Evaluación de la calidad de grano de 15 híbridos comerciales de maíz amarillo mediante el equipo Instalab 700 de Dickey John.

Introducción

En maíz amarillo en México se han obtenido rendimientos a doble hilera de 22 ton/ha. Para este año se pretende reconvertir 150 mil hectáreas de maíz blanco a amarillo, para alcanzar un millón de hectáreas en 2018. Con ello, se producirían 1.5 millones de toneladas adicionales de maíz amarillo este año y 10 millones dentro de 5 años, lo que eliminaría las importaciones de ese grano.

México importa alrededor de 50% de grano de maíz, principalmente amarillo para uso pecuario e industrial, por lo que es necesario una reconversión en el campo para ampliar su producción, de las 25 millones de toneladas anuales que se producen en temporada normal de este grano en el país 90% es blanco y sólo 10% amarillo. Pero la necesidad del sector pecuario es de 10 millones de toneladas, más 2.5 millones para uso industrial. Como se muestra en el Cuadro 1, las partes principales del grano de maíz difieren considerablemente en su composición química. La cubierta seminal o pericarpio se caracteriza por un elevado contenido de fibra cruda, aproximadamente el 87 por ciento, la que a su vez está formada fundamentalmente por hemicelulosa (67 por ciento), celulosa (23 por ciento) y lignina (0,1 por ciento) (Burge y Duensing, 1989). El endospermo, en cambio, contiene un nivel elevado de almidón (87 por ciento), aproximadamente 8 por ciento de proteínas y un contenido de grasas crudas relativamente bajo.

CUADRO 1. Composición química proximal de las partes principales de los granos de maíz (%)

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En 1883 el investigador danés Johann Kjeldahl desarrolló el método más usado en la actualidad para el análisis de proteínas (método Kjeldahl) mediante la determinación del nitrógeno orgánico. En esta técnica se digieren las proteínas y otros componentes orgánicos de los alimentos en una mezcla con ácido sulfúrico en presencia de catalizadores. El nitrógeno orgánico total se convierte mediante esta digestión en sulfato de amonio. La mezcla digerida se neutraliza con una base y se destila posteriormente. El destilado se recoge en una solución de ácido bórico. Los aniones del borato así formado se titulan con HCl (o H2SO4) estandarizado para determinar el nitrógeno contenido en la muestra. El método Kjeldahl ha sufrido varias modificaciones. Originalmente se utilizó permanganato de potasio para llevar a cabo el proceso de oxidación (digestión), sin embargo, los resultados no fueron satisfactorios, de manera que este reactivo se descartó.

En la actualidad se utiliza principalmente sulfato de cobre penta hidratado CuSO₄.5H₂O como catalizador. La norma para la determinación de la cantidad de proteína es la NMX-F-068-S-1980.

ALIMENTOS.Determinación de proteínas. Un método más confiable para determinar proteína es por el equipo Instalab®700 ofrece confiabilidad y precisión en pruebas de filtros fijos que son fáciles de operar y asequibles. El diseño y la construcción de calidad garantizan los resultados NIR más fiables disponibles. El Instalab®700 tiene una copa de muestra rotativa patentada que prácticamente elimina los problemas asociados con la no homogeneidad de la muestra. La rotación de la copa se controla por computadora, con 120 lecturas tomadas a intervalos de 3 ° y promediadas para cada longitud de onda. La copa de muestra líquida opcional tiene una característica de no rotación para la medición de líquidos y aceites. Completamente personalizable, permite cambiar los filtros para ajustar el ancho de banda de los componentes del producto, incluyendo proteína, celulosa, azúcar, cenizas, almidón, aceite y grasa, alcohol, algodón y poliéster. El Instalab®700 es una actualización analítica de la serie Instalab®600, es de diseño confiable y construido para un funcionamiento sin problemas en cualquier entorno, desde el laboratorio hasta la línea de producción.

