DETERMINACION DEL EFECTO FISIOLÓGICO DE LA FIBRA DE PRODUCTOS DE MAÍZ OBTENIDOS POR DIFERENTES PROCESOS TECNOLÓGICOS.

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1 DETERMINACION DEL EFECTO FISIOLÓGICO DE LA FIBRA DE PRODUCTOS DE MAÍZ OBTENIDOS POR DIFERENTES PROCESOS TECNOLÓGICOS. Acoltzi Tamayo Yesenia, Sánchez Vega Cristian, Robles Ramírez Carmen, Mora Escobedo Rosalva. Reyes Moreno Cuauhtémoc 1. Escuela Nacional de Ciencias Biológicas, Departamento de Graduados e Investigación en Alimentos, Apdo. Postal: , Código Postal México 17, D.F. 1 Maestría en Ciencia y Tecnología de Alimentos, Facultad de Ciencias Químico Biológicas, U.A.S. rosalmora@hotmail.com RESUMEN En las últimas décadas, diferentes estudios han revelado el efecto benéfico de la fibra dietética en la prevención y tratamiento de enfermedades como el cáncer de colon, enfermedades cardiovasculares, diabetes y estreñimiento, pero hay relativamente pocos estudios relacionados con la influencia de los diferentes tratamientos utilizados en la industria alimenticia sobre el contenido de fibra y su efecto fisiológico. En el presente trabajo se estudió la respuesta fisiológica a la ingestión de productos de maíz obtenidos por diferentes procesos tecnológicos como son: la nixtamalización y la extrusión con el propósito de obtener tortillas. Para ello, en un experimento de 14 días (7 de ellos de adaptación) se alimentaron 8 grupos de ratas Wistar con dietas conteniendo harina de maíz QPM fresca, harina QPM nixtamalizada, harina QPM extrudida, tortilla de harina de maíz nixtamalizada QPM, tortilla de harina de maíz extrudida QPM, además de harina Maseca, tortilla Maseca y una dieta de caseína con 5% de celulosa como referencia, respectivamente. Los parámetros fisiológicos evaluados fueron: ganancia en peso, alimento consumido, eficiencia de conversión de alimento (ECA), peso y volumen fecal. También se realizó el análisis proximal y la determinación de fibra dietética de todos los productos. Los productos extrudidos tuvieron una mayor ECA que los correspondientes productos nixtamalizados. Por otro lado, las tortillas tuvieron una menor ECA que las harinas de las que procedían. Todos los productos QPM mostraron un mayor contenido de proteína y una mejor ECA que los productos Maseca. El peso y volumen de heces excretadas en los 7 días de balance fue mayor para los productos extrudidos los cuales fueron los que presentaron mayor cantidad de fibra. El proceso de extrusión aumentó aparentemente el contenido de fibra debido, tal vez, a la formación de almidón resistente. El peso y volumen de heces estuvieron relacionados con el contenido de fibra y con el tipo de proceso. Los productos extrudidos QPM, además de ser nutricionalmente superiores a los productos derivados del maíz común, tienen como valor agregado un mayor contenido de fibra y una mejor repuesta fisiológica. Palabras clave: Extrusión, Nixtamalización, Maíz, Fibra, Efecto fisiológico INTRODUCCIÓN La fibra (material vegetal resistente a la hidrólisis por las enzimas del tracto digestivo de los mamíferos) es un importante componente de los alimentos que en las últimas décadas ha atrapado el interés de médicos, nutriólogos y especialistas en alimentos debido, inicialmente, a estudios epidemiológicos que relacionaban la carencia de fibra en el dieta con enfermedades tales como desórdenes gastrointestinales (estreñimiento, diverticulitis y cáncer de colon), obesidad, enfermedades cardiovasculares y diabetes (Olds,1986; Oguido, 1998). Sin embargo, con el tiempo se han ido acumulando evidencias que indican que los suplementos de fibra o los alimentos ricos en ella pueden

