Material de estudio

Se utilizaron dos poblaciones de maíz con grano azul/morado de cada una de las siguientes razas: Chalqueño (CHAL), Elotes cónicos (EC) y Bolita (BOL). Las poblaciones de CHAL se obtuvieron en la delegación Álvaro Obregón, en el paraje “El Tejocote”, de San Bartolo Meyalco (19° 21’ 23.39” latitud norte, 99° 14’ 10.26” longitud oeste, a 2 700 msnm). Las de EC provinieron de las localidades de Mexicalzingo (19° 12’ 33” latitud norte, 99° 35’ 9” longitud oeste) y Tenango del Aire (19° 9’ 27” latitud norte, 98° 51’ 29” longitud oeste) Estado de México, situadas a alturas de 2 600 y 2 380 msnm, respectivamente. Las de la raza BOL se obtuvieron en las localidades de San Martín Tilcajete (16° 51’ 32” latitud norte, 96° 41’ 42” longitud oeste) y Valde Flores (15° 51’ 5.04” latitud norte, 96° 47’ 35.88” longitud oeste) en el estado de Oaxaca, situadas a 1 500 y 1 447 msnm, en ese orden.

Muestras de 1-2 kg de mazorcas de cada población se obtuvieron directamente con los productores y se guardaron en bolsas de plástico en condiciones de refrigeración hasta ser procesadas. La identidad de las poblaciones con su correspondiente raza se realizó con el apoyo de personal de amplia experiencia en la clasificación de germoplasma de maíz. Como control se incorporó un maíz de grano blanco (H-40) que se destina en la región de Valles Altos para la elaboración de tortillas. Con el fin de contar con información sobre la dureza del grano en las poblaciones de estudio y poder asignarles el tiempo de cocimiento adecuado durante la nixtamalización, se determinó la dureza del grano, mediante el índice de flotación (^{Salinas et al., 1992}).

Nixtamalización y elaboración de tortillas

La nixtamalización se realizó a partir de 100 g de grano limpio, con 200 mL de agua destilada y 0.7 g de óxido de calcio, de acuerdo con lo descrito por ^{Vázquez et al. (2014)}. La mezcla se calentó en una parrilla eléctrica hasta ebullición y se mantuvo por 20 min para las muestras de CHAL y EC, en tanto que las muestras de BOL se mantuvieron por 30 min. Estos tiempos se ajustaron de acuerdo con la dureza del grano. Las muestras se reposaron a temperatura ambiente por 12-14 h. El nixtamal se enjuagó con agua corriente para eliminar el exceso de cal y se molió en un molino de piedras. La masa se amasó y porciones de 20 g se moldearon en una tortilladora manual y se cocieron en una placa metálica (comal) de 15 s por un lado, 1 min por el lado contrario y 15 s por la cara de inicio, para la formación de la “ampolla”.

Color de la tortilla

Se midió en cuatro tortillas frías recién elaboradas, sobre la cara contraria a la ampolla, con un colorímetro Hunter Lab (Mini Scan XE Plus 45/0-L). Se obtuvieron los valores CIELab de L^*, a^* y b^*. A partir de estos dos últimos se calcularon los parámetros de Hue (ángulo de tono) y Croma (saturación del color), por medio de las expresiones: Hue= arctg(b^*/a^*), croma= (a^*2 + b^*2)^1/2 (^{McGuire, 1992}).

Preparación de las muestras de tortilla para sus análisis

Las tortillas, cortadas en trozos pequeños, se colocaron en charolas de aluminio y se deshidrataron en un horno (Riossa, MX) a 40 °C durante 24 h. Después se molieron en un molino tipo ciclónico (UDY, USA) con malla 0.5 mm para obtener la harina, que se colocó en viales ámbar dentro de un desecador para determinar su composición de antocianinas, fenoles, actividad antioxidante y composición proximal y mineral.

