03 2.35 ± 0.13 463 ± 55.1 HS-2002 3.26 ± 0.21 0.92 ± 0.04 3.25 ± 0.16 456 ± 14.8 HB-83 1.89 ± 0.06 0.31 ± 0.03 - -

* Proyecto FODECYT 08-03 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 (HEB-

0001) 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

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

Tabla No. 16: Valor proteínico de las muestras de maíz*

Maíz Aumento en Peso, g

Alimento Total

Consumido, g NPR NPR

% Caseína

Digestibilidad de la

Proteína % HB-Proticta

2004 40 bc 165 a 3.32 d 80.0 91.1 ab

GBQ-69 37 bc 153 ab 3.53 bcd 85.1 87.6 ab CML-176 34 c 148 ab 3.29 d 79.3 86.7 b

Sintético 5 35 c 163 a 3.41 cd 82.2 90.8 ab HB-Proticta

1999 31 c 148 ab 3.42 cd 82.4 88.1 ab

HRQ-511 34 c 165 a 3.57 bcd 86.0 84.4 b HEB-0001 15 d 124 b 2.28 e 54.9 90.5 ab HS-2001 47 b 129 b 4.36 a 105.1 81.7 b HS-2002 46 b 130 b 4.22 ab 101.7 84.7 b Caseína 63 a 170 a 4.15 abc 100.00 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 HBQ-

511 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*

Valor Proteico NPR % de Caseína Maíz Semilla Cosecha Semilla Cosecha

HRQ-511 3.57 ± 0.16 3.95 ± 0.03 84.8 89.4 HB-Proticta Zacapa 2004 3.33 ± 0.05 3.67 ± 0.05 80.0 83.0 * Proyecto FODECYT 08-03

Tabla No. 18: Maíz proticta cultivado en 3 localidades de Guatemala*

Localidad Maíz Humedad %

Proteína %

Grasa %

Lisina g/16g N

Patulul HB-83 9.29 ± 0.05 8.10 ± 0.35 Barcenas Proticta 8.37 ± 0.18 7.62 ± 0.01 4.65 ± 0 3.12

La Maquina Proticta 8.35 ± 0.13 8.13 ± 0.03 5.14 ± 0 3.03 Cuyuta Proticta 7.65 ± 0.18 7.62 ± 0.01 5.50 ± 0 3.23


Tabla No. 19: Razón proteica neta (NPR) del maíz Proticta cultivado en 3 localidades de Guatemala*

Localidad Aumento en Peso, g

Alimento Ingerido, g

Razón Proteica Neta (NPR)

Calidad Proteínica, %

de Caseína HB-83 Patulul 16 ± 2.9 120 ± 9.0 2.55 ± 0.32 57.7

Proticta Barcenas 21 ± 3.4 116 ± 10.7 3.63 ± 0.17 82.1 Proticta La Maquina 32 ± 4.5 138 ± 15.2 3.76 ± 0.25 85.1

Proticta Cuyuta 28 ± 4.4 133 ± 9.6 3.82 ± 0.26 86.4 Caseína 82 ± 6.0 192 ± 14.0 4.42 ± 0.16 100.0


Relación Entre el NPR (Calidad de Proteína) y el Contenido de Lisina

La descripción del método utilizado esta descrito en materiales y métodos. Los

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 Valores de NPR 2.63 3.68, 3.31, 3.34, 2.55, 2.79, 3.45, 3.12, 3.44 3.06 3.87, 3.34, 3.26, 3.22, 3.44 3.50 3.57, 3.67, 3.83, 3.75, 3.50 3.93 3.88, 3.93, 4.24, 3.68, 3.74, 3.85, 3.40

24

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 NPR Lisina Lisina Análisis

HB-Proticta 3.32 2.84 2.89 GBQ-69 3.53 3.28 3.07 CML-176 3.29 2.78 2.56

Sintético 5 3.41 3.03 2.58 HB-Proticta 1999 3.42 3.05 2.62

HRQ-511 3.57 3.37 2.48 HEB-0001 2.28 0.65 1.87 HS-2001 4.36 5.03 3.33 HS-2002 4.22 4.74 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 % Pérdida % Cáscara HEB-0001 7.98 ± 0.12 6.87

Proticta Zacapa 6.65 ± 0.18 7.08 GBQ-69 7.33 ± 0.39 6.35 CML-176 6.95 ± 0.82 8.94

Sintético 5 7.16 ± 0.81 7.61 HRQ-511 6.54 ± 0.09 8.37

Proticta 1999 6.26 ± 0.23 6.99 HS-2001 5.79 ± 0.20 7.28 HS-2002 7.24 ± 0.28 7.49

* Proyecto FODECYT 08-03 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 Aumento en Peso, g

Alimento Consumido, g PER

Crudo 50 308 1.67 Proticta Nixtamalizado 55 325 1.72

Crudo 17 216 1.05 Común Nixtamalizado 18 236 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 (HS-

2001) 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 Aumento en Peso, g

Alimento Consumido,

g


Proteína, % NPR

Crudo 40 146 90.9 ± 2.2 3.63 ± 0.10 Germinado 32 130 89.8 ± 1.9 3.28 ± 0.07

HS-2002 (Proticta)

Malteado 29 128 90.8 ± 1.9 3.24 ± 0.28 Crudo 12 99 92.2 ± 1.4 2.76 ± 0.12

Germinado 10 91 91.7 ± 1.5 2.69 ± 0.07 HB-83

(Común) Malteado 7 79 89.7 ± 2.9 2.59 ± 0.02

Caseína - 82 215 97.3 ± 0.8 4.42 ± 0.17 * Proyecto FODECYT 08-03 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, % Distribución por Peso en las

