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El maíz en la alimentación humana parte 1 - Monografía



 
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Cereal. Características. Hábitat. Floración. Tipología. Grano. Composición. Nutrientes. Valor nutritivo. Utilización



 1.- Introducción



El maíz es hoy por hoy el cereal más importante y significativo después del trigo en los intercambios mundiales, aunque lamentablemente, en su mayor proporción como alimento destinado al ganado o materia prima para la obtención del almidón. Es oportuno señalar que en EEUU se han venido elaborando productos derivados del maíz, como los conocidos productos para el desayuno y el maíz dulce en conserva para comidas, hoy de gran aceptación en Europa. Sin embargo, España está muy por debajo de la media europea en el consumo de este maíz dulce.
Bajo condiciones climáticas adecuadas o mediante el aporte de riego, el maíz es el más productivo de los cereales. Desde el año 1948 al 1979, la producción mundial de maíz creció un 3.2% de media al año, frente al 1.1% de crecimiento anual para la superficie sembrada. Esta diferencia se debe a un fuerte incremento del rendimiento medio unitario, posible gracias al empleo de maíces híbridos altamente productivos, con la ayuda de técnicas agronómicas mejoradas, tales como mayor densidad de plantación, más y mejores abonos (especialmente nitrogenados), uso de pesticidas y herbicidas más efectivos, etc.
El maíz grano es la principal fuente de la alimentación humana en América. En Europa este lugar lo ocupa el trigo y en Asia el arroz. En el conjunto mundial, el maíz como fuente para la alimentación humana, ocupa el segundo lugar, después del trigo.
De la industrialización del maíz se obtienen importantes subproductos utilizados como materias primas industriales, así como para la alimentación humana y del ganado.

El gluten de la semilla tiene un gran valor como materia alimenticia. Está formado por una mezcla de sustancias nitrogenadas (proteínas) contenidas en el grano. Se usa en la preparación de alimentos ricos en proteínas para el ganado. Los principales son los concentrados de gluten, con el 23% de sustancias proteicas, y las tortas de gluten con el 41%.
Del gluten se obtiene aceite de múltiples usos: industriales, farmacológicos y domésticos. Como subproducto de esta extracción queda la torta de maíz, alimento concentrado de gran valor para el ganado. Su contenido proteico es aproximadamente del 2%.
Del maíz se benefician también algunos aminoácidos de gran valor alimenticio, tales como el ácido glutámico, leucina y tirosina.
La proteína del grano de maíz llamada “zeina” se emplea también para obtener plásticos, barnices y lana artificial.
El almidón del grano de maíz sirve como materia prima para la industria alimentaria. A partir del almidón se obtienen múltiples productos de panadería, maicena, confitería, goma de mascar, cervecería, etc.
Por medio de otros aprovechamientos industriales del maíz se benefician productos textiles, cosméticos, fabricación de papel y materiales de envasado, lavandería, adhesivos, etc.
El maíz, Zea mays, es el cultivo más importante de los EEUU. En un principio utilizado para la alimentación humana, hoy en día es uno de los alimentos básicos de los animales domésticos. En los EEUU se emplea para tal fin alrededor del 80% de la producción. En tiempos de Colón el maíz se cultivaba desde el sur de Canadá hasta el sur de Sudamérica. Se reconocen cinco tipos de maíz según sus aplicaciones: maíz para palomitas, maíz para extracción de harina, maíz “dulce”, maíz duro y maíz dentado. El maíz dentado, cuyos granos tienen una prominencia característica y es el más cultivado en el “cinturón verde” de los Estados Unidos, se utiliza primariamente como forraje.

