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Capitulo 3 Tecnolog�a postcosecha: la preelaboraci�n
Indice
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La posibilidad de modificaci�n de los componentes qu�micos del ma�z y de su valor nutritivo no acaba cuando se cosecha el grano. Los eslabones posteriores de la cadena alimentaria, como el almacenamiento y la elaboraci�n, tambi�n pueden dar lugar a una disminuci�n notable de la calidad nutritiva del ma�z y, lo que es peor, volverlo inservible para el consumo humano o animal o para aplicaciones industriales.
La recolecci�n del ma�z es una actividad muy mecanizada en los pa�ses desarrollados, mientras que en los pa�ses en desarrollo �sta se hace a�n manualmente. El sistema mecanizado no s�lo arranca la mazorca de la planta, sino tambi�n el grano de la panoja, mientras que la recolecci�n a mano requiere arrancar primero la mazorca, y posteriormente mondarla. En ambos casos, el ma�z se recoge habitualmente cuando tiene un contenido de humedad del 18 al 24 por ciento. Los deterioros ocasionados al grano (normalmente durante la operaci�n de descascaramiento) guardan relaci�n con el contenido de humedad en el momento de la recogida: cuanto menor sea la humedad, menor ser� el deterioro.
La calidad fisica del grano puede modificarse a causa de la recogida mec�nica, el descascaramiento y el secado. Los dos primeros procesos dan lugar en ocasiones a da�os externos, como la ruptura del pericarpio y de partes en torno al germen, lo cual facilita el ataque de los insectos y hongos. El secado, en cambio, no ocasiona da�os fisicos marcados, pero si es demasiado r�pido y se efect�a a temperaturas elevadas, puede hacer que se formen quebraduras por la tensi�n, as� como ampollas y descoloramiento que tendr�n repercusiones en la eficiencia de la molienda en seco y en otros procesos (Paulsen y Hill, 1985).
En los paises tropicales, el secado se acelera parcialmente inclinando la parte superior de la planta que sujeta la mazorca, m�todo que ayuda adem�s a evitar que los granos se empapen cuando llueve. Tanto si se recogen mec�nica o manualmente, los granos contienen excesiva humedad para poder almacenarlos con seguridad y hay que secarlos hasta niveles seguros de humedad: aproximadamente 12 por ciento a 30�C y 14 por ciento a 10�B (Herum, 1987). La estabilidad del grano almacenado depende de la humedad relativa de los gases intersticiales, que obedece tanto al contenido de humedad del grano como a la temperatura. Un contenido de humedad bajo y bajas temperaturas de almacenamiento disminuyen las posibilidades de deterioro y propagaci�n de microbios. As� pues, la aireaci�n es un elemento muy importante del almacenamiento del ma�z, como medio para mantener baja la humedad relativa de los gases intersticiales.
En los paises tropicales se han observado graves p�rdidas de ma�z, de hasta el 10 por ciento, sin incluir las ocasionadas por los hongos, los insectos y los roedores. Si se incluyen �stas, las p�rdidas pueden ascender hasta al 30 por ciento en las zonas h�medas tropicales o del 10 al 15 por ciento en las zonas templadas. Scheinder ( 1987) observ� en Honduras p�rdidas postcosecha del 6,5 al 8,7 por ciento en el campo y del 7,4 al 13,9 por ciento en los almacenes. Las p�rdidas ocasionadas por los hongos, sobre todo Aspergillus y Penicilllum, tienen importancia no s�lo econ�mica sino tambi�n en el terreno de la salud, a causa de las aflatoxinas y las micotoxinas (De Campos, Crespo y Olszyna-Marzys, 1980).
