MXPA05008124A - Metodo para la obtencion de goma de maiz a partir del liquido residual de la nixtamalizacion del grano de maiz. - Google Patents

Abstract

Se describe un proceso para la obtencion de goma de maiz que comprende: (a). Proporcionar una suspension de nejayote, como residuo industrial de tortillerias, harineras y otros sectores industriales donde se nixtamalice maiz; (b) Filtrar la suspension de nejayote, con el fin de separar los residuos de grano de maiz y obtener un nejayote, con el fin de separar los residuos de grano de maiz y obtener un nejayote liquido filtrado; (c) Centrifugar el nejayote liquido filtrado, para eliminar residuos contaminantes en suspension y obtener un nejayote liquido centrifugado; (d) Acidificar el nejayote liquido centrifugado a un pH de aproximadamente 5 con el fin de detener la hidrolisis alcalina de la goma en suspension en el nejayote y obtener una suspension de nejayote liquido acidificado; (e) Precipitar la goma de maiz en suspension en el nejayote acidificado mediante la adicion de etanol; y (f) Recuperar la goma de maiz precipitada mediante filtracion y secar la goma precipitada con solventes.

Description

MÉTODO PARA LA OBTENCIÓN DE GOMA DE MAÍZ A PARTIR DEL LÍQUIDO RESIDUAL DE LA NIXTAMALIZACION DEL GRANO DE MAÍZ ANTECEDENTES DE LA INVENCION Campo de la invención La presente invención se refiere al campo de la obtención de gomas con aplicaciones en la industria alimenticia dirigida al consumidor, en particular de una goma de maíz recuperada a partir del líquido de desecho de la nixtamalización del maíz (nej ayote).

Descripción de la técnica relacionada Las gomas alimenticias son ampliamente utilizadas como agentes espesantes, estabilizantes, agentes de encapsulación, entre otras aplicaciones. Pueden ser utilizadas en salsas, helados, productos de panadería, etc. Las gomas pueden ser de origen vegetal como las pectinas obtenidas de la cáscara de cítricos o de manzana, o bien de origen marino como la carragenina extraída de algas. Los cereales son también fuente de gomas con aplicaciones alimenticias, tal es el caso de los glucanos de la avena y las pentosanas de trigo, pero su uso y comercialización son menos comunes. Lo anterior se debe a que la obtención de gomas de cereales se considera hasta el momento costosa. Dependiendo de su peso molecular, las pentosanas pueden ser solubles (PM < 1000 kDa) o insolubles (PM>1000 kDa) en agua (Izydorczyk y Biliaderis, 1995). Las pentosanas del endospermo de cereales son solubles en agua y presentan una viscosidad comparable a la de la goma guar, la cual es ampliamente utilizada en la industria alimenticia (Cui, 2001). La obtención de pentosanas del endospermo de trigo, centeno y cebada ha sido anteriormente reportada (Fincher y Stone, 1986; Vinx et al., 1991; Rattan et al., 1994; Izydorczyk y Biliaderis, 1995; Vansteenkiste et al., 2004). Sin embargo, su utilización a nivel industrial no ha sido comúnmente implementada debido a los altos costos de extracción. Estos costos se asocian, por un lado, al bajo contenido de pentosanas en el endospermo de cereales (1 % p/p) y por otro, al proceso de extracción, el cual implica el uso de enzimas y solventes (Cui, 2001 ; Vansteenkiste et al., 2004).

Mientras las pentosanas solubles en agua están presentes en el endospermo de los cereales, las pentosanas insolubles en agua se encuentran principalmente en la cascarilla del grano. Debido a su insolubilidad en agua, la extracción acuosa de estas pentosanas implica una hidrólisis alcalina de la molécula con el objetivo de reducir su tamaño. La cantidad de pentosanas insolubles en agua presentes en la cascarilla de los cereales es alta (30-40%) comparada con la cantidad de pentosanas solubles en agua contenidas en el endospermo (1%), por lo que constituyen una fuente comercial más competitiva de esta goma (Saulnier et al., 1995, Rouau et al., 2003).