Análisis proximal y de minerales

El análisis proximal se realizó de acuerdo a lo establecido por los métodos 920.152, 940.26 y 970.20 para proteína, cenizas y extracto etéreo, respectivamente de la ^{AOAC (1998)}. El contenido de almidón se determinó por el método de la Megazyme^® (^{McCleary et al., 1994}). La composición mineral de las tortillas se determinó por digestión con una mezcla diácida (HClO₄-HNO₃) y se analizó por espectrofotometría de emisión de flama (^{Jones y Case, 1990}). Todos los análisis se realizaron por duplicado.

Composición fenólica de las tortillas

Extracción de fenoles solubles. Se pesó 1 g de tortilla molida y seca y se agregaron 20 mL de metanol acidificado al 1% con ácido trifluoracético (TFA). La mezcla se sonicó por 15 min a temperatura ambiente y se almacenó a temperatura de refrigeración (4 °C) durante 115 min. Se centrifugó por 15 min a 4 000 rpm y se lfitró en papel Whatman No. 4. El volumen se ajustó a 20 mL con el mismo solvente de extracción. Este extracto se empleó para las determinaciones de antocianinas totales (^{Salinas et al., 2005}), fenoles solubles totales (^{Singleton y Rossi, 1995}) y actividad antioxidante (^{Re et al., 1999}; ^{Soler et al., 2000}).

Antocianinas totales (CAT). Se elaboró una curva patrón con cianidina-3-glucósido (Extrasynthese, FR). Los resultados se expresaron en mg equivalentes de cianidina 3-glucósido/100 g de muestra seca (MS). Fenoles solubles totales (FST). El análisis se realizó mediante el ensayo de Folin-Ciocalteu, (^{Singleton y Rossi, 1995}). El contenido de FST se expresó en función del ácido gálico, para lo cual se elaboró una curva patrón de este ácido. Los resultados se reportan en mg equivalentes de ácido gálico (EAG) por 100 g de MS.

Actividad antioxidante (AA)

Método de DPPH

Se utilizó el método del radical libre DPPH (1,1- difenil -2-picril-hidrazina) de acuerdo con lo descrito por ^{Soler et al. (2000)}. La actividad antioxidante se expresó como porcentaje de DPPH reducido.

Método de ABTS

Se determinó mediante la metodología de ABTS (2-2’-azinobis( 3-etilbenzotiazolina-6-ácido sulfónico) descrita por ^{Re et al. (1999)}. Se calculó el porcentaje de ABTS reducido y se expresó como micromoles equivalentes de Trolox (forma soluble del α-tocoferol).

Análisis estadístico de los datos

Los datos se analizaron bajo un diseño completamente al azar, con dos repeticiones. Mediante el procedimiento estadístico proc ANOVA se realizó análisis de varianza y pruebas de comparación de medias entre tratamientos (tortillas de las tres razas y la de grano blanco), cuando se presentó significancia en el modelo. Los análisis se realizaron con el paquete estadístico SAS para microcomputadora (^{SAS, 2002}).

Color de tortillas

En la Figura 1A se presentan los datos de hue (ángulo de tono) y croma (índice de saturación de color) de las tortillas de grano azul morado de las poblaciones de maíz bajo estudio, además de la tortilla de maíz de grano blanco. Las tortillas de maíz azul de la raza BOL se ubicaron entre los tonos amarillo-verde, con valores de hue de 114.9 ±2.2° y 133.7 ±1.6°, para las colectas 89 y 120, respectivamente. Una de las muestras de la raza CHAL (colecta 16, hue=167.3 ±1.1°) se ubicó también entre estos tonos.

Figura 1 Color de las tortillas de maíz azul/morado y de la tortilla de maíz de grano blanco en el plano huecroma (A y B) y en el plano hue-luminosidad (C).  

