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TITULO Efecto del nive1 de cal, tiempo de coccidn y condiciones de reposo del nixtamal sobre el contenido de dcido fitco, calcio, hierro y cinc en matz nixtamalizado
UNIDAD EJECUTORA Centro de Ciencia y Tecnologia de Alimentos Institut0 de Investigacion y Departarnento de Ingenieria y Ciencias de Alimentos Universidad del Valle de Guatemala
EQUIPO DE INVESTIGACION Dr. Ricardo Bressani Lic. Juan Carlos Turcios Centro de Ciencia y Tecnologia de Alimentos
Licda. Patricia Palacios de Palomo Licda. Ana Silvia Colmenares de Ruiz Departamento de Ingenieria y Ciencia de Alimentos Universidad del Valle de Guatemala
Tiempo de Utilizacibn: 12 meses Iniciacion 1 de Marzo 1998 Finalizacion 26 de Febrero 1999 Prorroga 26 Febrero a 3 1 Marzo 1999 Informe Final 30 Abri1 1999
INDICE
Caratula
Resumen
Introduccion
Antecedentes
Objetivos, Hipotesis, Metodologia
Fase 1 Coccion y Fase 2 Reposo
Fase 3 Molienda y Fase 4 Tortilla
Cuadro de Representacion grafica de Disefio experimental
Analisis Quimico, Analisis Biologico y Analisis Estadistico
Resultados
Cuadro No. 1 Cambios en el contenido de acido fitico en grano entero, endospermo y germen variando la concentracion de cal y el tiempo de coccion durante la nixtamalizacion (mg1 100g) 14
Grafica 1 Efecto del nivel de cal y tiempo de coccion sobre el contenido de acido fitico en maiz nixtamalizado (% de pérdida de acido fitico) 15
Grafica 2 Efecto del nivel de cal y tiempo de coccion Sobre las pérdidas de acido fitico en maiz nixtarnalizado 16
Grhfica 3 Efecto del nivel de cal sobre el contenido de calcio en grano entero, endospermo y germen, durante la nixtarnalizacion. 17
Grafica 4 Efecto del tiempo de coccion y de concentracion De cal sobre los valores de calcio en maiz nixtamalizado, germen y endospermo. 18
Resultados
Cuadro No. 2 Contenido de calcio (mg/100g) en grano entero, endospermo y germen en maiz cocido con diferentes niveles de cal y tiempos de coccion
Cuadro No. 3 Efecto de los niveles de cal y tiempo de coccion sobre los contenidos de hierro en el grano y fracciones anatomicas (mg %)
Cuadro No. 4 Efecto de los niveles de cal y tiempo de coccion sobre los contenidos de cinc en el grano y fracciones anatomicas (mg %)
Cuadro No. 5 Contenido de calcio, hierro y cinc solubles en grano entero y fracciones de maiz cocidas con diferentes niveles de cal y tiempos de coccibn (mg/100g)
Fase 2. Estudios sobre el efecto del remojo en el contenido de acido fitico, calcio, hierro y cinc en el nixtarnal
Cuadro No. 6 Contenido de hcido fitico en maiz nixtamalizado y sometido a diferentes condiciones de remojo
Cuadro No. 7 Contenido de calcio en maiz nixtamalizado y sometido a diferentes condiciones de remojo (mg/100g)
Resultados
Cuadro No. 8 Contenido de hierro en maiz nixtamalizado y sometido a diferentes condiciones de remojo (mg/100g)
Cuadro No. 9 Contenido de cinc en maiz nixtarnalizado y sometido a diferentes condiciones de remojo (mg/lOOg)
Cuadro no. 10 Hierro y cinc total y solubles en maiz nixtamalizado con y sin cal y con diferentes tratamientos en remojo (mg/lOOg)
Fase 3. Estudios adicionales de la interaccion de la coccion alcalina del maiz y condiciones de remojo sobre el contenido de acido fitico
Cuadro No. 11 Efecto del tiempo de coccion y dos niveles de cal sobre el acido fitico en maiz cocido (mg/100g)
Cuadro No. 12 Efecto de T de coccion y hrs de remojo sobre el contenido de acido fitico en maiz cocido (mg1100g) 31
Cuadro No. 13 Cambios en el contenido de acido fitico de Maiz crudo a tortilla 32
Fase 4. Valor biologico del hierro en el maiz, la masa y la tortilla 32-33
Cuadro No. 14 Algunos indices de la biodisponibilidad del hierro del maiz crudo, masa y tortilla en ratas ankmicas 34
Conclusiones 34
Recomendaciones 35
Bibliografia 36-39
RESUMEN Efecto de las condiciones de coccidn y de remojo sobre el contenido de &do fitlco, calcio,
hierro y zinc en maiz nixtamaiizado
El maiz procesado por nixiamalizacion es el cereal de mayor consumo por la poblacion
de Guatemala. Contiene pequefias cantidades de hierro (2-3mg/100g), el cual es poco disponible
al hombre. La deficiencia del hierro en la poblacion es alta y se estan buscando soluciones para
reducirla. La baja disponibilidad del hierro en el maiz procesado O no por nixtamalizacion se
Cree que es causado por los altos contenidos de acido fitico que el grano contiene. A pesar de
que la tortillaharina nixtamalizada contienen un nivel mas bajo de acido fitico que el maiz, no
han habido estudios cuyo objetivo especifico haya sido estudiar el efecto de variables del proceso
de nixtamalizacion sobre el contenido de acido fitico.