En un estudio sobre el ma�z en venta en mercados rurales de Guatemala, Mart�nez-Herrera ( 1968) constat� que �ste estaba contaminado gravemente por varios hongos, y que algunas especies de Aspergillus -que, como es sabido, producen aflatoxina- aparec�an con frecuencia. Se ha demostrado que la m�xima contaminaci�n por aflatoxinas del ma�z de Guatemala tiene lugar durante la estaci�n de las lluvias. Las muestras analizadas 20 d�as despu�s de la recolecci�n del ma�z presentaban un nivel total de aflatoxinas de 130 �g por kg de ma�z. Esas mismas muestras, analizadas 60 d�as despu�s, arrojaban un considerable aumento, de hasta 1 680 �g por kg. Estos datos y los de otros estudios indican que es imperativo secar el ma�z antes de almacenarlo. Hay diversos sistemas y equipos de secado que utilizan diferentes fuentes de energ�a, entre ellas la energ�a solar ( Herum, 1987 ). Es menester tener en cuenta varios factores: la temperatura, la potencia y la velocidad del aire, el ritmo de secado la eficiencia de los distintos m�todos de secado la calidad del grano, la fuente del combustible, los costos fijos y la gesti�n de las operaciones. El secado es una medida importante para obtener un grano de buena calidad, exento de hongos y de microorganismos y que ofrezca las caracter�sticas cualitativas adecuadas para su comercializaci�n y uso final.
M�todos de secado
Secado en capas. Este metodo consiste en colocar el granto recolectado en un recipiente. una capa tras otra. Cada capa de grano se seca parcialmente antes de colocar la siguiente. El granto se seca introduciendo aire a trav�s de un fondo perforado o por un conducto situado en el fondo del recipiente. Para aumentar la eficacia, se agita y mezcla con la nueva capa cl grano ya parcialmente seco. Otro m�todo consiste en retirar los granos parcialmente secos y secarlos totalmente en tandas. Uno de los problemas de �ste y otros m�todos de secado es el de encontrar la forma de mezclar granos de poca humedad con granos de mucha humedad para conseguir que el producto final tenga el equilibrio deseado; al intentarlo a menudo el grano se echa a perden Seg�n Sauer y Burroughs (1980) el equilibrio se alcanza en una proporci�n de m�s del 80 por ciento al cabo de 24 horas. Sc han ideado metodos para detectar cl ma�z que ha quedado con demasiada humedad en las mezclas de ma�z secado artificialnente.
Secadores port�tiles por tandas. Como las instalaciones de secado son costosas, son pocos los productores de ma�z-sobre todo los campesinos-que pueden disponer de una propia. Los secadores port�tiles por tandas son �tiles porque pueden llevarse de una finca a otra, funcionan mediante aire calentado a temperaturas de 140 a 180 0 F (60 a 82�C).
Secadores de flujo continuo. El principio del funcionamiento de estos secadores consiste en hacer pasar un flujo continuo de granos por secciones calentadas y no calentadas, gracias a lo cual se obtienen granos secos y a baja temperatura. Son el elemento central de los silos de grano.
Factores bi�ticos y no bi�ticos
La conservaci�n eficaz del ma�z, al igual que la de otros cereales y leguminosas alimenticias, se basa esencialmente en las condiciones ecol�gicas reinantes durante el almacenamiento, en las caracter�sticas f�sicas, qu�micas y biol�gicas del grano, en la duraci�n del almacenamiento, y, por �ltimo, en el tipo y caracter�sticas funcionales del local de almacenamiento. Los factores de importancia que influyen al respecto son de dos clases: en primer lugar, los de origen bi�tico, que comprenden todos los elementos o agentes vivos que encontr�ndose en condiciones favorables para su desarrollo- utilizar�n el grano como fuente de elementos de nutrici�n y con ello ocasionar�n su deterioro. Se trata fundamentalmente de insectos, microorganismos, roedores y aves. En segundo lugar est�n los factores no bi�ticos, que comprenden la humedad relativa, la temperatura y el tiempo transcurrido. Las caracter�sticas f�sicas y bioqu�micas del grano influyen en los efectos de dichos factores bi�ticos y no bi�ticos. La baja conductividad t�rmica del grano, su capacidad de absorci�n de agua, su estructura, su composici�n qu�mica, su ritmo de respiraci�n y calentamiento, la textura y consistencia del pericarpio y el m�todo y condiciones del secado influyen en los cambios que tienen lugar durante el almacenamiento.
