Distribución y clasificación racial de maíces locales de México

1. Tesis que presenta
Benjamín Barrales Gámez
Para obtener el título de
Ing. En Desarrollo Sustentable en eco-biología
Director de tesis:
Dr. Axel Tiessen Favier
Rafael J. García Chilchotla, Puebla; febrero, 2016
UNIVERSIDAD INTERSERRANA DEL ESTADO DE PUEBLA-CHILCHOTLA
Caracterización físico-química de híbridos de maíz azul del Proyecto
Vitamaíz y su uso potencial en la industria nixtamalera
Asesor externo:
Ing. Edgar Adalberto Cubedo Ruiz
Asesores internos:
Ing. Marcelina Ortiz Medel
Ing. Everardo Luna Caricio
Ing. Gregorio Caricio Coscatl

2. "El invento del maíz por los mexicanos, sólo es
comparable con el invento del fuego por el hombre".
(Octavio Paz Lozano 1914-1998)

3. Contenido de la presentación
Introducción
Hipótesis
Objetivos
Materiales y métodos
Resultados
Conclusiones

4. El maíz como modelo de estudio
1.- Dispersión a nivel mundial.
2.- Investigación publica y privada.
3.- Múltiples productos de cría.
Ghebremichael et al., 2009; CIMMYT, 2015
Introducción

5. Distribución de colectas de maíces
nativos de México
Muñoz, 2003; Márquez, 2007; Perales y Golicher, 2011; CONABIO, 2011

6. Desarrollo de variedades de maíz mejoradas
Beneficios a la salud humana:
• Antioxidantes
• Precursor vitamina A
• Anticancerígena
• Adquisición de agudeza visualDong et al., 2007; Grace et al., 2009; Shih et al., 2010

7. Proyecto Vitamaíz
Beneficios del programa:
• Estándares agronómicos
• Estándares legales
• Propiedades nutracéuticas del grano
Método de conversión génica

8. Su distribución se encuentra por todo el país con 78,
852 establecimientos entre molinos y tortillerías o
ambas modalidades.
1. Industria de maíz/tortilla
Industria del maíz nixtamalizado
NOM-187-SSAI-SCFI-2002; Salinas et al., 2003; SIAP, 2012
Características físicas del grano
requeridas:
Índice de flotación (≥ 40 %)
Peso hectolítrico (≥ 74 kg/hL)

9. 2. Industria de las harinas nixtamalizadas
1 MASECA
2 MINSA
3 HARIMASA
4 CARGILL
5 MOLINOS ANAHUAC
NMX-FF-034-2001-SCFI/P-1; NMX-FF-034/1-SCFI-2002; Salinas et al., 2003; Salinas, 2004; Pons, 2004
Industria del maíz nixtamalizado
Características físicas del grano
requeridas:
Índice de flotación (≤ 40 %)
Pedicelo (≤ 2 %)
Pericarpio (≤ 5.5 %)
Germen (≤ 13 %)
Peso hectolítrico (≥ 74 kg/hL)

10. 3.- Industria de la molienda
Molienda en seco Molienda en húmedo
González, 1995; Alexander, 1987; Figueroa et al., 2003; NMX-FF-034/2-SCFI-2003; Aragón et al, 2012
Industria del maíz nixtamalizado
Características físicas del
grano requeridas:
Índice de flotación (≥ 70 %)
Peso de mil semillas (≥ 370 %)
Densidad (≥ 1.2 g/cm³)

11. Hipótesis
Los genotipos híbridos de grano azul del proyecto Vitamaíz obtenidos a través del
mejoramiento genético, adquirieron las características de calidad requeridas para su uso
en la industria del maíz nixtamalizado a diferencia de los maíces criollos de color azul
que algunas veces no alcanzan los requerimientos para la industria de la transformación.

12. Objetivos
Objetivo general:
Evaluar el uso potencial para la industria del maíz nixtamalizado de los híbridos de maíz azul del
proyecto Vitamaíz mediante la caracterización de sus propiedades físico-químicas.
Objetivos específicos:
 Determinar las características físicas del grano: peso hectolítrico, densidad, peso mil semillas, dureza,
componentes del grano por disección y color.
 Determinar las características físicas de la harina del grano: capacidad de absorción de agua, rendimiento de
masas y rendimiento de tortilla.
 Determinar la composición química de las harinas del grano crudo: antocianinas, proteína, aminoácidos libres,
azúcares solubles y almidón.
 Evaluar las propiedades térmicas de las harinas.
 Clasificar los materiales para su uso en la industria del maíz nixtamalizado.