En el presente estudio, se evaluo inicialmente, el efecto de variables de coccion (nivel de
cal, 0, 1.2, 2.4 y 3.6% y tres tiempos de coccion 45, 60 y 75 min.) sobre la retencion de acido
fitico en el grano de la variedad de maiz HE3 83 y del endospermo y germen asi como también
los cambios en el contenido de calcio, hierro y cinc. En otros estudios se evaluaron las
condiciones de remojo después de la coccion, que consistieron en valorar los medios de remojo
(solucion alcalina vrs agua), las temperaturas (25 y 50°C) de remojo y tiempos de 0 ,2 ,5 y 8 hrs.
de remojo, sobre el contenido de k ido fitico y los minerales indicados en el grano entero. En
otros experimentos se consolidaron las condiciones de coccion y las de remojo con el fin de
conocer el efecto sobre el acido fitico y los minerales. Finalmente se evaluo el proceso completo
de maiz crudo a tortilla con respect0 al acido fitico, ademas de efectuar un ensayo biologico para
medir la biodisponibilidad del hierro en maiz, masa y tortilla.
En el primer estudio se encontro que la presencia de la cal es necesaria para reducir el
acido fitico en el maiz tanto en grano entero como en germen y endospermo, siendo el mejor
nivel, 1.2% de cal y el mejor tiempo 75 minutos. Las reducciones fueron hasta del 28%. El
remojo en solucion alcalina a 50°C y por 8 hrs. favorecio un poco mas la reduccion del acido
fitico. Estudios adicionales reforzaron la importancia de la cal, del tiempo de coccion, y de
remojo, condiciones que son compatibles con los requerirnientos industriales de procesamiento.
También se encontro que la conversion de masa a tortilla reduce un poco mas el contenido de
acido fitico, para un total de 30%, reduccion que podria ser util en favorecer la disponibilidad del
hierro.
El contenido de calcio en el producto nixtamalizado depende de las condiciones de
procesamiento (% cal en coccion y remojo), sin embargo no ocurre 10 mismo con el hierro y el
zinc, cuyos niveles no son alterados por las condiciones de procesamiento. Los niveles de hierro
y cinc solubles a pH7 son una pequefia fraccion del hierro y cinc total. Fue también de mucho
interés observar que el germen de maiz absorbe y refiere mas calcio que el endospermo, 10 cual
es de interés ya que el germen de maiz contiene altos niveles de acido fitico. No se encontro
mayor biodisponibilidad del hierro en la tortilla a pesar de la perdida del 30% aproximadamente
del acido fitico.
INTRODUCCION
Por su alto potencial de consurno, las harinas nixtamalizadas de maiz pueden ser un
excelente vehiculo para mejorar la calidad de la dieta nacional y el estado nutricional de la
poblacibn a través de su fortificacion con vitaminas y minerales. Aunque no se espera problemas
en la fortificacion con vitaminas del complejo B, la fortificacion con hierro y cinc, podria ser
poco efectiva debido a que el maiz contiene hcido fitico y fibra dietética que interfieren con su
bioutilizacion. Ademas, las caracteristicas fisico-quimicas de las harinas pueden ser importantes
en contribuir a la estabilidad quimica y biologica de los nutrientes adicionados. El proyecto
pretende analizar el efecto del proceso de nixtamalizacion, sobre el contenido de acido fitico y de
calcio en el germen, endospenno, grano cocido, masa y tortilla y la influencia que pueda tener
sobre el hierro y cinc. Para ta1 fin se estudiarhn los efectos durante la coccion hiuneda del maiz,
variando la concentracion de cal y el tiempo de coccion. Luego se analizara el comportamiento
del acido fitico, Ca, Fe y Zn durante la operacion de remojo del grano cocido variando el
tiempo, la temperatura y el caldo de remojo. El efecto de la molienda, de nixtamal a masa y el
de la coccibn de masa a tortilla sera evaluado con respect0 al kido fitico. Las mejores
condiciones de coccion y de remojo para reducir el acido fitico seran consolidadas para finalizar
con la evaluacion biologica de la biodisponibilidad del hierro.
ANTECENDENTES
1. Zmportancia del mniz en la dieta
El maiz es la base de la alimentacion y nuticion de la dieta de la poblacion de
Guatemala, consumido en varias formas, pero principalmente como tortilla. Estudios recientes
(1) indican que son 3 los cereales de consumo en Guatemala, y de estos tres, el maiz ocupa la
posicion mas alta, con 85.3% de consumo en el area rural y 64.4% en el area urbana. Estos
estudios indican que el promedio de consumo en gramos/persona/dia es de 454 para el area rural
y de 251 para el area urbana. Debido a este alto consumo, el maiz aporta cantidades
significativas de calonas y proteina asi como de otros nutrientes (1,2).
2. Disponibilidad de harina nixtamalizada de maiz de origen industrial
Hasta hace relativamente poco tiempo, el consumidor de maiz como tortilla
utilizaba el grano de maiz que con gran esfuerzo, gasto de agua y energia converîia a través del
proceso de nixtamalizacion, en masa y luego en tortilla, atol, tamales, tamalitos y otros
productos. A pesar de que en el mercado guatemalteco ya existia a finales de los aiios 70 una
harina nixtamalizada de maiz, con el nombre comercial de Torti-Ya (3), ha sido durante los
ultimos 3 afios aproximadamente, que el consumidor guatemalteco tiene la opcion de preparar la
masa y productos de ella, de harinas nixtamalizadas industiales, y hoy dia existen por 10 menos
4 marcas extranjeras en el mercado. El éxito de estas harinas ha trascendido el hrea urbana y
cada dia se usan mas en el area rural, por su conveniencia, calidad y versatilidad de uso. Las
proyecciones que se han hecho sugieren que seran muy populares en el tiempo.
