La molienda del maíz: Los efectos de la molienda fina sobre las propiedades de

composición, funcionales y fisicoquímicas de la harina de maíz.

Lei Shi a,Wenhao Li a, Juanjuan Sun a, Yanyan Qiu a, XiaopengWei a, Guangzhong Luan a, *,

Yayun Hu a, Eizo Tatsumi b

a College of Food Science and Engineering, Northwest A&F University, Yangling 712100, China

b Japan International Research Centre for Agricultural Science, Tsukuba, 305-8686, Japan

Resumen

El tamaño de partícula de harina de maíz tiene un efecto significativo en sus propiedades funcionales y fisicoquímicas. En este estudio,

la sémola de maíz se molió para diferentes intervalos de tiempo (3,5, 4, 5, 6, 10 y 14 min), y los efectos sobre la composición de pulido,

propiedades funcionales y fisicoquímicas de la harina de maíz se evaluaron mediante el Analizador Visco rápido (RVA) , calorímetro

diferencial de barrido (DSC), electroforesis en gel de poliacrilamida dodecil sulfato de sodio (SDS-PAGE) y otros métodos químicos.

Los resultados mostraron que la molienda podría pulverizar eficazmente las partículas de harina. A medida que disminuye el tamaño de

las partículas, el almidón dañado y el contenido de amilosa, el grado de gelatinización, capacidad de hidratación, índice de solubilidad

en agua y el índice de absorción de agua fueron significativamente (P <0,05) mayor. La molienda causó una reducción en la viscosidad

artesa, la viscosidad final y el tiempo de pico y un aumento de la viscosidad de pico y la descomposición de las harinas de maíz. El

almidón aislado a partir de harina de maíz tratado con tiempos diferentes mostró una disminución de la temperatura de gelatinización

de transición (A, Tp y Tc) y la entalpía de gelatinización, mientras que los tratamientos de molienda no tienen ningún efecto sobre el

contenido de proteína y la estructura primaria de las proteínas de la harina de maíz. Los cambios de tratamiento de molienda en los

gránulos dañados y distribución del tamaño de partícula son responsables de las diferentes propiedades de la harina de maíz.

1. Introducción

El maíz o maíz (Zea mays L. ssp. Mays) es un grano de cereal que se cultiva ampliamente en todo el mundo. El maíz ha sido ampliamente utilizado como alimento para el ganado, forraje, ensilaje y grano, y es también una especie de importante materia prima industrial, con muchos usos industriales, incluyendo la transformación en plásticos, jarabes y alcohol para los biocombustibles. Además, el maíz también se usa ampliamente para la nutrición humana debido a sus propiedades físico-químicas específicas, tales como alto contenido de almidón, las proteínas con un bajo contenido de α-gliadina fracción, gluten, lípidos de la dieta, muchos compuestos valiosos hipoalergénicas (flavonoides, rutina) , elementos, fibra dietética y sabor delicado rastrear (Wojtowicz et al., 2013). Es flexible en la producción de productos alimenticios, tales como palomitas de maíz, polenta, tortillas, ruido de fondo, cereales para el desayuno, snacks, productos de panadería, harina de maíz, pastas, etc. Además de los carbohidratos y las proteínas de fortificación, el maíz también proporciona muchos otros beneficios nutricionales que incluyen orgánica compuestos y minerales con beneficios potenciales para la salud. Estos compuestos pueden actuar como antioxidantes, cofactores de enzimas antioxidantes o antioxidantes indirectos, (Hansch y Mendel, 2009).

La molienda es una operación unitaria ampliamente utilizado en la industria alimentaria, y es el método común para el procesamiento de alimentos en polvo (Lee et al., 2013). La molienda implica un proceso gradual de reducción de tamaño para obtener un tamaño adecuado de partículas para procesamiento de alimentos. La reducción de tamaño de partícula puede conducir a un gran número de influencias sobre la estructura y área de superficie de las partículas, y trae algunas nuevas características físico-químicas en circulación debido al aumento de la superficie de una partícula (Protonotariou et al., 2014). Sin embargo, aunque en la molienda es necesario reducir el tamaño de partícula, la reducción de tamaño inducida por molienda es acompañado por un aumento del nivel de daño en el almidón por la interrupción de la estructura granular, que afecta negativamente al rendimiento de harina en muchos productos finales (Yamazaki, 1959; Tran et al., 2011). Se ha sugerido que el tamaño de partícula de harina, almidón dañado y calidad de la proteína y la cantidad tienen efectos en los productos horneados (Guttieri et al., 2001). El daño en el almidón puede alterar las características de la superficie de gránulo mediante el aumento de los enlaces hidrófilos y por lo tanto aumentar la capacidad de absorción de agua de la harina (Saad et al., 2009) . Por otra parte, una cierta cantidad de gránulos de almidón dañados exhibe una capacidad de formación de gel y la hinchazón mayor debido a la destrucción de las fuerzas que impiden gránulos de hinchamiento en agua (Tester, 1997).

Hoy en día, en los hábitos alimenticios de la gente de todo el mundo han

cambiado de comer alimentos tradicionales para comer alimentos no

tradicionales, como la comida rápida y los bocadillos extruidos, etc., que

normalmente están hechos con granos de maíz o harina de maíz. En los

últimos años, las harinas de maíz han profundizado la comprensión del

desarrollo de productos sin gluten para las personas con enfermedad

celíaca, los cuales son intolerantes a ciertos péptidos presentes en el

gluten, una proteína que se encuentra en el endospermo de algunos

cereales como el trigo, la cebada y el centeno ( de la Hera et al., 2013A).