2.- Generalidades



Características

: planta anual, muy exuberante, con tallo sencillo o poco ramificado. Este tallo es liso, erecto, medular, de 150-250 cm de altura y un grosor en la base de hasta 5 cm. Posee numerosos nódulos en una sucesión densa; en los más cercanos al suelo se desarrollan numerosas raíces que sirven para la percepción de las sustancias nutrientes y la captación de agua; además, sirven para reforzar la firmeza 99de la planta. A lo largo del tallo, se encuentran hasta 40 hojas acintadas, de 4-10 cm de anchura, más de 100 cm de longitud y un color verde oscuro. Las lemas son relativamente cortas (hasta 5 mm) y longitudinalmente escindidas o ciliadas. Las vainas son lisas. Las hojas son plantas con pilosidades diseminadas en la parte superior y forma ondulada en el borde; además, son ligeramente ásperas. Las panículas son terminales, muy grandes, de hasta 50 cm de longitud. Las ramas paniculares tienen espículas dispuestas en forma pareada con dos flores masculinas y dos lemas herbáceas, puntiagudas, pubescentes, polinervadas, de color violeta claro. Flores femeninas en inflorescencias en número de 1 a 3, que aparecen como brotes cortos, laterales, en las axilas de las hojas y en el tallo inferior o medio; se trata de mazorcas de tallo corto, encerradas en hojas involucrales anchas, verdosas (que en alemán reciben el nombre de “Lieschen”, “Elisitas”); llevan espículas pareadas, en 8-16 líneas longitudinales que constan, cada una de ellas, de dos flores, de las cuales solo de ha desarrollado una plenamente. Los ovarios son muy pequeños y miden a lo sumo 3 mm de longitud; sin embargo, en el periodo de floración, ostentan pistilos, de casi 20-40 cm, dotados con un estigma terminal. Estos pistilos, que después se desecan, sobresalen como un manojo marrón en la punta de la mazorca, entre las hojas. Por su parte, las lemas y las glumas anteriores de las flores femeninas no se desarrollan más. Los frutos pueden, por ende, quedar prearqueados, sin glumas. Los granos de maíz son, durante el periodo de maduración, blanquecinos, dorados, rojos o de color violeta oscuro.

Hábitat:

prefiere suelos limosos.

Distribución:

crece en todo el mundo como planta de cultivo.

Epoca de floración:

desde Julio hasta Septiembre.

Generalidades:

la forma silvestre del maíz, no ha sido aún localizada. Puede decirse con cierta exactitud, que las variedades del maíz que hoy en día se cultivan en toda la tierra tienen su origen en la región situada entre América central y meridional. Desde el punto de vista botánico, el maíz se diferencia de las demás plantas por sus flores de sexos separados y por la posición específica de las inflorescencias femeninas. Esto es muy comprensible, teniendo en cuenta que los granos de polen del maíz son inhabitualmente grandes y por ello no pueden ser transportados por el viento. Para la polinización basta con que, en un campo de maíz, estos granos avancen, girando simplemente sobre su eje, desde las inflorescencias masculinas que sobresalen en lo alto. La autopolinización está excluida, ya que las flores masculinas florecen siempre antes que las femeninas de la misma planta. El maíz es un cultivo muy productivo, que pertenece, como el mijo y la caña de azúcar, a las llamadas plantas tropicales de elevado rendimiento, ya que, a causa de un mecanismo fisiológico especial, pueden transformar más dióxido de carbono en hidratos de carbono que las demás plantas.

El maíz Híbrido:

el aumento de la producción de maíz se hizo posible principalmente gracias a la introducción de semillas híbridas que para obtenerlas se utilizaban como progenitores diversas líneas obtenidas por endogamia (asimismo de origen híbrido). Cuando tales líneas se cruzan, la semilla resultante produce plantas híbridas muy vigorosas. Las variedades que se quieren cruzar deben sembrarse en hileras alternas, retirando las inflorescencias masculinas de una de ellas a mano, de manera que todas las semillas que se produzcan a partir de dichas plantas serán híbridas. Mediante una selección cuidadosa de las mejores líneas cruzadas, se pueden producir los híbridos de maíz más vigorosos y apropiados para el cultivo en una zona determinada. Debido a la uniformidad de las características de las plantas híbridas, éstas son fáciles de cosechar y dan lugar a producciones más altas que los individuos no híbridos. Menos del 1% del maíz que se cultivaba en Estados Unidos en 1935 era híbrido, mientras que hoy en día lo es virtualmente en su totalidad. Actualmente se necesita mucho menos trabajo para conseguir mayores producciones por hectárea de lo que se requería antes.

3.- El Origen del Maíz



El maíz difiere en tal manera de sus antepasados que durante mucho tiempo no han podido ser identificados con certeza. Actualmente sabemos, sin embargo, que el maíz es la forma domesticada de la gramínea silvestre mejicana, el teosinte (Zea mexicana). El teosinte tiene espigas estrechas con dos hileras de semillas, cada una de ellas protegida por una cubierta muy endurecida. Sus semillas son difíciles de moler, pero son fáciles de utilizar una vez que se han cocido y han estallado, como las palomitas de maíz. El teosinte crece en localidades dispersas desde el norte de Chihuahua (Méjico) hasta Honduras. Se puede encontrar como mala hierba en los campos de maíz y en los márgenes de los cultivos y también como planta silvestre en los bosques con sequía invernal o en las laderas escarpadas de las elevaciones medias de Méjico. Es capaz de formar híbridos fértiles con el maíz dondequiera que se encuentren juntos. El maíz se conoce solo como planta cultivada.

