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

Resumen

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 determinó el efecto del proceso de extrusión de nixtamalización y elaboración de tortillas sobre la estabilidad de las antocianinas del maíz azul a través de los parámetros cinéticos y termodinámicos. Las antocianinas se extrajeron con metanol acidificado, se concentraron y 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 en el tiempo fue medido espectofotométricmente, 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 indicaron que la degradación de las antocianinas en productos nixtamalizados extruidos a base de maíz azul siguió un modelo de primer orden con parámetros termodinámicos estimados que muestran que el proceso fue endotérmico y no espontáneo. La cinética de degradación de las antocianinas de la harina de maíz extruida y de la tortilla fue similar, aunque la elaboración de la tortilla involucró temperaturas mucho más altas (300 °C) que las aplicadas en el proceso de extrusión. En la tercera etapa se evaluaron los cambios en el contenido de los fitoquímicos, el índice de bioaccesibilidad y capacidad antioxidante durante la digestión gastrointestinal simulada in vitro del maíz azul, la tortilla azul nixtamalizada extrudida y una tortilla blanca tradicional. Las condiciones fisiológicas de la boca, estómago e intestino delgado fueron simuladas. La estabilidad, bioaccesibilidad y capacidad antioxidante de las antocianinas y compuestos fenólicos antes y después de la digestión fueron evaluados en la fracción soluble e insoluble de los extractos recuperados. 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 incrementar la bioaccesibilidad de los compuestos fenólicos, especialmente en la fase intestinal, lugar donde la mayoría de los nutrientes son absorbidos, y que a pesar de la evidencia de reducciones en el contenido de las antocianinas debido a los cambios de pH, las tortillas exhibieron una capacidad antioxidante efectiva en el tracto gastrointestinal simulado con posibles efectos beneficiosos para la salud de los seres humanos. 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.