Es bien sabido que el proceso de molienda y la partícula resultante la

distribución del tamaño de las harinas de cereales afecta a las

características de calidad del producto alimenticio (Bolade et al., 2009; de

la Hera et al., 2013A ).

En el presente estudio, el grano de maíz se molió en varios intervalos de tiempo para producir harina de maíz con diferentes diámetros de partícula, entonces el efecto del tamaño de las partículas, composición principal, componentes proteicos, peso molecular (Mw) de distribución de proteína de maíz, la gelatinización y las propiedades de pegado, y las características funcionales, tales como grado de gelatinización, capacidad de hidratación, índice de solubilidad en agua y se investigaron índice de absorción de agua fueron investigados. La información obtenida a partir de este estudio será útil para el desarrollo de productos a base de maíz.

2. Materiales y métodos

2.1. Materiales

De grano de maíz con un diámetro de aproximadamente 1.5- 2.5 mm fue comprado del mercado local (procesado por Xi'an Baqiao Jing Bao Cang Maíz Desarrollo fábrica de productos, Xian, China), con el almidón, proteínas, contenido de grasa y humedad de 72.33%, 8.54%, 0.24% y el 16,9% (base seca), respectivamente. Otros reactivos químicos utilizados en este estudio fueron de grado analítico.

2.2. La preparación de harinas de maíz con diferente tamaño de

partícula

Sémola de maíz se molieron utilizando un molino universal de alta velocidad (De tipo laboratorio, FW-400A, Beijing Zhong Xing Wei YE Instrumento Co., Ltd, Beijing, China), y la velocidad del rodillo fue de 26000 rpm. Para la preparación de granos molidos con diferentes diámetros de partícula, la molienda se llevó a cabo en 250 g de sémola de maíz para 3,5, 4, 5, 6, 10 y 14 min respectivamente.

2.3. Determinación de la distribución del tamaño de partícula de

las harinas de maíz

La distribución del tamaño de partícula de la harina de maíz se analizó mediante el uso de un dispersante de la luz analizador de partículas láser (Mastersizer-2000, Malvern Instruments Ltd., Worcestershire, Reino Unido). Las muestras de harina de maíz molido (aproximadamente 250 mg) se disolvieron en 5 ml de agua destilada y se mezclado usando un agitador magnético durante 0,5 min a temperatura ambiente antes de la medición. La longitud focal de 100 mm y nivel de oscurecimiento de 20% se mantuvieron durante las mediciones en el analizador. Al menos tres análisis se llevaron a cabo en paralelo para cada muestra.

2.4. Determinación de la composición de la harina de maíz

El contenido de almidón de amilosa, contenido de almidón dañado y proteínas fueron determinadas mediante los métodos estándar nacional chino GB / T 15683-2008 y 9826-2008 ( nacional chino norma de 2008 ), Y / T 5.009,5-2010 (GB estándar nacional chino, 2010 ), respectivamente, y los resultados se informaron sobre una base seca.

2.5. Determinación de las propiedades funcionales

2.5.1. Determinación del grado de gelatinización

El grado de gelatinización se midió de acuerdo con Li et al. (2011) Y con muy pocas modificaciones. Muestras de harina de maíz (150 mg) se pusieron en dos tubos de ensayo graduado, respectivamente, uno para la

preparación de muestras gelatinizadas completamente y el otro para las muestras de la prueba. Un tercer tubo vacío se utilizó para un ensayo en blanco. Tampón de acetato de sodio-ácido (15 ml, pH 4,8) se añadió individualmente en tres tubos de ensayo. El tubo de ensayo con completamente gelatinizada muestra se puso en agua hirviendo primero durante 1 h y con una agitación suavemente, a continuación, estos tubos se calentaron a 40C en agua durante 1 h después dejar caer 1 enzima desramificante ml (200 U / ml, Sigma) y suavemente agitando después de cada 15 min. A partir de entonces, 2 ml ZnSO4.10H2O y Se añadieron 1 mM 0.5 N NaOH, y luego suficiente agua desionizada se añadió para hacer un volumen constante de 25 ml. La suspensión se se filtró con papel de filtro cuantitativo. Todas las muestras se calentaron en agua hirviendo durante 6 minutos después de la adición de 0,1 ml de filtrado y 2 ml de sodio dietilditiocarbamato. Tres muestras se calentaron en ebullición agua durante 2 minutos

después de la adición de reactivo de ácido pícrico de 2 ml Hager. Se añadió

agua desionizada a un volumen total de 25 ml después de enfriamiento y

agitando los tubos suficientemente. El valor de absorbancia (ABS) a 420

nm frente a un blanco de agua con un Shimadzu UV-2550

espectrofotómetro (Shimadzu Corporation, Kyoto, Japón) se mesurado. El

Grado de gelatinización (DG) se calcula de la siguiente manera:

DG% =𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎 𝑑𝑒 𝑔𝑒𝑙𝑎𝑡𝑖𝑛𝑖𝑧𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑐𝑜𝑚𝑝𝑙𝑒𝑡𝑎−𝐴𝐵𝑆 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑛𝑡𝑟𝑜𝑙𝐴𝐵𝑆 𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎 𝑑𝑒 𝑝𝑟𝑢𝑒𝑏𝑎−𝐴𝐵𝑆 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑛𝑡𝑟𝑜𝑙

2.5.2. Determinación de la capacidad de hidratación

La capacidad de hidratación (capacidad de fijación de agua), la harina de maíz molida estuvo determinada consiguientemente con la aplicación de AACC 56-20 (AACC, 2000) métodos estándar.