La selección de las formas cultivadas del maíz comenzó en Méjico hace más de 7000 años. El proceso supuso, inicialmente, la selección de plantas que produjeran más hileras de semillas, tal y como el girasol moderno tiene muchas más flores, y consecuentemente, semillas, que el girasol primitivo. La espiga actual del maíz es homóloga con respecto a la porción terminal de una espiga lateral del teosinte, una estructura en principio totalmente estaminada (solo con flores masculinas) que se convirtió más tarde en pistilada (con flores femeninas) por efecto de una mutación con efectos drásticos. El cambio se acompañó del acortamiento y engrosamiento de toda la inflorescencia. Esto podría estar relacionado con el fenómeno de la transposición genética que se da en el maíz, cuyo estudio condujo a Bárbara McClintock a obtener el premio Nobel de Fisiología y Medicina en 1983. Los granos en la espiga de maíz se encuentran en cálices poco profundos de la espiga que difieren mucho de los del teosinte, más profundos y donde se encuentran los granos también más duros; además, ningún ejemplar de teosinte silvestre tiene una espiga pistilada en posición central, hecho que se da en el maíz.
El descubrimiento de una nueva especie de maíz silvestre perenne, Zea diploperennis, ha supuesto un interesante progreso en la historia de la evolución del maíz. Fue encontrada por Rafael Guzmán, un estudiante de la Universidad de Guadalajara, en 1978, en las montañas cercanas a Guadalajara, Méjico. Esta especie es capaz de producir híbridos fértiles con el maíz anual y lleva genes de resistencia a varios de los principales grupos de virus que infectan el maíz en los Estados Unidos, y para los cuales no se conoce ningún otro tipo de resistencia. Mediante el uso de esta especie los criadores de plantas también han sido capaces de desarrollar un maíz perenne, que puede ser útil en los suelos poco fértiles de las zonas subtropicales, y de hecho se está probando en el norte de Argentina. Zea diploperennis se encuentra de forma natural solamente en algunos campos pequeños de las montañas de su área de distribución, y podría haber desaparecido por efecto de la extensión de las zonas cultivadas sin llegar a ser conocida por la ciencia.

4.- Clasificación


La clasificación del maíz puede ser botánica o taxonómica, comercial, estructural, especial y en función de su calidad.

4.1.- BOTÁNICA



El maíz presenta el siguiente perfil taxonómico:

Reino            Vegetal

División        Tracheophyta: plantas con tejidos vasculares

Subdivisión        Pteropsidae: con hojas grandes

Clase            Angiospermae: plantas con flor; semillas dentro de frutos

Subclase        Monocotiledoneae: con un solo cotiledón

Grupo            Glumiflora

Orden            Graminales: generalmente hierbas

Familia        Gramineae: hojas con dos filas alrededor o tallos aplanados

Tribu            Maydeae

Género                 Zea: maíz

Especie        Mays: maíz cultivado o domesticado

Por tanto al maíz se le conoce como Zea Mays.

4.2.- COMERCIAL


Desde el punto de vista de compraventa, este cereal se clasifica de la siguiente manera:

Maíz blanco



La norma oficial mejicana lo define como el maíz que corresponde a este color, que presenta un valor menor o igual a 5% de maíces amarillos y que contenga como máximo 5% de maíces oscuros (rojo, azul y morado). Un ligero tinte cremoso, pajizo o rosado, no influye para designarlo como blanco.
La norma venezolana COVENIN lo tipifica como todo aquel maíz de granos blancos o blanco-amarillentos, que presenta un valor menor o igual a 3% de otros colores.
El departamento de Agricultura de Estados Unidos indica que es aquel maíz formado por granos blancos, que pueden contener hasta 2% como máximo de otros colores. Los granos blancos ligeramente teñidos de color paja o rosa, se consideran como blancos con la condición de que el color rosa cubra menos del 50% de la superficie del grano; si la cobertura del color rosa es igual o mayor a 50%, serán considerados como granos de otros colores.
Las industrias harineras y almidoneras prefieren este maíz debido al color blanco que imparte al producto terminado. En Estados Unidos es usado para hacer hojuelas de maíz y harinas gruesas; usualmente tiene un precio mayor que el maíz amarillo. Las prácticas culturales para su producción son similares a las del maíz amarillo, el único inconveniente es el efecto del grano de polen proveniente del maíz amarillo, ya que producirá un grano ligeramente amarillo.