3. Posibilidad de fortificacidn
En base al alto consumo de maiz en Guatemala y al hecho de que existen en el
mercado marcas de harinas nixtamalizadas de maiz, tanto nacionales como extrajeras, y que su
consumo se esta extendiendo, los programas de seguridad alimentaria/nuticional, estan
uniformizando criterios y legislaciones sobre la forîificacion de alimentos, como es el cas0 del
yod0 en sal, la vitamina A en azucar y los micronutrientes en harina de trigo, consideran que 10
mismo debe lograrse en el cas0 de las harinas nixtarnalizadas de maiz. Esto ultimo no presenta
problemas en la fortification con vitaminas del complejo B, pero puede haber problemas con la
adicion de hierro, un nutiente muy deficiente en la dieta del guatemalteco y probablemente de
cinc.
Varios estudios han indicado que entre los cereales, el maiz presenta la menor
disponibilidad biologica del hierro (43). Existen principalmente dos factores responsables de
esto, uno es la presencia de acido fitico en el maiz, compuesto muy htibil en secuestrar el Fe y en
Zn. Un segundo factor es 10 que se conoce como fibra dietética, también habil en ligar el Fe y
asi disminuir su absorcion y biodisponibilidad (6,7,8). Un tercer factor es el bajo contenido de
Fe y Zn en el maiz. Hasta ahora no existe evidencia que indique que la baja biodisponibilidad de
estos minerales en el maiz también exista en la harina nixtamalizada de maiz, ya que no existe
mucha informacion sobre el comportamiento del acido fitico durante la nixtamalizacion, 10 cual
es el tema central de esta propuesta.
4. El proceso de nixtamalizacion
El proceso de nixtamalizacion del maiz ha sido descrito por varios investigadores
y los efectos fisicos, quimicos y nutricionales, han sido revisados recientemente (9,lO). El
proceso se basa en la coccion h b e d a del grano con cal en una relacion de aproximadamente 1
parte maiz, 3 partes agua y 1.0 a 1.2% de cal, en base al peso del maiz. El tiempo de coccion
varia entre 50 a 75 minutos dependiendo de la altura sobre el nivel del mar. Sin embargo, puede
ser mas extenso aun dependiendo del sistema de coccion y cantidad de grano a nixtamalizar.
Para fines de producir masa para la manufactura de productos fritos, el tiempo de coccion es
menor, entre 30 a 40 minutos. Después de la coccion, el maiz cocido se deja en reposo hasta 12-
14 horas para luego lavarlo con agua. Esta ultima operacion elimina la cascara del grano, la cal
no disuelta y los solidos solubles del gano de maiz. La composicion de estas aguas de coccion
ha sido determinada (10) y la perdida de solidos varia entre 8 a 20% del peso inicial de maiz
(9,lO). El grano cocido y limpio conocido como nixtamal se muele para dar origen a la masa de
la cual se preparan las tortillas y otros productos de masa de maiz. La tortilla es una estructura
que se obtiene con las manos O con maquina, la cual se cocina por alrededor de 3 minutos por
lado, en una plancha a temperaturas entre 1 80 a 220°C (1 1).
El proceso industrial para producir harinas nixtamalizadas de maiz es esencialmente el
mismo ya descrito con cambios en los tiempos de coccion, nivel de cal y tiempo de reposo. La
masa es deshiclratada con aire caliente durante el proceso de molienda a granulometrias de 60
mesh como minimo y a una humedad no mayor de 12% (9,lO).
5. Cambios estructurales
El proceso de nixtamalizacion induce cambios estructurales en el grano de maiz que han
sido descritos (12,13). Estos autores indican que el proceso debilita las paredes celulares 10 que
facilita la eliminacion del pericarpio y solubiliza la pared celular periférica del endospermo.
Induce también un aumento y10 destruccion parcial de los granulos de almidon y modifica la
apariencia fisica de los cuerpos proteicos.
6. Cambios fisico-quimicos
Ademas, el proceso de nixtamalizacion causa importantes cambios fisico-quimicos en el
maiz, como 10 es un aumento en viscosidad y formacion de masa (12,13,14). A pesar de que es
un proceso térmico, no se han encontrado cambios significativos en la gelatinizacion de los
almidones.
7. Cambios en el contenido de nutrientes
Varios investigadores han estudiado los cambios en el contenido de nutrientes en el maiz
durante la nixtamalizacion. No se han observado cambios significativos en los macronutrientes,
como proteina, grasa, cenizas, fibra y carbohidratos (11). Sin embargo, se ha informado de
perdidas significativas de las vitaminas del complejo B (1 1). Se ha informado, asi mismo, de
algunos cambios en el contenido de minerales, siendo el mas significativo el aurnento en el
contenido de calcio, 10 cual da origen a una mejor relacion CaP (1 1,15,16). El contenido de Fe
es muy variable y parece depender del tipo de equipo que se utiliza en la molienda del nixtarnal
(15,16,17). A pesar de que se ha informado de una perdida de grasa cruda, el patron de hcidos
grasos del aceite de la masa no difiere al patron de la grasa del maiz cmdo (1,2). Recientemente
se ha demostrado una perdida en fibra dietética de maiz cmdo O masa, pero ocurre un aumento
de masa a tortilla, inducido por reacciones de empardeamiento no enzimatico (1 5). En cuanto a
proteina se refiere, estas pierden su solubilidad (1 3) y ocurren pequeks perdidas en aminohidos
esenciales como lisina y triptofano (1 5,18).
8. Cambios en valor nutritivo
Desde el punto de vista nutricional, se ha demostrado que el calcio es completamente
utilizado (19,20), asi como la niacina (19). Debido a que los aminoacidos limitantes en la masa
son los mismos que en el maiz, no se ha informado de carnbios negativos O positivos en el valor
biologico de la proteina (2 1,22).
