Evaluación del valor nutricional de recetas típicas elaboradas con maíz común y biofortificado en el departamento del cauca, Colombia

Paola Catalina Imbachí-Narváez,^I,II Dayron Gutiérrez, Tec Quím y de Alim,^II Darwin Ortiz, Quím,^II Helena Pachón, PhD, MPH.^II

^IFacultad de Ciencias Agropecuarias, Universidad del Cauca. Colombia
^IICentro Internacional de Agricultura Tropical, CIAT. Colombia

Objetivo. Investigar si el maíz QPM (con más triptófano y lisina) presentaba mejor calidad proteica que el maíz común (MC) utilizándolo en preparaciones colombianas. Material y métodos. Entre 2008 y 2009, en el CIAT, Palmira, Colombia, se evaluó la concentración de triptófano, proteína soluble (PS) y digestibilidad in vitro de proteína (DP) en 10 recetas, preparadas con QPM o MC. Resultados. El triptófano osciló entre 0.011 y 0.072% para MC y 0.012 y 0.107% para QPM. Las recetas de QPM presentaron mayor o igual concentración de triptófano que las recetas de MC. PS osciló entre 2.359 y 14.783 g/kg para MC, y 3.339 y 16.839 g/kg para QPM. Las recetas de QPM, exceptuando una, presentaron mayor o igual concentración de PS. DP estuvo entre 75 y 84% para ambos maíces. Sólo cuatro recetas presentaron diferencia de DP entre QPM y MC. Conclusiones. Las recetas de maíz QPM son de mejor calidad proteica.

Palabras clave: maíz; triptófano; proteína; Colombia

Abstract

Objective. Ten typical recipes from southwestern Colombia were evaluated at CIAT in Palmira, Colombia between 2008 and 2009. Material and Methods. The recipes were prepared in a traditional manner, using quality protein maize (QPM, with more tryptophan and lysine) or common maize (CM); each of these was either fresh kernel or dry grain, or white or yellow maize, per the recipe. The two types of maize were compared for their protein quality. Results. Tryptophan concentrations were 0.011-0.072% and 0.012-0.107% for CM and QPM, respectively.  Tryptophan values for QPM recipes were greater than or equal to those for CM recipes.  Soluble protein ranged from 2.359-14.783 g/kg for CM and 3.339-16.839 g/kg for QPM.  Except for one recipe, soluble protein in QPM recipes was greater or equal to that of CM recipes.  In vitro protein digestibility was 75-84% for recipes prepared with both maize types. Only four recipes had a statistically significant difference between QPM and CM with regard to digestibility. Conclusions. Most recipes prepared with QPM had a higher protein quality than those prepared with CM. 

Keywords: Maize; tryptophan; protein; Colombia

Los cereales como el maíz son una fuente importante de alimentación en los países en vías de desarrollo.1 Según la Encuesta Nacional de la Situación Alimentaria y Nutricional 2005 de Colombia, 6.2% de los colombianos consumían maíz, 6.2% harina de maíz y 17.9% arepa elaborada con harina de maíz, en una cantidad promedio de 87.5, 49.7 y 17.9 g/individuo/día, respectivamente.2 Para 2003, el maíz aportaba cerca de 12% de la proteína consumida en Colombia;³ sin embargo, ésta es de origen vegetal y tiene menor contenido de aminoácidos esenciales y digestibilidad que la animal.⁴

La biofortificación es una estrategia desarrollada para aumentar el contenido de nutrientes de los cultivos y mejorar sus características agronómicas.⁵ El maíz de alta calidad de proteína (QPM: quality protein maize), es uno de aquéllos y posee doble contenido de los aminoácidos esenciales lisina y triptófano, presentando mejor calidad de proteína (CP).⁶ Como demuestran diferentes autores,^7,8,9 este maíz puede ser empleado para recuperar el grado normal de nutrición en preescolares con algún grado de desnutrición. No obstante, los procesos de cocción pueden afectar la composición de aminoácidos del maíz, reduciendo la concentración de lisina y triptófano comparado con el grano entero.¹⁰ La digestibilidad aparente del maíz opaco-2, precursor del QPM, puede disminuir con el proceso de cocción.^10,11

