I UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO FACULTAD DE QUÍMICA PRODUCCIÓN Y USOS DEL OLOTE DE MAIZ (ZEA MAYS) TRABAJO MONOGRAFICO DE ACTUALIZACIÓN QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE QUÍMICO DE ALIMENTOS PRESENTA: ANGEL FERNANDO GARCIA SANABRIA TUTOR-DIRECTOR DE TESIS María de los Ángeles Valdivia López CIUDAD UNIVERSITARIA, CD. MX. 2024 UNAM – Dirección General de Bibliotecas Tesis Digitales Restricciones de uso DERECHOS RESERVADOS © PROHIBIDA SU REPRODUCCIÓN TOTAL O PARCIAL Todo el material contenido en esta tesis esta protegido por la Ley Federal del Derecho de Autor (LFDA) de los Estados Unidos Mexicanos (México). El uso de imágenes, fragmentos de videos, y demás material que sea objeto de protección de los derechos de autor, será exclusivamente para fines educativos e informativos y deberá citar la fuente donde la obtuvo mencionando el autor o autores. Cualquier uso distinto como el lucro, reproducción, edición o modificación, será perseguido y sancionado por el respectivo titular de los Derechos de Autor. II JURADO ASIGNADO: PRESIDENTE: Profesor: VALDIVIA LÓPEZ MARÍA DE LOS ÁNGELES VOCAL: Profesor: GÁLVEZ MARISCAL MARÍA AMANDA SECRETARIO: Profesor: CONCA TORRES ARMANDO 1er. SUPLENTE: Profesor: RAMÍREZ CAHERO HIRAM FERNANDO 2° SUPLENTE: Profesor: TRAPALA REYNA JONATHAN SITIO DONDE SE DESARROLLÓ EL TEMA: DEPARTAMENTO DE ALIMENTOS Y BIOTECNOLOGÍA, LABORATORIO 323. ASESOR DEL TEMA: VALDIVIA LÓPEZ MARÍA DE LOS ÁNGELES SUSTENTANTE: ANGEL FERNANDO GARCÍA SANABRIA VNIVER4DAD o NACIONAL AVENMA DE MEXICO PROTESTA UNIVERSITARIA DE INTEGRIDAD Y HONESTIDAD ACADÉMICA Y PROFESIONAL (Titulación o Graduación con trabajo escrito) De conformidad con lo dispuesto en los artículos 87, fracción V, del Estatuto General, 68, primer párrafo, del Reglamento General de Estudios Universitarios y 26, fracción |, y 35 del Reglamento General de Exámenes, me comprometo en todo tiempo a honrar a la Institución y a cumplir con los principios establecidos en el Código de Ética de la Universidad Nacional Autónoma de México, especialmente con los de integridad y honestidad académica. De acuerdo con lo anterior, manifiesto que el trabajo escrito titulado_Producción y usos del olote de maíz (Zea mays) que presenté para obtener el título/grado de _Químico de alimentos es original, de mi autoría y lo realicé con el rigor metodológico exigido por la Facultad de Química, citando las fuentes de ideas, textos, imágenes, gráficos u otro tipo de obras empleadas para su desarrollo. En consecuencia, acepto que la falta de cumplimiento de las disposiciones reglamentarias y normativas de la Universidad, en particular las ya referidas en el Código de Ética, llevará a la nulidad de los actos de carácter académico administrativo del proceso de titulación/graduación. A Atentamente Ángel Fernando Garcia Sobra E 31227554 5 a) (Nombre completo, firma y número de cu III IV Agradecimientos • Agradecimiento a proyecto PAPIIT-IG100122 "Desarrollo, mejora y modelación de procesos de biorrefinación y productos de valor agregado a partir de biomasa lignocelulósica." V Índice General 1. Introducción 01 2. Objetivo general 02 3. Maíz 03 3.1. Historia y origen 03 3.2. Composición 04 3.3. Razas Nacionales 07 3.3.1. Clasificación de las razas de maíz de México 08 3.3.1.1. Grupo Cónico 08 3.3.1.2. Grupo Chapalote 10 3.3.1.3. Grupo Dentado Tropical 11 3.3.1.4. Grupo Maduración Tardía 12 3.3.1.5. Grupo Ocho Hileras 13 3.3.1.6. Grupo Sierra de Chihuahua 14 3.3.1.7. Grupo Tropicales Precoces 15 3.4. Razas extranjeras 16 3.5. Tipo de Maíz 17 3.6. Producción de maíz 20 4. Usos del maíz 23 4.1. Consumo directo 27 4.2. Tortilla 28 4.2.1. Nixtamalización 29 4.2.2. Residuos (Nejayote) 29 4.3. Harina de maíz “Molienda Seca” 31 4.3.1. Producción 32 4.4. Almidón “Molienda Húmeda” 32 4.4.1. Producción 35 4.5. Aceite 36 4.5.1. Producción 38 VI 5. Olote 40 5.1. Definición del olote 40 5.2. Composición 40 5.2.1. Celulosa 41 5.2.2. Hemicelulosa 42 5.2.3. Lignina 43 5.3. Residuo del Maíz 46 5.3.1. Proveniente de Alimentación directa 46 5.3.2. Proveniente de Nixtamalización 47 5.3.3. Proveniente de Molienda Seca 47 5.3.4. Proveniente de Molienda Húmeda 48 5.3.5. Cantidades 48 5.3.5.1. Olote como residuo nacional 48 5.3.5.2. Olote como residuo a nivel mundial 48 5.4. Usos del Olote 49 5.4.1. Alimentación Animal 50 5.4.2. Usos industriales, fuente de furfural 51 5.4.2.1. Compuestos