A pesar de los diversos estudios que se han publicado del efecto de nixtamalizacion sobre
el contenido y bioutilizacion de nutrientes, muy poco se ha realizado en evaluar el proceso de
nixtarnalizacion sobre compuestos orghnicos que limitan la biodisponibilidad de nutrientes como
el Fe y el Zn. Las dos sustancias que son responsables en alto grado son el acido fitico y la fibra
dietética.
9. El hcido fitico
El acido fitico se encuentra en una cantidad del 1% aproximadamente en el grano de
maiz. Se ha indicado que mas O menos el 90% se encuentra en el germen del maiz (23,24,25).
Esta fraccion anatomica del grano de maiz es nutricionalmente importante por su aporte de aceite
y de proteina suplementaria a la proteina del endospermo. No existe mucha informacion sobre el
efecto del procesamiento sobre el comportamiento del hcido fitico en maiz. La molienda en sec0
del grano reduce el contenido de acido fitico debido a que este proceso elimina el germen.
Utilizando el proceso de nixtamalizacion (26) se encontro una reduccion de aproximadamente
35% y esta reduccion estaba asociada al nivel de cal utilizado en la nixtarnalizacion. Asimismo
dentro de un nivel de cal, menores valores de acido fitico se observaron a mayores tiempos de
coccion. Tarnbién se observaron pequehs reducciones no significativas, pero consistentes
durante el remojo. Datos del contenido de acido fitico en tortilla de varios autores se describen
en el siguiente Cuadro, en donde se nota alta variabilidad. Esta puede ser debido a la variedad de
maiz
Contenido de acido fitico en masa de maizltortilla % (base seca)
Reinhold & Garcia (6)
Poneros & Erdman (27)
Martinez-Torres y col. (5)
Wyatt & Triana-Trejos (28)
Gomez-Aldapa y col. (29)
Urizar & Bressani (26)
pero con mas probabilidad, al método alcalino de coccion hiuneda, ya que el acido fitico en la
muestra producida por extrusion-coccion es alto (29). Se ha informado de una reduccion del 53%
en chapaties producidas de harina integral de maiz (30). Esto sugiere que existe la posibilidad de
reducir el nivel de acido fitico ajustando las condiciones de nixtamalizacion, durante la coccion
del maiz y durante el periodo de reposo y en la coccion final. Se considera importante lograr la
reduccion del acido fitico para que éste no ligue el hierro suplementario en la fortificacion.
OBJETIVOS
1. Establecer el efecto del nivel de cal y tiempo de coccion sobre el contenido de acido
fitico, Ca, Fe y Zn en germen, endospermo y grano entero cocido.
2. Determinar el efecto del tiempo y temperatura de remojo sobre el contenido de acido
fitico, Ca, Fe, y Zn en germen, endospermo y en grano nixtamalizado.
3. Evaluar el efecto de la molienda del nixtamal sobre el contenido de acido fitico, Ca,
Fe y Zn soluble e insoluble en masa.
4. Determinar el efecto de la coccion de la masa a tortilla sobre el contenido de acido
fitico, Ca, Fe y Zn solubles e insolubles.
5. Establecer la via de penetracion del calcio en el grano de maiz nixtarnalizado
6. Evaluar la biodisponibilidad del Fe del maiz, de la masa y de la tortilla en ratas.
HIPOTESIS
La coccion alcalina del maiz O nixtamalizacion destruye el acido fitico en el maiz. El
remojo favorece a h mas la disminucion del acido fitico asi como también la conversion de masa
a tortilla.
La perdida en acido fitico favorece la biodisponibilidad del Fe y Zn.
METODOLOG~A
Plan de Estudio (ver diagrama p. 11)
El proceso completo de transformar maiz en tortilla se puede dividir en 4 fases. La
primera es la fase de coccion del maiz, la cual requiere de la adicion de cal y de un tiempo de
coccion. En ésta ocurre una transferencia de agua y de Ca al grano y solubilizacion de sustancia
del grano al medio de coccion. La segunda fase es la de reposo del maiz cocido en su caldo de
coccion que termina con el lavado del grano cocido y eliminacion de la cascara y exceso de cal.
En ésta se completa la penetracion del agua y del Ca y se destruye la cascara del grano.
La tercera fase es la molienda del nixtamal que se caracteriza por el rompimiento de la estmctura
del grano y estructura celular y el mezclado de partes fisicas de diferente composicion quimica,
asi como de compuestos quimicos como la cal que penetro en el grano, 10 cual puede traducirse
en al& tipo de reaccion. La ultima fase, se caracteriza por una coccion de corto tiempo a alta
temperatura en la masa hiuneda en la cual pueden ocumr reacciones de empardeamiento no
enzimatico y se pierde humedad.
Los tratamientos a utilizar para la realizacion del estudio no influirAn mucho en 10 que
respecta la funcionalidad tecnologica de la masa y e s t b dentro de 10 que se puede hacer a nivel
industrial para fines de transferencia de la tecnologia.
El estudio se llevo a cab0 en las 4 fases brevemente descritas en el parrafo anterior.
Fase 1. Coccidn, Doscientos gramos de maiz blanco de la variedad HB83 se mezclaron
con 0, 1.2, 2.4 y 3.6 % de cal en base al peso de maiz. Se adiciono 600 cc de agua caliente y el
maiz se cocino a presion ambiente y con agitacion lenta a 90°C por 45,60 y 75 minutos por cada
nivel de cal. Al cab0 del tiempo de coccion, la muestra de maiz se lavo con agua 2 o 3 veces y
luego se dividio en dos lotes de 133 g y 67 g. De la submuestra de 133 g, se separo el maiz en
germen y endospermo y la submuestra de 67 g fue la de maiz entero, cocido, de ta1 manera que
de cada tiempo de cocci6n/nivel de cal hubo 3 muestras: germen, endospermo y grano entero.
