Durante el proceso de nixtamalización, se producen una serie de cambios químicos en el maíz

Cambios del maíz durante la nixtamalización

Durante el proceso de nixtamalización, se producen una serie de cambios químicos en el maíz; los cuales dan la maleabilidad a la masa y a las tortillas (Durán Domínguez, 1999). El proceso sirve para suavizar al grano de maíz, facilitar la molienda y eliminar el pericarpio, por otro lado, se ha demostrado que durante el proceso de nixtamalización se pierden nutrientes presentes en el maíz antes del tratamiento, como es la fibra (Gómez Aldapa y col., 1996; Pflugfelder y col., 1988; Bressani y Scrimshaw, 1958), y se producen cambios químicos que hacen que el valor nutricional aumente, de este modo, las tortillas tienen mayor calidad nutricional comparadas con el maíz crudo. En el proceso, se realiza un tratamiento selectivo de las proteínas del maíz; modificando su disponibilidad, tal es el caso de la Zeína, que es una proteína de bajo valor nutricional presente en gran cantidad en el maíz, la cual reduce su solubilidad durante la nixtamalización, contrario a ello, la Glutelina (proteína de mejor calidad nutritiva), incrementa su solubilidad y por ende la disponibilidad de aminoácidos esenciales presentes en ella (Martínez Flores y col., 2002). Otros cambios atribuidos a la nixtamalización, que se reportan son: aumento de hasta 2.8 veces del aminoácido lisina, aumento de disponibilidad de triptófano y

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aumento en la relación de isoleucina a leucina (Kartz y col., 1974; Bressani y Scrimshaw 1958). Además, la nixtamalización aumenta la disponibilidad de niacina, disminuyendo los riesgos de presentar pelagra (Pearson, 1957). Otros beneficios son la disminución de la presencia de aflatoxinas (Figueroa, 1999). Y en relación con la adición de hidróxido de calcio durante la nixtamalización, se reporta un aumento del contenido de calcio hasta en un 400%, comparado con el maíz crudo (FAO, 1993).

Dentro de los cambios que se producen, los más importantes son los del almidón que influyen directamente en las cualidades de masa y tortilla (Véles Medina, 2004). Es importante recordar, que el almidón se encuentra en la naturaleza en forma de estructuras complejas denominadas gránulos, los cuales son relativamente densos y se hidratan difícilmente en agua fría, y su capacidad espesante es sólo lograda cuando en el proceso de hidratación interviene el efecto del calor.

Otra cualidad interesante del almidón es que posee una estructura polimérica compuesta por dos polisacáridos: amilosa, que es esencialmente una estructura lineal y amilopectina, que es una estructura ramificada, ambas estructuras se pueden observar en la Figura 4 (Fennema, 1996).

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Los gránulos intactos pueden embeber agua de manera reversible, sin embargo al calentarse se produce el proceso denominado gelatinización que consiste en un hinchamiento irreversible del gránulo y posterior ruptura de algunos gránulos. La gelatinización completa se produce en un rango amplio de temperatura (Tabla 8),

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Figura 4. Estructura del almidón: amilosaa y amilopectinab.

Fuente: Galván Granados, 2007.

siendo los gránulos de mayor tamaño los primeros en gelatinizarse. El calentamiento continuo de los gránulos en un exceso de agua resulta en el hinchamiento de los gránulos y lixiviación adicional de los sólidos solubles (principalmente amilosa) y si se aplican fuerzas de cizalla se produce la disrupción total de los gránulos (Fennema, 1996). En general los procesos alimenticios como la nixtamalización no utilizan condiciones muy severas de tratamiento, produciéndose únicamente una gelatinización parcial y liberación de parte de las cadenas de amilosa y amilopectina, estas cadenas liberadas son expuestas al medio alcalino, y pueden ser hidrolizadas. El grado de hidrólisis depende de la severidad del tratamiento, temperatura y concentración de cal (Orozco y Orozco, 2007).

Tabla 8. Cualidades de almidones de maíz

Fuente: Fennema, 1996.

Aunado a lo anterior, el contenido de grasa se reduce en el nixtamal debido al proceso de saponificación e hidrólisis alcalina de los ácidos grasos, favorecido por el pH básico ocasionado por el hidróxido de calcio (Bello Pérez y col., 2002).

2.2.5. Desventajas del proceso tradicional de nixtamalización

A pesar de las bondades de la nixtamalización, el proceso tradicional presenta varios inconvenientes, entre los que destacan: el uso elevado de energía y agua, aunado a la gran cantidad de efluentes contaminantes (nejayote), con alto contenido de sólidos solubles. Estos desechos poseen una alta demanda bioquímica de

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oxígeno de alrededor de 2700 mg O2/ L (Rivera, 1994). Además de que durante el proceso se presentan pérdidas de nutrientes como tiamina, niacina, riboflavina, grasa, y almidón (Acero, 2004).

