Capitulo 3 Tecnología postcosecha: la preelaboración

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La posibilidad de modificación de los componentes químicos del maíz y de su valor nutritivo no acaba cuando se cosecha el grano. Los eslabones posteriores de la cadena alimentaria, como el almacenamiento y la elaboración, también pueden dar lugar a una disminución notable de la calidad nutritiva del maíz y, lo que es peor, volverlo inservible para el consumo humano o animal o para aplicaciones industriales.

El secado

La recolección del maíz es una actividad muy mecanizada en los países desarrollados, mientras que en los países en desarrollo ésta se hace aún manualmente. El sistema mecanizado no sólo arranca la mazorca de la planta, sino también el grano de la panoja, mientras que la recolección a mano requiere arrancar primero la mazorca, y posteriormente mondarla. En ambos casos, el maíz se recoge habitualmente cuando tiene un contenido de humedad del 18 al 24 por ciento. Los deterioros ocasionados al grano (normalmente durante la operación de descascaramiento) guardan relación con el contenido de humedad en el momento de la recogida: cuanto menor sea la humedad, menor será el deterioro.

La calidad fisica del grano puede modificarse a causa de la recogida mecánica, el descascaramiento y el secado. Los dos primeros procesos dan lugar en ocasiones a daños 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 daños fisicos marcados, pero si es demasiado rápido y se efectúa a temperaturas elevadas, puede hacer que se formen quebraduras por la tensión, así como ampollas y descoloramiento que tendrán 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, método que ayuda además a evitar que los granos se empapen cuando llueve. Tanto si se recogen mecánica 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 propagación de microbios. Así pues, la aireación es un elemento muy importante del almacenamiento del maíz, como medio para mantener baja la humedad relativa de los gases intersticiales.

En los paises tropicales se han observado graves pérdidas de maíz, de hasta el 10 por ciento, sin incluir las ocasionadas por los hongos, los insectos y los roedores. Si se incluyen éstas, las pérdidas pueden ascender hasta al 30 por ciento en las zonas húmedas tropicales o del 10 al 15 por ciento en las zonas templadas. Scheinder ( 1987) observó en Honduras pérdidas 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 pérdidas ocasionadas por los hongos, sobre todo Aspergillus y Penicilllum, tienen importancia no sólo económica sino también 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 maíz en venta en mercados rurales de Guatemala, Martínez-Herrera ( 1968) constató que éste estaba contaminado gravemente por varios hongos, y que algunas especies de Aspergillus -que, como es sabido, producen aflatoxina- aparecían con frecuencia. Se ha demostrado que la máxima contaminación por aflatoxinas del maíz de Guatemala tiene lugar durante la estación de las lluvias. Las muestras analizadas 20 días después de la recolección del maíz presentaban un nivel total de aflatoxinas de 130 µg por kg de maíz. Esas mismas muestras, analizadas 60 días después, arrojaban un considerable aumento, de hasta 1 680 µg por kg. Estos datos y los de otros estudios indican que es imperativo secar el maíz antes de almacenarlo. Hay diversos sistemas y equipos de secado que utilizan diferentes fuentes de energía, entre ellas la energía 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 métodos de secado la calidad del grano, la fuente del combustible, los costos fijos y la gestión 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 características cualitativas adecuadas para su comercialización y uso final.

Métodos 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 través 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 método consiste en retirar los granos parcialmente secos y secarlos totalmente en tandas. Uno de los problemas de éste y otros métodos 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 Según Sauer y Burroughs (1980) el equilibrio se alcanza en una proporción de más del 80 por ciento al cabo de 24 horas. Sc han ideado metodos para detectar cl maíz que ha quedado con demasiada humedad en las mezclas de maíz secado artificialnente.

Secadores portátiles por tandas. Como las instalaciones de secado son costosas, son pocos los productores de maíz-sobre todo los campesinos-que pueden disponer de una propia. Los secadores portátiles por tandas son útiles 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.