Estas muestras se molieron y deshidrataron para luego se almacenaron a 5°C para el anAlisis.
El mismo procedimiento se aplico a los otros niveles de cal. Todas estas muestras fueron
analizadas por humedad, acido fitico, calcio, hierro y cinc. De los resultados se seleccionaron
las condiciones de coccion que dieron el valor mas bajo de acido fitico de tres repeticiones.
Fase 2. Reposo. Utilizando las condiciones mejores de la Fase 1 para reducir el acido
fitico, se procedio a la Fase 2. AdemAs se selecciono otro tratamiento que no inducia tan bajos
niveles de acido fitico, pero que venga del mismo tiempo de coccion, para fines de evaluar
posibles interacciones entre coccion y reposo. Se prepararon 16 lotes de maiz cocido que se
sometieron a los siguientes tratamientos de remojo en su caldo, en duplicado: no remojo, remojo
por 2, 5 y 8 hrs a 25°C y a 50°C en el caldo de coccion (cal) y los mismos tratamientos usando
agua como medio de remojo. De esta fase se selecciono el tratamiento que dio los valores mas
bajos de acido fitico. Un grupo similar de muestras (16) fueron cocidas solo en agua (sin cal) y
se pusieron en remojo por 0,2,5 y 8 hrs como ya fue explicado anteriormente.
Fase 3. Molienda. Con la muestra de maiz cocido en base a las condiciones
seleccionadas asi como en las de reposo, se sometio a molienda en molino de acero inoxidable
para dar la masa.
El nixtarnal fue lavado en agua 3-4 veces antes de moler. La molienda se hizo en triplicado y la
masa fue deshidratada y luego almacenada a 5°C para anhlisis.
Fase 4. Tortilla. La masa de la fase anterior se convirtio en tortilla tomando muestras
antes y después de coccion. Luego se deshidrato y almaceno para su analisis quimico.
Consolidaci6n de las 4 fases. Esto se hizo con el mejor tratamiento de coccion y el
mejor de remojo de maiz a tortilla.
Re~resentacion erafica de disefio exDerimental
L Seleccion de tratamiento que dé el valor mas bajo de acido fitico y otro
f Fase 2 - Remoio del maiz cocido
Fase 1 - coccion del maiz (2 repeticiones independientes) % cal Min. coccion
No. 1
3.6
2 3 4
45
Hrs remojo O
5 6
Fase 3 - Conversion nixtamal a masa - molienda
O
8 8 5
7
Fase 4 - Conversion de masa a tortilla
60 I
Medio Iiquido Ninmino
5 2
75 1.2
75 l
45
2
45 I
60 2.4
OC - "
Caldo de coccion Caldo de coccion
45 I
Caldo de coccion Caldo de coccion Caldo de coccion
Agua Agua Agua
' Seleccibn del meior tratamiento en reducir icido fitico f Caldo de coccion 1 50
60
Hrs remojo
2 5 50 2 5
50 25
75 I
60
25 50 25
2
75
Medio liquido
8 8 5 5 2
OC
Agua
Agua Agua
50
50 2 5
Anailisis quimico:
- Humedad - Método de AOAC No. 10.13 8 (3 1)
- Minerales - Ca, Fe, Zn
Se determinah por el método de AOAC (No. 968.08) (31) 1990, usando absorcion
atomica. Cada minera1 sera determinado por su cantidad total, y por la fraccion soluble.
Para la determinacion de las fracciones solubles e insolubles, las muestras seran primero
digeridas con pepsina, de acuerdo al método de Rao & Prabhavati (32) y modificaciones de
Wyatt & Triana-Trejos (28).
- Acido fitico - Método de Haug & Lantzsch (33). El acido fitico sera determinado
por su cantidad total.
Anhlisis biologico - Biodisponibilidad del hierro en ratas - Método de deplecionlreplecion de
hemoglobina, de acuerdo a Forbes y col. (34)
Anailisis estadistico - Para el andisis de los resultados de los diferentes tratamientos sobre el acido
fitico, calcio, hierro y cinc, se utilizo el programa estadistico SPSS (Ms Windows,
Release 6.0) con un nivel de significancia 01 =0.05, y tomando como hipotesis
nula que no existen diferencias estadisticas significativas entre las variables de los
procesos y un analisis de varianza (ANDEVA) para detenninar los efectos
principales y las interacciones dobles y triples de varianza entre tratamientos.
RESULTADOS
1. Efectos de la coccion del maiz sobre el contenido de hcido fitico, calcio,
hierro y cinc.
En la primera fase de esta investigacion se estudio el efecto de varias concentraciones de
cal y tiempos de coccion sobre el contenido de acido fitico, calcio, hierro y cinc en el maiz
cocido. También se estudio el trayecto de penetracion del calcio en el maiz cocido.
El Cuadro No. 1 resume los resultados del primer estudio, en particular el efecto de
niveles de cal durante la coccion sobre el contenido de acido fitico. El nivel de cal que indujo la
menor concentracion de acido fitico fue 1.2%, con una pérdida del 14.8% (de 73 1 en grano crudo
a 623 mg/100 en grano cocido), en el grano entero.