Se han detectado p�rdidas de nutrientes en el ma�z almacenado en condiciones deficientes. Quackenbush ( 1963) constat� p�rdidas de caroteno en el ma�z almacenado a distintas temperaturas y condiciones de humedad. En otros estudios, se almacen� ma�z com�n y MPC en distintos tipos de recipientes, con y sin productos qu�micos. Al cabo de seis meses se analizaron varias muestras para determinar si se hab�an registrado da�os por insectos y hongos o si se hab�a modificado la calidad de las prote�nas. En ambos tipos de ma�z, el no protegido se hab�a deteriorado en alguna medida, no as� el ma�z al que se hab�an a�adido productos qu�micos; la calidad de las prote�nas no se modific� (Bressani et al., 1982). Otros cambios debidos al secado y al almacenamiento fueron: una menor solubilidad de las prote�nas; la modificaci�n del valor nutritivo para el ganado porcino; cambios de olor y sabor (Abraneson, Sinka y Milis, 1980); y cambios de la digestibilidad in vitro ocasionados por el deterioro debido al calor (Onigbinde y Akinyele, 1989).
A pesar de que las p�rdidas causadas por los insectos y las aves son considerables, se ha prestado mayor atenci�n a los problemas causados por las infecciones microbianas, no s�lo por las p�rdidas de grano ocasionadas, sino fundamentalmente a causa de los efectos t�xicos que los subproductos metab�licos de esos microorganismos tienen sobre la salud de los seres humanos y de los animales.
Los estudios sobre las repercusiones del ma�z infestado de insectos en la nutrici�n son escasos. Daniel et al. (1977) y Rajan et al. (1975) hallaron p�rdidas de treonina y de calidad de las prote�nas del ma�z infestado con Sitophilus oryzae. En el primero de los estudios citados, el �ndice de eficiencia prote�nica (PER) disminuy� al cabo de tres meses, desde un valor inicial de 1 ,30 a 0,91. En el segundo estudio, la treonina baj� de 3,5 a 2,9 g por 16 g N y el PER de 1,49 a 1,16. Los investigadores citados comprobaron tambi�n p�rdidas de eficacia del ma�z deteriorado en lo que se refiere a complementar las legumbres.
Otro aspecto importante para la nutrici�n es el aumento de �cido �rico, de un valor inicial de 3,5 a 90,6 mg por 100 g al cabo de tres meses; por otro lado tambi�n se detectaron p�rdidas de tiamina. Bressani et al. (1982) evaluaron cinco productos qu�micos y tres tipos de recipientes en lo que respecta a su eficacia para evitar el da�o producido por los insectos en la calidad nutricional del MPC. Cerca del 38 por ciento del grano no tratado (testigo) result� deteriorado por los insectos, aunque el hecho no afect� a la calidad de sus prote�nas.
Seg�n varias investigaciones, existe una relaci�n entre los da�os ocasionados por los insectos y la contaminaci�n por toxinas (entre otros, Fennell et al., 1978;P�rez,TuiteyBaker, 1982).
Christensen (1967) midi� algunos cambios ocurridos en el ma�z EE.UU. N� 2 almacenado durante dos a�os con contenidos de humedad de 14,5 y 15,2 por ciento y a temperaturas de 12, 20 y 25�C. Los cambios se evaluaron en lo tocante al aspecto, la invasi�n de hongos, el porcentaje de germinaci�n y el valor final de acidez lip�dica. Las muestras almacenadas a 25�C se deterioraron r�pidamente en ambos niveles de contenido de humedad. Las caracter�sticas las muestras con un contenido de humedad del 15,2 por ciento se vieron alteradas ligeramente al cabo de seis meses a 12�C, pero fueron considerablemente alteradas una vez transcurridos dos a�os. El ma�z almacenado con un contenido de humedad del 14,5 por ciento mantuvo su condici�n originaria al ser guardado a 12�C durante el per�odo de dos a�os, y s�lo cambi� levemente al cabo de a�o y medio a 20�C. Se observ� una gran variabilidad de la interacci�n insectoshongos; en algunas regiones en que se cultiva ma�z los insectos han producido graves da�os en las mazorcas en fase de maduraci�n, sin aparici�n de aflatoxinas, mientras que en otras zonas en las que los insectos hab�an ocasionado da�os similares hubo una aparici�n relativamente difundida de aflatoxinas en los granos en el momento de la recolecci�n.