2.5.3. Determinación del índice de solubilidad en agua y el

índice de absorción de agua

El índice de absorción de agua (WAI) y el índice de solubilidad en agua (WSI) de harinas de maíz molido se determinaron de acuerdo con el método de Anderson et al. (1969) utilizando el método de centrífuga con alguna modificación. Una harina de maíz (1,5 g, base seca) de la muestra fue dispersa en agua (18 ml) a 30 C con agitación suave durante 30 min, y luego se centrifugó a 4.000 rpm durante 20 min. El sobrenadante se colocado en una lata de aluminio y se secó en el horno de aire caliente a 105°c durante 3 h. El (WAI) y el (WSI) se calcularon de la siguiente manera:

WAI(g

g)

𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑑𝑒 𝑠𝑒𝑑𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 ℎú𝑚𝑒𝑑𝑜

𝐸𝑙 𝑝𝑒𝑠𝑜 𝑠𝑒𝑐𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎

WSI(g

g) =

𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑠ó𝑙𝑖𝑑𝑜 𝑠𝑒𝑐𝑜 𝑒𝑛 𝑒𝑙 𝑠𝑜𝑏𝑟𝑒𝑛𝑎𝑑𝑎𝑛𝑡𝑒

𝐸𝑙 𝑝𝑒𝑠𝑜 𝑠𝑒𝑐𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎

2.6. Determinación de las propiedades de pegado

Las propiedades de pegado de cada suspensión de harina de maíz eran medido usando un analizador rápido visco (RVA, Super 3, Newport Scientific Instrument e Ingeniería, Australia). Las harinas de maíz molido (3,0 g, db) se pesaron directamente en un bote de RVA, seguida por la adición de agua destilada (25,0 ml). La pasta era calentada a 50 C durante 1 min antes de calentar a 95 C a una velocidad constante de 12 C / min, y luego se llevó a cabo en 95 C durante 2,5 min. Después de eso, se enfrió a 50 °C a la misma velocidad constante y se mantuvo a 50 °C durante 2 min., la velocidad de las paletas se estableció en 160 rpm en este análisis.

2.7 Propiedades de gelatinización del almidón de maíz

2.7.1. Aislamiento del almidón de maíz

La extracción de almidón a partir de las harinas de maíz mencionado anteriormente, era basado en el método descrito por Sandhu et al. (2004) con ligeras modificaciones. La harina de maíz era empapada en una solución de sulfito ácido de sodio (bisulfito sódico) al 0.16% en una proporción de 1:3 (w/w) y era incubada a 50°C durante 24 h. El agua cargada era drenada y la harina de maíz se molía en un mezclador. La suspensión molida se tamizó a través de una malla 100. La suspensión se dejó reposar a 4°C por 24 h. El sobrenadante turbio se retiró y el sedimento se volvió a suspender en una solución de hidróxido de sodio al 0.2% a 4°C durante 24 h. El sobrenadante fue desechado y la capa del almidón se volvió a suspender en agua. A continuación, la suspensión de almidón se hizo pasar por una malla 40 y se desechó el material sobrante. El filtrado se mantuvo a 4°C durante 24 h, posteriormente al almidón se le dieron repetidos lavados con agua destilada hasta que el pH de la suspensión de almidón alcanzó 7. Luego, la torta de almidón fue secada en un horno a 40°C durante 24 h.

2.7.2. Determinación de las características de gelatinización

Las características de gelatinización del almidón aislado a partir de harinas de maíz molido se midieron usando un calorímetro de barrido diferencial (DSC- Q2000, TA, New Castle, EE.UU.) equipado con un software de procesamiento de datos de análisis térmico (análisis universal de TA 2000). Después, se añadió al almidón 9 ml de agua destilada con una microjeringa (3.0 mg, db.) en las cacerolas de DSC, y después se selló herméticamente y se dejó reposar durante la noche a temperatura ambiente. El rango de temperatura de exploración y las velocidades de calentamiento eran 25-95 °C y 10 C / min, respectivamente. Un recipiente vacío se utilizó como referencia para todas las mediciones, y el espacio que rodea la cámara de la muestra fue lavado con nitrógeno como gas de purga para evitar la condensación durante la medición.

2.8. Análisis de componentes proteicos

La composición de proteína de harina de maíz molido fue analizada utilizando SDS-PAGE. SDS-PAGE, se realizó en un sistema de gel vertical de Mini-Protean 3 (Minigel, Bio-Rad Corporation, Hercules, CA). Las muestras de diferentes harinas de maíz molido con 0.1 g de proteína se pesaron con precisión en un tubo de centrífuga de 2.5 ml, y se añadió en 1 ml de tampón de extracto de proteína (2 ml 10% SDS, 2 ml 0.05 M Tris-HCl, 2 ml de glicerol al 50%, 2 mg de azul de bromofenol, aforando a los 10 ml mediante la adición de agua desionizada). La mezcla se agitó durante 1 h a temperatura ambiente y se centrifugó a 15000 x g durante 30 min a 4 °C. El sobrenadante se re-centrifugó a 15000 x g durante 10 min, y luego 7 ml del sobrenadante resultante se diluyó con 10 ml de soluciones de electroforesis (1.5 g Tris, 7.2 g, 0.5 g de SDS, aforado a 500 ml por adición de agua desionizada). El SDS-PAGE se realizó usando 12% de gel de separación y 5% de gel de apilamiento. Los volúmenes de muestra de 7 ml se cargaron en cada pocillo junto con 2.5 ml de estándares con masa molecular de entre 10 y 170 kDa para determinar las masas moleculares de la muestra, y la electroforesis se realizó a 10 mA durante la ejecución. El gel fue teñido con azul brillante de Coomassie al 0.25% (w/v) y de-teñidas utilizando 20% de metanol y solución de ácido acético al 10%.