Mayores cantidades de cal (2.4 y 3.6%) no dieron pérdidas adicionales significativas de
acido fitico (15.4 y 16.3%, respectivamente). Por otro lado, el tiempo de coccion mas apropiado
con respect0 a las pérdidas de acido fitico fùe de 75 minutos con una pérdida del 14.9% de acido
fitico, como se puede observar en la Figura No. 1. La mayor pérdida de acido fitico se obtuvo
con 1.2% de cal y 75 minutos de coccion con una pérdida del 17.4%. Con los datos del Cuadro
No. 1 también se preparo la Figura No.2, en la cual se puede observar la respuesta entre el nivel
de cal en la coccion (de O a 3.6 % en base al peso del maiz) y la pérdida en acido fitico en el
grano cocido. En los tres tiempos de coccion (45,60 y 75 minutos) la mayor pérdida ocurrio en
la concentracion de 1.2% de cal, con el mayor efecto a los 75 minutos en donde la pérdida de
acido fitico fue del 21.4%. Analisis de varianza indico que el efecto de la cal fue altamente
significativo (p<0.005).
El Cuadro No. 1 tarnbién resume el cambio en acido fitico en el endospermo y en el
germen del grano de maiz. Estos datos muestran que el germen es la fi-accion anatomica con la
mayor concentracion de acido fitico en comparacion con el endospermo. En el endospermo la
concentracion de cal redujo el acido fitico de 181 a 102 mg % que equivale a una pérdida del
43.6%. El tiempo de coccion redujo el acido fitico de 18 1 a 1 13 mg1100 g O sea en un 35.9%.
La concentracion de cal del 1.2% con 75 minutos de coccion redujo el acido fitico en un 44.2%
10 que parece indicar que estas condiciones son las mas efectivas como fueron para disminuir el
acido fitico en el grano entero. Los cambios de acido fitico en el germen también se detailan en
el Cuadro No. 1. El nivel de cal redujo el hido fitico en el germen en un 18.1% (4284 a 3510
mg/100 g), mientras que el tiempo de coccion 10 redujo en un 13.3% (4284 a 3715 mg/100 g).
La pérdida de acido fitico fue equivalente al 16.4% cuando las condiciones de procesamiento
fùeron 1.2% de cal y 75 minutos de coccion. Solamente 3.6% de cal y 60 minutos de coccion
dieron una pérdida significativamente mayor equivalente al 24.3% (4284 mg a 3282 mg%). El
anhlisis de varianza de los datos del hcido fitico en el germen y en el endospermo mostraron un
efecto altamente significativo por concentracion de cal (p<0.005). Sin embargo también parece
existir una interaction significativa entre el nivel de cal y tiempo de coccion solo para 0.6 y 1.2%
de cal y no para niveles mayores.
Cuadro No. 1 Cambios en el contenido de icido fitico en grano entero, endospermo y germen variando la concentracion de
cal y el tiempo de coccion durante la nixtamalizacion (mg1100 g) Nivel de cal
"/O
O 1.2
3.6 promedio
O
Minutos de coccion
Grano entero*
2.4 3.6
promedio
45
691*56
62W46
O
1 1W23 103* O 127* 5
1.2 2.4 3.6
promedio
60
608%48
Germen*
687*26 688*11 634* 8
643* 2
109-+22 105%30 12213
4195*364
*En grano cmdo 73 1 mg %; en endospermo 18 1 mg%; en germen 4284 mg%.
3721*333 3935* 94 3687*225 3885* 95
75
68% 5
608*32
promedio
63W21
612*34 636*25
99-+24 98*18 113% 1
4190*112 3697*142 3677*403 32823 16 3 7 1 2 29
62&12 Endospermo*
106*19 10216
604*40
17226
4 16W344 3581*765 355&211 3562*180 3 7 15*203
623*25
4 182* 230 3666i385 3722271 351W266
15&30 156*18 161*21
Figura 1 Efecto del nivel de cal y tiernpo de coccion sobre el contenido de acido fitico en
maiz nixtamalizado (% de p6rdida de écido fitico)
% de cal
15
Figura 2. Efecto del nive1 de cal y tiempo de cocci6n sobre las perdidas de acido fltico en malz nixtamalizado
El Cuadro No. 2 resume los datos referente al contenido de calcio en el maiz entero y en
su endospermo y germen, procesado con diferentes niveles de cal y diferentes tiempos de
coccion. En grano entero se nota que a mayor nivel de cal en la coccion, mayor es el contenido
de calcio, que aumenta de 9.2 a 207.8 mg %. El tiempo de coccion favorece la acumulacion de
calcio la cual aumento de 121.4 mg a los 45 minutos a 157.4 mg a los 75 minutos de coccion.
Los efectos son estadisticamente significativos (p<0.005).
Las mismas tendencias se pueden observar para el endospermo (Figura 3) es decir que el
calcio aumenta con respect0 al nivel de cal y al tiempo de coccion. En el germen también se
observa el efecto del nivel de cal y del tiempo de coccion sin embargo, el maximo acumulado de
calcio ocunio con 2.4% de cal durante la coccion que luego disminuyo ligeramente con 3.6% de
cal (Figura 3). Referente al tiempo de coccion (Figura 4) la mayor acumulacion en el germen,
ocurrio a los 45 minutos (237.4 mg %) que se redujo a 206.3 mg % a los 75 minutos, 10 cual no
es estadisticamente significativo. Para las dos fracciones el nivel de cal produjo cambios
estadisticamente significativos (p~0.005).
La observacion que el calcio tiende a acumularse en el germen es de al& interés debido
a que el germen es el tejido con la mayor concentracion de acido fitico. Es posible que el calcio
sea retenido por el acido fitico, de ta1 manera que ya no pueda captura iones de hierro. Esto es
un tema que vale la pena estudiar en trabajos futuros. De los datos del Cuadro No. 1 y del
Cuadro No. 2 se observa una relacion inversa entre el acido fitico y el contenido de calcio.
