La producción de maíz amarillo en México enfrenta desafíos significativos, con una oferta que apenas alcanza un millón de toneladas frente a una demanda de aproximadamente 15 millones de toneladas para el sector pecuario. Esta brecha se cubre en gran medida mediante importaciones, que en 2007 sumaron 7.27 y 3.2 millones de toneladas de maíz amarillo entero y quebrado, respectivamente. En el Estado de México, la producción de maíz en 2005 fue de 1.35 millones de toneladas, de las cuales se estima que alrededor del 28% es maíz amarillo. La mayor parte de esta producción se basa en semilla criolla, dado el limitado uso de semilla mejorada (<15%). En el caso específico del maíz amarillo, la oferta de materiales mejorados se reduce a dos variedades de polinización libre en etapa de evaluación.
El color amarillo característico del grano de maíz se atribuye a los carotenoides, pigmentos naturales liposolubles esenciales en el proceso fotosintético de plantas, algas y bacterias. Estos compuestos, con una estructura de 40 carbonos basada en unidades de isopreno, pueden presentar terminaciones cíclicas y grupos funcionales oxigenados. Los hidrocarburos se denominan carotenos, mientras que sus derivados oxigenados son conocidos como xantofilas. La conjugación de dobles enlaces en su cadena les permite absorber el exceso de energía de otras moléculas, confiriéndoles propiedades antioxidantes. El consumo de xantofilas como la luteína y la zeaxantina, presentes en el maíz, se ha asociado con la prevención de la degeneración macular, una causa común de ceguera en personas mayores. Asimismo, el β-caroteno es un precursor clave de la vitamina A, cuya deficiencia es una importante causa de mortalidad prematura en países en desarrollo, especialmente en niños.
El contenido de carotenoides en el grano de maíz está influenciado por el genotipo. Investigaciones previas han reportado rangos variables, desde 0.45 a 33.11 mg kg-1 de muestra seca en maíz dulce inmaduro, y 8.12 mg kg-1 de muestra seca en maíz amarillo dentado. En maíces criollos mexicanos, los contenidos oscilan entre 4.3 y 23.6 mg kg-1 de muestra húmeda, mientras que en maíces híbridos se sitúan entre 9.8 y 22.5 mg kg-1. Se anticipa un incremento en la producción de maíz amarillo en México, lo que subraya la necesidad de comprender sus propiedades para optimizar su uso.
Objetivos y Material de Estudio
Los objetivos principales de este estudio fueron:
- Caracterizar los maíces amarillos cultivados en el Estado de México en función de sus propiedades fisicoquímicas.
- Determinar el contenido de carotenoides en estos maíces.
- Establecer la relación entre el contenido de carotenoides y el color del grano y la harina.
Para ello, se analizaron 26 muestras de maíces amarillos: 19 materiales criollos colectados en el Estado de México durante los ciclos primavera-verano de 2005 y 2006, cuatro muestras de la variedad mejorada de polinización libre 'Ultra' (VMU), y tres variedades experimentales. Adicionalmente, se incluyeron cuatro muestras de maíz amarillo importado, proporcionadas por las empresas El Calvario y Purina, que incluían grano entero, quebrado y molido.
Metodología
Caracterización Física del Grano
Se midieron diversas variables físicas:
- Humedad de grano.
- Peso hectolítrico.
- Peso de 100 granos.
- Índice de flotación (indicador indirecto de dureza del grano).
- Color en grano entero y en harina cruda utilizando un equipo Agtron (valor de reflectancia, R, con selector de color en amarillo).
- Colorimetría con un colorímetro Hunter-Lab mini Scan (escala CIEL*a*b*), obteniendo valores de luminosidad (L*), eje rojo-verde (a*), eje amarillo-azul (b*), tono (tan-1 b/a) y croma [(a2+b2)1/2].
Para el análisis del color de la harina cruda, el grano se molió en un molino ciclónico con malla de 0.5 mm. Todos los análisis se realizaron por duplicado.
Análisis Químicos
Se determinaron los siguientes componentes:
- Cenizas.
- Proteína cruda (método MacroKjeldahl).
- Extracto etéreo (método Goldsmith).
- Contenido de carotenoides totales, siguiendo el método estándar 14-50 de la AACC (1976) y expresando los resultados en función del β-caroteno mediante una curva patrón.
Análisis Estadístico
Se aplicó un análisis multivariado (componentes principales y agrupamiento) a una matriz de datos de 26 poblaciones y 20 variables fisicoquímicas. Se utilizaron los algoritmos del software SAS (Statistical Analysis System 9.0 for Windows). Se realizó un análisis de correlación entre los parámetros de color y el contenido de carotenoides, así como un análisis univariado de varianza y la prueba de medias de Tukey (p<0.05) para comparar grupos.