2.9. Análisis estadístico

Todas las mediciones se realizaron tres veces. Los resultados fueron analizaron mediante análisis de varianza (ANOVA), y se expresa como valor medio ± desviación estándar. Se llevó a cabo la prueba de rangos múltiples de Duncan para evaluar las diferencias significativas entre los valores medios experimentales (P < 0.05). Todos los cálculos y análisis estadísticos se realizaron con el programa SPSS versión 16.0 para Windows.

3. Resultados y discusión

3.1. La distribución de tamaño de partícula y la descripción de

partículas

Los valores de diámetro de partícula de harina de maíz se enumeran en la Tabla 3, y las curvas de distribución de tamaño de partículas de diferentes muestras de harina se ilustran en la Fig. 1A. La harina de maíz muestreada presentó una distribución de tamaño bimodal clara como puede verse en la Fig. 1A. El tamaño de partícula de las harinas de maíz molido mostró una disminución constante como el tiempo de molienda total aumentó hasta 14 minutos, que era directamente proporcional al tiempo de molienda. Es necesario tener en cuenta que el Mastersizer 2000, utilizado como un dispositivo de dispersión de luz, que no implica ninguna etapa de separación, no puede dar una verdadera distribución de tamaño, mientras que la información de tamaño proporcionada por el dispositivo se puede utilizar para analizar las tendencias de tamaños de partículas entre diferentes muestras con morfología y estructura similar, como es el presente caso (Tran et al., 2011). El diámetro medio en volumen (d4, 3) de las partículas de harina se redujo de 174.62 mm en la harina de maíz molida a un tiempo total de molienda de 3.5 min-68.12mm en harina de maíz molida a un tiempo total de molienda de 14 min, y el diámetro de la superficie media de las partículas de harina de maíz presenta una tendencia constante, que se redujo de 38.92 mm a 23.52 mm con el tiempo de molienda aumentado de 3.5 min a 14 min (Tabla 1). El valor D3, 2 representa el tamaño medio de la base en la superficie específica por unidad de volumen (Protonotariou et al., 2014), que es coherente con los resultados de diámetro de la superficie mediana. Las tendencias de los cambios en los tres parámetros de tamaño de partícula, incluyendo D (10), D (50) y D (90), después de la molienda fueron similares, disminuyendo con el tiempo el aumento de la molienda (Tabla 1). Después de 14 minutos de molienda, al menos la mitad de las partículas de harina tiene un diámetro medio en volumen de 33.02 mm. Esto es lo que se esperaba, la reducción del tamaño de partícula se produce durante la molienda debido a la colisión entre un rodillo de acero y la pared interior de la amoladora.

3.2. Composición química de la harina de maíz

Se observó que incrementa el almidón dañado en la harina de maíz con el aumento del tiempo de molienda y fue significativamente diferente a P<0.05. El daño a los gránulos de almidón en las harinas de maíz molida aumentó significativamente de 6.32% a 15.36% cuando el tiempo de molienda total aumentó desde 3.5 hasta 14 min (Tabla 1). La presencia de almidón dañado es una propiedad importante en particular en las harinas de cereales, debido a que el almidón dañado podría influir en muchos aspectos de la pasta o masa, incluyendo la absorción de agua en la harina, la fermentación de la masa y las características calidad del producto final, tales como color, volumen, textura y estabilidad (Hatcher et al, 2002; Bolade et al, 2009). Además, el grado de gránulos de almidón dañados (Nivel 5 estructura) era el factor dominante que determina la solubilidad en agua fría y caliente del almidón, y la hinchazón de agua fría de la harina de arroz (Hasjim et al., 2012). La mayor cantidad de almidón dañado asociado a partículas de tamaño menor de la harina se atribuye probablemente al alto impacto de las fuerzas mecánicas y de temperatura durante la molienda producida por la máquina de pulir. No hubo un efecto significativo (P<0,05) del tratamiento sobre el contenido de proteína de las muestras de harina de maíz. Sin embargo, el contenido de amilosa de la harina de maíz aumentó significativamente (P<0.05) después de un tratamiento de 14 minutos de molienda, mientras que no se observó diferencia significativa entre las harinas de maíz tratados entre 3.5-10 min (Tabla 1). La razón de esta tendencia puede ser debido a efectos mecánicos, ya los enlaces de hidrógeno intramolecular entre las moléculas de almidón se puede romper. Además, el aumento de la solubilidad de las moléculas de amilosa con la disminución del tamaño de partículas y el aumento de los gránulos de almidón dañados también puede conducir a un aumento del valor medio del contenido de amilosa.

Tabla 1. La distribución de tamaño de partícula y la composición química de sémola de maíz molido en un momento diferente.

Tiempo(min) d4.3(µm) d3.2(µm) d10(µm) d50(µm) d90(µm) DGS (%) AM (%) Proteína (%)

3.5 174.62 ± 3.80 38.92 ± 0.08 15.52 ± 0.47 116.62 ± 2.00 431.22 ± 6.56 6.32 ± 0.08 28.82 ± 0.05 8.54 ± 0.01

4 164.02 ± 2.69 37.02 ± 0.71 15.02 ± 0.49 105.12 ± 2.68 409.62 ± 5.11 7.72 ± 0.08 28.33 ± 0.15 8.53 ± 0.01

5 144.62 ± 1.41 34.32 ± 0.06 14.42 ± 0.28 87.12 ± 1.13 364.22 ± 3.15 8.55 ± 1.23 28.99 ± 0.3 8.55 ± 0.02

6 123.12 ± 1.72 31.72 ± 0.44 13.92 ± 0.02 66.12 ± 1.09 312.22 ± 4.71 9.96 ± 0.16 28.89 ± 0.94 8.54 ± 0.05

10 96.82 ± 0.98 27.72 ± 0.61 13.02 ± 0.39 43.82 ± 0.65 252.12 ± 5.33 11.60 ± 0.91 29.34 ± 0.01 8.56 ± 0.12

14 68.12 ± 0.71 23.52 ± 0.53 11.62 ± 0.07 33.02 ± 0.55 181.12 ± 3.89 15.36 ± 0.01 30.29 ± 0.05 8.49 ± 0.07

Tabla 2. Propiedades funcionales de sémola de maíz molido en momentos

diferentes.