Una solución posible al problema del alto costo de obtención de las pentosanas insolubles de cereales es la utilización de residuos de cereales que han sido sometidos a un tratamiento alcalino como parte de otro proceso industrial. La nixtamalización del maíz es un proceso en el cual el grano de maíz es sometido a un tratamiento alcalino (cal, hidróxido de calcio o lejía). La nixtamalizacion es una práctica común en México, heredada por los indígenas, quienes la llevaban a cabo con el fin de facilitar el consumo del grano de maíz. En México la nixtamalizacion es un proceso requerido para la elaboración de múltiples alimentos a base de maíz como lo son las tortillas, los tamales, los totopos, entre otros. Debido a esto, en nuestro país se generan diariamente cantidades importantes del líquido residual de la nixtamalizacion llamado nejayote. Este líquido contiene agua, cal y residuos de cascarilla y endospermo de maíz. El nejayote es, en la mayoría de los casos, eliminado directamente al sistema de drenaje, lo cual lo convierte en un residuo alcalino altamente contaminante para el medio ambiente. De esta manera, la utilización del nejayote como fuente potencial de pentosanas o goma de maíz soluble en agua puede representar, por un lado, una alternativa de uso de este residuo contaminante y, por otro lado, una opción para disminuir el costo de extracción de esta goma.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN El objeto de la presente invención consiste en producir una goma de maíz con aplicaciones potenciales en la industria alimenticia para consumo humano, utilizando como fuente el líquido residual de la nixtamalización del maíz llamado nejayote. Lo anterior se consigue por medio de un proceso para la obtención de la goma de maíz que comprende: (a) proporcionar nejayote como residuo industrial de tortillerías, harineras y otros sectores industriales donde se nixtamalice el maíz; (b) filtrar el nejayote para eliminar residuos sólidos; (c) centrifugar el nejayote filtrado para eliminar residuos contaminantes en suspensión; (d) acidificar el nej ayote a un pH de aproximadamente 5 con el fin de detener la hidrólisis alcalina de la goma en suspensión; (e) precipitar la goma de maíz en suspensión con etanol y (f) recuperar la goma de maíz precipitada mediante filtración al vacío y secado con solventes.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La presente invención proporciona medios sencillos para la obtención de goma de maíz para uso en la industria alimenticia para consumo humano, a partir del líquido de desecho de la nixtamalización del maíz (nej ayote). Este método permite obtener una goma alimenticia de alto valor comercial a partir de un producto de desecho (nej ayote). Esta invención hace posible, por un lado, darle un uso alternativo a un desecho industrial contaminante (el nej ayote), y por otro, disminuir los costos de obtención de esta goma.

El nej ayote obtenido como residuo de la nixtamalización del grano de maíz en tortiUerías y empresas productoras de harina de maíz nixtamalizado es un líquido que contiene cal, residuos precipitados del grano de maíz y sólidos en suspensión. Este líquido es de color amarillo, turbio y altamente alcalino (pH 9-13). El nej ayote utilizado en esta invención es recuperado aproximadamente 4 horas después de la nixtamalización para detener la hidrólisis alcalina de los residuos de maíz y los sólidos en suspensión. Para su traslado al laboratorio el nej ayote es almacenado en contenedores herméticos de plástico opaco para proteger el líquido de la luz y el aire, los cuales puede acelerar su degradación.

Una vez en el laboratorio, el nej ayote es procesado mediante el método presentado en esta invención. Con el fin de evitar la degradación de la goma de maíz, los tres primeros pasos de este método se realizan en un intervalo no mayor de 1 hora después de la recuperación del nejayote.

El primer paso de este método consiste en filtrar el nejayote para separar los residuos de grano de maíz (cascarilla, endospermo). Los sólidos retenidos en la malla son desechados y el líquido filtrado es recuperado.

El segundo paso consiste en centrifugar el nejayote filtrado para eliminar residuos contarninantes. El líquido es sometido a aproximadamente 10,000 rpm durante aproximadamente 15 minutos a aproximadamente 20°C utilizando una centrífuga con temperatura controlada. Después de centrifugar, el sobrenadante es recuperado y el precipitado es eliminado.

En el tercer paso del proceso, el pH del nejayote centrifugado es determinado mediante un potenciómetro previamente calibrado con soluciones amortiguadoras estándares a pH 4, 7 y 10. El pH del nejayote desechado por la industria tortillera harinera puede variar entre 9 y 13. Con el fin de detener la hidrólisis alcalina de la goma en suspensión en el nejayote, éste es acidificado a un pH de aproximadamente 5 utilizando una solución ácida, preferentemente de HCl a una concentración de 3M. El ajuste de pH se realiza por cualquier medio, por ejemplo mediante lectura directa en un potenciómetro. El HCl se agrega preferentemente gota a gota y bajo agitación preferentemente a temperatura ambiente. Es importante acidificar el pH con el fin de que la goma no se hidrolice completamente perdiendo su viscosidad elevada y por ende sus propiedades espesantes y emulsificantes en la industria alimenticia.

