Contenido de ácidos grasos, compuestos fenólicos y calidad industrial de maíces nativos de Guanajuato

Fatty acid, phenolic compounds and industrial quality of native maize landraces from Guanajuato

Salvador H. Guzmán-Maldonado¹*, Ma. Gricelda Vázquez-Carrillo², J. Alfonso Aguirre-Gómez³ e Isela Serrano-Fujarte¹

¹ Unidad de Biotecnología, Programa de Maíz, Campo Experimental Bajío, Instituto Nacional de Investigaciones Forestales Agrícolas y Pecuarias (INIFAP). Km. 6.5 Carr. Celaya-San Miguel Allende s/n. Celaya Gto. México. Tel: 461 611 5323 Ext. 128. * Autor para correspondencia: shoraciogm@gmail.com; guzman.horacio@inifap.gob.mx

³ Programa de Maíz, Campo Experimental Bajío, Instituto Nacional de Investigaciones Forestales Agrícolas y Pecuarias (INIFAP). Km. 6.5 Carr. Celaya- San Miguel Allende s/n. Celaya Gto. México. Tel: 461 611 5323 Ext. 128.

Recibido: 28 de Febrero del 2014
Aceptado: 30 de Enero del 2015

RESUMEN

Para evitar la pérdida irreversible de maíces (Zea mays L.) nativos, es necesaria su recolección, conservación y caracterización. Este estudio tuvo como objetivo evaluar el potencial nutricional, funcional e industrial de maíces nativos del norte de El Bajío colectados en 2011. A 24 muestras de maíz de granos blanco, rojo y negro, de las razas Cónico Norteño, Chalqueño, Celaya, Bolita, Ratón, Tuxpeño y Mushito se les determinó contenido de aceite, perfil de ácidos grasos, contenido de fenoles solubles totales y antocianinas en los maíces de color, y capacidad antioxidante (TEAC). También se determinó la calidad de nixtamalización del grano y la masa. El contenido de aceite (4.11 a 6.29 %) fue similar a lo reportado previamente. El aceite de las muestras presentó, en promedio 40 % de ácido oléico, 37 % de linoléico, 3 % de esteárico y 12 % de palmítico. En promedio, los maíces de la raza Celaya presentaron el mayor contenido de fenoles solubles totales (114.1 a 164.0 mg EAG/100 g). El rango del contenido de antocianinas en los maíces de color fue muy amplio, de 86.9 a 575 mg EC3G/100 g. Las muestras fueron heterogéneas en términos de tamaño de grano, dureza y color. Predominaron los granos de dureza suave-intermedia con un índice de flotación promedio de 73 %. Las tortillas de estos maíces fueron de muy buena calidad, con excelente rendimiento y textura suave, tanto en tortilla recién elaborada como a las de 24 h de almacenamiento. Se identificaron a las colectas 722 y 725 con potencial para la producción de aceite (6.5 %), la colecta 353 de alto contenido de antocianinas con potencial para la industria alimentaria, y la colecta 632 por su alto rendimiento de tortilla (1.6 kg/kg de maíz).

Palabras clave: Zea mays, maíz nativo, calidad de aceite, fenoles, capacidad antioxidante, calidad de tortilla.

In order to prevent irreversible loss of maize landraces (Zea mays L.), their collection, preservation and characterization is recommended. This study assessed nutritional, functional and industrial potentials of native corns from Northern El Bajío collected in 2011. Twenty four samples of races with white, red and black kernels, including Cónico Norteño, Chalqueño, Celaya, Bolita, Ratón, Tuxpeño and Mushito races, were evaluated for oil content, fatty acid profiles, total soluble phenols, anthocyanins content in colored kernels, and antioxidant capacity (TEAC). Grain nixtamalization quality was also assessed. Oil content (4.11 to 6.29 %) was similar to those reported elsewhere. Oil content showed an average of 40 % oleic acid, 37 % linoleic acid, 3 % stearic and 12 % palmitic acid. On average, native corns of Celaya race showed the highest content of total soluble phenols (114.1 to 164 mg EAG/100 g). Anthocyanin content of colored corn varied widely, from 86.9 to 575 mg EC3G/100 g. Samples were heterogeneous in terms of grain size, hardness and color. Predominantly grains showed an intermediate soft hardness with a soft-floating rate, averaging 73 %. Tortillas made with colored grains showed very good quality, with excellent yield and a smooth texture when freshly made, as well as after 24 h in storage. Native corns 722 and 725 are excellent candidates for oil production given their high oil content (6.5 %). Meanwhile, native corn 353 showed outstanding anthocyanin content suitable for the food industry and corn 632 showed high tortilla yield of 1.6 kg/kg corn dough.