Maíz amarillo



La norma oficial mejicana lo define como aquel maíz de granos amarillos o amarillos con un trozo rojizo, y que tenga un valor menor o igual a 6% de maíces de otro color.
La norma venezolana COVENIN indica que es el maíz de granos amarillos o amarillos con un trozo rojizo, y que tenga un valor menor o igual a 6% de maíces de otro color.
El departamento de Agricultura de Estados Unidos menciona que es aquel maíz compuesto por granos de color amarillo, y puede contener como máximo 5% de maíces de otros colores. Los granos ligeramente teñidos de rojo se considerarán como amarillo siempre y cuando el color rojo oscuro cubra menos del 50%, si no se consideran como maíces de otros colores.
Este maíz es procesado en la industria almidonera, ya que el gluten forrajero e muy codiciado por los ganaderos, debido a su contenido de carótenos (precursores de la vitamina A). También se utiliza en la fabricación de frituras de maíz, dada la coloración final del producto.

Maíz mezclado



La norma oficial mejicana estipula dos tipos diferentes de mezclado :

a)     Mezclado 1.

Lo define como todo aquel maíz blanco que contenga entre el 5.1 y el 10% de maíces amarillos, así como el maíz amarillo que presenta un valor entre el 5.1 y el 10 % de maíces blancos. Ambos sin sobrepasar el 5% de maíces oscuros.

b)     Mezclado 2.

Son aquellos maíces blancos que presentan más del 10% de maíces amarillos, así como los maíces amarillos que contengan más del 10% de granos blancos. Ambos sin sobrepasar el 5% de maíces oscuros.

La norma venezolana COVENIN indica que todo maíz blanco y amarillo que presente un valor mayor del 3% y el 6% respectivamente, de otros colores será tipificado como maíz mezclado.
El Departamento de Agricultura de Estados Unidos menciona que todo maíz blanco y amarillo que presenten valores que sobrepasen el 2% y el 5% respectivamente de granos de otros colores, será clasificado como mezclado.

Maíz pinto



La norma oficial mejicana lo define como todo aquel maíz blanco, amarillo y mezclado que contenga más del 5% de maíces oscuros (rojo, azul y morado).
La norma venezolana COVENIN y el Departamento de Agricultura de Estados Unidos no tipifican este tipo de maíz; probablemente se debe a que en estos países la variabilidad en colores no es tan amplia como en Méjico.
Este maíz no es muy aceptado por la industria harinera, ya que la imparte una coloración no deseada al producto final.
Para la determinación del color en Méjico y Venezuela se utiliza una submuestra de 100 g de la muestra original, después de haber separado las impurezas. El Departamento de Agricultura de Estados Unidos establece que esta determinación debe ser hecha de una submuestra de 250 g obtenida de la muestra original, después de quitar el grano quebrado y las impurezas.

4.3.- ESTRUCTURAL


A excepción del tunicado, el maíz puede dividirse en varios tipos (razas o grupos), en función de calidad, cantidad y patrón de composición del endospermo. Estos son: el maíz dentado, cristalino, amilaceo (harinoso), dulce y palomero.

Maíz dentado (Zea mays indentata)



Tiene una cantidad variable de endospermo corneo (duro) y harinoso (suave). La parte cornea está a los lados y detrás del grano, mientras que la porción harinosa se localiza en la zona central y en la corona del grano. Se caracteriza por una depresión o “diente” en la corona del grano, que se origina por la contracción del endospermo harinoso a medida que el grano va secándose. Se usa principalmente como alimento animal, materia prima industrial y para la alimentación humana. Se estima que el 95% de la producción de Estados Unidos es con variedades de este tipo.

Maíz cristalino (Zea mays indurata)



Contiene una gruesa capa de endospermo cristalino, que cubre un pequeño centro harinoso. Generalmente el grano es liso y redondo. En Estados Unidos se produce poco. Se siembra ampliamente en Argentina, en otras áreas de Latinoamérica y al sur de Europa, donde se usa como alimento animal y humano. Según el Departamento de Agricultura de Estados Unidos, este tipo de maíz es de cualquier clase (blanco, amarillo o mezclado), y consiste en un 95 % o más de maíz cristalino.

Maíz harinoso (Zea mays amilaceo)


Se caracteriza por un endospermo harinoso, sin endospermo cristalino. Es de producción limitada en Estados Unidos. Es muy común en la región andina del sur de América. En Méjico este tipo de maíz se usa para hacer pozole.

Maíz dulce (Zea mays saccharata)



En este tipo de maíz, la conversión del azúcar en almidón es retardada durante el desarrollo del endospermo. En Estados Unidos se consume en estado lechoso-masoso, como vegetal enlatado o consumo fresco.

