Evaluación del valor nutricional de maíces especiales (Zea mays L.) : selección para calidad agroalimentaria

Tesis (Doctor en Ciencias Agropecuarias) -- UNC- Facultad de Ciencias Agropecuarias, 2018

El maíz es el cereal de mayor importancia en el mundo. Las características químicas del grano, y la gran variabilidad existente en esta especie, influyen en las propiedades nutricionales, funcionales y organolépticas de los alimentos derivados de este cereal. El objetivo de este trabajo de tesis fue evaluar el valor nutricional de los maíces opaco-2 (o2) y morado, a fin de seleccionarlos por su calidad agroalimentaria. Se trabajó con germoplasma introducido de distintos orígenes de ambas variedades. Se seleccionaron familias individuales de medios hermanos y se realizó una prueba de progenies durante los ciclos 2013/14/15. Los genotipos se caracterizaron a campo y se evaluó la composición química a partir de la harina de grano entero. Se utilizaron harinas de maíz pisingallo y maíz blanco duro como controles. Los rendimientos a campo mostraron diferencias significativas entre progenies, tanto en maíz opaco-2 como en morado. La composición centesimal de las harinas de ambas variedades no mostró diferencias respecto a los maíces blanco y pisingallo. En cuanto a la composición proteica, los genotipos opaco-2 mostraron menor proporción de zeínas y mayor contenido de albúminas, globulinas y glutelinas. En comparación a los controles, las progenies de maíz opaco mostraron mayor contenido de lisina y mayor digestibilidad in vitro de las proteínas. Las diferencias obtenidas en el perfil proteico de las progenies, permitieron identificar genotipos con menor nivel de zeína y alto contenido de lisina, lo que evidencia su mayor calidad proteica. En relación a la composición y propiedades del almidón, se encontraron diferencias significativas entre genotipos opaco-2, cuyo contenido de amilosa fue significativamente menor a los controles. La mayor viscosidad máxima y la menor temperatura de pasting de genotipos opacos, indica una mayor capacidad de hinchamiento de los gránulos. La mayor entalpía de gelatinización de genotipos o2 coincidió con el menor contenido de amilosa, indicando mayor orden molecular de la región cristalina de los gránulos respecto a los no-opacos. La entalpía total de retrogradación de genotipos o2 no difirió significativamente con maíz blanco y pisingallo, y la entalpía de fusión del complejo amilosa-lípido correlacionó positivamente con el contenido de lípidos. En referencia a los compuestos bioactivos, el contenido polifenoles totales, de antocianinas y la capacidad antioxidante (FRAP y ABTS) presentaron un amplio rango de variación entre las progenies de maíz morado, cuyos valores fueron significativamente mayores a los mostrados por los genotipos controles. El poder reductor (FRAP) fue el mecanismo de capacidad antioxidante que predominó en todos los genotipos analizados. Los resultados obtenidos en la composición y propiedades de las proteínas, del almidón y de los compuestos bioactivos evidencian características de calidad diferenciada en el material genético analizado en esta tesis en relación al maíz tradicional. Del mismo modo, las diferencias obtenidas entre las progenies individuales posibilitarían la identificación de genotipos de maíz opaco-2 y morado con mejores características de calidad nutricional, permitiendo dar continuidad al proceso de selección y mejora genética para la obtención de variedades de polinización libre mejoradas en rasgos nutricionales.

Corn is the most important cereal in the world. The chemical characteristics of the grain and the great variability of this species influence the nutritional, functional and organoleptic properties of maize food processed. The objective of this study was to evaluate the nutritional value of opaque-2 and purple corn, in order to select them according to their agri-food quality. Germoplasm used of both varieties was introduced from different origins. Half-sib individual families were selected and their progenies were obtained during 2013/14/15 cycles. The genotypes were agronomically characterized and chemical composition was evaluated from whole grain flour. Popcorn and hard white corn flours were used as controls. Field yields showed significant differences between progenies, both in opaque-2 (o2) and purple maize. The centesimal composition of flours of both varieties did not show differences with respect to popcorn and white corn. Regarding to the protein composition, the opaque-2 genotypes showed a lower zein proportion and higher albumin, globulin and glutelin contents. Compared to the controls, the opaque progenies showed higher lysine content and higher in vitro protein digestibility. The differences showed by the protein profiles of progenies, allowed to identify genotypes with lower zein level and high lysine content, which evidences its higher protein quality. In relation to starch composition and properties, significant differences were found between opaque-2 genotypes, and the amylose content was significantly lower than the non-opaque controls. The higher maximum viscosity and the lower pasting temperature of opaque genotypes indicate a greater swelling capacity of the starch granules. The higher gelatinization enthalpy of o2 genotypes was coincident with a lower amylose content, indicating greater molecular order of the crystalline region of the granules compared to the non-opaque controls. The total retrogradation enthalpy of o2 genotypes did not show differences respect to popcorn and white corn, and the melting enthalpy of amylose-lipid complex correlated positively with lipid content. Regarding to bioactive compounds, total polyphenols and anthocyanins content, and the antioxidant capacity (FRAP and ABTS) presented a wide range of variation among progenies of purple corn, which values were significantly higher than those shown by the control genotypes. Reducing power (FRAP) was the predominant antioxidant capacity system on all genotypes analyzed. The results obtained in the composition and properties of proteins, starch and bioactive compounds evidence differential quality in the genetic material of this study in relation to traditional corn. In the same way, the differences obtained between the individual progenies would enable the identification of genotypes of opaque-2 and purple maize with the best nutritional quality characteristics, allowing to continuing with the selection and genetic improvement to obtain open-pollination varieties improved in nutritional traits.