2 funcionar regulando los procesos de digestión y absorción. Las propiedades físicas y químicas que poseen las diferentes fuentes de fibra (capacidad de retención de agua, viscosidad, absorción de moléculas orgánicas, intercambio de cationes y fermentación en el intestino grueso ) son importantes en la determinación de sus efectos fisiológicos los cuales incluyen el aumento del volumen y peso fecal, regulación de la velocidad de digestión y absorción de nutrientes, reducción de los niveles de colesterol en plasma y disminución postprandial de glucosa en sangre. (Olds, 1986; Oguido, 1998). Algunos investigadores han señalado que los alimentos procesados en caliente pueden tener apreciables cantidades de almidón resistente (AR), que soportan la incubación prolongada con enzimas amiláceas (Herrera y col., 1998). Las características del almidón, su digestibilidad y propiedades nutricionales así como su cantidad pueden ser modificadas por el procesamiento hidrotérmico industrial (panificación, pastificación, extrusión, etc.). El AR, es altamente resistente a la acción de las enzimas amilolíticas de los mamíferos por lo que es considerado como un componente de la fibra (Bornet, 1993; Ranhotra, 1991). La alta utilización y niveles de consumo del maíz en los países en desarrollo ha propiciado la investigación sobre métodos de procesamiento que ayuden a introducir variedad así como a mejorar la funcionalidad y calidad de nutrientes de los alimentos basados en este cereal (Sefa, 2004). La nixtamalización es un proceso de cocimiento alcalino del maíz que se practica en Latinoamérica desde la época prehispánica y con el que se obtiene una masa con la cual se preparan tortillas, atoles, tamales y otros alimentos propios de esa región. El componente esencial del proceso de nixtamalización es la cocción de los granos de maíz con cal, seguido por la remoción del pericarpio y su posterior molienda para hacer una masa. La cocción con cal tiene varias ventajas: facilita la remoción del pericarpio, controla la actividad microbiana, mejora la absorción de agua, aumenta la gelatinización de los gránulos de almidón y mejora el valor nutricional al aumentar la disponibilidad de niacina y mejorar el balance de aminoácidos (Bressani, 1990; FAO, 1993; Serna, Gómez y Rooney, 1990).). Este procedimiento disminuye el contenido de almidón pero eleva el contenido de fibra soluble y almidón resistente; este último parámetro se incrementa cuando el consumidor guarda las tortillas y vuelve a calentarlas mejorando así el mensaje nutracéutico de éstas, es decir, su capacidad de prevenir enfermedades del colon, entre otras (Bello-Pérez y col., 2002; Mora-Escobedo y col. 2004, Sáyago y col., 2005; Perales y col., 2005). Uno de los avances tecnológicos en las últimas décadas en la nixtamalización, ha sido la producción de harinas que incrementa la vida de anaquel de la masa y facilita la elaboración doméstica de tortilla. La nixtamalización tradicional para producir harinas instantáneas consume mucho tiempo y energía además de presentar problemas de altas descargas de líquido de desecho (3-10 l H 2 O/Kg. de maíz). La extrusión representa una alternativa tecnológica para producir harinas y no genera efluentes. Reyes Moreno y col. (2003) determinaron los parámetros óptimos en un proceso de extrusión para la producción de harina instantánea de maíz de calidad proteínica (QPM), obtenido por mejoramiento genético, obteniendo un producto con características fisicoquímicas y funcionales similares a las de las harinas de maíz nixtamalizado comerciales. Perales y col. (2005), encontraron que hubo un aumento del almidón resistente durante la producción de harinas de maíz QPM instantáneas, por las vías de nixtamalización y extrusión, y un aumento adicional durante la elaboración de tortillas a partir de dichas harinas. Algunos estudios realizados con diferentes cereales como la cebada, el trigo y el maíz, han revelado un aumento en el contenido de fibra y una mejor eficiencia de conversión del alimento después de su procesamiento por extrusión (Esposito y Arlotti, 2005; Martínez y col., 2002; Medel y col., 1999; Vasanthan y col., 2002; Ostergardinger, 1989). Martínez y col., 2002, reportaron, para productos de maíz común, un aumento de 36.2% en el contenido de fibra dietética en las tortillas hechas de masa fresca extrudida con 0.25% de cal con respecto a la harina de maíz crudo. Existen relativamente pocos estudios relacionados con la influencia de los diferentes tratamientos térmicos, químicos y mecánicos utilizados en la industria alimentaria sobre el contenido de fibra y su efecto fisiológico por lo que el objetivo de esta investigación fue el de determinar en ratas el efecto fisiológico de la fibra presente en productos de maíz obtenidos por diferentes procesos tecnológicos.