Maíz palomero (Zea mays everta)



Es una de las razas más primitivas y es una forma extrema de maíz cristalino. Se caracteriza por un endospermo cristalino muy duro, que solamente tiene una pequeña porción de endospermo harinoso. Sus granos son redondos (como perlas), o puntiagudos (como el arroz). Aproximadamente el 0.1% de la superficie maicera total de Estados Unidos, se siembra con este cultivar, que se emplea principalmente para consumo humano en la forma de rosetas (palomitas), dada su característica de expansión al someterse al calor.
La capacidad de reventar parece estar condicionada por la proporción relativa de endospermo córneo, en el que los gránulos de almidón están incrustados en un material coloidal tenaz y elástico que resiste la presión de vapor generada dentro del grano al calentarse, hasta que alcanza una fuerza explosiva, que lo hace aumentar su volumen original unas 30 veces.


Maíz tunicado (Zea mays tunicata)



Se caracteriza porque cada grano está encerrado en una vaina o túnica. La mazorca está cubierta con “espatas” como los otros tipos de maíz. Se usa como ornamento o como fuente de germoplasma en los programas de fitomejoramiento.

4.4.-ESPECIAL   



El maíz puede ser alterado por medios genéticos para producir modificaciones en el almidón, proteína, aceite y otras propiedades, como se menciona a continuación.


Maíz céreo (waxi) (Zea mays cerea)



Fue introducido en Estados Unidos en 1908. La principal fuente de almidón con base en amilopectina antes de la Segunda Guerra Mundial fue la tapioca, importada de Asia Central; la ocupación de esa área por los japoneses cortó su suministro y se creó un programa de emergencia para producir el maíz ceroso a nivel comercial. Después de la guerra el maíz ceroso continuó como una importante fuente de almidón con base en amilopectina.
La diferencia con el almidón del maíz común, está en que el almidón del maíz céreo está compuesto de 100% amilopectina y se tiñe de color café rojizo con una solución al 2% de yoduro potásico, mientras que el almidón del maíz común contiene 73% de amilopectina y 27% de amilosa, además se tiñe de color azul en presencia de la solución anteriormente mencionada. Este maíz se usa como materia prima para la producción de almidón céreo, en la molienda húmeda del maíz en Estados Unidos, Canadá, Europa y México.
Los tipos de almidón céreo (nativo y modificado) son comercializados a nivel mundial debido a su estabilidad y a otras propiedades de sus soluciones. Son usados por la industria alimenticia como estabilizadores en pudines, salsas, pasteles, aderezos de ensaladas; en la industria papelera, en la elaboración del papel engomado como adhesivo.
De acuerdo con el Departamento de Agricultura de Estados Unidos, el maíz ceroso es el maíz de cualquier clase, que consiste en un 95% o más de maíz ceroso identificado por un análisis de laboratorio con base en una solución de yodo.

Maíz de alta amilosa, amylomaíz o ambos



Es el nombre genérico usado para designar al maíz que tiene un contenido alto de amilosa (50%). Este grano se produce exclusivamente para la industria húmeda del maíz. Hay dos tipos desarrollados comercialmente: el que tiene un contenido de amilosa entre 50 y 60 % y otro que contiene entre 70 y 80%.
El almidón de maíz de alto contenido de amilosa es usado en la industria textil y como adhesivo en la manufactura de cartón corrugado.


Maíz de alta lisina



Este es el nombre genérico para el maíz  que tiene un mejor balance de aminoácidos y por consiguiente, una mayor calidad de proteína para alimento humano o animal, en comparación con el tipo dentado ordinario, que es deficiente en lisina.
En 1964 se descubrió que el nivel de lisina es controlada genéticamente por un gen recesivo (opaco-2), que reduce el contenido de zeína en el endospermo e incrementa el porcentaje de lisina. La investigación agronómica con este maíz, indica que es ligeramente bajo en productividad y alto en humedad comparado con el maíz normal. Además el grano es suave y más sensible al daño. La investigación actual con híbridos más sofisticados indica que estas características (rendimiento y grano suave) pueden mejorarse.

Maíz de alto contenido de aceite


En el verano de 1896, C. G. Hopkins, de la Universidad de Illinois, comenzó un programa de fitomejoramiento en maíz en relación con su contenido de aceite. El porcentaje de aceite del material que ha estado bajo selección continua, se ha incrementado desde 4 ó 5% (normal en maíz dentado) hasta 17.5%. Aunque las variedades con altos contenidos de aceite tienen un bajo rendimiento, las investigaciones recientes con la incorporación de nuevos genes, indican que las variedades que contienen entre 7 y 8% de aceite, pueden ser productivas en cuanto a rendimiento.