3.3. Propiedades funcionales de la harina de maíz

Los resultados en diversas propiedades funcionales de las muestras de

harina de maíz, incluido el grado de gelatinización, capacidad de

hidratación, el índice de absorción de agua y el índice de solubilidad en

agua se presentan en la Tabla 2. Se observaron valores para aumentar de

grado de la gelatinización obtenido para las harinas de maíz el tiempo de

molienda aumentó 3.5-4 min (Tabla 2). El almidón es el componente

principal de la harina de maíz, y sus propiedades afectan a la calidad del

maíz y su producto. En este documento, el diferente grado de

gelatinización entre diferentes harinas de maíz tratados en tiempo de

molienda puede reflejar la extensión del daño de los gránulos de almidón,

que es el resultado del análisis de almidón dañado.

Se observó que la capacidad de hidratación (capacidad de retención de

agua) de la harina de maíz molido a aumentar con la disminución en el

tamaño de partícula de harina durante el proceso de molienda (Tabla 2).

Además, se observó que aumentó tanto el índice solubilidad en agua y el

índice de la absorción de agua de la harina de maíz con la disminución en

el tamaño de partícula de harina (Tabla 2). Las propiedades de hidratación

están relacionadas con la estructura de la matriz porosa formada por

cadenas de polisacáridos que puede contener grandes cantidades de agua

a través de enlaces de hidrógeno (Kethireddipalli et al., 2002). Además, la

proteína dentro de harina de maíz también puede contener el agua a

través de fuerzas débiles, tales como enlaces de hidrógeno.

La capacidad de retención de agua se define como la cantidad de agua

que permanece unido a las partículas de harina hidratadas. La

comparación de la longitud relativa de tiempo de molienda de harina de

maíz, tratada mucho tiempo mostró capacidad de retención de agua más

alto que su homólogo de tiempo corto. Esto podría atribuirse a la

diferencia en la cantidad de almidón dañado entre las diferentes muestras

de harina de maíz que se describe anteriormente (Hatcher et al, 2002;

Barak et al, 2014). Sin embargo, se ha informado de que una reducción en

el tamaño de partícula de cebada fue acompañada por una reducción de

la capacidad de retención de agua, presumiblemente atribuido a la

ruptura de las estructuras celulares de la molienda, que conduce a la caída

de la matriz de la pared celular (Anguita et al. 2006). De hecho, De la Hera

et al. (2013) ha señalado que en estos estudios, la pantalla más pequeña

utilizada fue de aberturas 100 mm, pero las partículas muy finas (menos

de 100 mm) parece exhibir un comportamiento diferente de hidratación

de gel.

El índice de solubilidad de agua se determinó como una medida inmediata

de almidón soluble y proteínas solubles en muestras de harina (Wang et

al., 2010). El grano de maíz podía romperse en pequeñas partículas

después del proceso de molienda, y esto podría conducir a un aumento

en el área superficial, que es beneficioso para su capacidad de

hidratación. Al mismo tiempo, el tratamiento de molienda podría exponer

más superficie, amilosa / amilopectina molecular, grupos polares, y otros

sitios de unión de agua de partículas de harina de maíz en el agua

circundante, que conducen a un valor del índice de absorción de agua.

3.4. Las propiedades térmicas de almidón aislado de harina de maíz

Muestras de almidón obtenido a partir de harina de maíz procesado en

tiempos de molienda diferentes, estos fueron investigados por DSC y los

parámetros térmicos se resumen en la Tabla 3. Todas las muestras

básicamente mostraron con el tiempo del aumento de la molienda una

disminución de la temperatura de gelatinización de transición (A, Tp y Tc)

y entalpía de gelatinización (DH) (Tabla 3). Fig. 1B muestra una clara

disminución en el área del pico endotérmico y un desplazamiento claro a

la izquierda de la temperatura de gelatinización de transición iniciado en

las muestras de almidón. Para, Tp y Tc representan la estabilidad

cristalina, mientras que DH representa la fusión de los cristales a base de

amilopectina con potenciales contribuciones tanto de cristal de embalaje

y entalpías de fusión hélice (López-Rubio et al., 2008). La disminución de

la entalpía de gelatinización y la temperatura de gelatinización después

del tratamiento de molienda podría estar asociada con una pérdida del

orden gama cristalina más corta y el contenido de doble hélice en los

gránulos de almidón dañado (Martínez-Bustos et al., 2007).

Tabla 3. Los parámetros de DSC de grupos de almidón de maíz.