Almacenamiento

Factores bióticos y no bióticos

La conservación eficaz del maíz, al igual que la de otros cereales y leguminosas alimenticias, se basa esencialmente en las condiciones ecológicas reinantes durante el almacenamiento, en las características físicas, químicas y biológicas del grano, en la duración del almacenamiento, y, por último, en el tipo y características funcionales del local de almacenamiento. Los factores de importancia que influyen al respecto son de dos clases: en primer lugar, los de origen biótico, que comprenden todos los elementos o agentes vivos que encontrándose en condiciones favorables para su desarrollo- utilizarán el grano como fuente de elementos de nutrición y con ello ocasionarán su deterioro. Se trata fundamentalmente de insectos, microorganismos, roedores y aves. En segundo lugar están los factores no bióticos, que comprenden la humedad relativa, la temperatura y el tiempo transcurrido. Las características físicas y bioquímicas del grano influyen en los efectos de dichos factores bióticos y no bióticos. La baja conductividad térmica del grano, su capacidad de absorción de agua, su estructura, su composición química, su ritmo de respiración y calentamiento, la textura y consistencia del pericarpio y el método y condiciones del secado influyen en los cambios que tienen lugar durante el almacenamiento.

Se han detectado pérdidas de nutrientes en el maíz almacenado en condiciones deficientes. Quackenbush ( 1963) constató pérdidas de caroteno en el maíz almacenado a distintas temperaturas y condiciones de humedad. En otros estudios, se almacenó maíz común y MPC en distintos tipos de recipientes, con y sin productos químicos. Al cabo de seis meses se analizaron varias muestras para determinar si se habían registrado daños por insectos y hongos o si se había modificado la calidad de las proteínas. En ambos tipos de maíz, el no protegido se había deteriorado en alguna medida, no así el maíz al que se habían añadido productos químicos; la calidad de las proteínas no se modificó (Bressani et al., 1982). Otros cambios debidos al secado y al almacenamiento fueron: una menor solubilidad de las proteínas; la modificación 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 pérdidas causadas por los insectos y las aves son considerables, se ha prestado mayor atención a los problemas causados por las infecciones microbianas, no sólo por las pérdidas de grano ocasionadas, sino fundamentalmente a causa de los efectos tóxicos que los subproductos metabólicos de esos microorganismos tienen sobre la salud de los seres humanos y de los animales.

Los estudios sobre las repercusiones del maíz infestado de insectos en la nutrición son escasos. Daniel et al. (1977) y Rajan et al. (1975) hallaron pérdidas de treonina y de calidad de las proteínas del maíz infestado con Sitophilus oryzae. En el primero de los estudios citados, el índice de eficiencia proteínica (PER) disminuyó al cabo de tres meses, desde un valor inicial de 1 ,30 a 0,91. En el segundo estudio, la treonina bajó de 3,5 a 2,9 g por 16 g N y el PER de 1,49 a 1,16. Los investigadores citados comprobaron también pérdidas de eficacia del maíz deteriorado en lo que se refiere a complementar las legumbres.

Otro aspecto importante para la nutrición es el aumento de ácido úrico, de un valor inicial de 3,5 a 90,6 mg por 100 g al cabo de tres meses; por otro lado también se detectaron pérdidas de tiamina. Bressani et al. (1982) evaluaron cinco productos químicos y tres tipos de recipientes en lo que respecta a su eficacia para evitar el daño producido por los insectos en la calidad nutricional del MPC. Cerca del 38 por ciento del grano no tratado (testigo) resultó deteriorado por los insectos, aunque el hecho no afectó a la calidad de sus proteínas.

Según varias investigaciones, existe una relación entre los daños ocasionados por los insectos y la contaminación por toxinas (entre otros, Fennell et al., 1978;Pérez,TuiteyBaker, 1982).