4.5.- POR SU CALIDAD



La calidad comúnmente es asociada con el grado de excelencia de un producto o material. Kramer y Twigg, citados por Finney (1973), la definen como una mezcla de características que diferencian una unidad de otra (del mismo producto) y que son significativas en la determinación de la aceptación de esa unidad por el comprador.
Los países que usan el maíz para alimento humano, trabajan para mejorar su calidad. En México, el Instituto Nacional de Investigaciones Agrícolas (INIA) es la dependencia oficial que realiza las investigaciones en los principales cultivos; para lograrlo dispone de 11 centros de investigación y de 54 campos experimentales ubicados en las principales áreas agrícolas, para la obtención de variedades mejoradas y de paquetes tecnológicos para los diferentes cultivos. Además, ha suscrito convenios de colaboración y coordinación con institutos nacionales e internacionales, como el Centro Internacional de Mejoramiento de Maíz y Trigo (CIMMYT), cuyo programa de investigación consta de dos etapas: la primera (unidad de apoyo), maneja un banco de germoplasmas que contiene más de 13.000 colecciones procedentes de 46 países, las nuevas introducciones y 29 complejos germoplásmicos que poseen adaptación climática, madurez, color de grano y textura específica; en la segunda etapa se suministran genotipos superiores a la unidad avanzada, que se dedica al manejo de poblaciones de maíz normal y con alta calidad proteica.
Las compañías privadas, debido a problemas inherentes al proceso industrial, diseñan su ideotipo para obtener un producto de mejor calidad y ser más competitivas en el mercado nacional e internacional.

5.- Estructura del grano



El fruto de la planta del maíz se llama comercialmente grano, botánicamente es un cariópside y agrícolamente se le conoce como semilla. Está formado por las siguientes partes:

Pericarpio:

Cubierta del fruto de origen materno, se conoce como testa, hollejo o cáscara.

Aleurona:

Capa de células del endoespermo, de naturaleza proteica.

Endoespermo:

Tejido de reserva de la semilla, que alimenta al embrión durante la germinación. Es la parte de mayor volumen. Hay dos regiones bien diferenciables en el endoespermo, el suave o harinoso y el duro o vítreo. La proporción depende de la variedad.

Escutelo o cotiledón:

Parte del embrión.

Embrión o gérmen:

Planta en miniatura con la estructura para originar una nueva planta, al germinar la semilla.

Capa terminal:

Parte que se une al olote, con una estructura esponjosa, adaptada para la rápida absorción de humedad. Entre esta capa y la base del gérmen se encuentra un tejido negro conocido como capa hilar, la cual funciona como un mecanismo sellante durante la maduración del grano. La formación de la capa negra indica grano maduro.

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Figura.- Corte longitudinal y transversal del grano de maíz.

6.- Composición química del maíz



6.1.- Composición química de las partes del grano.



Las partes principales del grano de maíz difieren considerablemente en su composición química.
La cubierta seminal o pericarpio, se caracteriza por un elevado contenido de fibra cruda, aproximadamente el 87%, la que a su vez está formada fundamentalmente por hemicelulosa (67%), celulosa (23%) y lignina (0.1%).
El endospermo, en cambio, contiene un nivel elevado de almidón (87%), proteínas (8%) y un contenido de grasas relativamente bajo. Aporta, además, la mayor parte del Nitrógeno que contiene el maíz.
El germen, se caracteriza por un elevado contenido de grasas crudas (33% por término medio), contiene también un nivel elevado de proteínas (próximo al 20%) y minerales. También contiene Nitrógeno, pero en menor medida que el endospermo.
De la capa de aleurona, de la cual se conocen pocos datos, tiene un contenido relativamente elevado de proteínas (19%) y de fibra cruda. Contiene cantidades reducidas de Nitrógeno.
El contenido de Hidratos de Carbono y proteínas de los granos de maíz depende en medida considerable del endospermo; el de las grasas crudas y, en menor medida, proteínas y minerales, del germen. La fibra cruda del grano, se encuentra fundamentalmente en la cubierta seminal. La distribución ponderal de las partes del grano, su composición química concreta y su valor nutritivo tienen gran importancia cuando se procesa el maíz para consumo; a este respecto, hay dos cuestiones de importancia desde la perspectiva nutricional: el contenido de ácidos grasos y el de proteínas. El aceite de germen suministra niveles relativamente elevados de ácidos grasos; cuando se dan ingestas elevadas de maíz, como sucede en determinadas poblaciones, quienes consumen el grano degerminado obtendrán menos ácidos grasos que quienes comen el maíz entero elaborado. Esta diferencia tiene probablemente igual importancia en lo que se refiere a las proteínas, dado que el contenido de aminoácidos de las proteínas del germen difiere radicalmente del de las proteínas del endospermo. Si se analiza todo el grano, el contenido de aminoácidos de las proteínas del endospermo, pese a que la configuración de estos en el caso del germen es más elevada y mejor equilibrada. No obstante, las proteínas del germen proporcionan una cantidad relativamente alta de determinados aminoácidos, aunque no suficiente para la calidad de las proteínas de todo el grano. El germen aporta pequeñas cantidades de lisina y triptófano, los dos aminoácidos esenciales limitantes en las proteínas de maíz. Las proteínas del endospermo tienen un bajo contenido de lisina y triptófano, al igual que las proteínas de todo el grano. La deficiencia de lisina, triptófano e isoleucina ha sido perfectamente demostrada mediante numerosos estudios con animales y un número reducido de estudios con seres humanos.
Está demostrada la calidad superior de las proteínas del germen en comparación con las del endospermo. Las variedades del cereal estudiadas comprenden tres de maíz común y una de maíz con proteínas de elevada calidad (MPC). En todos los casos, la calidad de las proteínas del germen es muy elevada en comparación con la de las del endospermo y patentemente superior a la calidad proteínica del grano entero. La calidad de las proteínas del endospermo es inferior a la del gramo entero, a causa de la mayor aportación de proteínas del germen. Los datos muestran también una diferencia menor de calidad de las proteínas del germen y del endospermo en la variedad del MPC. Además, el endospermo del MPC y la calidad del grano entero es notablemente superior a la calidad del endospermo y del grano entero de las otras muestras. Estos datos son también importantes para las modalidades de elaboración del maíz para el consumo y por sus consecuencias para el estado nutricional de los consumidores. También muestran con claridad la mayor calidad del MPC frente al maíz común. La calidad superior del endospermo del MPC también tiene importancia para las poblaciones que consumen maíz degerminado.