13. Materiales y métodos
Material Biológico • Valle de Banderas, Nayarit
• Coordenadas geográficas 20°47´05.29” LN y
105°14´33.61” LO, altitud 45 msnm.
• Cuatro genotipos criollos de Irapuato, Gto.
• Cuatro genotipos criollos raza tabloncillo.
• Un genotipo criollo raza blandito.
Controles
• 30 híbridos de maíz azul F2 del Proyecto “VITAMAÍZ”.

14. Metodología
Caracterización
física del grano
Caracterización
física de las
harinas
Caracterización
térmicas de las
harinas Caracterización
química del grano• Componentes del grano
(disección).
• Color.
• Densidad.
• Peso de mil granos.
• Peso Hectolítrico.
• Índice de flotación.
• Inicio de gelatinización
del almidón.
• Finalización de
gelatinización de almidón.
• Capacidad de absorción de
agua.
• Rendimiento de masa.
• Rendimiento de tortilla.
• Antocianinas totales.
• Proteína.
• Almidón.
• Azúcares solubles totales.
• Aminoácidos totales.
Análisis estadístico

15. n=(75 semillas) x genotipo
Prueba Tukey HSD= 0.05; Líneas superior de cada barra=±error estándar.
≤5.5% NMX-FF-034-2001-SCFI/P-1
n=(75 semillas) x genotipo
Prueba de Tukey HSD=0.05; Líneas superior de cada barra =±error estándar.
≤13 % NMX-FF-034-2001-SCFI/P-1
ResultadosCaracterización física del grano
0
1
2
3
4
5
6
E01
E02
E03
E04
E05
E06
E07
E08
E09
E10
E11
E12
E13
E14
E15
E16
E17
E18
E19
E20
E21
E22
E23
E24
E25
E26
E27
E28
E29
E30
E31
E32
E33
E34
E35
E36
E37
E38
E39
Porcentajedepericarpio(%)
Genotipos
Porcentaje de pericarpio en híbridos y controles
evaluados
0
2
4
6
8
10
12
14
E01
E02
E03
E04
E05
E06
E07
E08
E09
E10
E11
E12
E13
E14
E15
E16
E17
E18
E19
E20
E21
E22
E23
E24
E25
E26
E27
E28
E29
E30
E31
E32
E33
E34
E35
E36
E37
E38
E39
Porcentajedegermen(%)
Genotipos
Porcentaje de germen en híbridos y controles
evaluados

16. n=(300 semillas) x genotipo
Prueba Tukey HSD= 0.05; Líneas superior de cada barra=±error estándar.
≤40 % NMX-FF-034/1-SCFI-2002
≥40 % NOM-187-SSAI-SCFI-2002
≥70 % NMX-FF-034/2-SCFI-2003
n=(1000 semillas) x genotipo
Prueba Tukey HSD=0.05; Líneas superior de cada barra=±error estándar.
≥370 g NMX-FF-034/2-SCFI-2003
0
100
200
300
400
500
600
700
800
E01
E02
E03
E04
E05
E06
E07
E08
E09
E10
E11
E12
E13
E14
E15
E16
E17
E18
E19
E20
E21
E22
E23
E24
E25
E26
E27
E28
E29
E30
E31
E32
E33
E34
E35
E36
E37
E38
E39
Pesodemilsemillas(g)
Genotipos
Peso de mil semillas en híbridos y controles
evaluados
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
E01
E02
E03
E04
E05
E06
E07
E08
E09
E10
E11
E12
E13
E14
E15
E16
E17
E18
E19
E20
E21
E22
E23
E24
E25
E26
E27
E28
E29
E30
E31
E32
E33
E34
E35
E36
E37
E38
E39
Índicedeflotación(%)
Genotipos
Índice de flotación híbridos y controles evaluados
a
o
a
x

