Digestibilidad del almid贸n en productos nixtamalizados
Dr. Luis Arturo Bello P茅rez labellop@ipn.mx
Maíz Tercer cereal de importancia mundial Base de la alimentación en México Diversidad de productos
Maíz Composición química (%) Proteína 10.3 Lípidos 4.8 Carbohidratos: Azúcares 2.0 Almidón 71.5 Vitaminas: provitamina A, y vitamina E Compuestos fenólicos: Antocianinas
Nixtamalizaci贸n
Remojo y calentamiento hidr贸xido de calcio
Obtenci贸n de masa Molienda
Composición de la tortilla Proteínas
Lípidos
~ 9%
~ 3%
Carbohidratos ~ 70-80%
Almidón ~ 60-70%
Fibra dietética ~ 5%
Almidón principal componente Carbohidrato de reserva: gránulos Constituido por glucosa
α-1,4 α-1,6 α-1,4
Amilosa
Amilopectina
Organizaci贸n estructural
Regi贸n cristalina Regi贸n amorfa
Jenkins y col., 1994
Almidón Resistente Almidón nativo
Resiste hidrólisis enzimática
La suma del almidón y los productos de la degradación del almidón que no son absorbidos en el intestino delgado de individuos sanos.
Asp, 1992
Almid贸n Resistente AR1
AR2 AR3
AR4
AR5
Almidón Resistente Efecto hipoglucémico Glucosa
Insulina
Torrente sanguíneo
Control de glucosa Saciedad
Menor aporte calórico
Fuentes
Almidﾃｳn Resistente Fermentaciﾃｳn
ﾃ…idos grasos de cadena corta (AGCC)
Butirato
Propionato
Acetato
Almidรณn Resistente Depende del sustrato
Perfil de AGCC Acetato: propionato: butirato Relaciรณn molar (%)
90 80 70 60 50 40 30 20 10 0
Inulina
Oligosacรกridos
Acetato
Propionato
AR
Pectina
Butirato
Modulaciรณn de sistemas fisiolรณgicos Wang y Gibson, 1993
Almidón Resistente Butirato Acetato
Propionato
Energía células colonicas
Cáncer de colon Inhibe síntesis colesterol Energía
Almidón gelatinizado Susceptible acción enzimática
Almidón de maíz AR Nativo 53%
Gelatinizado 8.3% Zhang y col., 2006
Gelatinización Hinchamiento del gránulo Lixiviación de amilosa
Rompimiento del gránulo
Pérdida de estructura nativa
GELATINIZACIÓN
AMILOSA AMILOPECTINA
Gelatinización parcial
Gelatinización total
Digestibilidad del almidón Susceptible acción enzimática α 1-6
α-amilasa
α 1-4 Rápido Maltotriosa Mmol glucosa
Maltosa
Dextrina limite
Lento
Glucosa Luz de intestino
Torrente sanguíneo
tiempo
Índice Glucémico Forma y procesamiento Estructura Tamaño de partícula
Fuente botánica
…el impacto de carbohidratos en la glucosa postprandial…
Índice Glúcemico
Mmol glucosa
El IG es definido como el incremento del área bajo la curva de la respuesta de glucosa, producida por 50 g de carbohidratos disponibles de un alimento de prueba, en comparación a un alimento de referencia
tiempo
área bajo la curva del alimento a estudiar IG = área bajo la curva del alimento de base
Índice Glucémico IG alto
70 o mayor
IG medio
56 a 69
IG bajo
55 o menor
Clasificación nutricional del almidón Englyst (1992): Región glucémica
Hidrólisis del almidón (%)
Región no glucémica
ADR 20 min
ADL 20-120 min
Tiempo ADR =Almidón de digestión rápida; ADL= Almidón de digestión lenta; AR= Almidón resistente
AR >120 min