Christensen (1967) midió algunos cambios ocurridos en el maíz EE.UU. N° 2 almacenado durante dos años 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 invasión de hongos, el porcentaje de germinación y el valor final de acidez lipídica. Las muestras almacenadas a 25°C se deterioraron rápidamente en ambos niveles de contenido de humedad. Las características 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 años. El maíz almacenado con un contenido de humedad del 14,5 por ciento mantuvo su condición originaria al ser guardado a 12°C durante el período de dos años, y sólo cambió levemente al cabo de año y medio a 20°C. Se observó una gran variabilidad de la interacción insectoshongos; en algunas regiones en que se cultiva maíz los insectos han producido graves daños en las mazorcas en fase de maduración, sin aparición de aflatoxinas, mientras que en otras zonas en las que los insectos habían ocasionado daños similares hubo una aparición relativamente difundida de aflatoxinas en los granos en el momento de la recolección.

Se han llevado a cabo muchos estudios para evaluar el valor nutritivo del maíz mohoso, y aunque se ha detectado cierto aumento de su contenido de vitamina B, debido posiblemente a los metabolitos de los microorganismos, el daño ocasionado a la salud de los animales sobrepasa con creces cualquier cambio positivo en la composición química. Algunos investigadores han estudiado el deterioro del valor nutritivo del maíz dañado por moho, como Martínez et al. ( I 970a), hallando importantes efectos negativos en las aves de corral y ratas de laboratorio alimentadas con maíz mohoso; sin embargo, resulta difícil determinar si dichos efectos se debieron a las toxinas producidas por los hongos, o a una pérdida de elementos nutritivos del substrato debido a que fueron consumidos por los microorganismos.

Christensen y Sauer ( 1982) analizaron las consecuencias de la invasión de hongos en los granos de cereales,encontrando que éstos reducen la calidad y clase de los granos a través de la pérdida de materia seca, decoloración, calentamiento, formación de pulpa y contaminación por micotoxinas. Los indicios microbianos de invasión de hongos y deterioro de las simientes son: el deterioro visible, la infección de las semillas, el número de propágulos de hongos, la emisión de dióxido de carbono y la disminución de la germinación de las semillas y del contenido de ergosterol.

Inhibición de la contaminación de aflatoxinas

Las investigaciones acerca de cómo proteger el maíz contra la destrucción por contaminación de aflatoxinas han avanzado en dos direcciones: la primera es la inhibición de la propagación del Aspergillus flavus o A. parasiticus. y la otra consiste en suprimir las aflatoxinas después de producidas por la infección de As pergillus. La mayoría de los investigadores han centrado su labor en la inhibición de la propagación de los hongos, y ya se han hallado algunos productos químicos eficaces en condiciones de almacenamiento; esto, sin embargo, no resuelve el problema de la contaminación 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 óptimas de temperatura y humedad. Por consiguiente, otros investigadores se han dedicado a estudiar la posibilidad de destoxificación.

El tostado es una operación eficaz para disminuir los niveles de aflatoxina, según el nivel inicial de la toxina y las temperaturas a que se efectúe (Conway y Anderson, 1978). Si bien las temperaturas elevadas pueden eliminar hasta un 77 por ciento de aflatoxinas, es sabido que también reducen el valor nutritivo del producto. La mezcla de maíz contaminado por anatoxinas con agua amoniacal seguida por su tostado puede ser una manera sencilla y eficaz de descontaminarlo. Se han obtenido también buenos resultados utilizando amoniaco, aunque resulta difícil eliminar su olor en el grano tratado. Se han ensayado asimismo otros métodos más complejos. Así, por ejemplo, Chakrabarti ( 1981 ) demostró que se pueden disminuir los niveles de aflatoxina a menos de 20 ppb mediante tratamientos por separado a base de peróxido de hidrógeno al 3 por ciento, 75 por ciento de metanol, 5 por ciento de clorhidrato de dimetilamina o 3 por ciento de ácido perclórico; estos tratamientos, sin embargo, ocasionan pérdidas de peso así como de proteinas y lípidos. Otros métodos consisten en utilizar dióxido de carbono con sorbato de potasio, así como óxido de azufre.