3 Materiales MATERIALES Y MÉTODOS. Los materiales de prueba fueron: harina de maíz nixtamalizada QPM, Harina extrudida QPM, tortilla Maseca, harina de maíz QPM fresca (sin tratamiento), harina Maseca, tortilla QPM nixtamalizada y tortilla extrudida QPM. Análisis químico Se efectuó el análisis químico proximal y la determinación de fibra dietaria total de acuerdo con los métodos del A.O.A.C (1997). Evaluación biológica. Animales: Se utilizaron ratas Wistar de 7 semanas de edad distribuidas aleatoriamente en grupos de 10 (5 machos y 5 hembras) por cada dieta de prueba, alojadas en jaulas de acero inoxidable individuales bajo condiciones ambientales controladas y dejando que el consumo de alimento y agua fuera ad libitum. El período de ensayo fue de 14 días.durante los últimos siete días se recolectaron diariamente las heces las cuales posteriormente se pesaron, se secaron y se volvieron a pesar. Se llevó también un registro del peso de los animales así como del consumo de alimento. El volumen fecal fue medido en una probeta graduada utilizando arena fina como medio de inmersión. Dietas: Se administraron los materiales de prueba tal cual pero adicionados de 2% de vitaminas, 4 % de minerales y ajustados a 10 % de grasa con aceite de maíz. Además, un grupo de ratas se alimentó con una dieta de caseína como referencia conteniendo 10% de caseína, 10% de aceite de maíz, 2% de vitaminas, 4% de minerales, 5% de celulosa y 69% de fécula de maíz. Registros: Los parámetros considerados durante los 7 días de balance fueron: peso inicial, peso final, ganancia en peso, ingesta de alimento, eficiencia de conversión de alimento, peso de heces y volumen fecal. RESULTADOS Y DISCUSION. En el cuadro 1 se muestran los resultados del análisis proximal y del contenido de fibra dietética de las muestras analizadas. Cuadro 1: Análisis proximal de productos de maíz. MUESTRA Proteína Grasa Cenizas Fibra dietética %BS %BS %BS %BS Harina nixtamalizada QPM Harina extrudida QPM Tortilla Maseca Harina QPM fresco Harina Maseca Tortilla nixtamalizada QPM Tortilla extrudida QPM

4 El análisis proximal nos revela la superioridad de las harinas de maíz QPM en cuanto al contenido de proteína cuyos valores promedio variaron entre 9.66% para la harina QPM fresca y 10.74% para la harina QPM extrudida, comparados con los productos Maseca cuyo contenido proteínico fue de 8.21% para la tortilla y 8.98% para la harina. En general, los productos extrudidos se distinguieron también por su menor contenido de grasa (3.44% para la harina y 3.60% para la tortilla) y su mayor contenido de cenizas (1.92% para la harina y 1.90% para la tortilla) comparados con los demás productos. Los productos nixtamalizados QPM tuvieron contenidos de fibra dietética inferiores a la correspondiente harina fresca lo cual corrobora lo reportado en otros estudios (FAO, 1993; Bressani y col., 1990; Bressani y col., 2001). La disminución en el contenido de fibra está relacionada con la remoción del pericarpio y la hidrólisis de hemicelulosa que ocurren durante la cocción con cal (Bressani, 2001; Bello y col., 2002). Los mayores niveles de fibra correspondieron a los productos QPM extrudidos los cuales presentaron valores por encima de los de la harina QPM fresca de la que procedían. Resultados semejantes obtuvieron Martínez y col. (2002) con productos de maíz común atribuyendo este aumento de fibra a la no remoción del pericarpio y a cambios en las proteínas que ocurren durante la extrusión con cal produciendo polímeros complejos que se convierten en fibra dietética. El aumento en el contenido de fibra probablemente también se deba a la formación de almidón resistente como resultado del procesamiento. Perales y col. (2005) han reportado un aumento de AR de aproximadamente 1% durante la producción de harinas instantáneas por las vías de nixtmalización y extrusión y está comprobado que el AR es un componente de la fibra dietética (Ranhotra y col., 1991). En el cuadro 2 se describen los resultados obtenidos en la evaluación biológica. Se observa que la eficiencia de conversión de alimento (ECA) fue mayor para los productos QPM (aproximadamente el doble) comparados con los productos de maíz común (Maseca) lo que concuerda con la mayor calidad nutricional de los productos QPM (FAO, 1993; Bressani y Benavides, 1990). También observamos que el procesamiento (nixtamalización o extrusión) no demeritó el valor nutritivo del maíz QPM, por el contrario, lo mejoró (ECA= para la harina extrudida y para la harina nixtamalizada contra de la harina QPM fresca). Sin embargo, la elaboración de tortillas redujo la ECA ligeramente (10.61 de la harina fresca contra 9.95 de la tortilla de harina nixtamalizada y de la tortilla de harina extrudida). En estudios con cerdos, Medel y col. (1999) encontraron que los cereales extrudidos mejoraban la ganancia en peso y la ECA con respecto a los cereales crudos. Martínez y col. (2002) encontraron que la extrusión y la nixtamalización mejoraron el valor de PER del maíz crudo.