Se han llevado a cabo muchos estudios para evaluar el valor nutritivo del ma�z mohoso, y aunque se ha detectado cierto aumento de su contenido de vitamina B, debido posiblemente a los metabolitos de los microorganismos, el da�o ocasionado a la salud de los animales sobrepasa con creces cualquier cambio positivo en la composici�n qu�mica. Algunos investigadores han estudiado el deterioro del valor nutritivo del ma�z da�ado por moho, como Mart�nez et al. ( I 970a), hallando importantes efectos negativos en las aves de corral y ratas de laboratorio alimentadas con ma�z mohoso; sin embargo, resulta dif�cil determinar si dichos efectos se debieron a las toxinas producidas por los hongos, o a una p�rdida de elementos nutritivos del substrato debido a que fueron consumidos por los microorganismos.
Christensen y Sauer ( 1982) analizaron las consecuencias de la invasi�n de hongos en los granos de cereales,encontrando que �stos reducen la calidad y clase de los granos a trav�s de la p�rdida de materia seca, decoloraci�n, calentamiento, formaci�n de pulpa y contaminaci�n por micotoxinas. Los indicios microbianos de invasi�n de hongos y deterioro de las simientes son: el deterioro visible, la infecci�n de las semillas, el n�mero de prop�gulos de hongos, la emisi�n de di�xido de carbono y la disminuci�n de la germinaci�n de las semillas y del contenido de ergosterol.
Inhibici�n de la contaminaci�n de aflatoxinas
Las investigaciones acerca de c�mo proteger el ma�z contra la destrucci�n por contaminaci�n de aflatoxinas han avanzado en dos direcciones: la primera es la inhibici�n de la propagaci�n del Aspergillus flavus o A. parasiticus. y la otra consiste en suprimir las aflatoxinas despu�s de producidas por la infecci�n de As pergillus. La mayor�a de los investigadores han centrado su labor en la inhibici�n de la propagaci�n de los hongos, y ya se han hallado algunos productos qu�micos eficaces en condiciones de almacenamiento; esto, sin embargo, no resuelve el problema de la contaminaci�n en el campo producida por mohos, dado que las esporas aerotransportadas son muy abundantes en el medio ambiente. Las esporas pueden germinar en la panoja e infestar los tejidos internos en condiciones �ptimas de temperatura y humedad. Por consiguiente, otros investigadores se han dedicado a estudiar la posibilidad de destoxificaci�n.
El tostado es una operaci�n eficaz para disminuir los niveles de aflatoxina, seg�n el nivel inicial de la toxina y las temperaturas a que se efect�e (Conway y Anderson, 1978). Si bien las temperaturas elevadas pueden eliminar hasta un 77 por ciento de aflatoxinas, es sabido que tambi�n reducen el valor nutritivo del producto. La mezcla de ma�z contaminado por anatoxinas con agua amoniacal seguida por su tostado puede ser una manera sencilla y eficaz de descontaminarlo. Se han obtenido tambi�n buenos resultados utilizando amoniaco, aunque resulta dif�cil eliminar su olor en el grano tratado. Se han ensayado asimismo otros m�todos m�s complejos. As�, por ejemplo, Chakrabarti ( 1981 ) demostr� que se pueden disminuir los niveles de aflatoxina a menos de 20 ppb mediante tratamientos por separado a base de per�xido de hidr�geno al 3 por ciento, 75 por ciento de metanol, 5 por ciento de clorhidrato de dimetilamina o 3 por ciento de �cido percl�rico; estos tratamientos, sin embargo, ocasionan p�rdidas de peso as� como de proteinas y l�pidos. Otros m�todos consisten en utilizar di�xido de carbono con sorbato de potasio, as� como �xido de azufre.