17. n=(750 gramos) x genotipo
Prueba Tukey HSD=0.05; Líneas superior de cada barra=±error estándar.
≥1.2 g/cm³ NMX-FF-034/2-SCFI-2003
Escala Hunter Lab: L* Mide la luminosidad de la muestra , con valor de 0
para opaca y 100 para blanca .
Prueba Tukey HSD 0.05; Líneas negras superior de cada barra=±error
estándar. (Solo se muestran algunas letras)
0
10
20
30
40
50
60
70
E01
E02
E03
E04
E05
E06
E07
E08
E09
E10
E11
E12
E13
E14
E15
E16
E17
E18
E19
E20
E21
E22
E23
E24
E25
E26
E27
E28
E29
E30
E31
E32
E33
E34
E35
E36
E37
E38
E39
Luminosidad(L)
Luminosidad en híbridos y controles evaluados
Genotipos
f
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
E01
E02
E03
E04
E05
E06
E07
E08
E09
E10
E11
E12
E13
E14
E15
E16
E17
E18
E19
E20
E21
E22
E23
E24
E25
E26
E27
E28
E29
E30
E31
E32
E33
E34
E35
E36
E37
E38
E39
Densidaddelgrano(g/cm³)
Genotipos
Densidad del grano en híbridos y controles
evaluados
a

18. Industria Maíz/Tortilla
Entrada Pedigree
PH
Kg/hL
IF
%
E24. VM311xVM321 ✓ ✓
E28 VM327xVM321 ✓ ✓
E31 Azul Semi Mejorado ✓ ✓
E32 Rojo Pozolero ✓ ✓
E33 Blanco Pozolero ✓ ✓
E35 Negro Tabloncillo ✓ ✓
E37 Bofito Pinto Blando ✓ ✓
E38 Serrano Rojo Tab. ✓ ✓
E39 Pinto Amarillo Tab. ✓ ✓
Industria de la molienda en Seco y Húmedo
Entrada Pedigree
IF
%
PMS
g
Densidad
g/cm³
E12. MzDTP831xVM451 ✓ ✓
E13 MzDTPY1212xVM451 ✓ ✓
E31 Azul Semi Mejorado ✓ ✓
E32 Rojo Pozolero ✓ ✓
E33 Blanco Pozolero ✓ ✓
E34 Blanco Hibrido ✓ ✓
E36 Negro Elotero ✓ ✓
E37 Bofito Pinto Blando ✓ ✓
E39 Pinto Amarillo Tab. ✓ ✓
Industria de Harinas Nixtamalizadas
Entrada Pedigree
Pericarpio
%
Germen
%
IF
%
PH
Kg/hL
E02 VM496xVM311 ✓ ✓ ✓
E03 VM496xVM451 ✓ ✓ ✓
E04 VM492axVM451 ✓ ✓ ✓ ✓
E05 MzDTP222xVM311 ✓ ✓ ✓ ✓
E06 MzDTP222xVM321 ✓ ✓ ✓ ✓
E09 MzDTP411xVM321 ✓ ✓ ✓ ✓
E11 MzDTP831xVM321 ✓ ✓ ✓ ✓
E12 MzDTP831xVM451 ✓ ✓ ✓ ✓
E15 MzLPSF86xVM321 ✓ ✓ ✓ ✓
E16 MzLPSF86xVM451 ✓ ✓ ✓ ✓
E17. VMLPSF103xVM451 ✓ ✓ ✓ ✓
E18 VM254xVM311 ✓ ✓ ✓ ✓
E19 VM254xVM321 ✓ ✓ ✓ ✓
E20 VM321xVM311 ✓ ✓ ✓ ✓
E21 VM492xVM311 ✓ ✓ ✓ ✓
E22 VM492xVM321 ✓ ✓ ✓ ✓
E23. VM492xVM451 ✓ ✓ ✓ ✓
E25 VM311xVM451 ✓ ✓ ✓ ✓
E26 VM490xVM311 ✓ ✓ ✓ ✓
E29. VM327xVM451 ✓ ✓ ✓ ✓
E30 VM338xVM311 ✓ ✓ ✓
E34 Blanco Hibrido ✓ ✓ ✓ ✓
Clasificación para uso potencial de los genotipos estudiados
Simbología: IF=Índice de Flotación; PH=Peso Hectolítrico;
PMS=Peso de mil semillas; ✓ Parámetro cumplido.