La otra muestra de CHAL se colocó entre los tonos verde y azul, pero muy cercana al tono verde, con un valor de hue de 185.1±1.2°. Por su parte, las tortillas de las dos colectas (4 y 84) de la raza EC se ubicaron en el cuadrante comprendido entre los tonos azul y rojo, con valores de hue de 288.8 ±10.8 y 285.2 ±1.3°, respectivamente. ^{Del Pozo et al. (2007)} reportaron valores de hue de 357.6° y 5.9°, en tortillas de maíz azul nacional y americano, respectivamente. Estos valores se asocian con tonos morado-rojo (357.6°) y rojo-morado (5.9°). De acuerdo con lo esperado, la tortilla de maíz blanco se situó entre los tonos amarillo- rojo, muy próxima al amarillo, con un valor de hue de 82.0 ±0.7.

Los valores de croma observados en las tortillas de grano azul morado fueron bajos (entre 3 y 5), en relación al valor de la tortilla de maíz blanco, que presentó un valor de 25 (Figura 1A). Al remover del gráfico de la Figura 1A, los datos de la tortilla de maíz blanco, se pudo apreciar con mayor claridad los tonos de color de las tortillas de grano azul morado y las diferencias para esta variable entre las tortillas de las tres razas (Figura 1B).

La luminosidad es una variable relacionada con la brillantez de la muestra, varía entre 0 para el negro y 100% para el blanco. En las tortillas de grano azul morado esta variable se ubicó entre 37.2 y 50.3%, las tortillas de la raza BOL fueron las que presentaron los valores más elevados. Como era de esperarse, la tortilla de grano blanco presentó la mayor luminosidad, que fue de 72.6 ±1.5% (Figura 1C). En tortillas de maíz azul obtenidas de grano nacional y americano, ^{Del Pozo et al. (2007)} han señalado valores de luminosidad de 32 a 40%.

El análisis de varianza mostró diferencia estadística (p≤ 0.05) de las variables de color entre las tortillas de las poblaciones de las razas de maíz CHAL, EC y BOL bajo estudio. Los resultados de la comparación de medias entre las tortillas de las tres razas se presentan en el Cuadro 1, en el que se han agregado además los datos de las variables a^* y b^*. Lo más relevante de dicho cuadro es que las tortillas de las tres razas presentaron un tono verdoso, dado por los valores negativos de a^*.

CHAL= Chalqueño, EC= Elotes Cónicos, BOL= Bolita. L^*= luminosidad (%). Los valores después del signo ± corresponden a la desviación estándar de n= 4. Valores seguidos por la misma letra, dentro de cada columna no son estadísticamente distintos (Tukey p≤ 0.05). DMS= diferencia mínima significativa

Cuadro 1 Color en tortillas elaboradas a partir de poblaciones de maíz de grano azul/morado de tres razas. 

Estos resultados difieren de lo informado por ^{Del Pozo et al. (2007)} quienes reportaron valores positivos en esta variable, indicativo de un tinte rojo, en las tortillas obtenidas de maíz de grano azul de origen nacional y americano, un resultado similar fue informado por ^{Sánchez et al. (2015)} para harinas de maíz azul obtenidas por extrusión. El tono verdoso observado en las tortillas de este estudio posiblemente proviene de la combinación del color amarillo característico del pericarpio solubilizado durante el proceso de nixtamalización y el tono azul morado que las antocianinas del grano adquieren al hallarse en un medio alcalino (^{Salinas et al., 2005}; ^{Torskangerpoll y Andersen, 2005}).

Las diferencias de hue observadas entre las tortillas de las tres razas podrían atribuirse a diferencias en contenido y tipo de antocianinas en el grano de cada raza en particular. Al respecto, se ha reportado que el grano de colectas de la raza BOL posee un contenido menor de antocianinas que el de razas como EC y CHAL, además de presentar diferencias en los perfiles de antocianinas, con ausencia de peonidina en las colectas de la raza BOL. La estructura química de las antocianinas influye en el color que adquieren a pH alcalino, además de la temperatura y la concentración (^{Torskangerpoll y Andersen, 2005}), lo que complica precisar el origen de las diferencias de color entre las tortillas.