Key words: Zea mays, native corn, oil quality, phenolics, antioxidant capacity, tortilla quality.

INTRODUCCIÓN

En maíz (Zea mays L.), el término raza se define por las características fenotípicas (cónico por la forma de la mazorca), tipo de grano (reventador o palomero), lugar o región donde inicialmente fue colectada (Tuxpeño, Chalqueño) o por el nombre del grupo indígena o mestizo que la cultiva (Zapalote, Apachito) (Aguilar et al., 2003. Muchos de estos materiales se están perdiendo por el desuso, malas condiciones agroclimáticas, abandono de tierras donde se cultiva, introducción de maíces mejorados o por el autoconsumo; un ejemplo es la raza Tehua, que está en peligro de extinción (Ortega-Paczka, 2003).

Sin embargo, los maíces nativos son fuente importante de diversidad genética que puede ser introducida en los programas de mejoramiento o pudieran ser explotados directamente para consumo o usos industriales (Fernández-Suárez et al., 2013). Por ejemplo, se han reportado maíces nativos de alto rendimiento, buena respuesta a la selección, resistencia a enfermedades y plagas y tolerancia a la sequía (Ortega-Paczka, 2003; García-Lara y Bergvinson, 2013). Muchos de estos materiales también presentan una buena calidad nutricional (Paredes-López et al., 2009). Por otro lado, el maíz se ha utilizado para la producción de aceite (Paliwal et al., 2001); su aceite como el de todos los de origen vegetal, contiene ácidos grasos omega que tienen un efecto benéfico sobre la salud (Martin et al., 2011; Serna-Saldívar et al., 2013).

En consecuencia, es importante caracterizar los recursos genéticos de maíz que México posee, identificar nuevos y mejores materiales, no solamente por sus propiedades agronómicas, sino también por su contenido de aceite y tipo de almidón. Además, el maíz contiene componentes de interés como los compuestos fenólicos, incluidas las antocianinas presentes en los maíces de color. Todos estos compuestos presentan capacidad antioxidante, aunque en diferente nivel dependiendo de la naturaleza química del compuesto en cuestión. La capacidad antioxidante está relacionada con la prevención de varias enfermedades crónico-degenerativas (Kuhnen et al., 2011; Zilic et al., 2012; Kang et al., 2012).

Los maíces nativos de granos blancos y de color pueden tener potencial debido a las propiedades benéficas e industriales que presenten. Por ejemplo, se han evaluado los caracteres agronómicos y de rendimiento (Ramírez et al., 2003), la calidad de la tortilla (Mauricio-Sánchez et al., 2004) y el contenido de antocianinas y capacidad antioxidante (Salinas-Moreno et al., 2012; Salinas-Moreno et al., 2013) de muestras de maíz nativo. La información que se genere puede dar valor agregado al maíz nativo. También demostrará que las actividades de colecta y conservación tienen sentido al identificar materiales que pueden tener usos importantes de interés para la industria (Gaytán-Martínez et al., 2013). De esta forma podrá revertirse la pérdida de este invaluable recurso genético.

El presente trabajo tuvo como objetivo determinar el contenido de aceite y el perfil de ácidos grasos, así como el nivel de fenoles solubles totales y antocianinas de 24 colectas de las razas Cónico Norteño, Chalqueño, Ratón, Tuxpeño, Bolita, Mushito y Celaya, provenientes del norte del estado de Guanajuato. También se evaluó la calidad industrial de estos materiales en características físicas del grano y la calidad del nixtamal, de la masa y la tortilla de los mismos.