Carbohidratos de Digestión Rápida Glucosa en sangre postprandial Estrés en sistema de regulación Consumo pasivo Tejido adiposo [Glucosa]
[Insulina]
Niveles normales de glucosa Mañana
Noche
Carbohidratos de Digestión Lenta Respuesta baja de glucosa Energía constante Estimula hormonas incretinas (péptido YY, GIP. GLP-1) Vaciamiento gástrico lento
Saciedad
[Glucosa]
[Insulina] Niveles normales de glucosa
Mañana
Noche
Carbohidratos de Digestión Lenta Disminuye la ingesta de alimento Reduce vaciamiento gástrico
Cerebro
Estomago
Glucosa
Duodeno
GLP-1 PYY
Yeyuno
Intestino delgado Almidón de Digestión Lenta
Íleon AGCC
Colon
Almidón Resistente
GLP-1= Péptido parecido a glucagon; PYY= Péptido YY AGCC= Ácidos Grasos de Cadena Corta
Viscosidad
Viscosidad de productos en las diferentes etapas de elaboraci贸n de tortilla Campus-Baypoli et al. 1999
Microscopía
Fotomicrografías de gránulos de almidón de luz y luz polarizada Campus-Baypoli et al. 1999
Difracci贸n de Rayos X
Patr贸n de difracci贸n de Rayos X de productos en las diferentes etapas de la elaboraci贸n de tortilla Campus-Baypoli et al. 1999
Propiedades térmicas Propiedades térmicas de los productos originados en la elaboración de tortilla Producto
To (°C)
Tp (°C)
ΔH (J/g)
Maíz
65.7
73.6
6.72
Nixtamal
75.8
83.0
6.27
Masa
73.8
80.1
5.97
Tortilla
54.4
61.5
2.00
To= Temperatura de inicio; Tp= Temperatura de gelatinización; ΔH= Entalpía de gelatinización
Campus-Baypoli et al. 1999
Almid贸n Resistente
Contenido de almid贸n resistente en productos de la elaboraci贸n de tortilla Campus-Baypoli et al. 1999
Efecto del almacenamiento‌
Composición química Muestra
Húmedad
Cenizas
Lípidos
Proteínas
Maíz
12.80
2.37
6.61
6.59
0 24h 48h 72h
6.40 6.30 6.80 6.60
1.46 1.43 1.52 1.47
2.95 2.97 2.97 2.68
7.16 7.10 7.39 7.39
0 24h 48h 72h
6.90 7.30 6.90 7.20
1.66 1.68 1.52 1.50
3.13 2.32 3.38 2.95
8.69 8.82 8.09 8.18
0 24h 48h 72h
6.90 7.00 7.40 7.80
1.59 1.59 1.55 1.55
2.46 2.32 2.40 2.61
7.53 7.84 7.72 7.35
Nixtamal
Masa
Tortilla
Media de tres repeticiones ± error estándar
Rendón-Villalobos et al., 2002
Digestibilidad de carbohidratos Muestra
Almidón disponiblea
Almidón Resistenteb
Almidón Resistente Retrogradadoc
73.85
1.99
Nd
75.89 71.31 70.42 70.2
2.18 2.47 2.58 2.6
0.85 0.82 0.81 0.72
Maíz Nixtamal 0 24 h 48 h 72 h Masa 0 24 h 48 h 72 h Tortilla 0 24 h 48 h 72 h a
Método de Holm et al. (1986). de Goñi et al. (1996). de Saura-Calixto et al. (1993). Nd= no determinado b Método c Método
79.64 78.93 76.99 75.57
2.05 2.14 2.25 2.27
0.65 0.72 0.85 0.86
72.92 72.83 73.13 70.97
3.12 3.27 3.45 3.87
1.06 1.79 1.82 1.84
Referencias
RendónVillalobos et al. (2002)
Tasa de hidrólisis in vitro del almidón de nixtamal (A) Nixtamal
Hidrólisis in vitro de nixtamal de maíz almacenado a 0 h (▲) , 24 h (■), 48h (●) y 72 h (♦)
Rendón-Villalobos et al., 2002
Tasa de hidrólisis in vitro del almidón de masa (B)
Hidrólisis in vitro de masa de maíz almacenada a 0 h (♦) , 24 h (■), 48h (♦) y 72 h (●)
Rendón-Villalobos et al., 2002
Tasa de hidrólisis in vitro del almidón de tortilla (C)