6.2.- Composición química general.



Puede haber variedad tanto genética como ambiental y puede influir en la distribución ponderal y en la composición química específica del endospermo, el germen y la cáscara de los granos.

Almidón



El componente químico principal del grano de maíz es el almidón, (que es la forma en que los cereales almacenan energía en el grano) al que corresponde hasta el 72 o 73% del peso del grano. Otros hidratos de carbono son azúcares sencillos en forma de glucosa, sacarosa y fructosa, en cantidades que varían del 1 al 3% del grano. El almidón está formado por dos polímeros de glucosa: amilosa y amilopectina. La amilosa es una molécula esencialmente lineal de unidades de glucosa, que constituye hasta el 25-30% del almidón. El polímero amilopectina también consiste de unidades de glucosa, pero en forma ramificada y constituye hasta el 70-75% del almidón.
Además de su valor nutritivo, el almidón es importante a causa de su efecto sobre las propiedades físicas de muchos de nuestros alimentos. Por ejemplo: la gelificación del pudin, el espesamiento de las salsas y el fraguado de algunos postres, está todo ello fuertemente influenciado por las propiedades del almidón. El almidón también es un producto industrial importante, particularmente en la industria papelera.


Proteínas



a) En general:



Las proteínas constituyen el siguiente componente químico del grano por orden de importancia. En las variedades comunes, el contenido de proteínas puede oscilar entre el 8 y el 11% del peso del grano y en su mayor parte se encuentran en el endospermo. Las proteínas de los granos de maíz están formadas por lo menos por cinco fracciones distintas (I, II, III, IV, V y residuos). Conforme a su descripción, las albúminas, las globulinas y el nitrógeno no proteico totalizan aproximadamente el 18% del total de nitrógeno, con proporciones del 7%, 5% y 6% respectivamente.

Las cantidades de proteínas solubles en alcohol son bajas en el maíz verde y aumentan a medida que el grano madura. La fracción de Teína resulta tener un contenido muy bajo de lisian y carecer de triptófano. Como esas fracciones de zeína constituyen más del 50% de las proteínas del grano, se desprende que ambos aminoácidos tienen también un porcentaje bajo de proteínas. En cambio, las fracciones de albúmina, globulina y glutelina contienen niveles relativamente elevados de lisian y triptófano. Otra característica importante de las fracciones de zeína es su elevadísimo contenido de leucina, aminoácido relacionado con la deficiencia de isoleucina. La calidad nutritiva del maíz como alimento viene determinada por la composición de aminoácidos de sus proteínas.
En el maíz común son patentes las carencias de lisian y triptófano. Pero también es importante su elevado contenido de leucina de este maíz.
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b)     Valor nutritivo de las proteínas.