MATERIALES Y MÉTODOS

Se utilizaron 24 colectas de maíz del norte El Bajío pertenecientes a las razas Cónico Norteño (nueve), Chalqueño (una), Celaya (seis), Bolita (una), Ratón (cuatro), Tuxpeño (dos) y Mushito (una) (Cuadro 1). De todas las muestras, 18 presentaron grano de color blanco cremoso y siete de colores rojo y negro. Los materiales fueron colectados de la cosecha de ciclo agrícola primavera-verano del año 2011 y, en todos los casos, los campesinos declararon que la siembra se realizó bajo agricultura tradicional, en condiciones de temporal (secano) y sin aplicar agroquímicos. Las muestras fueron colectadas en cuatro sitios: Xichu (100° 03' 37" O, 21° 18' 00" N), localizado a 1334 msnm; Victoria (100° 13' 09" O, 21° 12' 53" N) localizado a 1740 msnm; Villa de Reyes (100° 56' 00" O, 21° 48' 00" N) localizado a 1819 msnm; y San Felipe (100° 50' 00" O, 21° 09' 00" N) localizado a 2080 msnm. Al llegar las muestras al laboratorio fueron almacenadas a -20 °C hasta su análisis.

El contenido de aceite en las muestras se determinó con el método 920.85 de la AOAC (2000). El perfil de ácidos grasos se determinó por el método propuesto de Agilent Industries para el cromatógrafo de gases acoplado a masas (AOCS, 2013) (Agilent Technologies, Inc. Santa Clara CA, USA. Modelos 6890N y 5973). Se usó una columna HP-88 (100 m x 0.25 mm ID, 0.2 μm, 250 °C, 1 μL volumen de inyección), con hidrógeno como gas acarreador A y helio como gas acarreador B; con flujo constante de 2 mL/min y condiciones del horno A: 120 °C por 1 min, 10 °C/min a 175 °C por 10 min, 5 °C/min a 210 °C por 5 min, 5 °C/min a 230 °C por 5 min; y del horno B: 175 °C por 10 min, 3 °C/ min a 220 °C por 5 min.

El flujo de gases en el detector fue de hidrógeno 40 mL/ min, de aire 450 mL/min y de helio 30 mL/min. El detector de temperatura estuvo a 280 °C. Para identificar y cuantificar los ácidos grasos se utilizó un estándar de una mezcla de 21 ácidos grasos (SIGMA) a una concentración conocida. La mezcla se inyectó en el cromatógrafo para generar un patrón de altura de pico (concentración) y tiempo de retención de cada ácido graso. Los picos de cada muestra se compararon con los tiempos de retención para su identificación, y con la altura del pico para su cuantificación al extrapolar con el algoritmo que provee el programa del propio equipo (ChemStation).

Los fenoles solubles totales (FST) se determinaron con el método Folin-Cioclateu (Singleton et al., 1999) y se reportaron como miligramos equivalentes de ácido gálico por 100 gramos de muestra, base seca (mg EAG/100 g, bs), después de comparar las lecturas espectrofotométricas con una curva patrón de ácido gálico. Las antocianinas se cuantificaron en un extracto que se obtuvo de la siguiente forma: a 100 mg de muestra se añadieron 24 mL de etanol acidificado (pH 3.5). La muestra se agitó a 1790 Xg durante 30 min. A continuación la muestra fue centrifugada a 700 X g por 15 min, después de verificar que el pH se mantenía bajo. El sobrenadante fue recuperado y aforado a 50 mL con etanol acidificado con el método de Abdel-Aal y Hucl (1999) con la siguiente fórmula:

dónde: C = concentración de antocianinas totales (mg/kg); A = absorbancia máxima; ε = coeficiente de extinción molar de la cianidina 3-glucósido (25.965 cm^-1 M^-1); Vol = volumen extracto de antocianinas; PM = peso molecular de cianidina 3-glucósido (449).