Otro dato que destaca en la información contenida en el Cuadro 1, es que únicamente las tortillas de la raza EC, presentaron valores negativos en b^*, que se relaciona con su tono de color azul. En harinas extrudidas de maíz azul se han informado valores negativos de b^* similares a los observados en las tortillas de la raza EC, al utilizar como fuente de álcali hidróxido de calcio o lactato de calcio, y valores elevados de L (63.68 a 67.94%) (^{Sánchez et al., 2015}), similares a las tortillas hechas de maíz de grano blanco.

No existen trabajos publicados que analicen el efecto del color en la tortilla de grano azul morado sobre la aceptabilidad por parte de los consumidores, a pesar de que es uno de los atributos de la apariencia de los alimentos que más consideran los consumidores al momento de seleccionarlos (^{Jha, 2010}) por lo que es un área que deberá abordarse para generar información sobre este aspecto, de las poblaciones de grano azul/morado que se presentan en muchas de las razas mexicanas.

Análisis proximal y mineral de las tortillas

Se presentaron diferencias estadísticas (p≤ 0.05) para aceite, cenizas y proteína entre las tortillas de grano azul/morado y las del maíz de grano blanco H-40 (Cuadro 2). El mayor contenido de aceite lo tuvo la tortilla de la raza CHAL. El contenido de aceite en la tortilla va a estar influenciado por el contenido en el grano y las pérdidas que ocurran durante el proceso de nixtamalización. ^{Martínez et al. (2002)} encontraron pérdidas de 10.3% de aceite al transformar en tortilla, por el método tradicional, un maíz comercial. Las pérdidas se deben a la saponificación de los aceites del grano por el álcali de la nixtamalización (^{Yahuac et al., 2013}).

^†= los valores están expresados en (%) base seca; ^††= expresados en mg 100 g^-1 base seca; DHS= diferencia mínima significativa

Cuadro 2 Composición química y mineral en tortillas elaboradas a partir de poblaciones de maíz con grano azul/morado de tres razas y un testigo de grano blanco. 

Las tortillas de la raza BOL fueron las de menor contenido de aceite, valor que fue estadísticamente igual al que presentaron las tortillas de maíz blanco. Este dato es relevante, si se toma en cuenta que uno de los usos tradicionales de esta raza es para la elaboración de tlayudas, que son tortillas gigantes que se consumen en la cocina Oaxaqueña y que requieren tener una vida de anaquel más larga que la tortilla común. Los valores obtenidos en contenido de aceite en las tortillas del presente trabajo son parecidos al valor de 3.2% base seca informado por ^{Vázquez et al. (2014)} para tortillas de maíz blanco, pero resultan ligeramente inferiores a 3.8% base seca reportado por ^{Hernández et al. (2007)} en tortilla de maíz azul.

El contenido de cenizas varió de 1.4 a 1.8% y no presentó diferencias estadísticas (p> 0.05) entre las tortillas de las tres razas de grano azul/morado, pero fue mayor al que se observó en las tortillas del maíz de grano blanco. Una fracción importante de las cenizas en la tortilla de maíz corresponde al calcio que es incorporado durante el proceso de nixtamalización, y que se concentra en el pericarpio y germen del grano nixtamalizado (^{Fernández et al., 2004}). El mayor (p≤ 0.05) contenido de proteína se presentó en las tortillas de BOL, el menor lo presentaron las tortillas de las razas CHAL y EC.

El mayor contenido de proteína en las tortillas de las colectas analizadas de la raza BOL se puede atribuir a la dureza del grano, que según ^{Salinas et al. (2012)}, es mayor que en razas de grano harinoso como EC y CHAL. Existe una relación directa entre el contenido de proteína en el grano de maíz y su dureza (^{Fox y Manley, 2009}). El contenido de almidón en las tortillas azules varió de 65.3 a 69.7%, en tanto que en la de grano blanco fue 69.7%. Los valores obtenidos para este componente de la tortilla son ligeramente inferiores al 72.92 ±0.44% informado por ^{Rendón et al. (2002)} en tortilla de maíz blanco comercial obtenida bajo el método tradicional de nixtamalización.

