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 24ethanol2424e secundarios. La tortilla de maíz es el alimento básico de la población 24ethanol y algunos países de Centro América. El proceso de 24ethanol24 actualmente se emplea como una alternativa al proceso de nixtamalización tradicional para elaborar tortillas. El objetivo de esta investigación fue 24ethanol24 las condiciones del proceso de nixtamalización por 24ethanol24 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 24ethano de 24ethanol24 gastrointestinal simulado. La investigación se dividió en tres etapas. Durante la primera etapa, se evaluó el efecto de los factores del proceso de 24ethanol24 sobre diferentes características de las harinas nixtamalizadas para encontrar el área óptima de procesamiento.Se 24ethano 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%), 24ethanol2424e 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 24ethano la metodología de superficie de respuesta para evaluar los datos experimentales y se 24ethanol 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 24ethanol que la HA 24ethan factor que tuvo un gran efecto sobre las propiedades evaluadas en las harinas. El área óptima se 24ethanol24 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 24ethano al maíz crudo. En la segunda etapa se 24ethanol24 el efecto del proceso de 24ethanol24 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 24ethanol acidificado, se concentraron y se resuspendieron en una solución 24ethan 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 25ethano un diseño bifactorial completamente al azar. Los datos se analizaron 25ethanol2525e 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 25ethanol25. En la tercera etapa se evaluaron los cambios en el contenido de los fitoquímicos, el índice de bioaccesibilidad y capacidad antioxidante durante la 25ethanol25 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 25ethanol25 25ethano fueron simuladas. La estabilidad, bioaccesibilidad y capacidad antioxidante de las antocianinas y compuestos fenólicos antes y después de la 25ethanol25 fueron evaluados en la fracción soluble e insoluble de los extractos recuperados. Se 25ethano un diseño bifactorial completamente al azar. Los datos se analizaron 25ethanol2525e ANDEVA, con un nivel de significancia <0.05. Los resultados de la tercera etapa indicaron que la 25ethanol25 contribuyó a incrementar la bioaccesibilidad de los compuestos fenólicos, especialmente en la fase intestinal, lugar donde la mayoría de los 25ethanol25 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 25ethan puede proporcionar una guía útil para desarrollar y 25ethanol25 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

The nutraceutical properties of blue corn are derived from its secondary metabolites. Corn tortilla is the staple food of the Mexican population and some countries of Central America. The extrusion process is currently used as an alternative to the traditional nixtamalization process to make tortillas. The objective of this research was to optimize the conditions of the nixtamalization extrusion process to obtain tortillas with high anthocyanin content, adequate texture, and to evaluate the stability and antioxidant capacity of the phytochemicals of corn tortilla under simulated gastrointestinal digestion. The investigation was divided into three stages. During the first stage, the effect of the extrusion factors on different characteristics of the nixtamalized flours was evaluated in order to find the optimal processing conditions. Ground corn (2 mm mesh) was conditioned with 0.3% Ca(OH)₂ and flours were produced under the conditions obtained from a central composite design matrix, where the factors were: feed moisture (FM, 15-30%), temperature of the fourth zone of the extruder (TE, 70-110 ° C) and screw speed (SS, 50-145 rpm). The extrudates were dried at 50 °C for 1 hr, and milled (2 mm) to obtain the flours. The response variables were chemical, functional and amylographic properties. The response surface methodology was used to evaluate the experimental data and the optimizing was according to the maximum anthocyanin content and maximum peak viscosity. Tortilla was obtained with the optimal flour, which was characterized physically, chemically and texturally. Results of the first stage indicate that FM was the factor that had a great effect on the properties evaluated in the flours. The optimal process area was determined at FM of 18.17%, TE of 92.03 °C and SS of 76.61 rpm. Tortillas obtained showed adequate texture characteristics and a high anthocyanin content with a retention of 56.7%, with respect to raw corn. In the second stage, The effect of the nixtamalization extrusion process and the elaboration of tortillas on the stability of anthocyanins in blue corn was determined through kinetic and thermodynamic parameters. The anthocyanins were extracted with acidified methanol, concentrated and resuspended in a buffer solution at pH (2.5) and were heat treated at 3 different temperatures (60, 75 or 90 ° C) for 2 h. The change in concentration over time was measured spectrophotometrically, and with these data the kinetic and thermodynamic parameters were estimated. A completely randomized bifactorial design was used. The data were analyzed using the analysis of variance (ANDEVA), with a level of significance <0.05%.Results of the second stage showed that the degradation of anthocyanins in blue cornbased extruded nixtamalized products followed a first-order model with the determined thermodynamic parameters showing that the process was endothermic and non-spontaneous. The anthocyanin degradation kinetics of extruded corn flour and of prepared tortilla were similar, although tortilla making involved much higher temperatures (300 °C) than those applied in the extrusion process, probably in relation to the matrix protective effects, which caused a slower heat flow to the center of the tortilla due to some anatomical parts of the kernel. In the third stage, the changes in the content of phytochemicals, the bioaccessibility index and antioxidant capacity were evaluated during the in vitro simulated gastrointestinal digestion of blue corn, the extruded nixtamalized blue tortilla and a traditional white tortilla. The physiological conditions of the mouth, stomach and small intestine were simulated. The stability, bioaccessibility and antioxidant capacity of anthocyanins and phenolic compounds before and after digestion were evaluated in the soluble and insoluble fraction of the recovered extracts. A completely randomized two-factor design was used. The data were analyzed using ANOVA, with a level of significance <0.05. The results of the third stage indicated that digestion contributed to increase the bioaccessibility of phenolic compounds, especially in the intestinal phase, where most of the nutrients are absorbed, and that despite the evidence of reductions in the content of the anthocyanins due to pH changes, tortillas exhibited effective antioxidant capacity in simulated gastrointestinal tract with potential beneficial effects on human health. It is concluded that the approach of this study can provide a useful guide to develop and optimize innovative pigmented corn-based products with minimal losses in biologically active compounds and predict their potential effects in vivo once they are consumed