Hidrólisis in vitro de tortilla de maíz almacenada a 0 h (♦) , 24 h (▲), 48h (■) y 72 h (●)
Rendón-Villalobos et al., 2002
Propiedades térmicas Muestra Nixtamal Tp (°C) ΔH (J/g) Masa Tp (°C) ΔH (J/g) Tortilla Tp (°C) ΔH (J/g) Media de tres repeticiones ± error estándar
Tiempo de almacenamiento 0 24 48 72 81.8 5.6
81.8 6.0
81.3 5.6
81.8 5.8
79.8 10.4
80.8 13.1
80.7 16.5
80.9 17.0
89.9 4.7
89.5 5.9
86.9 7.6
87.2 7.8
Cambio de nutrientes del maíz de alta calidad proteínica y maíz común durante la preparación de tortillas y su almacenamiento
Composición química Composición química de muestras de maíz durante el proceso de nixtamalización (g/100g) Proteína
Extracto etéreo
Cenizas
Muestra Costeño
Común
Costeño
Común
Costeño
Común
Maíz
10.0±0.1
10.0±0.1
6.3±0.3
6.4±0.1
1.2±0.0
2.1±0.1
Masa
9.3±0.01
8.8±0.1
7.2±0.1
3.4±0.1
1.5±0.0
3.4±0.1
Tortilla
8.9±0.4
8.7±0.1
6.6±0.4
3.3±0.1
1.4±0.1
3.4±0.0
Tortilla almacenada por 5 días
8.7±0.0
8.8±0.1
6.5±0.1
3.4±0.1
1.5±0.1
3.3±0.1
Tortilla almacenada por 10 días
8.7±0.0
8.8±0.1
6.4±0.2
3.4±0.1
1.5±0.0
3.3±0.2
n=3 ± error estándar Letras diferentes en la misma columna son significativamente diferentes (p≤0.05)
Mora-Escobedo et al., 2004
Cambios en fibra dietética Cambios en el contenido de fibra dietética durante el proceso de nixtamalización y almacenamiento (%) Fibra dietética soluble
Fibra dietética insoluble
Fibra dietética total
Muestra Costeño
Común
Costeño
Común
Costeño
Común
Maíz
0.9±0.1
1.2±0.2
13.8±0.8
8.6±0.3
14.7
9.8
Masa
1.4±0.1
1.0±0.4
12.8±0.3
8.3±0.3
14.2
9.3
Tortilla
1.6±0.1
1.0±0.4
12.6±0.3
8.3±0.2
14.2
9.8
Tortilla almacenada por 5 días
1.6±0.1
1.2±0.3
12.5±0.5
8.5±0.8
14.1
9.7
Tortilla almacenada por 10 días
1.8±0.1
1.3±0.2
12.5±0.3
8.6±0.3
14.3
9.9
n=3 ± error estándar Letras diferentes en la misma columna son significativamente diferentes (p≤0.05)
Mora-Escobedo et al., 2004
Almidón digerible y resistente
Contenido de almidón digerible y resistente de muestras de maíz (g/100g) Almidón digerible
Almidón resistente
Muestra
Costeño
Común
Costeño
Común
Maíz
91.6±1.1
89.3±0.3
---
---
Masa
91.1±2.0
87.6±0.3
0.6±0.03
0.4±0.1
Tortilla
88.6±2.6
88.4±0.0
1.0±0.02
0.6±0.2
Tortilla almacenada por 5 días
80.8±1.6
79.3±0.2
1.9±0.04
5.1±0.4
Tortilla almacenada por 10 días
78.6±0.6
80.6±0.4
3.2±0.06
7.4±0.06
n=3 ± error estándar
Mora-Escobedo et al., 2004
Cambios en la estructura
Almidón de maíz costeño
Almidón de maíz común
Masa de maíz costeño
Masa de maíz común Mora-Escobedo et al., 2004
Cambios en la estructura
Tortilla de maíz costeño Almidón de maíz nativo (Costeño)
Tortilla almacenada por 5 días de maíz costeño
Tortilla Almidón de maíz común de maíz común
Tortilla almacenada por 5 días de maíz nativo común
Efecto de la nixtamalizaci贸n sobre las caracter铆sticas moleculares del almid贸n de variedades de ma铆z pigmentadas
Contenido de almidón total, amilosa aparente y antocianina total Almidón total (%)
Amilosa aparente (%)
Antocianina total (mg/100g)
Muestra
Maíz Azul Maíz Negro Maíz blanco
ASN
AN
ASN
AN
ASN
AN
73.48±0.54
82.46±0.40