Se ha prestado alguna atención al empleo de hidróxido de calcio, un producto químico utilizado para la cocción del maíz en agua de cal (Bressani, 1990). Los estudios efectuados ponen de manifiesto una reducción considerable de los niveles de aflatoxinas, aunque su magnitud está directamente relacionada con los niveles iniciales. Las pruebas de alimentación con maíz mohoso tratado con hidróxido de calcio han mostrado una recuperación parcial de su valor nutritivo. Se puede disminuir considerablemente la contaminación del maíz por hongos mediante métodos de recogida y manipulación adecuados. El deterioro no sólo aumenta el costo del grano, sino que además no se puede restablecer totalmente su valor nutritivo. Aeste respecto, Siriacha et al. ( 1989) determinaron que si el maíz desgranado se secaba inmediatamente al sol disminuían las posibilidades de contaminación en comparación con el maíz no secado y desgranado mecánica o manualmente. El desgranado favorece la contaminación por hongos, pues se deteriora la base del grano, que es áspera en comparación con el resto. En cambio, el maíz dejado en la panoja, aunque tiene niveles elevados de humedad, resiste relativamente bien a esa contaminación.

Clasificacion de la calidad del grano

Con objeto de facilitar la comercialización y de determinar las aplicaciones más adecuadas de los distintos tipos de maíz producidos en el mundo, se han establecido determinadas características cualitativas del grano, aunque no han sido reconocidas por todos los países productores de maíz. En los Estados Unidos el maíz se clasifica en cinco categorías, basadas en ciertos factores. El peso mínimo en análisis se expresa en libras por bushel, libras por pie cúbico, o kilogramo por metro cúbico. Cuanto más elevado sea el peso en análisis más alta será la categoría. La proporción de maíz partido y de sustancias extrañas se expresa en porcentajes, que van del 2 por ciento en la Categoría 1 al 7 por ciento en la Categoría 5, límites mínimo y máximo. Existe una clasificación de granos deteriorados, que incluye los deteriorados por el calor. Las categorías y normas abarcan también las clases de maíz, como el amarillo, el blanco y el mezclado. El maíz amarillo no debe contener más de un 5 por ciento de granos blancos, y el maíz blanco no debe contener más de un 2 por ciento de granos amarillos. La clase mixta es la que contiene más de un 10 por ciento del otro grano.

El contenido de humedad del maíz, elemento importante de su composición química, no se considera un factor de la calidad, aunque influye mucho en la composición, en los cambios de calidad durante el almacenamiento y elaboración, y en su valor económico. El maíz 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 más aceptado para la comercialización del maíz es el 15,5 por ciento. La densidad del maíz -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 análisis están relacionados mutuamente; cuanto más elevado sea el nivel de humedad, menor será la densidad especifica o peso en análisis. Este raspo cualitativo del maíz también es importante a la hora de la molienda.

Otra característica cualitativa importante del maíz es su dureza, que repercute en las características del proceso de molienda, la formación de polvillo, las propiedades nutritivas, la elaboración para productos alimenticios y el rendimiento de los productos obtenidos mediante operaciones de molienda en seco y húmeda. La dureza del maíz está regulada genéticamente, pero se puede modificar mediante prácticas de cultivo y mediante la manipulación del grano recogido. Muchos investigadores han propuesto metodologías de medición de la dureza, destinadas a distintas aplicaciones (Pomeranz et a/., 1984, 1985 y 1986). El maíz de endospermo córneo, así como las variedades de maíz cristalino y reventador, tienen granos duros, en tanto que las variedades de maíz amilácea y opaco tienen granos blandos. Algunos tipos de maíz duro tienen una dureza intermedia.

Por último, otra característica cualitativa es que el grano no esté contaminado por hongos.


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