Resultados y Discusión
Características Físico-Químicas del Grano
Se observaron diferencias significativas entre los grupos de maíz analizados:
- Peso hectolítrico: Las muestras de la VMU presentaron el valor más elevado, mientras que los criollos de 2006 (C2006) y los maíces importados tuvieron los valores más bajos.
- Tamaño de grano: El grano más grande correspondió a los maíces C2006, y el más pequeño a las muestras importadas.
- Dureza del grano (índice de flotación): Los maíces importados mostraron el valor más alto (grano más duro), y las variedades experimentales el más bajo (grano más suave). Los criollos (C2005 y C2006) y la VMU presentaron valores intermedios.
En términos generales, los granos de las variedades mejoradas son pequeños y duros, mientras que los criollos y la VMU son de dureza y tamaño intermedios. Los maíces importados resultaron ser los más suaves.
En cuanto a la composición química:
- Proteína cruda: No se encontraron diferencias estadísticas significativas entre los grupos, aunque numéricamente los maíces importados presentaron el contenido más bajo.
- Cenizas: Las variedades experimentales tuvieron el valor más alto, y los maíces importados el más bajo.
- Extracto etéreo (aceite): Los maíces C2006 y C2005 mostraron un contenido promedio mayor, mientras que las muestras importadas tuvieron el más bajo.
Las características del grano de maíz son cruciales para diversas industrias:
- Molienda seca: Se prefiere grano de alta densidad para optimizar el rendimiento y la calidad de las sémolas.
- Refinación de almidón: Se buscan granos suaves de baja densidad, que requieren menor tiempo de remojo y contienen mayor proporción de almidón y menor de proteína.
- Industria pecuaria: Se requieren maíces amarillos de textura intermedia a suave para facilitar la molienda y mejorar la digestibilidad del almidón en animales monogástricos.
Los materiales nativos analizados son aptos para la industria pecuaria, especialmente la avícola, siendo valorados por los avicultores de Querétaro por su contenido de aceite. Los materiales mejorados presentan características más favorables para la molienda seca y la elaboración de frituras.
Contenido de Carotenoides
En las muestras de 2005, la VMU superó a los maíces nativos en contenido de carotenoides. Los nativos mostraron un rango de 11.9 a 22.1 ug/g de harina seca, con el valor más alto en el material nativo 14-250. En el ciclo 2006, los nativos también presentaron el menor contenido, con un rango de 14.4 a 25.4 ug/g de harina seca, y la muestra 20 R2 con el valor más elevado. En promedio, los maíces C2005 tuvieron menor contenido que los C2006. Estas diferencias podrían atribuirse a la variabilidad genética, a las condiciones de cultivo y al tiempo de almacenamiento previo al análisis, ya que los carotenoides son susceptibles a la luz y la temperatura.
En las muestras de 2006, las variedades experimentales mostraron el mayor contenido, alcanzando un máximo de 41.5 ug/g en el grano V-55A. Entre los maíces de importación, las muestras de grano entero presentaron el contenido más elevado, mientras que la muestra de grano molido tuvo el menor. Se especula que la trituración del grano pudo favorecer la degradación de los carotenoides debido a una mayor exposición al oxígeno atmosférico.
Los valores de carotenoides obtenidos en este estudio son comparables a los reportados por otros autores, aunque los valores de las variedades experimentales superaron los rangos máximos previamente documentados.
Correlación del Contenido de Carotenoides con Variables Físicas y Color de Harina
Se encontró una correlación positiva altamente significativa (p<0.01) entre el contenido de carotenoides y el peso hectolítrico, indicando que los maíces más duros tienden a tener mayor contenido de carotenoides. Por otro lado, la correlación con el índice de flotación fue negativa y significativa (p<0.05), reforzando esta observación. Estos hallazgos contrastan parcialmente con estudios previos que reportaron una correlación positiva del índice de flotación con el contenido de provitamina A.
El parámetro +b* del colorímetro Hunter-Lab, que representa el tono amarillo, mostró una correlación de Pearson positiva de 0.83 (p<0.01) con el contenido de carotenoides en la harina cruda. Esto confirma que un mayor contenido de carotenoides se asocia directamente con un color amarillo más intenso en la harina.
como funciona un colorimetro sistema CIE Lab
La escala de colores LOVIBOND®, utilizada en la industria alimentaria para evaluar la calidad de productos como los ovoproductos líquidos, se basa en la medición del color para asegurar la consistencia y la calidad. Aunque este sistema se menciona en el contexto de ovoproductos, la tecnología subyacente de medición de color, como la utilizada por HunterLab, es relevante para cuantificar parámetros como el tono amarillo en harinas de maíz. El modelo F de Lovibond Tintometer®, diseñado para aplicaciones en alimentos, utiliza filtros de vidrio coloreado (rojo, amarillo, azul, neutro) para expresar el color en unidades Lovibond®, permitiendo una caracterización precisa. La medición del color es un criterio clave de calidad en aceites comestibles, extractos líquidos y otros productos, indicando pureza, estabilidad y calidad.