Mezclas, % Mezcla No. Maíz Leche Maíz Leche

1 100 0 100 0 2 80 20 94 6 3 60 40 85 15 4 40 60 72 28 5 20 80 49 51 6 0 100 0 100

* Proyecto FODECYT 08-03 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 Leche Aumento en

Peso, g NPR Eficiencia Alimenticia

Digestibilidad de la Proteína

100 0 23 2.75 6.2 78.0 94 6 44 3.43 3.9 77.0 85 15 56 3.82 3.3 79.3 72 28 64 4.18 2.9 83.8 49 51 63 4.34 3.0 85.1 0 100 62 4.37 3.1 89.0

Caseína 65 3.88 - 94.0 * Proyecto FODECYT 08-03 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 Ingredientes, % en

la Dieta

Aumento en Peso, g Calidad de la Proteína (NPR)

Harina de Trigo

Harina de Maíz

Maíz Común

Maíz Proticta

Maíz Común

% de Caseína

Maíz Proticta

% de Caseína

65 0 17 ± 5.0 14 ± 2.5 1.80 ± 0.38 41.0 1.71 ± 0.22 38.9 49 23 21 ± 5.5 18 ± 3.5 2.15 ± 0.23 49.0 1.99 ± 0.20 45.3 33 48 25 ± 3.4 22 ± 6.7 2.45 ± 0.14 55.8 2.40 ± 0.23 54.7 16 71 28 ± 7.9 26 ± 4.2 2.65 ± 0.22 60.4 2.86 ± 0.21 65.1 0 90 21 ± 3.1 27 ± 8.6 2.48 ± 0.35 56.5 3.07 ± 0.41 69.9

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 Maíz Maíz Amarillo Trigo

Harina de Proticta 460 345 460 Harina de amaranto expandido - 115 -

Levadura seca 18 18 18 Sal 9.2 9.2 9.2

Mantequilla 90 90 90 Agua, ml 320 320 320

Clara de huevos, ml 100 100 100 Azúcar 150 150 150

Leche en polvo 23 23 23 Miel, ml 25 25 25

Mejoradores: - Emulsificante (lecitina de soya) 2 g - Espesante (almidón modificado) 2.5 g - Antioxidante (acido ascórbico) 0.10 g


30

Tabla No. 29: Composición de los ingredientes principales de los panes experimentales, g %*

Nutriente Trigo Harina de Maíz Proticta

Amaranto Expandido

Humedad 11.40 ± 0.30 10.50 ± 0.30 9.30 ± 0.30 Proteína 9.50 ± 0.05 9.70 ± 0.05 12.40 ± 0.05 Grasa 1.50 ± 0.15 3.60 ± 0.15 5.80 ± 0.15

Cenizas 0.60 ± 0.05 1.00 ± 0.05 3.00 ± 0.05 Fibra Dietética 7.00 ± 0.25 7.35 ± 0.25 4.20 ± 0.25

CHO 77.10 ± 0.50 75.20 ± 0.50 65.50 ± 0.50 * Proyecto FODECYT 08-03

Tabla No. 30: Características físicas de los panes experimentales*

Fuerza de Compresión,

kg Pan de Altura, cm

Volumen, ml

Peso, g Diámetro

Fuerza Tiempo Maíz

Proticta 3.8 ± 0.4 616 ± 20 29.7 ± 0.5 3.0 ± 0.6 667 1.8

Maíz Proticta + Amaranto

4.3 ± 0.4 705 ± 20 30.6 ± 0.5 3.5 ± 0.2 675 1.5

Trigo 5.4 ± 0.4 902 ± 20 26.8 ± 0.5 4.1 ± 0.2 601 6.5 * Proyecto FODECYT 08-03

Tabla No. 31: Composición proximal de los panes experimentales, %**

Nutriente Pan de Maíz Proticta

Pan de Maíz Proticta + Amaranto Pan de Trigo

Humedad 15.27 ± 0.17 32.70 ± 0.17 30.40 ± 0.17 Proteína* 7.68 ± 0.05 9.18 ± 0.05 8.50 ± 0.05 Grasa* 4.80 ± 0.20 6.39 ± 0.20 4.20 ± 0.20

Cenizas* 1.30 ± 0.05 1.56 ± 0.05 1.10 ± 0.05 Fibra Dietética* 5.01 ± 0.25 6.04 ± 0.25 4.70 ± 0.25

CHO 70.95 ± 0.50 50.17 ± 0.50 55.80 ± 0.50 * Base seca. ** Proyecto FODECYT 08-03

Tabla No. 32: Calidad de la proteína de los panes experimentales*

Pan Aumento en Peso, g

Alimento Consumido,

g NPR % de

Caseína


Proteína Maíz Proticta 15 ± 2.9 109 ± 16.2 2.19 ± 0.23 40.3 84.3 ± 4.0 Maíz Proticta + Amaranto 19 ± 4.5 107 ± 10.3 2.48 ± 0.34 45.7 85.2 ± 4.4

Trigo 7 ± 3.1 92 ± 9.9 1.62 ± 0.29 29.8 87.4 ± 3.9 Caseína 76 ± 9.9 165 ± 15.2 5.43 ± 0.28 100.0 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 1. Almeida-Domínguez H.D., Elsukendro and Rodroya L.W. (1993). Corn alkaline cooking

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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 química, caracterización biológica,

procesamiento, desarrollo de productos.

i

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

caracterización química/nutricional y tecnológica de

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