El proceso tanto tradicional, como el industrial, en su mayoría, tienen como fuente de energía la combustión de hidrocarburos, donde la transferencia de calor no se realiza uniformemente, debido a que el flujo de calor va de afuera hacia el interior del contenedor; siendo el material que se encuentra en el centro el que tarda más en calentarse, mientras que el que está más cercano a la pared exterior sufre una sobreexposición a la fuente de calor, obteniéndose un producto no uniforme en sus cualidades, que necesita de aditivos para ser homogenizado.

A ello se le suma la pérdida de calor por convección a través de las propias paredes de los contenedores, con lo que el proceso no está totalmente controlado en cuanto a su temperatura.

2.3. Procesos alternativos de nixtamalización

Las primeras investigaciones científicas sobre aspectos físico-químicos y nutricionales acerca de la tortilla se iniciaron en los años 50’s, cuando también se efectuaron varios esfuerzos por mejorar el proceso tradicional de nixtamalización. Sin embargo, éstos cubrieron aspectos básicos del proceso ya comercial, los cuales incluían disminuir las relaciones de agua a maíz, la concentración de cal, la temperatura y el tiempo de cocimiento y reposo, pero aún sin considerar cambios significativos al método tradicional de nixtamalización (Vaqueiro y Reyes, 1986).

Sin lugar a dudas, el mayor avance que se ha hecho al respecto es la obtención de harina de maíz nixtamalizada que ahorra el procedimiento cotidiano de nixtamalización para el usuario (FAO, 1993).

Las investigaciones hoy día, tienen diversos enfoques; desde reducir los tiempos de proceso, utilizar una menor cantidad de agua, reducir efluentes contaminantes, diseñar equipos para ahorrar energía, reducir la pérdida de nutrientes, proporcionar

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al producto una mayor vida de anaquel y crear procesos alternativos de fabricación de harina. Entre las investigaciones más trascendentes en el rubro se encuentran las descritas a continuación.

Bressani y col. (1962) analizaron un procedimiento basado en cocción con una presión en exceso de 0.35 a 1.05 kg/ cm2 sobre la presión ambiental, en condiciones secas y húmedas, durante 15, 30 y 60 min., sin emplear cal. Con base en los resultados encontrados, se determinó que no existió ningún efecto del tratamiento sobre la composición química y digestibilidad real de las proteínas, pero se disminuyó la solubilidad del nitrógeno.

El método de cocción bajo presión sin cal no redujo el contenido de fibra cruda, que es uno de los efectos concretos de la cal por eliminación del pericarpio y el contenido de calcio fue notablemente inferior al de la masa seca elaborada según el método tradicional.

Mendoza (1975) describe un método de cocimiento alcalino de harina de maíz utilizando vapor. El aparato consta de una cámara que en la parte inferior está provista de un ventilador que permite tanto la circulación de aire con un movimiento constante de harina de maíz previamente mezclada con cal; el calor y el agua son suministrados de tal forma que el vapor de agua resultante permite humedecer la mezcla harina-cal, llevándose a cabo el cocimiento; posteriormente, la harina se transfiere a una cámara de enfriamiento y finalmente se muele para obtener la finura requerida.

Molina y col. (1977) ensayaron un procedimiento de producción de harina instantánea para tortillas mediante secado en tambor en una fábrica experimental; para esto mezclaron harina de maíz con agua en una proporción de 3: 1, añadiendo un 0.3 % de cal sobre la base del peso de maíz. Una vez realizada la mezcla, se pasó la masa por un secador de doble tambor calentado con vapor a 15, 20 y 25 libras por pulgada cuadrada (1,05, 1,40 y 1,75 kg por cm2) a 93°, 99° y 104°C de temperatura superficial y a 2, 3 y 4 rpm. El procedimiento produjo una harina instantánea con características fisicoquímicas y organolépticas idénticas a las de la

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muestra de referencia elaborada según el método tradicional, pero que diferían de las de un producto comercial.

Otro método de producción de harina instantánea, es el descrito por Johnson y col. (1980), donde mediante la micronización se realiza un procesamiento en seco utilizando quemadores de gas e infrarrojo. Este proceso consiste en mezclar los granos de maíz pre-quebrados en solución diluida de calcio y posteriormente la mezcla se somete a cocimiento por infrarrojo. El grano de maíz es cocido rápidamente desde su parte más interna hacia el exterior e inmediatamente los granos calientes son hojueleados en rodillos corrugados de acero, enfriados, y molidos hasta obtener la harina instantánea.

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