Material y métodos

Se trabajó con maíz QPM y MC. Grano blanco y amarillo, tierno (choclo) y seco. El maíz QPM blanco (GENEALOGIA-SO3TLWQAB05 ORIGEN-PM06B-062-5 ID-SA1614-18), QPM amarillo (GENEALOGIA-SO3TLYQAB05 ORIGEN-PM06B-062-5 ID-SA1614-18) y el maíz tierno amarillo (MTA) común (ICAV-109) los donó el Centro Internacional de Mejoramiento de Maíz y Trigo, CIMMYT, Palmira, Colombia. El maíz seco blanco (MSB) común (Fenalce 365) lo donó el Instituto Colombiano Agropecuario, ICA, Cali, Colombia. El maíz tierno blanco (MTB) común y el maíz seco amarillo (MSA) común, se adquirieron comercialmente en Cali y Timbío, Colombia, respectivamente. Los reactivos y enzimas se adquirieron comercialmente en una multinacional química farmacéutica reconocida. Se empleó agua con conductividad de 18 MΩ.

Recetas: Se recolectó información sobre la elaboración de productos de maíz en el departamento del Cauca, mediante una encuesta aprobada verbalmente por el presidente del Comité de Ética de la Universidad del Cauca. Se encuestaron nueve amas de casa y siete fabricantes de productos de maíz, residentes en Popayán y Timbío. De las 15 recetas obtenidas se seleccionaron 10, teniendo en cuenta al maíz como principal ingrediente, fácil preparación y bajo o ningún aporte proteico de los ingredientes adicionales. Éstas se elaboraron de forma tradicional en el CIAT, Palmira, Colombia (cuadro I).

Cada receta fue congelada, liofilizada, molida (molino de bolas de circonio elaborado artesanalmente) y sometida a extracción de grasa en un equipo Soxhlet, con hexano, a reflujo, hasta retirar completamente la grasa.

Cuantificación de triptófano: Se realizó por el método colorimétrico de Villegas y colaboradores,¹³ modificado por Nurit y colaboradores.¹⁴ Aunque el maíz QPM se biofortifica en lisina y triptófano, sólo se cuantificó el triptófano, pues se ha encontrado alta correlación entre el contenido de triptófano y lisina en el grano de maíz.¹⁵

Cuantificación de proteína soluble (PS): Se empleó el método de Lowry y colaboradores.¹⁶ con algunas modificaciones. A 0.1g de muestra liofilizada, se adicionó 20 mL de NaOH 1M, posteriormente se homogenizó y filtró en papel. La solución filtrada se trató según el método y se realizó lectura a una absorbancia a 750 nm.

Digestibilidad in vitro de proteína (DP): Se empleó el método multienzimático de Hsu y colaboradores.¹⁷ modificado por McDonough y colaboradores.¹⁸ El porcentaje de DP se calculó empleando la fórmula: %DP=210.46-18.10X, donde X=pH 10 min después de iniciada la reacción multienzimática.

Análisis estadístico: Se empleó el software Stata, versión9. Se compararon los datos de maíz QPM con MC. Los datos de triptófano, PS y DP no presentaron una distribución paramétrica, por lo tanto se aplicó un análisis no paramétrico (Wilcoxon rank-sum test). Un valor p<0.05 se consideró estadísticamente significativo.

Resultados

Triptófano: Para maíz seco, el triptófano fue mayor (p<0.05) en los maíces QPM enteros (cuadro II). En los pasos intermedios de elaboración, se encontró mayor (p<0.05) triptófano en el QPM, exceptuando la arepa de MSB donde no hubo diferencia (p<0.05). Las recetas QPM presentaron mayor (p<0.05) concentración de triptófano, excepto la mazamorra de MSB y la arepa, las cuales no presentaron diferencia (p<0.05) entre QPM y MC.

En el maíz tierno, el MTA QPM entero presentó mayor (p<0.05) concentración de triptófano. En el MTB entero no hubo diferencia (p<0.05). En los pasos intermedios, el triptófano fue mayor en los QPM (p<0.05). Las recetas elaboradas con maíz tierno QPM presentaron mayor (p<0.05) triptófano, exceptuando la arepa de choclo de MTA, la cual no presentó diferencia (p<0.05).

La concentración del aminoácido expresada en mg triptófano/g nitrógeno (cuadro III) fue mayor en QPM que en MC, tanto en granos como en pasos intermedios y preparaciones finales.

Proteína soluble: Se encontró una correlación positiva (r=0.66, p<0.001) entre la PS y el porcentaje de nitrógeno (%N) de las muestras.

En maíz seco, el MSA entero QPM presentó mayor (p<0.05) concentración de PS (cuadro II). Mientras el MSB entero no presentó diferencia (p<0.05). En los pasos intermedios hubo mayor (p<0.05) PS en los QPM, a excepción de cuatro pasos los cuales no presentaron diferencia. Las recetas, mazamorra de MSA común y envuelto pelado, y mazamorra de MSB QPM presentaron mayor (p<0.05) PS; para las demás no se encontró diferencia (p<0.05).