De manera general, los valores observados en la composición nutricional de las tortillas de grano azul/morado son parecidos a los informados por ^{Hernández et al. (2007)} para tortilla azul. El contenido de calcio varió de 130 ±20 a 170 ±10 mg 100 g^-1 base seca (BS) y fue estadísticamente diferente (p≤ 0.05) entre las tortillas de grano azul/morado y la tortilla de maíz blanco, que presentó el mayor valor, en tanto que el menor lo tuvo la tortilla de CHAL. La nixtamalización incrementa de forma considerable el contenido de calcio, con relación al grano (7.7 mg 100 g^-1 MS en grano a 114 mg 100 g^-1 MS en tortilla) (^{Figueroa et al., 2001}).

Durante este proceso, el calcio se fija de manera diferencial en las estructuras del grano, en el orden pericarpio>germen>endospermo (^{González et al., 2005}). Sin embargo, gran parte del pericarpio se pierde en el agua de cocimiento y lavado y con él, el calcio, por lo que es posible que los maíces que retienen mayor cantidad de pericarpio puedan contener mayor cantidad de calcio en sus tortillas. En el proceso de nixtamalización, factores como cantidad de álcali, tiempo de cocimiento y reposo, e intensidad del enjuague afectan el contenido de calcio en la tortilla (^{Bressani et al., 2004}), lo que dificulta la comparación objetiva de resultados con los de otros autores.

Los valores obtenidos en las tortillas de maíz azul/morado y de grano blanco son inferiores al valor de 204.9 ±22.9 mg (%), informado para tortillas de maíz blanco por ^{Bressani et al. (2004)}, pero parecidos a 114 mg (%) reportado por ^{Figueroa et al. (2001)} para una muestra de tortilla de grano blanco.

El contenido de hierro no presentó diferencia estadística (p> 0.05), entre las tortillas analizadas, en tanto que el zinc mostró diferencias (p≤ 0.05). El mayor contenido de zinc fueron a las tortillas de la raza CHAL, el menor a las razas EC y las tortillas de maíz blanco. Los valores de hierro en las tortillas azules y blancas de este estudio son mayores que 1.55 mg informado por ^{Bressani et al. (2004)} para tortilla de maíz blanco.

Los valores de zinc obtenidos en las tortillas azules y blanca son parecidos a los señalados por ^{Figueroa et al. (2001)} para tortillas de maíz blanco. Aunque se ha reportado un contenido mayor de hierro en maíces con grano azul, en relación a maíces de grano blanco o amarillo (^{Bodi et al., 2008}) en las tortillas de grano azul/morado analizadas el contenido de este mineral fue igual (p> 0.05) al de las tortillas de grano blanco.

Dado que el contenido de hierro en la tortilla de maíz no se afecta por las condiciones de nixtamalización (^{Bressani et al., 2004}), las diferencias se pueden atribuir al efecto ambiental y a la genética de los maíces. La concentración de micronutrientes (Fe y Zn) en el grano de maíz se ve fuertemente influenciada por el ambiente de producción, particularmente el tipo de suelo (^{Field et al., 2005}). Al no contar con esta información para las poblaciones de maíz analizadas, es difícil precisar la causa de las diferencias observadas para el contenido de Zn. Una comparación objetiva del efecto de la genética sobre el contenido de micronutrientes en tortilla de maíz requiere grano de cultivares crecidos en un mismo ambiente. En el caso de poblaciones nativas, este requerimiento se dificulta por la limitada adaptación que poseen.