Tiempo(min) GG (%) CH (%) ISA (%) IAA (%)

3.5 10.88 ± 0.63 2.19 ± 0.07 1.71 ± 0.08 290.36 ± 5.72 4 16.42 ± 0.35 2.22 ± 0.20 1.84 ± 0.08 292.71 ± 5.13 5 20.27 ± 0.16 2.21 ± 0.02 2.07 ± 0.07 305.76 ± 7.93 6 20.04 ± 0.06 2.31 ± 0.11 2.31 ± 0.04 308.41 ± 17.54

10 20.28 ± 0.06 2.54 ± 0.10 2.76 ± 0.14 343.04 ± 2.50 14 23.40 ± 0.26 2.59 ± 0.06 4.06 ± 0.12 326.87 ± 8.38

Tiempo(min) T0 (°C) TP (°C) TC (°C) △Tr ( C) △H (J/g)

3.5 60.55 ± 0.41 67.57 ± 0.34 80.70 ± 0.64 19.14 ± 0.10 11.14 ± 0.04 4 60.20 ± 0.19 67.24 ± 0.21 80.40 ± 0.41 20.25 ± 0.02 10.30 ± 0.01 5 58.87 ± 0.30 67.22 ± 0.14 80.17 ± 0.29 20.54 ± 0.21 9.99 ± 0.10 6 58.83 ± 0.34 67.13 ± 0.31 79.34 ± 0.37 21.21 ± 0.17 9.65 ± 0.13

10 58.56 ± 0.07 67.34 ± 0.22 79.31 ± 0.25 21.63 ± 0.11 9.33 ± 0.01 14 56.70 ± 0.29 67.22 ± 0.26 77.91 ± 0.24 21.23 ± 0.09 9.20 ± 0.11

Fig. 1. Curvas de distribución de tamaño de partícula ( A ) por volumen y

termogramas de DSC (B) de sémola de maíz molido a distintas horas.

Contrario a la gelatinización y la temperatura de gelatinización la

entalpía de transición tiene valores de DTr (Tc-a) que fueron

obtenidos para el almidón de maíz. Se observó que después de

aumentar el de molienda que se incrementó de 3.5 a 4 min DTr se

representa variación en organización cristalina entre gránulos de

almidón diferente, que refleja la alineación de dobles hélices dentro

de las láminas cristalinas y la inferior DTr indica que los cristalitos

tienen un mayor grado de cristalino perfecto (Maaran et al., 2014).

3.5. Propiedades de pegado de la harina de maíz

Muestras de harina de maíz de diferente tiempo de molienda fueron

analizado por RVA y pegado los parámetros fueron determinados,

como se muestra en la tabla 4. La prueba de pegado se ha utilizado

siempre para la evaluación de la calidad de los cereales. La viscosidad

de pico y desglose de harinas de maíz aumentó significativamente (P

< 0.05) debido a la efecto de pulido, mientras que la viscosidad de la

canal, viscosidad final y pico de pulido el tiempo disminuyó

significativamente

(P < 0.05) como el tiempo de molienda aumentó. En cuanto a los

valores de retroceso golpe, temperatura, no había ninguna tendencia

clara de la muestra de harina de maíz con el aumento de gradual de

tiempo del tiempo (tabla 4).

Los valores de pico de viscosidad y viscosidad final están fuertemente

asociados con la estructura cristalina de gránulos de almidón y

propiedades de hinchazón (Crosbie1991). Además, los cambios en

propiedades de la harina de maíz después del tratamiento de pulido

y pegado se puede también atribuir a los cambios en la proteína y

matrices de la pared celular, así como el tamaño de partícula de

harina disminuida. La viscosidad de pico se define como la viscosidad

máxima alcanzada, mientras que al calentar la mezcla de harina en la

RVA donde el almidón los gránulos se hinchan hasta el punto más alto.

La viscosidad de pico aumenta con un mayor tiempo de pulido

porque en el proceso de molienda, el grano de maíz podría ser roto

en partículas más pequeñas, lo que aumentó la capacidad de

hidratación y la capacidad de hinchamiento, provocando un aumento

en la viscosidad y un mayor tiempo para alcanzar viscosidad de pico

durante el calentamiento en el RVA.

Viscosidad de canal o viscosidad de la pasta caliente es la viscosidad

más baja registrada para las mezclas calientes al final de la fase de

calefacción. Se indicó que no había más inflamación y por lo tanto la

ruptura de gránulos de almidón hinchado disminuyo lo que dio lugar

a un sostenido disminución de la viscosidad (Sharma et al., 2013). Por

lo tanto la disminución de la viscosidad del canal era debido a la

reducción de tamaño de partícula de harina, que aumenta la

susceptibilidad de la partícula que se desintegra. Como detalle es la

diferencia entre la viscosidad de pico y la canal viscosidad, viscosidad

de descomposición mostraron resultados similares a viscosidad de

pico (tabla 4).

La viscosidad final (o viscosidad de la pasta fría) es la viscosidad más

alta registrada al final de la fase de enfriamiento cuando el almidón,

presentes en los gránulos de almidón hinchado desintegrado se

asocian juntos (Sharma et al., 2013). Hay correlaciones significativas

negativas entre la viscosidad final y el grado de almidón dañado de las

muestras de harina criogénicamente molido, que también se observa

en arroz por Hasjima et al., (2013). La disminución final de viscosidad

después de la molienda indicada la menor asociación de las

moléculas de almidón durante la molienda en esquileo de sistemas de

impartición. Viscosidad de resistencia se calculó por la diferencia

entre la viscosidad final y la viscosidad de la canal, que indica la

retrogradación como tendencia del sistema gel y ocurre cuando el

enfriamiento de la fase comienza en el viscoamilógrafo. Además,

lixiviado hacia fuera de la amilosa es que se cree que contribuyen al

desarrollo de la viscosidad final. El hecho de que había ruptura

menor y mayor retroceso con mayor tamaño de las partículas (tabla

4) mostraron alta viscosidad final esto pudo deberse por el efecto

protector de la proteína y la pared celular para evitar la

desintegración de los gránulos de almidón hinchado. Estos resultados

implican que el tratamiento de pulido disminuiría la tendencia de la

retrogradación de harinas de maíz.