En maíz tierno, el MTA entero QPM presentó mayor (p<0.05) PS, mientras que el MTB entero no presentó diferencia (p<0.05). En los pasos intermedios, los QPM presentaron mayor PS (p<0.05). Las recetas de MTA QPM y la arepa choclo de MTB presentaron mayor PS (p<0.05). En las otras recetas de MTB no hubo diferencia (p<0.05).

Digestibilidad in vitro de proteína: En las recetas mazamorra de MSA común y mazamorra de MSB QPM se encontró mayor DP (p<0.05) (cuadro IV). Las demás recetas de maíz seco no presentaron diferencia (p<0.05). En las recetas de maíz tierno, se encontró mayor (p<0.05) DP en el choclo cocido (79%) y el envuelto de choclo (79%) de MTB QPM; en las otras de MTB y las de MTA no se encontró diferencia (p<0.05).

Discusión

Triptófano, maíz seco: Al igual que reportaron otros autores,^10,11,19-22 los maíces QPM presentaron mayor concentración de triptófano que los MC. Los valores indican gran variabilidad al ser comparados con otros estudios.^11,19,23-25

Los pasos intermedios conservaron la diferencia a favor del QPM observada en el maíz entero, exceptuando los de la arepa, donde no hubo diferencia. Al elaborar las recetas tanto en QPM como en MC se observó pérdida del aminoácido, así como reportan otros autores para MC, QPM u opaco-2.^10,11,20,26 Las pérdidas en los pasos intermedios estuvieron entre 16 y 78% para QPM y 22-76% para MC. Aunque en el MC, el maíz trillado de MSB presentó valor de pérdida negativo, éste se asumió como no pérdida.

Las recetas elaboradas con maíz seco QPM presentaron mayor concentración de triptófano, excepto la mazamorra de MSB y la arepa, las cuales no presentaron diferencia. En otros estudios también se reportó mayor triptófano en recetas elaboradas con QPM u opaco-2;^10,11,26-28 Chávez¹⁰ encontró doble contenido de triptófano en la arepa de opaco-2; sin embargo en este estudio, esta receta presentó igual triptófano para ambos maíces.

Las pérdidas del aminoácido en las recetas estuvieron entre 64 y 85% para QPM y entre 41 y cerca del 100% para MC. Esta última concentración de triptófano, correspondiente a la mazamorra de MSA, fue muy baja, y no se pudo detectar con el método empleado.

Triptófano, maíz tierno: El MTA entero QPM presentó mayor concentración de triptófano que el MTA común, mientras el MTB entero no mostró diferencia. Las recetas de maíz tierno presentan menores pérdidas que las de maíz seco, exceptuando el choclo frito de MTB común, el cual sí presentó pérdida de 83%; para las demás, hubo pérdidas entre 0 y 42% para MC y 0 y 29% para QPM, corroborando los resultados presentados por otros autores frente a la pérdida de triptófano, tras el proceso de cocción.^10,11,20,26 Las recetas elaboradas con maíz tierno QPM presentaron mayor concentración de triptófano, con excepción de arepa de choclo de MTA, que no presentó diferencia. No fue posible comparar estos resultados con otros similares, pues no se encontró literatura sobre la concentración de triptófano en recetas elaboradas con maíz tierno.

Se ha dicho que las proteínas del maíz se ven afectadas con la maduración, lo que disminuye las glutelinas y proteínas solubles en soluciones ácidas y alcalinas. De esta manera, disminuyen la lisina, la metionina y el triptófano.1 Esta situación se observa en este estudio, ya que la concentración de triptófano del maíz QPM empleado es mayor en el grano tierno que en el grano seco, tanto para maíz amarillo como blanco.

Proteína soluble, maíz seco: El MSA entero QPM presentó mayor concentración de PS. Mientras que el MSB entero no presentó diferencia entre QPM y MC. Diversos autores reportan tendencias similares para proteína cruda (PC) (nitrógeno x 6.25) a las observadas en este estudio.^{10,11,19,20,23-25,28} No obstante, ellos no hacen diferencia en el color del maíz, como sí ocurre en este estudio.