19. Conclusiones parciales
Caracterización física del grano
1.- Veintiún híbridos Vitamaíz presentaron características PH, IF, % germen y % pericarpio apropiadas para la industria
de las harinas nixtamalizadas. Por lo que se podría obtener botanas, frituras y sémola
2.- Los híbridos Vitamaíz MzDTP831xVM451 [E12] y MzDTPY1212xVM451 [E13], y los controles [E31, E32, E33, E34,
E36, E37 y E39] presentaron características cercanas al óptimo requerido por la industria de la molienda. Por lo que se
podrían obtener harinas, dextrosa, glucosa y salvado.
4.- Los híbridos Vitamaíz VM311xVM321 [E24] y VM327xVM321 [E28], y los controles [E31, E32, E33, E35, E37, E38
y E39] presentaron características físicas de PH e IF óptimas para la industria de maíz/tortilla.

20. Caracterización térmica de la harina
n=(3 muestras de masa) x genotipo
Prueba Tukey HSD 0.05; Líneas superior de cada barra=±error
estándar (Sólo se muestran algunas letras)
Inicio de gelatinización de almidón
Final de gelatinización de almidón.
n=(3 muestras de harina) x genotipo
Prueba Tukey HSD 0.05; Líneas superior de cada barra=±error estándar.
(Solo se muestran algunas letras)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
E01
E02
E03
E04
E05
E06
E07
E08
E09
E10
E11
E12
E13
E14
E15
E16
E17
E18
E19
E20
E21
E22
E23
E24
E25
E26
E27
E28
E29
E30
E31
E32
E33
E34
E35
E36
E37
E38
E39
GradosCentígrados(°C)
Genotipos
Inicio y final de gelatinización de almidón
a
l
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
4.5
5.0
E01
E02
E03
E04
E05
E06
E07
E08
E09
E10
E11
E12
E13
E14
E15
E16
E17
E18
E19
E20
E21
E22
E23
E24
E25
E26
E27
E28
E29
E30
E31
E32
E33
E34
E35
E36
E37
E38
E39
Energíaeléctrica(W/hr)
Genotipos
Energía eléctrica necesaria para la
gelatinización del almidón a
a
j
i

21. Caracterización física de la harina
n= (12 tortillas) x genotipo
Prueba Tukey HSD 0.05; Líneas superior de cada barra=±error estándar.
(Solo se muestran algunas letras)
n= (3 muestras de masa) x genotipo
Prueba Tukey HSD 0.05; Líneas superior de cada barra=±error estándar.
(Solo se muestran algunas letras)
0
0.5
1
1.5
2
2.5
E01
E02
E03
E04
E05
E06
E07
E08
E09
E10
E11
E12
E13
E14
E15
E16
E17
E18
E19
E20
E21
E22
E23
E24
E25
E26
E27
E28
E29
E30
E31
E32
E33
E34
E35
E36
E37
E38
E39
Rendimientomasa(kgmasa/kgharina)
Genotipos
Rendimiento de masa de híbridos y controles
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
1.6
E01
E02
E03
E04
E05
E06
E07
E08
E09
E10
E11
E12
E13
E14
E15
E16
E17
E18
E19
E20
E21
E22
E23
E24
E25
E26
E27
E28
E29
E30
E31
E32
E33
E34
E35
E36
E37
E38
E39
Rendimientotortilla(kgtortilla/kgmasa)
Genotipos
Rendimiento de tortilla en híbridos y
controles
a
i
a
p

22. 1.- Los maíces de endospermo suave (controles) requieren un gasto de energía eléctrica en promedio de 4 W/hr
para la gelatinización del almidón. Por el contrario, la mayoría de los híbridos de grano azul Vitamaíz requieren en
promedio 2 W/hr, que los hace adecuados para la industria de las harinas nixtamalizadas.
2.- El mayor rendimiento de masa se obtuvo en los materiales utilizados como controles. Éstos están constituidos
por un endospermo suave que permite que las harinas se hidraten mejor.
3.- Once de los híbridos Vitamaíz presentaron rendimiento de tortilla superior comparado con los controles.
Ciertas propiedades como la textura dura y presencia de gránulos de almidón compactos evitan la pérdida de
humedad durante el troquelado y la cocción de la tortilla.
Conclusiones parciales
Caracterización térmica de las harinas