Se determinó el peso hectolítrico (PH), peso de 100 granos (PCG), índice de flotación (IF) y contenido de pericarpio y germen, con las metodologías de la Norma Oficial Mexicana NMX-FF034 (SAGARPA, 2002) y la reportada por Salinas-Moreno y Vázquez (2006).

La cuantificación de sólidos en el agua de cocción ('nejayote'); el pericarpio retenido por el nixtamal; la humedad en nixtamal, masa y tortillas; así como el rendimiento de masa y tortillas, se realizaron siguiendo la metodología de Salinas-Moreno y Vázquez (2006). La fuerza de punción requerida para romper las tortillas, se obtuvo en un texturómetro (Brookfield CT3 25k, USA). Brevemente, en el centro de la tortilla se cortaron discos de 6 cm de diámetro, el disco se sujetó entre dos placas metálicas con perforaciones de 4 cm de diámetro en el centro. Las placas con la tortilla se colocaron en la base del texturómetro, por donde se hizo pasar el aditamento con punta de esfera de ½ in de diámetro. El cabezal del texturómetro deslizó la probeta hacia abajo con una velocidad de 4 mm/s. Los resultados se expresan en gramos-fuerza (g_f) y representan la media aritmética de cinco repeticiones por variedad. Las mediciones se hicieron en tortillas atemperadas al ambiente (± 22 °C), a 2 y 24 h después de elaboradas.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Dos muestras, una de color negro (clave 722) y otra roja (clave 725) de la raza Cónico Norteño presentaron el mayor contenido de aceite (6.29 %) (Cuadros 1 y 2). El resto de las muestras presentó un contenido de aceite entre 4.11 y 6.02 %. La producción de aceite a partir de maíces de color podría tener un valor agregado para su comercialización, dado que arrastraría parte de los pigmentos y, en consecuencia, aumentaría su capacidad antioxidante (López-Martínez et al., 2011). Se ha reportado que el contenido de aceite en maíz comercial es de hasta 5.7 % (Erickson, 2006), pero con base en los resultados aquí reportados, los materiales de color con claves 722 y 725 presentan 6.29 % de aceite y tienen potencial para la producción de aceite a nivel comercial.

En el contenido de los ácidos saturados palmítico y esteárico y los insaturados (omega) oléico y linoléico (Cuadro 2) se detectó el ácido mirístico y el ácido caprílico, pero en concentraciones por abajo de 1 %. Los intervalos en los contenidos de ácido palmítico de 11.4 a 15.0 %, esteárico de 2.2 a 3.5 %, oleico de 31.4 a 46.6 % y linoleico de 39.0 a 53.0 %, concuerdan con lo reportado en la literatura (CHEMPRO, 2012). La excepción fue ácido palmítico que en la mayoría de los casos presentó un contenido mayor al 12 % reportado para el maíz en otros estudios (CHEMPRO, 2012).

Es de destacar que el contenido total de los ácidos grasos insaturados omega está por arriba de 83 %; esto puede sugerir un nicho industrial para estos materiales y en consecuencia promocionarlos por su efecto positivo sobre la salud, como la reducción de problemas coronarios (Serna-Saldívar et al., 2013). Además, se ha demostrado que cuando un aceite contiene una relación oleico/linoleico (O/L) cercana o mayor a 1, puede tener efectos positivos sobre la salud, al reducir la posibilidad de padecer cáncer (Parry et al., 2005, Martin et al., 2011) y riesgos de padecer enfermedades del corazón (Parry et al., 2005).