Normalmente, el valor nutritivo de las proteínas vegetales es menor que el de la mayoría de las proteínas de origen animal, lo que se debe a varios factores que se discuten a continuación.
En general, las proteínas vegetales son deficientes en uno o varios aminoácidos, como es el caso de los cereales que carecen de una concentración adecuada de lisina mientras que las leguminosas son pobres en metionina. El balance adecuado de aminoácidos desempeña un papel muy importante en la calidad de las proteínas, ya que la deficiencia o el exceso de alguno de ellos, puede traer como consecuencia una reducción en el valor nutritivo del alimento. En las proteínas vegetales se presentan problemas de baja digestivilidad debido a una relación inadecuada de la concentración relativa de sus aminoácidos constituyentes, y que puede ser por:

un desequilibrio de aminoácidos.
un antagonismo de aminoácidos.
toxicidad de aminoácidos.

En el caso de las proteínas del maíz hay un desequilibrio muy marcado ya que existe un exceso de leucina con respecto a isoleucina, lo que reduce la utilización de esta última. Otras proteínas contienen concentraciones muy altas de prolina con respecto a lisina y arginina, razón por la cual, algunos cereales tienen un valor nutritivo muy bajo. La toxicidad se puede presentar cuando los alimentos contienen un porcentaje alto de metionina, ya que es el aminoácido mças tóxico, estos factores se deben tener en cuenta cuando se trata de fortificar los alimentos con aminoácidos, ya que la relación óptima entre ellos requiere ser estudiada con cuidado puesto que un exceso del aminoácido fortificante puede reducir el valor nutritivo de la proteína original, o bien, puede llegar a ser tóxico.
Aproximadamente el 80% de las proteínas del maíz y de otros cereales están constituídas por prolaminas y glutelinas, mientras que en el caso de las leguminosas son globulinas. La característica más importante de las prolaminas es que son poco digeribles y contienen una concentración baja de lisina, haciendo al maíz y otros cereales, alimentos de muy baja calidad nutritiva. Existen dos mutantes del maíz, producidos por modificación genética (opaco-2 y harinoso-2), en los cuales se reduce la cioncentración de prolamina y se aumenta considerablemente el contenido de lisona. Estos dos mutantes, tienen un mayor valor nutritivo que las diferentes variedades de maíz común.
Se ha llegado a la conclusión de que los pueblos precolombinos que sobrevivieron más tiempo fueron aquellos que utilizaban para su alimentación el maíz tratado termo-alcalinamente. Esto es muy interesante ya que las proteínas de maíz son de un valor nutritivo muy bajo, pero mejoran su calidad después de haber sido sujetadas a dicho tratamiento. A pesar de existir pérdidas de algunos aminoácidos, grasa y minerales, el maíz “nixtamalizado” presenta un valor mayor desde el punto de vista nutritivo que el maíz crudo. Este es muy deficiente en lisina y triptófano y además tiene un desequilibrio muy marcado en las concentraciones de leucina/isoleucina y todo esto hace que estas proteínas sean poco aprovechables por el hombre.

Por otra parte, la enfermedad de la pelagra, conocida como la de “las 3 Ds”, ya que causa Dermatitis, Diarrea y Demencia, se manifiesta en poblaciones cuya dieta está esencialmente basada en el maíz. Actualmente, los brotes de pelagra se localizan en ciertas zonas de África, en la India y en algunas regiones de la Península de Yucatán en México, en donde sus habitantes consumen el maíz sin ningún tratamiento termo-alcalino. La pelagra se presenta normalmente debido a grandes deficiencias de niacina y triptófano en la dieta. El triptófano es el precursor en las síntesis de niacina en el humano, y su equivalencia es de 60 mg de triptófano por 1 mg de niacina. Otro factor que influye en el desarrollo de la pelagra es la elevada concentración de leucina en el maíz, que es de aproximadamente 12-15% de la proteína; en efecto, se ha comprobado en diferentes investigaciones que la adición de un exceso de leucina en dietas balanceadas de caseína induce la pelagra. Sin embargo, el maíz híbrido opaco-2,con un mayor contenido de lisina y menor concentración de leucina no produce pelagra en animales de laboratorio.
La alta relación de leucina/isoleucina en el maíz se reduce durante los tratamientos termo-alcalínos debido a la destrucción de la leucina lo que mejora el valor nutritivo de la proteína. Como sucede en varios cereales, la niacina del maíz está unida a otros constituyentes de estos granos de tal forma que los tratamientos termo-alcalinos la liberan al hidrolizar los enlaces que la unen, haciéndola disponible. Estos dos factores parecen ser la principal razón por la que no se presenta la pelagra en poblaciones en las que el maíz se consume después de un tratamiento como la nixtamalización.

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