20.37±0.33
31.06±0.33
29.15±1.44
2.10±0.01
79.20±0.59
82.83±0.40
22.35±0.65
30.02±0.45
10.07±1.76
3.09±0.05
66.21±0.40
81.05±0.57
27.20±0.43
26.87±0.30
---
---
ASN= Almidón sin nixtamalizar; AN= Almidón nixtamalizado Media de tres repeticiones ± error estándar
Agama-Acevedo et al., 2004
Patr贸n de difracci贸n de rayos X
Patrones de difracci贸n de rayos X de almidone aislados de ma铆ces pigmentados
Agama-Acevedo et al., 2004
Espectros de infrarrojo
Espectros de infrarrojo de almidones aislados de maĂces pigmentados
Agama-Acevedo et al., 2004
Perfil térmico de almidones nativos y nixtamalizados ASN
AN
Muestra
Maíz Azul Maíz Negro Maíz blanco
Tp (°C)
ΔH (J/g)
Tp (°C)
ΔH (J/g)
73.1±0.26
19.0±0.14
76.7±0.80
17.0±2.90
72.8±0.08
18.9±0.10
77.9±0.14
18.7±2.60
73.3±0.08
18.5±0.00
74.3±0.60
11.3±0.25
Media de tres repeticiones ± error estándar ASN= almidón sin nixtamalizar; AN= almidón nixtamalizado; Tp= temperatura promedio de gelatinización; ΔH= entalpía de gelatinización;
Agama-Acevedo et al., 2004
Efecto del almacenamiento‌
Digestibilidad de carbohidratos Muestra Tortilla de harina comercialA 0 7d 14 d Tortilla a con WGB 0 7d 14 d Tortilla a con TC-1B 0 7d 14 d a Tortilla con TC-20B 0 7d 14 d A
Almidón disponiblea
Almidón Resistenteb
Almidón Resistente Retrogradadoc
70.03 68.38 66.91
2.74 5.04 5.23
1.66 2.83 3.05
67.42 64.17 62.55
2.49 3.55 3.08
1.71 1.23 1.54
68.00 66.44 64.77
3.01 3.18 3.38
1.69 1.71 1.76
65.69 64.22 63.20
3.01 3.33 3.27
1.46 1.37 1.48
Referencias
RendónVillalobos (2006)
MASECA Hidrocoloides comerciales WG= mezcla de protéinas de trigo hidrolizadas y goma arabiga; TC-1= mezcla de celulosa y goma guar; TC-20= mezcla de almidón modificado, goma xantana , goma guar, mono y digliceridos a Métodos de Holm et al. (1986). b Método de Goñi et al. (1996). c Método de Saura-Calixto et al. (1993). Nd = no determinado; d= días. B
Digestibilidad del almidón Muestra Harina Comercial Comercial Mexicana® MASECA® MINSA® CICATA-IPN Control Tortilla de masa comercial Tortilla de harina comercial Tortilla Comercial Tortilla de maíz Tortilla mezcla de maíz/frijol 60/40 ( Taco)
Almidón disponiblea
Almidón Resistenteb
Almidón Resistente Retrogradadoc
pIGd
76.5 72.2 75.0 75.0 73.0 74.0 70.9 65.3 65.2 52.6
1.38 0.98 1.29 1.80 3.10 1.40 2.30 2.20 2.14 3.93
Nd Nd Nd Nd 1.10 1.10 1.90 1.10 1.05 3.14
Nd Nd Nd Nd 108.5 102.6 102.0 Nd 75e 51
pIG=predicción del índice glucémico Nd = no determinado a Método de Holm et al. (1986) b Método de Goñi et al. (1996) c Método de Saura-Calixto et al. (1993) d El índice glucémico fue calculado por la ecuación propuesta por Goñi et al. (1997) e El índice glucémico fue calculado por la ecuación propuesta por Granfeldt et al. (1992)
Referencias
Agama-Acevedo et al. (2004)
Bello-Pérez et al. (2006) Sáyago-Ayerdi et al. (2005)
Digestibilidad de carbohidratos de tortillas adicionadas con harinas no convencionales