El Cuadro No. 3 resume los datos del contenido de hierro en el maiz entero y en el
germen y endospermo al ser cocido el grano con diferentes niveles de cal y por tres tiempos de
coccion. El germen es el tejido con la mayor concentracion de hierro en comparacion con el
contenido de hierro en el endospermo.
Los resultados muestran que ni el tiempo de coccion ni el nivel de cal para la coccion
influyeron sobre el contenido de hierro en el grano entero y en el germen. En endospermo hubo
un efecto estadisticamente significativo (p<0.005) por tiempo de coccion.
Datos sobre el contenido de cinc en estas muestras se describen en el Cuadro No. 4. El
germen es la fraccion con el mayor contenido de cinc en comparacion con el endospermo.
Cuadro No. 2 Contenido de calcio (mg/100 g) en grano entero, endospermo y germen en maiz cocido con diferentes niveles
Nive1 de cal Y0
O 1.2 2.4 3.6
Promedio
O 1.2 2.4 3.6
Promedio
O 1.2 2.4 3.6
Promedio
Cuadro No. 3 Efecto de los niveles de cal y tiempo de coccion sobre los contenidos de hierro en el grano y fracciones
Nivel de cal '30
O 1.2 2.4 3.6
Promedio
O 1.2 2.4 3.6
Promedio
O 1.2 2.4 3.6
Promedio
de cal y tiempos de coccion Minutos de coccion
anatomicas (mg %) Tiempo de coccion, minutos
45
45 1 60
60 75
8.4*0.4 143.4*8.9 162.3* O
171.3*4.1 121.4*3.1
5.1*0.2 43.w0.8 52.4*0
50.5*2.8 37.710.8
promedio
75 promedio Grano entero
2.12*0.35 2.3 1*0.26 2.13I0.18 2.24*0.71 2.2w0.20
9.2*2.0 178.8*33.9 170.W45.1 207.8*34.6
Grano entero 8.1*2.3
187.w17.8 177.8*4.7
212.W26.4 146.2*12.8
14.7*2.2 308.1*71.0 323.3I76.2
214.3-tllO.O
Germen
1.94*0.45 2.3 1*0.26 1.87*0.17 2.3 1-tO.45 2.1MO.11
11.2*1.8 205.4*35.4 172.5*99.4 240.222.1 157.4*39.7
Endospermo
14.4-tl.8 296.5*121.1 369.e50.3 268.7*38.3 237.4*33.7
1.10I0.33 1 . 020 . 18 1.25-tO.39 1.3 1*0.44
1.81*0 2.1W0.26 2.06*0.26, 2.31*0.26 2.1w0.02
Endospermo
5.6*0.8 54. M9.4 62.4*8.8 66.7*14.3
-
5.6*0.6 55.e2.1 66.28.8 69.8*10.6 49.4*4.2
15.5*0 355.1*17.1 295.9î99.7 257.255.8 230.9î15.3
1.97-tO.28 2.27*0.18 2.02*0.20 2.28M.39
1.18*0.44 1.06-tO.08 1.25*0.18 1.620.70 1.28*0.22
6.3*1.1 63.6*1.8 68.6*1.8 79.9*3.7 54.6*1.6
14.4*4.5 272.8*55.4 304.1S9.8
234.wO 206.3*79.1
9.97*0.88 9.68*6.43 9.35M.02 9.35*0.01 9.58*0.33
1.31*0.08 1.18*0.08 1.6W.35 1.31M.26 1.35-tO.42
0.81-tO.27 0.81-tO.08 0.88*0.18 1 .ONO. 18 0.87*0.13
8.71*0.88 8.74*0.01 9.04*0.44 9.98*0.91 9.12-tO.11
Germen 8.74*0
9.67*0.43 9.67*0.46 9.97M.86 9.51*0.21
9.14*0.85 9.3e0.55 9.35*0.40 9.7e0.65
Cuadro No. 4 Efecto de los niveles de d y tiempo de coccion sobre los contenidos de cinc en el grano y fracciones
anatomicas (mg %) Nivel de cal
YO
O
promedio
O
1 1 Germen 1
2.4
3.6
promedio
Tiempos de coccion, minutos
1 1 1
Los procesos aplicados al grano aparentemente no afectan el contenido de cinc y no hay
tendencias con respecto al tiempo de coccion ni al nive1 de cal. Como en el cas0 del hierro, la
variabilidad que se observa es probablemente de naturaleza experimental.
Finalmente, el Cuadro No. 5 resume los datos de calcio, hierro y cinc solubles. Los
niveles de hierro y cinc solubles se han asociado al grado de disponibilidad.
Desafortunadamente solo un analisis pudo efectuarse y por consiguiente no es correcto
interpretar los datos, O si se hace, hacerlo con alguna reserva. Ademas la metodologia analitica
debe ser revisada. En todo caso, los niveles de minerales solubles son sumamente bajos con
respecto al contenido total, 10 cual sugiere para los casos de hierro y de cinc, su baja absorcion.
Es de interés indicar que la literatura informa de valores de hierro y cinc solubles a pH alcalino
como los que estan informados en el Cuadro 4. El calcio soluble parece estar asociado a los
niveles de cal usados para la coccion, asi como también con los tiempos de coccion del maiz.