Se ha prestado alguna atenci�n al empleo de hidr�xido de calcio, un producto qu�mico utilizado para la cocci�n del ma�z en agua de cal (Bressani, 1990). Los estudios efectuados ponen de manifiesto una reducci�n considerable de los niveles de aflatoxinas, aunque su magnitud est� directamente relacionada con los niveles iniciales. Las pruebas de alimentaci�n con ma�z mohoso tratado con hidr�xido de calcio han mostrado una recuperaci�n parcial de su valor nutritivo. Se puede disminuir considerablemente la contaminaci�n del ma�z por hongos mediante m�todos de recogida y manipulaci�n adecuados. El deterioro no s�lo aumenta el costo del grano, sino que adem�s no se puede restablecer totalmente su valor nutritivo. Aeste respecto, Siriacha et al. ( 1989) determinaron que si el ma�z desgranado se secaba inmediatamente al sol disminu�an las posibilidades de contaminaci�n en comparaci�n con el ma�z no secado y desgranado mec�nica o manualmente. El desgranado favorece la contaminaci�n por hongos, pues se deteriora la base del grano, que es �spera en comparaci�n con el resto. En cambio, el ma�z dejado en la panoja, aunque tiene niveles elevados de humedad, resiste relativamente bien a esa contaminaci�n.
Clasificacion de la calidad del grano
Con objeto de facilitar la comercializaci�n y de determinar las aplicaciones m�s adecuadas de los distintos tipos de ma�z producidos en el mundo, se han establecido determinadas caracter�sticas cualitativas del grano, aunque no han sido reconocidas por todos los pa�ses productores de ma�z. En los Estados Unidos el ma�z se clasifica en cinco categor�as, basadas en ciertos factores. El peso m�nimo en an�lisis se expresa en libras por bushel, libras por pie c�bico, o kilogramo por metro c�bico. Cuanto m�s elevado sea el peso en an�lisis m�s alta ser� la categor�a. La proporci�n de ma�z partido y de sustancias extra�as se expresa en porcentajes, que van del 2 por ciento en la Categor�a 1 al 7 por ciento en la Categor�a 5, l�mites m�nimo y m�ximo. Existe una clasificaci�n de granos deteriorados, que incluye los deteriorados por el calor. Las categor�as y normas abarcan tambi�n las clases de ma�z, como el amarillo, el blanco y el mezclado. El ma�z amarillo no debe contener m�s de un 5 por ciento de granos blancos, y el ma�z blanco no debe contener m�s de un 2 por ciento de granos amarillos. La clase mixta es la que contiene m�s de un 10 por ciento del otro grano.
El contenido de humedad del ma�z, elemento importante de su composici�n qu�mica, no se considera un factor de la calidad, aunque influye mucho en la composici�n, en los cambios de calidad durante el almacenamiento y elaboraci�n, y en su valor econ�mico. El ma�z con humedad elevada, de textura blanda, se deteriora con facilidad durante el almacenamiento, mientras que el cereal con niveles bajos de humedad se quiebra. El nivel de humedad m�s aceptado para la comercializaci�n del ma�z es el 15,5 por ciento. La densidad del ma�z -peso por volumen unitario- tiene importancia para el almacenamiento y transporte, dado que determina las dimensiones de los contenedores para ambas finalidades. El contenido de humedad y la densidad o el peso en an�lisis est�n relacionados mutuamente; cuanto m�s elevado sea el nivel de humedad, menor ser� la densidad especifica o peso en an�lisis. Este raspo cualitativo del ma�z tambi�n es importante a la hora de la molienda.
Otra caracter�stica cualitativa importante del ma�z es su dureza, que repercute en las caracter�sticas del proceso de molienda, la formaci�n de polvillo, las propiedades nutritivas, la elaboraci�n para productos alimenticios y el rendimiento de los productos obtenidos mediante operaciones de molienda en seco y h�meda. La dureza del ma�z est� regulada gen�ticamente, pero se puede modificar mediante pr�cticas de cultivo y mediante la manipulaci�n del grano recogido. Muchos investigadores han propuesto metodolog�as de medici�n de la dureza, destinadas a distintas aplicaciones (Pomeranz et a/., 1984, 1985 y 1986). El ma�z de endospermo c�rneo, as� como las variedades de ma�z cristalino y reventador, tienen granos duros, en tanto que las variedades de ma�z amil�cea y opaco tienen granos blandos. Algunos tipos de ma�z duro tienen una dureza intermedia.
Por �ltimo, otra caracter�stica cualitativa es que el grano no est� contaminado por hongos.