Digestibilidad de carbohidratos Muestra Control 50-Yuca 40-harina de plátano Maíz alta calidad proteica 30-Frijol Control 10-harinad de linaza 15-harinad de linaza 20-harinad de linaza Control 20-Harina de amaranto Maíz blanco Maíz azul Maíz blanco Maíz azul Mezcla maíz-frijol
Almidón total
78.0 ± 2.5 75.7 ± 0.9 78.6 ± 0.7 76.7±0.8 66.8±0.5 75.4±0.5 67.5±0.3 65.5±0.4 60.2±0.4 94.2* 87.3* 74.9±0.3 68.4±0.1 67.2±1.0 68.6±1.1 65.6±2.3
Digestibilidad de carbohidratos Almidón disponible Almidón Resistente
76.2 75.1 76.0 71.7±0.8 60.5±0.5 68.5±0.2 61.6±0.8 58.1±0.7 55.9±1.2 76.2±1.0 73.3±1.2 74.0±0.4 67.4±0.1 63.5±0.4 67.5±0.4 60.3±0.7
1.8 ± 0.5 0.6 ± 0.1 2.6 ± 0.3 5.0±0.0 6.3±0.0 1.9±0.0 2.8±0.0 3.3±0.2 5.1±0.2 18.0±1.0 14.0±1.0 3.0±0.0 2.1±0.0 2.6±0.4 2.0±0.1 3.0±0.1
Referencias Aparicio-Saguilan et al. 2013 Grajales-García et al. 2011
Rendón-Villalobos et al. 2009
Islas-Hernández et al. 2007 Hernández-Uribe et al. 2007 Hernández-Salazar et al. 2006
Predicción del índice glucémico Sample
pGI
Control
102.3 102 .5 106.3 87.9±0.2 79.7±0.1 101.4 88.2 80.9 73.6 103.1 107.1
50-Yuca 40-Harina de plátano Maíz de lata calidad proteíca 30-BBT Control 10-Harina de linaza 15-Harina de linaza 20-Harina de linaza Control 20-Harina de amaranto
Reference
Aparicio-Saguilán et al. 2013
Grajales-García et al. 2011
Rendón-Villalobos et al. 2009
Islas-Hernández et al. 2007
Digestibilidad de carbohidratos de tortillas adicionadas con yuca y plátano Tortilla
Almidón de Digestión Rápida
Almidón de Digestión Lenta
Almidón Resistente**
Contol
66.8 ± 4.6
6.52 ± 1.2
1.91 ± 2.9
Yuca-Maíz (50:50)
65.88 ± 7.8
7.00 ± 1.58
2.83± 8.6
Plátano-Maíz(40
66.71 ± 3.2
8.82 ± 1.44
3.07± 5.9
Media de tres repeticiones ± error estándar **Calculado por diferencia
Maíz transgénico Propiedad
NTMF
Tortillas
MASECA
NTMF
MASECA
COMPOSICIÓN
Proteínas
12.73
8.98
12.64
8.93
Lípidos
4.61
5.10
---
---
Cenizas
1.63
1.75
---
---
Fibra cruda
1.82
1.50
---
---
Carbohidratos
79.21
82.67
---
---
Almidón resistente
1.2
1.6
2.4
3.2
Almidón resistente retrogradado
1.0
1.5
1.63
1.57
NUTRICIONAL Almidón
Tortillas con nixtamalización ecológica Composición química de tortillas elaboradas con harina nixtamalizada con un proceso ecológico Tortilla
Humedad
Proteínas
Lípidos
Cenizas
Carbohidratos**
Tradicional
1.91 ± 0.10
7.82 ± 0.07
3.63 ± 0.02
1.73 ± 0.03
86.82 ± 0.03
Ecológica
1.39 ± 0.08
7.81 ± 0.04
4.60 ± 0.06
1.64 ± 0.02
85.94 ± 0.02
Comercial
2.40 ± 0.05
7.73 ± 0.03
3.41 ± 0.12
1.30 ± 0.03
87.56 ± 0.03
*Los valores son la media ± error estándar, n=3, base seca. **Por diferencia
Tortillas con nixtamalización ecológica Contenido de Fibra Dietética Total, Soluble e Insoluble de tortillas Tortilla Tradicional Ecológica Comercial
Fibra
Insoluble
Soluble**
12.93 ± 0.69
2.41 ± 0.74
16.90 ± 1.43
10.52 ± 0.76 15.63 ± 1.58
12.60 ± 0.86
11.61 ± 1.44
0.99 ± 0.62
*Los valores son la media ± error estándar, n=3, base seca. **Por diferencia
1.27 ± 0.47
QUE HACER? LIBERACION DE GLUCOSA ESTUDIOS IN VIVO
MAICES PIGMENTADOS ANTOCIANINAS – LIBERACION DE GLUCOSA?
PRODUCTOS DE LA FERMENTACION
CEREAL CHEMISTRY, 2013, 90(4), 335-343
MUCHAS
GRACIAS POR SU ATENCION