En este sentido, el aceite de 13 colectas de maíces nativos analizados en este trabajo presenta una relación O/L cerca o mayor a uno (Cuadro 2). Por ejemplo, los materiales de la raza Cónico Norteño 725, 351, 353, 352 y 722 presentan una relación O/L entre 0.96 y 1.2, las colectas de la raza Celaya 704, 544 y 428, que cruzadas con Cónico Norteño presentan una relación O/L mayor a 0.91 (Cuadro 2). Otras muestras cuya relación O/L es mayor a 0.90 son de las razas Chalqueño (328) y Ratón (385, 604); interesantemente, esta última es una cruza con Cónico Norteño. Destaca la muestra 725 con la mayor relación O/L que es de color y, por tanto, presenta un interés particular para la producción de aceite de alta calidad nutracéutica (Serna-Saldívar et al., 2013).

En los aceites de cinco muestras no se detectó ácido esteárico; una de la raza Cónico (clave 345), dos de la raza Celaya (claves 402 y 474), una de la raza Bolita (clave 478) y una de Ratón mezclada (clave 439). En consecuencia, el contenido de ácidos grasos saturados fue menor al resto. Se ha demostrado que los aceites con menor contenido de ácidos grasos saturados tienen un efecto benéfico relacionado con problemas del corazón (Parry et al., 2005). Todas las muestras presentaron 50 % menos fenoles solubles totales (FST) que lo reportado por De la Parra et al. (2007) quienes encontraron hasta 270 mg EAG/100 g bs (Cuadro 3). Una posible explicación puede ser la diferencia genética entre los materiales utilizados, o el efecto ambiental del sitio de siembra. Los FST contribuyen en la capacidad antioxidante de un alimento (Legua et al., 2012).

En cambio, el contenido de antocianinas totales en las muestras de color fue mayor al reportado por De la Parra et al. (2007) (0.28 a 36.87 mg EC3G/100 g, bs). Por ejemplo, el maíz con menor contenido de antocianinas fue Cónico Norteño (clave 345) con 86.9 mg EC3G/100 g, bs (Cuadro 3); mientras que la muestra Cónico Norteño x Cónico (clave 353) presentó 15 veces más el contenido de antocianinas del máximo reportado por De la Parra et al. (2007). La diferencia en el contenido de antocianinas entre las muestras 345 y 353 se atribuye al color púrpura más intenso que presenta la muestra 353 en comparación con el color rojizo de la muestra 345. Este alto contenido de antocianinas es importante debido al efecto positivo que estos compuestos tienen sobre el contenido de glucosa en la sangre (Kang et al., 2012).

El peso hectolítrico (PH) en las muestras de maíz nativo varió de 67.8 a 76.9 kg/hL en la muestra de la raza Celaya (clave 383) y Cónico Norteño (clave 722), respectivamente (Cuadro 4). Al respecto, la norma NMX-FF034 (SAGARPA, 2002) señala que el grano con mejor calidad para producir masa y tortilla es el que presenta un valor mínimo de PH de 75 kg/hL. Notar que dos muestras de la raza Cónico Norteño (claves 722 y 725), una de la raza Celaya (clave 544) y una Tuxpeño Norteño (clave 550) cumplen con la norma (Cuadro 4). Si bien solo cuatro materiales cumplen con la norma para la producción de masa y tortilla, otros materiales podrían destinarse a la producción de aceite de alta calidad o pigmentos para la industria de los alimentos, como ya se discutió anteriormente.

La pérdida de sólidos en el agua de cocción ('nejayote') fue muy similar a lo reportado por Vázquez-Carrillo et al. (2011) y Billeb de Sinibaldi y Bressani (2001) de 3.14 % comparado con el promedio de 3.16 % encontrado en este trabajo, pero también hay muestras con valores menores a 3.0, como en las muestras 341, 632, 704, 474, 358, 604, 550, y 650 (Cuadro 5). En todos los casos, la pérdida de sólidos en el agua fue menor al establecido por la norma Mexicana NMX-FF034 de 5.0 %. El nixtamal de los maíces criollos retuvo en promedio 40.5 % de pericarpio después del lavado, valor que resultó semejante al reportado por Vázquez-Carrillo et al. (2011). Para los industriales de la masa y la tortilla, los altos porcentajes de pericarpio retenido no representan problema en la producción de tortillas; por el contrario, un contenido mayor a 50 % de pericarpio retenido pudiera estar relacionado con una buena textura de sus tortillas (Vázquez-Carrillo et al., 2003). Además, la pérdida de pericarpio está relacionada con la disminución de fibra soluble, compuesto de importancia en nutrición y en la prevención de la salud (Paredes-López et al., 2009).