Fenoles solubles totales (FST), antocianinas totales y actividad antioxidante en tortilla

De acuerdo con el Cuadro 3, los FST en las tortillas de grano azul/morado variaron de 68.8 ±4.27 a 82.78 ±0.93 mg equivalentes de ácido gálico (EAG) 100 g^-1 de muestra seca (MS), en tanto que en la tortilla de maíz blanco el valor de esta variable fue 59.32 ±2.53 mg EAG 100 g^-1 MS. Estos valores son superiores a los De la Parra et al. (2007) para tortilla de maíz de grano azul (39.1 ±1.5 mg EAG 100 g^-1 MS) y de grano blanco (47.2 ±1.8 mg EAG 100 g^-1 MS). Entre los principales compuestos fenólicos identificados en la fracción de FST se citan los ácidos ferúlico y p-cumarico (De la Parra et al., 2007), además de cianidina 3-glucósido (^{Salinas et al., 2003}).

DMS= diferencia mínima significativa; FST= fenoles solubles totales (mg equivalentes de ácido gálico 100 g^-1 de muestra seca); CAT= contenido de antocianinas totales (mg equivalentes de cianidina 3-glucósido 100 g^-1 de muestra seca); DPPH= porcentaje de DPPH reducido. ABTS= micromoles equivalentes de Trolox g^-1 de muestra seca.

Cuadro 3 Contenido de fenoles solubles totales, antocianinas totales y actividad antioxidante en tortillas de poblaciones de maíz con grano azul/morado y un maíz de grano blanco. 

El mayor valor numérico se presentó en las tortillas de la raza EC, en tanto que el menor lo tuvieron las tortillas de la raza BOL. Debido a la elevada variabilidad en el contenido de FST entre las dos poblaciones de la raza CHAL, no se apreciaron diferencias significativas para esta variable entre las tortillas de las tres razas. El menor valor de FST se presentó en las tortillas del maíz de grano blanco.

Dentro de los diferentes productos a base de cereales, a los que la población mexicana tiene acceso, se encuentran el pan y la tortilla de harina, además de la tortilla de maíz. La tortilla de maíz de grano azul morado tiene en promedio 50% más FST que el pan blanco (37 mg equivalentes de ácido ferúlico 100 g^-1 MS, (^{Menga et al., 2010}) y que la tortilla de harina de trigo (16.88 ±0.3 mg equivalentes de ácido ferúlico 100 g^-1 MS, (^{Anton et al., 2008}). Un mayor contenido de FST en el CAT de las tortillas de maíz de las razas CHAL y EC fue mayor que las de BOL, en maíz de grano blanco (H-40) el contenido fue marginal. El CAT en la tortilla de maíces de grano azul/morado se ve grandemente influenciado por el contenido de antocianinas en el grano. El grano de poblaciones de maíz de CHAL y EC tiene mayor contenido de antocianinas que BOL (^{Salinas et al., 2012}), y este patrón de comportamiento se conservó en las tortillas de maíz obtenidas bajo el método tradicional de nixtamalización.

De acuerdo a los resultados obtenidos con el método DPPH, la capacidad antioxidante de las tortillas de grano azul morado fue en el orden CHAL>EC>BOL>H-40; con el método de ABTS no se observó diferencia de CA entre las tortillas de las razas CHAL, EC y BOL, pero si entre éstas y las tortillas del maíz de grano blanco. Las diferencias en los resultados de los dos métodos se pueden atribuir a la sensibilidad diferencial de los fenólicos presentes en el extracto a los radicales libres de cada método (^{Alam et al., 2013}).

La mayor AA en las tortillas de grano azul/morado en relación al grano blanco, observada bajo los dos métodos utilizados se atribuye a las antocianinas, ya que los ácidos fenólicos son comunes en las tortillas de ambos colores de grano. Durante la nixtamalización una gran cantidad de las antocianinas del grano se pierde por la acción del álcali y la elevada temperatura (^{Salinas et al., 2003}; De la Parra et al., 2007). La antocianina predominante en la tortilla es cianidina 3-glucósido, ya que las de tipo acilado predominantes (cianidina 3-(6’ malonilglucósido y cianidina 3-(3’6’ dimalonil glucósido) pierden su radical acilo que está esterificado al azúcar y se convierten en cianidina 3-glucósido.