Tabla 4. Propiedades de la sémola de maíz molido en diferentes tiempos. ab

a Todos los valores son la media de determinaciones por triplicado ± SD . Significa dentro de las columnas con letras diferentes son significativamente diferentes (p < 0.05).b PV, peak viscosity; TV, trough viscosity; BD, breakdown; FV, final viscosity; SB, setback; GT, pasting temperature; PT, peak time.

Tiempo(min) PV (cP) TV (cP) BD (cP) FV (cP) SB (cP) PT ( min) GT (°C)

3.5 2675 ± 31e 2328 ± 29a 347 ± 11f 5476 ± 43a 3148 ± 33a 5.20 ± 0.01a 66.20 ± 0.02a

4 2807 ± 27d 2368 ± 23a 439 ± 7e 5537 ± 51a 3169 ± 37a 5.13 ± 0.01b 62.80 ± 0.00c

5 2935 ± 34c 2259 ± 30b 676 ± 14d 5295 ± 36b 3036 ± 23b 5.00 ± 0.02c 64.60 ± 0.17b

6 2817 ± 22d 1945 ± 21c 872 ± 16c 5114 ± 33c 3169 ± 45a 4.87 ± 0.04d 64.55 ± 0.33b

10 3228 ± 47a 1922 ± 27c 1306 ± 35a 4837 ± 49d 2915 ± 26c 4.80 ± 0.00d 62.80 ± 0.11c

14 3110 ± 40b 1927 ± 32c 1138 ± 27b 4512 ± 34e 2585 ± 21d 4.73 ± 0.03e 64.55 ± 0.05b

Fig. 2. Patrones de bandas de SDS- PAGE de las proteínas extraídas de

sémola de maíz molido en momentos diferentes.

3.6. SDS-PAGE de las proteínas de maíz

Los perfiles de distribución de peso molecular (Mw) de proteínas

extraído de suelo de granos de maíz en diferentes tiempo de

SDSePAGE se muestran en la figura 2. Nueve grupos distintos con Mw

13, 16, 21.5, 24, 28, 37, 52, 85 y 100 kDa, respectivamente, que se

pudo observar en el patrón de SDSePAGE de cada muestra de harina

de maíz. Después del proceso, independientemente de la duración

de tiempo, todas las muestras de molienda exhibieron las mismas

bandas de proteína, la banda de proteína no había desaparecido y no

hay nueva banda de proteína que fuera detectada. Mientras tanto, la

intensidad de banda fue aparentemente similar entre los tiempos

todos los pulidos. Esto demostró que la estructura primaria de la

proteína del maíz no puede ser cambiado por el tratamiento de pulido

que utiliza en la actualidad.

4. Conclusiones

En este estudio, el grano de maíz fue molido en diversos intervalos de

tiempo para producir harina de maíz. Con las entonces propiedades

de composición, funcionales y las propiedades fisicoquímicas de las

muestras de harina que se han investigado. Las propiedades inducidas

por la molienda de harinas de maíz fueron directamente

proporcionales al tiempo de molienda. El tratamiento de pulido

provocó un efecto inverso en el tamaño de partícula de harina de maíz

y una directo impacto en el daño del almidón, que resultan en el

aumento de propiedades funcionales , incluyendo el grado de

gelatinización, capacidad de hidratación, Índice de solubilidad en

agua y el índice de absorción de agua. Además el tratamiento de

pulido también produce una disminución en la temperatura de

gelatinización de transición (A, Tp y Tc) y la entalpía de gelatinización

del almidón aislado de distintos tipos de suelos de harinas maíz,

acompañadas de una reducción en la viscosidad de canal, viscosidad

final y tiempo de pico y un aumento en la viscosidad máxima y ruptura

de harinas de maíz. Sin embargo, el tratamiento de pulido no tuvo

efectos en la estructura primaria de la proteína de maíz y contenido

de proteína en harina de maíz. Se puede concluir que el tratamiento

de pulido rompió las partículas en fracciones más pequeñas de una

forma ordenada a una estructura desordenada (amorfa) a través de

la rotura de intermolecular, que podrían tener un impacto

significativo en la composición, función y propiedades fisicoquímicas

de diferentes tamaños de partículas de harina de maíz. Los resultados

indicaron que el tratamiento de pulido en harina de maíz muestra

algunas propiedades fisicoquímicas que podría ser de potencial

aplicación en la industria alimentaria.

Agradecimientos

Esta investigación fue apoyada por el proyecto conjunto de

investigación de Aplicación avanzada de alimentos locales

(K332021107) en el noroeste China entre la Universidad de A & F de

noroeste y Japón internacional Centro de investigación en ciencias

agrícolas (K332021107).

Referencias AACC., 2000. Approved Methods of the American Association of Cereal Chemists (10thed.).

American Association of Cereal Chemists, St. Paul, MN.

Anderson, R.A., Conway, H.F., Pfeifer, V.F., Griffin, E.L., 1969. Gelatinization of corn grits by

roll and extrusion-cooking. Cereal Sci. Tod 14, 4e12.

Anguita, M., Gasa, J., Martin-Orue, S.M., Perez, J.F., 2006. Study of the effect of technological

processes on starch hydrolysis, non-starch polysaccharides solubilization and

physicochemical properties of different ingredients using a two step in vitro system.

Anim. Feed Sci. Technol. 129, 99e115.

Barak, S., Mudgil, D., Khatkar, B.S., 2014. Effect of flour particle size and damaged starch on the

quality of cookies. J. Food Sci. Technol. 51, 1342e1348.