El nixtamal y la masa de todas la muestras presentaron promedios de 47.2 % y 56.4 % en humedad, respectivamente, valores similares a los reportados por Vázquez-Carrillo et al. (2011) y por Salinas-Moreno et al. (2003). La humedad del nixtamal influye en la humedad de la tortilla y en el rendimiento de tortilla. La humedad del nixtamal en los materiales aquí estudiados varió de 42.0 a 46.2 %, con un promedio de 44.7 %, que son niveles de humedad más altos que los reportados por Hernández-Uribe et al. (2010) para maíces azul (34.74 %) y blanco (38.3 %) y por Vázquez-Carrillo et al. (2010) para maíces nativos.

Una de las características de calidad más buscadas por la industria de la tortilla es el rendimiento. En promedio, los maíces nativos del norte de Guanajuato presentaron un rendimiento de 1.49 kg de tortilla por 1 kg de maíz, similar al valor de 1.5 reportado por Vázquez-Carrillo et al. (2003) y mayor al de 1.33 reportado por Mauricio-Sánchez et al. (2004). Los maíces de las razas Cónico Norteño x Ratón (clave 341), Bolita x Cónico Norteño (clave 478), Ratón (clave 385), Tuxpeño Norteño (clave 358) y Mushito (clave 650) destacan por sus altos rendimientos, entre 1.54 y 1.57 kg de tortilla/kg de maíz, en especial la raza Cónico Norteño x Celaya (clave 632) que presentó un rendimiento de 1.6 kg de tortilla/kg de maíz.

Las tortillas de maíz blanco mostraron buen color a las 2 y 24 h después de su elaboración, y las tortillas de maíz de color mantuvieron su apariencia agradable de tortilla recién elaborada después de 24 h de almacenamiento. A las 2 y 24 h de preparación la textura de la tortilla fue suave, ya que requirió menos de 250 g_f para romperse (Cuadro 5).

CONCLUSIONES

Con base en el perfil de ácidos grasos y en el cálculo de la relación oleico: linoleico (O/L), algunos maíces nativos de la raza Cónicos, pura o mezclada, presentan altos niveles de aceite, ácido oleico, y una relación O/L que los hace de interés para usos industriales y para programas de mejoramiento. También son de interés un material de la raza Cónico, dos de la raza Celaya y uno de la raza Bolita, por no presentar ácido palmítico y, en consecuencia, tener un nivel bajo de grasas saturadas.

Los maíces de color aquí analizados presentan altos contenidos de aceite, de ácido oleico y de pigmentos (antocianinas), características que los clasifica con potencial para la industria de la producción de pigmentos naturales y también para los programas de mejoramiento del maíz. Los maíces nativos de la región norte del estado de Guanajuato fueron heterogéneas en tamaño y dureza del grano. Predominan los granos de dureza suave-intermedia con buen índice de flotación. Las muestras de granos pigmentados (azul y rojo) fueron de endospermo muy suave.

Las tortillas elaboradas con estos maíces presentan buena calidad, excelentes rendimientos y textura suave, tanto recién elaborada como después del almacenamiento por 24 h. Se identificaron seis muestras que presentan alto potencial para usos industriales o como fuente de diversidad genética: Cónico Norteño x Ratón (clave 341), Bolita x Cónico Norteño (clave 478), Ratón (clave 385), Tuxpeño Norteño (clave 358), Mushito (clave 650) y Cónico Norteño x Celaya (clave 632).

AGRADECIMIENTOS

Este trabajo fue apoyado por "MASAGRO: Modernización Sustentable de la Agricultura Tradicional", un programa de SAGARPA-CIMMYT. Agradecemos la revisión técnica y editorial de N. Palacios Rojas.

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