En Durango solo un laboratorio ubicado en la Facultad de Medicina Veterinaria y Zootecnia de la UJED, realiza análisis de la cantidad de proteína por el método Kjeldahl, con análisis en tiempo superior a 48 horas, el productor requiere resultados instantáneos en tiempo real. Los productores de maíz amarillo requieren estudios confiables que les permitan ofertar un grano de maíz con la mayor cantidad de proteína y almidón posible, esto está directamente con la cantidad de fertilización de nitrógeno y fosforo realizada en el campo. Empresas como Su carne® que compran el maíz amarillo, requieren de un producto de la mayor calidad en cuanto a grano se refiere, que contenga la cantidad de proteína y almidón máximos para poder realizar sus formulaciones para la alimentación animal. El estudio trasciende por contar a nivel estatal el Instituto Tecnológico del Valle del Guadiana con el medidor INSTALB 700® que ni las mismas empresas tienen en sus laboratorios, con este equipo una vez realizadas las curvas de calibración se puede obtener respuesta en la cantidad de proteína almidón y otras variables por este método con un grado de confiabilidad de 100 %.

Materiales y métodos

Se emplearon 15 híbridos de maíz amarillo de diferentes casas comerciales, granos obtenidos principalmente bajo sistema de riego provenientes del ciclo de siembra de primavera-verano del año 2016 y sembrados en los diferentes ecosistemas del estado de Durango los cuales se aprecian en el cuadro 2.

Cuadro 2. Diferentes híbridos de maíz amarillo sembrados en Durango

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La semilla se limpió y se adecuo para su evaluación en el medidor INSTALAB 700 de Dickey John, el cual se calibro para la evaluación de los diferentes maíces comerciales, el sistema consiste en moler el grano libre de impurezas en un molino ROMER SERIES II MILL, clasificando la molienda a grano molido en malla 200. La muestra tamizada se coloca en la cubeta almacén de grano molido para su análisis respectivo, se enciende el aparato INSTALAB 700 hasta que la temperatura alcance los 60 oC, se busca el análisis de maíz grano y se determinan los parámetros que se aprecian en el cuadro 3.

Cuadro 3. Análisis realizados en el medidor de proteína INSTALB 700®

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La metodología propuesta para el análisis del grano es de la forma siguiente:

Limpieza y molido del grano a malla 200
Colocación de la muestra en la cubeta especial para grano y limpieza con brocha
Encendido del aparato INSTALB 700® hasta que alcance la temperatura de 60 oC
Dar enter en maíz
Esperar a que el medidor solicite cargado de la muestra y cargarla
Determinar las variables e imprimir la pantalla
El proceso dura aproximadamente 60 segundos, previa calibración del equipo con la instalación de las curvas de calibración.

Diseño experimental

Se evaluaron la cantidad de proteína, almidón y aceite, en este caso solo se evaluó la cantidad de proteína bajo el diseño experimental de bloques completamente al azar y si se detectan diferencias mínimas significativas se sometieron los resultados a la comparación de medias DMS a una probabilidad p< 0.05. El modelo matemático es el siguiente:

Y= U + Tij + Eij

En donde:

Y: variable dependiente
U: es la media de la población
Tij: Tratamientos o híbridos evaluados
Eij: Error experimental

El análisis de varianza se efectúa mediante el Software estadístico de (Olivares, 1996) y la comparación de medias protegida de Fisher, 1948.

Resultados y discusión

Los resultados de laboratorio de los granos analizados en el medidor INSTALAB 700® se aprecian en el Cuadro 4.

Cuadro 4. Respuesta en el análisis de 5 variables evaluadas en el medidor INSTALB 700

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En este Cuadro se aprecia que para la variable contenido de almidón en porciento, el hibrido Arriero de la compañía CONLEE® y C4795® de DEKALB con 61.4 y 60.3 % fueron los mas representativos, en contenido de aceite los híbridos 309 de la compañía BERENTSEN y 2120 de CEROMEX con 6.50 % cada uno fueron los de mayor contenido. La humedad del grano analizado presento una fluctuación entre el de mayor valor de 10.10 a 7.90 % con valores no superiores a 2 % entre cada hibrido.

Los resultados para la variable proteína en el análisis de varianza se aprecian en el Cuadro 5.

Cuadro 5. Análisis de varianza para la variable proteína en 15 híbridos de maíz amarillo.

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En el cuadro 5, se aprecia que existe una diferencia estadística significativa a una p>0.05 en los tratamientos, lo que indica que al menos un hibrido es diferente en su contenido de proteína con respecto a los demás. En el cuadro 6, se muestran la comparación de medias para la variable proteína.