Como cuarto paso del proceso, se procede a la precipitación de la goma de maíz en suspensión en el nejayote acidificado. Para ello, se agrega etanol al nejayote acidificado hasta obtener una concentración de etanol de aproximadamente 65% (v/v) bajo agitación suave para homogeneizar la mezcla. Una vez homogeneizado, la mezcla se cubre para evitar evaporación del etanol. El nejayote conteniendo etanol se deja reposar a temperatura de refrigeración (aproximadamente 4°C) durante aproximadamente 1 hora para favorecer la precipitación de la goma de maíz que estaba en suspensión antes de agregar el etanol. La goma precipitada está constituida principalmente por pentosanas solubilizadas en agua durante la nixtamalizacion del maíz (hidrólisis alcalina). Dichas pentosanas solubles en agua provienen de las pentosanas insolubles en agua contenidas en la cascarilla del grano de maíz. Es decir, que la nixtamalizacion del grano de maíz permite la extracción y solubilización en agua de esta goma alimenticia.

En el quinto paso del proceso, la goma precipitada es recuperada mediante filtración. El precipitado retenido en el filtro es lavado in situ con etanol y finalmente secado con acetona (se utilizan 100 partes de etanol y 50 partes de acetona por cada 200 partes de mezcla etanol/goma).

Como último paso de este proceso, la goma de maíz obtenida se seca para permitir la evaporación de la acetona. Por ejemplo el secado puede conducirse a temperatura ambiente durante 12 h. La goma de maíz obtenida es de color amarillo pálido y soluble en agua a temperatura ambiente. Las soluciones acuosas de esta goma al 1% (p/v) son altamente viscosas, color amarillo claro y translúcidas. La alta viscosidad de esta goma le confiere aplicaciones en la industria alimenticia como lo son la retención de agua en las tortillas previniendo la retrogradación del almidón, y la emulsión de aceites, entre otros.

El rendimiento aproximado de recuperación de la goma de maíz a partir del nejayote mediante el método de obtención de la presente invención es del 8% (p/v).

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Claims (8)

REIVINDICACIONES

1.-Un proceso para la obtención de goma de maíz que comprende: a. Proporcionar una suspensión de nejayote, como residuo industrial de tortillerías, harineras y otros sectores industriales donde se nixtamalice maíz; b. Filtrar la suspensión de nejayote, con el fin de separar los residuos de grano de maíz y obtener un nejayote líquido filtrado; c. Centrifugar el nejayote líquido filtrado, para eliminar residuos contaminantes en suspensión y obtener un nejayote líquido centrifugado; d. Acidificar el nejayote líquido centrifugado a un pH de aproximadamente 5 con el fin de detener la hidrólisis alcalina de la goma en suspensión en el nejayote y obtener una suspensión de nejayote líquido acidificado; e. Precipitar la goma de maíz en suspensión en el nejayote líquido acidificado mediante la adición de etanol; y f. Recuperar la goma de maíz precipitada mediante filtración y secar la goma precipitada con solventes.

2.- El proceso de conformidad con la reivindicación 1 en donde la etapa de centrifugar el nejayote líquido se realiza utilizando una centrifugadora a una temperatura aproximada de 20°C durante aproximadamente 15 min y a aproximadamente 10,000 rpm.

3. - El proceso de conformidad con la reivindicación 1 en donde la etapa de acidificar el nej ayote líquido se realiza por medio de adicionar una solución de HC1 a una concentración aproximada de 3M con agitación.

4. - El proceso de conformidad con la reivindicación 1 en donde la etapa de precipitar la goma de maíz en suspensión en el nej ayote líquido comprende la adición de etanol hasta una concentración final aproximada de 65% (v/v) y sedimentar durante aproximadamente 1 h a aproximadamente 4°C.

5. - El proceso de conformidad con la reivindicación 1 en donde la etapa de recuperar la goma de maíz precipitada mediante filtración, se realiza utilizando filtración al vacío con embudo Buchner de 13 cm de diámetro interno, matraz kitasato y papel filtro de flujo medio Ahlstrom, grado 601, 12.5 cm diámetro.

6. - El proceso de conformidad con la reivindicación 1 en donde la etapa de lavar y secar la goma de maíz se realiza utilizando primero etanol y luego acetona con una relación de 100 partes de etanol y 50 partes de acetona por cada 200 partes de mezcla etanol/goma.

7. - El proceso de conformidad con la reivindicación 1 en donde las etapas de filtrar, centrifugar y acidificar el nej ayote se realiza en un intervalo de tiempo no mayor a una hora siguiente al suministro de la suspensión de nej ayote.

8.- Una goma de maíz elaborado con el método de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7.