5 Cuadro 2: Parámetros fisiológicos de ratas alimentadas con diferentes productos de maíz. Caseína Harina QPM nixtamalizada Harina QPM extrudida Tortilla Maseca Harina QPM fresca Harina Maseca Tortilla QPM nixtamalizada Tortilla QPM extrudida Peso inicial (g) Peso final (g) Ganancia en peso (g) Aumento ponderado (%) Consumo total de alimento (g) Consumo por día (g) Eficiencia de conversión (%) En el cuadro 3 se muestran los resultados de peso y volumen fecal de las ratas alimentadas con los diferentes materiales de prueba. La mayor producción de heces fecales correspondió a los grupos alimentados con los productos extrudidos: el peso de heces húmedas fue aproximadamente del doble para la harina extrudida y tortilla de harina extrudida comparados con los demás productos. El peso de heces secas y el volumen fecal también fueron mayores para estos dos productos los cuales, además, también fueron los que mostraron un mayor contenido de fibra. Es posible que la formación de almidón resistente durante la extrusión sea la responsable de esta mejor respuesta fisiológica. Los estudios de Ranhorta y col. (1991) demostraron la substancial capacidad del AR para aumentar el volumen fecal. Cuadro 3. Peso y volumen fecal de ratas alimentadas con diferentes productos de maíz. MUESTRA P.F.H. P.F.S. Vol. Fecal (g) (g) (ml) Caseína Harina nixtamalizada QPM Harina extrudida QPM Tortilla Maseca Harina QPM fresco Harina Maseca Tortilla nixtamalizada QPM Tortilla extrudida QPM P.F.H.: peso de heces húmedas; P.F.S.: peso de heces secas

6 CONCLUSIONES El proceso de extrusión aumentó el contenido de fibra debido, tal vez, a la formación de almidón resistente y a la formación de polímeros complejos. La nixtamalización, por el contrario, la redujo. Como se ha demostrado en numerosos estudios, un mayor contenido de fibra en la dieta se traduce en un aumento en el peso y volumen fecal. El peso y volumen de heces estuvieron relacionados con el contenido de fibra y con el tipo de proceso. Los productos extrudidos QPM, además de ser nutricionalmente superiores a los productos derivados del maíz común, tienen como valor agregado un mayor contenido de fibra y una mejor respuesta fisiológica. BIBLIOGRAFÍA Oficial Methods of Análisis of AOAC International, 1997, 16th Edition, Vol. II, Section , Method Bello-Pérez LA, Osorio-Díaz P, Agama-Acevedo E, Nuñez-Santiago C y Paredes-López O Chemical, Physicochemical and Rheological Properties of Masas and Nixtamalized Corn Flour. Agrociencia, 36: Bornet, F Technological treatments of cereals. Repercussions on the physiological properties of starch. Carbohydrate Polymers. 21(2-3): Bressani, R. 1990a. Chemistry, Technology and Nutritive Value of Maize Tortillas. Food Rev.. Int. 6: Bressani,R., V. Benavides, E. Acevedo y M.A. Ortiz Changes in Selected Nutrient Contents and in Protein Quality of Common and Quality-Protein Maize During Rural Tortilla Preparation. Cereal Chem. 67(6): Bressani, R., J.C.Turcios, L. Reyes y R. Mérida Caracterización Física y Química de Harinas Industriales Nixtamalizadas de Maíz de Consumo Humano en