Cuadro 6. Comparación de medias para la variable proteína en 15 híbridos de maíz amarillo

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Los resultados indican que los híbridos Titán de la compañía UNISEM y 357 de DEKALB fueron los que contienen más cantidad de proteína con 3.03 % siendo el hibrido 7573 de la compañía ASGROW el que menor cantidad de proteína encontrada con un 0.76 %. El contenido de aceite y almidón para cada hibrido se aprecia en la Figura 1.

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Figura 1. Porcentaje de aceite y almidón en 15 híbridos de maíz amarillo

Como se parecía en la Figura 1, el mayor contenido de aceite se presentó en los híbridos 2120 de la compañía CEROMEX con 6.50 %, cantidades similares se obtuvieron con el hibrido 309 de la compañía BERENTSEN. El hibrido de menor comportamiento en esta variable fue el Titán de la compañía UNISEM con 3.60 %. En cuanto al contenido de almidón Arriero de la compañía CONLEE con 61.4 fue el de mejor comportamiento.

FAO 1988, encuentran 3.7 % de contenido de proteína en el pericarpio y un 87.6 % de almidón en el endospermo. Núñez et al., 2015, encontraron contenidos de proteína en grano de maíz amarillo Orión de 8.15 % y de 48.3 % de contenido de almidón en el hibrido Garst 8285, resultados muy diferentes en cuanto a proteína y almidón en los híbridos evaluados que se siembran en el estado de Durango, lo que indica que el productor de maíz en Durango le aporta mayor cantidad del fertilizante a base de fosforo para incrementar el contenido de almidón y reduciendo el aporte de nitrógeno para obtención de proteína. López et al., 2012. Mencionan que el maíz amarillo contiene de un 58 a 72 de contenido de carbohidratos y un valor menor de 10 % en contenido de proteína,

Conclusiones

Los híbridos de maíz amarillo con mayor contenido de almidón base para la producción de energía fue el Arriero de la compañía CONLEE, este hibrido es el que se recomienda para su siembra masiva en el estado de Durango si el grano se va a utilizar como fuente de energía, si el propósito es para formular fuente de proteína los híbridos 2120 de la compañía CEROMEX y 309 de la compañía BERENTSEN son los que se recomiendan para su siembra en el estado de Durango, pero su siembra depende de la variable rendimiento de grano y el ambiente de siembra.

Agradecimientos

Los autores del presente trabajo agradecen al Tecnológico Nacional de México, por la beca de estímulos al desempeño docente otorgada y las facilidades prestadas por la dirección de estudios de posgrado para la realización de este trabajo

Literatura citada

Burge, R.M. y Duensing, W.J. 1989. Processing and dietary fiber ingredient applications of corn bran. Cereal Foods World 34: 535-538.
FAO. 1988. Anuario FAO de Production 1987. Vol. 41. Roma, FAO.
Fisher, Ronald A.; Yates, Frank (1948) [1938]. Statistical tables for biological, agricultural and medical research (3rd edición). Londres: Oliver & Boyd. pp. 26-27.
López-Mazón S L, García Navarrete G. Ibarra Gutiérrez B N. (2012). El maíz (zea mays l.) y la cultura maya. Revista de Ciencias Biológicas y de la Salud www.biotecnia.uson.mx. Volumen 14, No. 3. Pág. 3-8.
Núñez-Hernández G. (2015). Híbridos de maíz forrajero con alto potencial de producción de leche de bovino. Revista AgroFaz, Volumen 15 No.1, Pág. 47-56.
Olivares-Sáenz E. (1994). Software de diseños experimentales versión 2.1. Facultad de Agronomía de la Universidad Autónoma de Nuevo León.
Watson, S.A. 1987. Structure and composition. En S.A. Watson y P.E. Ramstad. eds. Corn: chemistry and technology, p. 53-82. St Paul, EE.UU., Am. Assoc. Cereal Chem.
Maíz amarillo: Prioridad para el campo, El Financiero. octubre 11, 2011.
Maíz blanco y amarillo: ¿reconversión?, Mariano Ruiz Funes, El Financiero 20/02/2014.
NMX-F-068-S-1980. Alimentos. Determinación De Proteínas. Foods. Determination Of Proteins. Normas Mexicanas. DireccióN General De Normas. http://www.colpos.mx/bancodenormas/nmexicanas/NMX-F- 068-S-1980.PDF.