45
0.88hO. 18
0.94h0.26
0.920.29
-
1.2
2.4
3.6
promedio
2.3M0.09 2.53h0.31
60
2.43h0.27
0.87hO
0.75hO
0.81hO
11.71h1.10
12.46h0.03
12.46*0.01
12.27-tO.28
Grano entero --
Endospermo
75
2.4W0.35
1.0W0.53
0.6W0.09
0.75*0
0.72h0.05
11.71h1.12
12.47h0.01
12.47h0.04
12.27h0.27
promedio
0.81*0.13
0.81h0.15
2.5W0.35
11.6W1.09
12.47h0.03
13.25h1.08
12.47h0.53
0.81M.28 0.75*0
11.7W0.85
12.47h0.02
12.72M.63
-
2.24hO
0.6W0.09
2.41h0.26
Cuadro No. 5 Contenido de calcio, hierro y cinc solubles en grano entero y fracciones de maiz cocidas con diferentes niveles de cal y
tiempos de coccion (mg1100 g)
1 1 Grano entero 1
Nive1 de cal,
O
1.2
2.4
3.6
O
1.2
2.4
3.6
45 min.
Endospermo
60 min. % Ca 1 Zn 1 Fe
1.25
1.75
1.62
1.87
75 min. Zn
0.30
0.27
0.25
0.27
Ca Fe
0.37
0.12
0.12
0.25
Germen
0.35
030
0.30
0.27
1.12
2.51
2.12
2.87
3.25
2.06
1.86
1.86
Zn
0.17
0.20
0.17
0.22
Fe
0.25
0.19
0.13
0.12
0.25
0.12
0.13
0.21
Ca
0.25
0.25
0.20
0.1 7
1.37
2.74
2.74
2.99
0.27
0.30
0.25
0.27
2.00
3.61
2.00
2.56
0.1 7
0.20
0.15
0.27
0.17
0.19
0.17
0.12
3.10
5.99
3.08
3.06
0.17
0.22
0.20
0.17
0.15
0.12
0.12
0.10
Fase 2. Estudios sobre el efecto del remojo en el contenido de hcido fitico, calcio, hierro y
cinc en el nixtamal
Para la preparacion de las muestras del primer experimento, el maiz (variedad HB83) fue
cocido con 1.2% de cal en base al peso del maiz, con 3 volumenes de agua y por 75 minutos de
coccion. Estas muestras cocidas se dejaron en remojo en su caldo (alcalino) por 0,2,5 y 8 horas
a dos temperaturas de 25 y 50°C. Con el prop6sito de conocer mejor el efecto de la coccion
alcalina con cal, otros dos grupos de muestras fueron procesadas (cocidas) solo en agua por los
mismos tiempos y se dejaron en remojo, como fuera indicado. Una vez las muestras de maiz se
secaron, se molieron para su analisis de hido fitico, calcio, hierro y cinc.
El cuadro No. 6 resume los datos del contenido de acido fitico en las muestras procesadas
con cal. En base a un nivel de 765 mg/100 g de acido fitico la coccion alcalina (1.2% cal, 75
min.) redujo el acido fitico en un 21.8%, mientras que la coccion solo con agua indujo una
reduccibn de 13.5%, como se muestra en la parte inferior del Cuadro No. 6. El remojo a 25°C y
a 50°C en muestras cocidas con cal redujo el acido fitico conforme aumentaba el tiempo de
remojo hasta un 29% independiente del medio de remojo, ya fuera el caldo alcalino O el agua. El
remojo por 8 horas aumento entonces la pérdida de acido fitico en un 6-7% mas sobre la pérdida
de coccion. Es de interks observar el comportamiento del acido fitico en el maiz cocido solo con
agua. Después de la pérdida inicial de acido fitico, ya no se observo una pérdida adicional, tanto
en el agua alcalina de remojo como solo con agua. Estos datos sugieren de nuevo la importancia
de la coccion alcalina sobre el contenido de acido fitico en el maiz. El anAlisis estadistico de
estos datos indico un efecto altamente significative por el medio de coccion (con y sin cal), por
el tiempo de remojo y por la interaccion coccion por tiempo.
Debido a los cambios relativamente pequefios en acido fitico que se observaron en grano
entero durante el remojo, se considero que 10 mismo hubiera ocurrido en el germen y
endospermo, razon por la cual estas fracciones no fueron analizadas por acido fitico, como se
habia indicado en el objetivo de remojo de este estudio.
El comportarniento del calcio en las muestras de este experimento se describen en el
Cuadro 7. La coccion alcalina se tradujo en un nivel de Ca del 76.7 mg%, nivel que aurnento
progresivamente a 194.6 y 204.7 mg % después de 8 horas de remojo en medio alcalino ya sea a
25 O a 50°C. Cuando el medio de remojo fue agua, el calcio no cambio del valor obtenido
inicialmente después de la coccion. En la parte inferior del Cuadro No.7, se muestra el calcio
cuando el
- Cuadro No. 6. Contenido de Acido Fitico en maiz nixtamalizado y sometido a diferentes
condiciones de remojo
Horas de remojo
O 2 5 8
Remojo
8 1 662h14 1 653h30 1 657h22 1 655î19 1 654h19 655 î4 / Contenido de hcido fitico en maiz crudo: 765 mg/100 g.
Horas O
Coccion con cal Remojo
Coccion con agua - sin cal Remojo
Caldo alcalino 25OC
662h26
Caldo alcalino
Agua
25OC 598î24 566î 13 554h17 55 1î27
Agua
50°C 1 Promedio 662h26 1 662h26
25OC 598î24 555î3 1 551h13 545h23
50°C 598î24 555î25 553h11 546h 7
25OC 662î26
Promedio 598î24 561h 6 554î 3 548î 17
50°C 598î24 550h 7 544*38 540î 18
promedio 598h24 552î12 547h25 543h 3
50°C 662î26
Promedio 662h26