23. Caracterización química del grano
0
50
100
150
200
250
300
350
E01
E02
E03
E04
E05
E06
E07
E08
E09
E10
E11
E12
E13
E14
E15
E16
E17
E18
E19
E20
E21
E22
E23
E24
E25
E26
E27
E28
E29
E30
E31
E32
E33
E34
E35
E36
E37
E38
E39
Antocianinastotales(µgCianidina/mgPS)
Genotipos
Antocianinas totales en híbridos azules y
controles
0
500
1,000
1,500
2,000
2,500
3,000
3,500
4,000
E01
E02
E03
E04
E05
E06
E07
E08
E09
E10
E11
E12
E13
E14
E15
E16
E17
E18
E19
E20
E21
E22
E23
E24
E25
E26
E27
E28
E29
E30
E31
E32
E33
E34
E35
E36
E37
E38
E39
Almidón(µmolGlucosa/gPS)
Genotipos
Almidón en híbridos y controles
n= (3 Replicas) x genotipo
Prueba Tukey HSD 0.05; Líneas superior de cada barra=±error estándar.
(Solo se muestran algunas letras)
n= (3 Replicas) x genotipo
Prueba Tukey HSD 0.05; Líneas superior de cada barra=±error
estándar. (Solo se muestran algunas letras)
a
q q
q
q
a
l

24. 0
5
10
15
20
25
E01
E02
E03
E04
E05
E06
E07
E08
E09
E10
E11
E12
E13
E14
E15
E16
E17
E18
E19
E20
E21
E22
E23
E24
E25
E26
E27
E28
E29
E30
E31
E32
E33
E34
E35
E36
E37
E38
E39
Proteína(µg/gFW)
Genotipos
Proteína en híbridos y controles
l
0
5
10
15
20
25
E01
E02
E03
E04
E05
E06
E07
E08
E09
E10
E11
E12
E13
E14
E15
E16
E17
E18
E19
E20
E21
E22
E23
E24
E25
E26
E27
E28
E29
E30
E31
E32
E33
E34
E35
E36
E37
E38
E39
Aminoácidos(mMLeu/gPS)
Genotipos
Aminoácidos totales en híbridos y controles
n= (3 Replicas) x genotipo
Prueba Tukey HSD 0.05; Líneas superior de cada barra=±error estándar. (Sólo
se muestran algunas letras)
n= (3 Replicas) x genotipo
Prueba Tukey HSD 0.05; Líneas superior de cada barra=±error estándar. (Sólo
se muestran algunas letras)
a
a
n

25. 1.- Los híbridos Vitamaíz VM490xVM311 [E26] y VM327xVM451 [E29] presentaron contenidos de
antocianinas superiores a todos los genotipos evaluados con (320 µgCianidina/mgPS). Además, de poseer
un rendimiento de grano de 7.7 y 8.5 toneladas por hectárea respectivamente.
2.- Los genotipos híbridos Vitamaíz analizados presentaron variación en el contenido proteína y almidón a
comparación del grupos de los controles (criollos).
3.- El contenido de glucosa, fructosa, sacarosa presentaron variación entre los genotipos evaluados.
Conclusiones parciales
Caracterización bioquímica del grano

26. 1.- Con base en la hipótesis de este trabajo se concluye que los materiales evaluados si adquirieron características
físicas del grano como (dureza, porcentajes de pericarpio, germen, pedicelo y peso de mil semillas) lo que les
permite ser destinados a industrias específicas del maíz nixtamalizado.
2.- Se detectaron híbridos Vitamaíz con variación en las características físicas del grano, lo que permite
aprovechar para elaborar diferentes productos como tortillas por la nixtamalización tradicional (intermedia-dura) y
harinas nixtamalizadas para obtener botanas (alta dureza).
3.- Se identificaron genotipos híbridos Vitamaíz [E26] VM490xVM311 y [E30] VM327xVM451 con alto contenido de
antocianinas a comparación de los controles pigmentados.
4.- Los genotipos híbridos Vitamaíz presentaron variabilidad en el contenido de glucosa, fructosa, sacarosa y
almidón al igual que los genotipos controles (criollos).
Conclusiones generales

27. A quienes me debo:

28. Dr. Andrés Estrada Luna