Bolade, M.K., Adeyemi, I.A., Ogunsua, A.O., 2009. Influence of particle size fractions on the

physicochemical properties of maize flour and textural characteristics of a maize-

based nonfermented food gel. Int. J. Food Sci. Technol. 44, 646e655.

Chinese national standard (2008). 15683e2008 and 9826-2008. Beijing: Standards Press of China.

Chinese national standard (2010). GB/T 5009.5e2010. Beijing: Standards Press of China.

Crosbie, G.B., 1991. The relationship between starch swelling properties, paste viscosity and

boiled noodle quality in wheat flour. J. Cereal Sci. 13, 145e150.

De la Hera, E., Gomez, M., Rosell, C.M., 2013b. Particle size distribution of rice flour affecting

the starch enzymatic hydrolysis and hydration properties. Carbohydr. Polym. 98,

421e427.

De la Hera, E., Talegon, M., Caballero, P., Gomez, M., 2013a. Influence of maize flour particle

size on gluten-free breadmaking. J. Sci. Food Agric. 93, 924e932.

Guttieri, M.J., Bowen, D., Gannon, D., O'Brien, K., Souza, E., 2001. Solvent retention capacities

of irrigated soft white spring wheat flours. Crop Sci. 41, 1054e1061.

H€ansch, R., Mendel, R.R., 2009. Physiological functions of mineral micronutrients (Cu, Zn, Mn,

Fe, Ni, Mo, B, Cl). Curr. Opin. Plant Biol. 12, 259e266.

Hasjim, J., Li, E.P., Dhital, S., 2012. Milling of rice grains: the roles of starch structures in the

solubility and swelling properties of rice flour. Starch/St€arke 64, 631e645.

Hasjima, J., Li, E.P., Dhitala, S., 2013. Milling of rice grains: effects of starch/flour structures on

gelatinization and pasting properties. Carbohydr. Polym. 92, 682e690.

Hatcher, D.W., Anderson, M.J., Desjardins, R.G., Edwards, N.M., Dexter, J.E., 2002. Effects of

flour particle size and starch damage on processing and quality of white salted

noodles. Cereal Chem. 79, 64e71.

Kethireddipalli, P., Hung, Y.C., Phillips, R.D., McWatters, K.H., 2002. Evaluating the role of cell

material and soluble protein in the functionality of cowpea (Vigna unguiculata)

pastes. J. Cereal Sci. 67, 53e59.

Lee, Y.J., Lee, M.G., Yoon, W.B., 2013. Effect of seed moisture content on the grinding kinetics,

yield and quality of soybean oil. J. Food Eng. 119, 758e764.

Li, W.H., Shu, C., Zhang, P.L., Shen, Q., 2011. Properties of starch separated from ten mung bean

varieties and seeds processing characteristics. Food Boiprocess Tech. 2011 (4),

814e821.

Lopez-Rubio, A., Flanagan, B.M., Gilbert, E.P., Gidley, M.J., 2008. A novel approach for

calculating starch crystallinity and its correlation with double helix content: a

combined XRD and NMR study. Biopolymers 89, 761e768.

Maaran, S., Hoover, R., Donner, E., Liu, Q., 2014. Composition, structure, morphology and

physicochemical properties of lablab bean, navy bean, rice bean, tepary bean and

velvet bean starches. Food Chem. 152, 491e499.

Martínez-Bustos, F., L_opez-Soto, M., San Martín-Martínez, E., Zazueta-Morales, J.J., Velez-

Medina, J.J., 2007. Effects of high energy milling on some functional properties of

jicama starch (Pachyrrhizus erosus L. Urban) and cassava starch (Manihot esculenta

Crantz). J. Food Eng. 78, 1212e1220.

Protonotariou, S., Drakos, A., Evageliou, V., Ritzoulis, C., Mandala, I., 2014. Sieving

fractionation and jet mill micronization affect the functional properties of wheat

flour. J. Food Eng. 134, 24e29.

Saad, M.M., Gaiani, C., Scher, J., Cuq, B., Ehrhardt, J.J., Desobry, S., 2009. Impact of regrinding

on hydration properties and surface composition of wheat flour. J. Cereal Sci. 49,

134e140.

Sandhu, K.S., Singh, N., Kaur, M., 2004. Characteristics of the different corn types and their grain

fractions: physicochemical, thermal, morphological, and rheological properties of

starches. J. Food Eng. 64, 119e127.

Sharma, P., Singh, V., Subramanian, R., 2013. Pasting, swelling, and solubility characteristics of

rice batter prepared from different wet grinding systems. Starch/ St€arke 65,

374e381.

Tester, R.F., 1997. Properties of damaged starch granules: composition and swelling properties of

maize, rice, pea and potato starch fractions in water at various temperatures. Food

Hydrocoll. 11, 293e301.

Tran, T.T.B., Shelat, K.J., Tang, D., Li, E., Gilbert, R.G., Hasjim, J., 2011. Milling of rice grains.

The degradation on three structural levels of starch in rice flour can be independently

controlled during grinding. J. Agric. Food Chem. 59, 3964e3973.

Wang, L., Xie, B.J., Shi, J., Xue, S., Deng, Q.C.,Wei, Y., Tian, B.Q., 2010. Physicochemical

properties and structure of starches from Chinese rice cultivars. Food Hydrocoll. 24,

208e216.

W_ojtowicz, A., Kolasa, A., Mo_scicki, L., 2013. Influence of buckwheat addition on physical

properties, texture and sensory characteristics of extruded corn snacks. Pol. J. Food

Nutr. Sci. 63, 239e244.

Yamazaki, W.T., 1959. Flour granularity and cookie quality, I. effects of changes ingranularity

on cookie characteristics. Cereal Chem. 36, 52e59.