América Central. Arch. Lat. Nutr. 51(3): Esposito F., G. Arlotti, A. Bonifati y A. Napolitano Antioxidant Activity and Dietary Fiber in Durum Wheat Bran by-products. Food Res. Int. 38(10): FAO Maize in Human Nutrition. Food and Agriculture Organization of the United Nations. Serie pp. Guang-Hai Qi, Qi Yu Diao, Yan Tu, Shu Geng Wu and Shi-Huang Nutritional Evaluation and Utilization of Quality Protein Maize (QPM) in Animal Feed. Arch. Latin. Nutr. (NP). Herrera,I., E. González y J. Romero Fibra Dietética Soluble, Insoluble y Total en Leguminosas Crudas y Cocidas. Temas en Tecnología de Alimentos. Vol.2: Fibra Dietética. Programa Iberoamericano de Ciencia y Tecnología para el Desarrollo. IPN. pp Martínez, H.E., F. Martínez, J.D. Figueroa and J. González Studies and Biological Assays in Corn Tortillas Made from Fresh Masa Prepared by Extrusion and Nixtamalization Processes. J. Food Sci. 67(3):

7 Medel, P., S. Salado, J.C. Blas and G. Mateos Processed Cereals in Diets for Early-Weaned Piglets. Animal Food Sci. and Technol. 82(3-4): Mora-Escobedo, R., Osorio-Díaz P., García-Rosas M., Bello-Pérez A., Hernández-Unzón H Changes in Selected Nutrients and Microsctructure of White Starch Quality Maize and Common Maize during Tortillas Preparation and Storage. Food Sci. Tech. Int. 10(2): Oguido, A:K:, E.E. Takamatsu and F. Kikuchi Metabolic Balance of Fibers from Cereal Bran in the Diabetic Rats. Temas en Tecnologia de Alimentos. Vol.2: Fibra Dietética. Programa Iberoamericano de Ciencia y Tecnología para el Desarrollo. IPN. pp Olds, S.B Dietary Fiber: Physical and Chemical Properties, Methods of Analysis, and Physiological Effects. Food Tech. 40(2): OstergardInger K. and J. Vainionpää Effects of Extrusion Cooking on Starch and Dietary Fibre in Barley. Food Chem. 34(3): Perales, S.J., R. Gutiérrez, J. Milán, L Bello y C. Reyes Cambios en el Almidón de Maíz de Calidad Proteínica durante la Producción de Harinas Instantáneas y Tortillas. Gaceta de la U.A.S. Febrero de Ranhotra, G.S., J.A. Gelroth, K. Astrote and G:J: Eisenbraun Effect of Resistant Starch on Intestinal Responses in Rats. Cereal Chem. 68(2): Reyes Moreno, C., J. Milán, R. Gutiérrez, o. Paredes, E. Cuevas and J.A. Garzón Instant Flour from Quality Protein Maize (Zea mays) Optimization of Extrusion Process. Leben. Wissen u-technol. 36(7): Sáyago, S:G:, J. Tovar, P. Osorio, O. Paredes and L. Bello In Vitro Starch Digestibility and Predicted Glycemic Index of Corn Tortilla, Black Beans, and Tortilla-Bean Mixture: Effect of Cold Storage. J. Agric. Food Chem. 53(4): Sefa, S., B. Cornelius, E. Saky and E. Ohene Effect of Nixtamalization on the Chemical and Functional Properties of Maize. Food Chem. 86(3): Serna-Saldívar, S.O., Gómez, M.H. & Rooney, L.W The Technology, Chemistry and Nutritional Value of Alkaline Cooked Corn Products. In Y. Pomeranz, ed. Advances of cereal science and technology, vol. 10. St Paul, MN, USA, American Association of Cereal Chemists. Vasanthan, T., J. Gaososng, J. Yeung and J. Li Dietary Fiber Profile of Barley Flour as Affected by Extrusion Cooking. Food Chem. 77(1):