En los pasos intermedios a excepción del MSA trillado, masa para envuelto pelado (EVP), masa para arepa con y sin sal y con margarina, se presentó mayor PS en los QPM. Tras la cocción se presentó tendencia de pérdida de PS en todas las recetas, al igual que reportó Chávez¹⁰ para %N en opaco-2. Sin embargo, otros autores no reportan tendencias de pérdida.^25,28,30

Así como se reporta en otros estudios,^10,27 el proceso de trilla presenta pérdidas de proteína. En este estudio la mayor pérdida de PS se observó en este proceso, posiblemente por la remoción del pericarpio y el germen, ya que en este último se encuentran gran parte de las proteínas del maíz.^1,24 La cauncharina también presentó pérdidas, sin llevar a cabo este proceso. Esto hace suponer que el tratamiento térmico afecta la PS, posiblemente por cambio en la estructura de las proteínas que las hace insolubles en el medio empleado (alcalino) para la extracción.

La mazamorra de MSA de MC y el EVP y mazamorra de MSB QPM presentaron mayor concentración de PS; en las demás no hubo diferencia como igualmente reportó Graham et al.²⁷ Sin embargo, otros autores reportaron mayor %N o PC en recetas de QPM u opaco-2.^10,11,28

La pérdida de PS para ambos maíces estuvo entre 5 y 79%, sin presentarse tendencia marcada para uno de los dos. Las recetas con mayor y menor pérdida fueron envuelto pelado (79%) y mazamorra de MSA (5%) para MC, y envuelto pelado (74%) y arepa (40%) para QPM. Como se observa, el envuelto pelado presenta mayor pérdida para uno y otro.

Proteína soluble, maíz tierno: Se observó que con la cocción se presentan pérdidas de PS entre 15 y 33% para MC, y 4 y 36% para QPM.

Digestibilidad in vitro de proteína, maíz seco: En la mazamorra de MSA de MC y mazamorra de MSB QPM se encontró mayor DP, con valores de 85 y 83%, respectivamente, mayores a los de Fufa et al.,²⁰ quien reportó valores para maíz hervido entre 77 y 80% para MC, y 78% para QPM. Las demás recetas no presentaron diferencia, similar a lo reportado por otros investigadores.20,22

Ortega et al.¹¹ reportaron mayor DP en la tortilla elaborada con MC que con QPM, tras el proceso de nixtamalización. En este estudio para el EVP que lleva un proceso similar, no se encontró diferencia entre QPM y MC, debido, posiblemente, a que ellos emplearon maíz blanco y a que los procesos que acompañan la elaboración del EVP son diferentes al proceso de elaboración de tortilla.

Digestibilidad invitro de proteína maíz tierno: Se encontró mayor DP en las recetas choclo cocido (79%) y envuelto de choclo (79%) de MTB de QPM, mientras que en las otras de MTB y en las de MTA no se encontró diferencia entre QPM y MC.

Conclusiones

En general, las recetas elaboradas con maíz QPM presentaron mejor calidad proteica que las elaboradas con maíz común ya que la mayoría presentó igual digestibilidad que las preparadas con maíz común, pero mayor concentración de triptófano y proteína soluble. De las 10 recetas elaboradas, el contenido de triptófano fue mayor en 9 QPM y la proteína soluble en 6. Se encontró sólo un caso donde la receta de maíz común tuvo mayor proteína soluble que la de maíz QPM. Es de gran importancia resaltar que en la mayoría de los casos, los procesos de cocción afectaron la calidad proteica al disminuir la concentración de triptófano y proteína soluble, tanto en el maíz QPM como en el maíz común.

Agradecimientos

Financiamiento: Monsanto Fund, Agencia Canadiense de Desarrollo Internacional (CIDA7034161), a través del Proyecto AgroSalud y el Centro Internacional de Agricultura Tropical, CIAT. Se agradece al CIMMYT y al ICA por las muestras de maíz. A los Laboratorios de Calidad Nutricional y Servicios Analíticos, a CLAYUCA, y a los Programas de Mejoramiento de Arroz y Yuca por sus instalaciones. A Marlene Rosero por la revisión editorial. A la Universidad del Cauca, docente Ana de Dios Elizalde, la comunidad caucana y a los profesionales Freddy Salazar, Sandra Salazar, Sayda Pico, Andrés Escobar e Ingrid Aragón por su constante apoyo y colaboración.

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Solicitud de sobretiros ]]> Helena Pachón. Centro Internacional de Agricultura Tropical, (CIAT). AA 6713. Cali, Colombia
Correo electrónico: h.pachon@cgiar.org

Fecha de recibido: 7 de agosto de 2009
Fecha de aceptado: 17 de mayo de 2010