Optimización del proceso de nixtamalización por extrusión para la obtención de tortillas de maíz azul (Zea mays L.) de calidad con alto contenido de antocianinas bioaccesibles

Abstract

Las propiedades nutracéuticas del maíz azul derivan de sus metabolitos secundarios. La tortilla de maíz es el alimento básico de la población mexicana y algunos países de Centro América. El proceso de extrusión actualmente se emplea como una alternativa al proceso de nixtamalización tradicional para elaborar tortillas. El objetivo de esta investigación fue optimizar las condiciones del proceso de nixtamalización por extrusión para la obtención de tortillas con alto contenido de antocianinas, textura adecuada y evaluar la estabilidad y capacidad antioxidante de los fitoquímicos de la tortilla bajo un sistema de digestión gastrointestinal simulado. La investigación se dividió en tres etapas. Durante la primera etapa, se evaluó el efecto de los factores del proceso de extrusión sobre diferentes características de las harinas nixtamalizadas para encontrar el área óptima de procesamiento. Se utilizó maíz azul molido (malla 2 mm) acondicionado con 0.3 % de Ca(OH)₂ y se elaboraron las harinas con las condiciones obtenidas bajo un arreglo experimental de un diseño central compuesto, donde los factores fueron: humedad de alimentación (HA, 15-30%), temperatura de la cuarta zona del extrusor (TE, 70- 110 °C) y velocidad de tornillo (VT, 50-145 rpm). Los extrudidos se secaron a 50 °C durante 1 h, y se molieron (2 mm) para obtener las harinas. Las variables respuesta fueron químicas, funcionales y amilográficas. Se utilizó la metodología de superficie de respuesta para evaluar los datos experimentales y se optimizó en función del máximo contenido de antocianinas y máximo pico de viscosidad. Con la harina de las condiciones óptimas se obtuvo la tortilla la cual fue caracterizada física, química y texturalmente. Los resultados de la primera etapa indican que la HA fue el factor que tuvo un gran efecto sobre las propiedades evaluadas en las harinas. El área óptima se determinó a una HA de 18.17%, una TE de 92.03 °C y una VT de 76.61 rpm. Las tortillas obtenidas mostraron una textura adecuada y un alto contenido de antocianinas, con una retención del 56.7 %, con respecto al maíz crudo. En la segunda etapa se realizó el estudio cinético y termodinámico de la degradación de antocianinas presentes en el maíz azul, la harina óptima y su tortilla. Las antocianinas extraídas se resuspendieron en una solución tampón a pH (2.5) y fueron tratadas térmicamente a 3 temperaturas diferentes (60, 75 o 90 °C) durante 2 h. El cambio de concentración respecto al tiempo fue medido y con estos datos se estimaron los parámetros cinéticos y termodinámicos. Se utilizó un diseño bifactorial completamente al azar. Los datos se analizaron mediante el análisis de varianza (ANDEVA), con un nivel de significancia <0.05 %. Los resultados de la segunda etapa demostraron que la transformación de antocianinas tiene alta dependencia con la temperatura. El mecanismo de degradación de las antocianinas siguió una cinética de reacción de primer orden, fue una reacción endotérmica y no espontánea. En la tercera etapa se realizó la digestión gastrointestinal in vitro del maíz azul, la tortilla azul extrudida y una tortilla blanca tradicional. Las condiciones fisiológicas de la boca, estómago e intestino delgado fueron simuladas. La estabilidad y capacidad antioxidante de las antocianinas y compuestos fenólicos antes y después de la digestión fueron evaluados. Se utilizó un diseño bifactorial completamente al azar. Los datos se analizaron mediante el ANDEVA, con un nivel de significancia <0.05. Los resultados de la tercera etapa indicaron que la digestión contribuyó a la liberación de los compuestos fenólicos y que, a pesar de la evidencia de reducciones en las antocianinas, las tortillas exhibieron una capacidad antioxidante efectiva después de la digestión. Se concluye que el enfoque de este estudio puede proporcionar una guía útil para desarrollar y optimizar productos innovadores a base de maíz pigmentado con pérdidas mínimas en compuestos biológicamente activos y predecir sus efectos potenciales in vivo una vez que estos son consumidos.