químicos derivados del furfural 53 5.4.3. Fuente de Hidroximetilfurfural 55 5.4.3.1. Derivados del Hidroximetilfurfural 56 5.4.4. Fuente de Antocianinas 58 5.4.5. Biocombustible 61 5.4.6. Celulosa y hemicelulosa 63 5.4.7. Otros usos 64 6. Desarrollos emergentes para explotación del Olote 66 6.1. Energía, biocompuestos y biocombustible 66 6.1.1. Furfural 67 6.1.2. Ácidos 69 6.1.3. Biocombustibles 72 6.1.4. Biogás 75 6.2. Aditivo y uso como alimentación 78 VII 6.2.1. Alimento (fibra) 78 6.2.2. Flavonoides (antocianinas) uso como alimento 80 6.2.3. Flavonoides (antocianinas uso como aditivo 81 6.2.3.1. Cambios de antocianinas en los procesos de extracción 82 6.2.4. Azucares 86 6.2.4.1. Xilosa 86 6.2.4.2. Xilitol 87 6.2.4.3. Extracción del xilitol 89 6.2.4.4. Extracción de xilooligosacaridos 90 6.3. Uso ambiental, limpieza y remoción de compuestos 92 6.3.1. Remoción de metales 92 6.3.2. Remoción de Colorantes 96 6.3.3. Remoción de Antibióticos 100 6.3.4. Remoción de Diuréticos 102 6.3.5. Bioplásticos 104 6.4. Investigaciones con el residuo del olote 107 6.4.1. Lignina 107 7. Conclusiones 110 8. Bibliografía 112 9. Anexos 130 - 1 - 1. Introducción El maíz es parte fundamental de la alimentación diaria del mexicano. Es el cultivo con mayor presencia y presenta más de un destinatario en sus productos. Constituye un gran insumo para la industria ganadera, así como para la fabricación de varios productos industriales, por tal motivo muchos investigadores y especialistas han trabajado con él y sus subproductos, por el cual es el cultivo más importante en el punto de vista alimentario, económico, político y social (Hernández 1971, Polanco y Flores 2008 SIAP 2008) La producción del maíz en México es una de las más principales e importantes que existen en el país, la Secretaria de Agricultura y Desarrollo Rural, señala que el 60 % de la producción del maíz proviene de productores de pequeña escala, es decir, son aquellos que aportan más del 50 % de la producción de maíz. (Agricultura 2020) El aumento de la producción de maíz necesario para abastecer a la población mundial da como resultado el aumento en sus residuos y ha tenido como una consecuencia la realización de estudios para aumentar su producción y uso de nuevas tecnologías y el aprovechamiento de todos sus subproductos. El consumo directo del maíz y su utilización para la fabricación de harinas, almidones aceites entre otros productos utilizados día a día, genera cantidades importantes de olote, el cual está catalogado como una de las materias con mayor fuente de alternativas debido a su composición. En México, como en otras partes del mundo, se cuenta con una gran diversidad de maíces, cuyas variedades están adaptadas a las condiciones climáticas de donde se producen, lo que deriva en la existencia de muchas razas y cruzas con diferentes características. Los cultivos del maíz se caracterizan por generar una gran cantidad de productos finales. En - 2 - México estos productos abarcan las tortillas, forraje para animales, glucosa, aceites, botanas, harinas entre otros. (INEGI 2019) La misma producción de maíz a su vez genera una alta cantidad de residuos, provenientes de la industria, consumo alimenticio y la producción de compuestos orgánicos. El olote representa por mucho el residuo de mayor importancia. La finalidad de este trabajo busca sintetizar y englobar los resultados de las investigaciones con relación al olote, su producción, cantidades, destinos y usos. El propósito es recopilar la información que permita dimensionar la situación actual y dar a conocer futuras vías de investigación que puedan permitir el desarrollo de nuevas tecnologías, para su aprovechamiento y aplicaciones en las diferentes industrias. 2. Objetivo general El objetivo general de este trabajo es analizar y discutir el potencial de los posibles compuestos obtenidos del desecho del maíz (Olote) como una fuente alternativa para la creación y producción de compuestos que abarquen una gran cantidad de industrias. - 3 - 3. Maíz 3.1 Historia y origen Su origen procede del proceso de domesticación que se llevó a cabo en Mesoamérica, a partir de los teocintles, los cuales son unas gramíneas de las que se originó el maíz. Estos crecen de manera natural principalmente en México y en parte de Centroamérica. Se considera que las poblaciones de teocintles del centro del México (Kato 1984) o los que crecen en el trópico seco de la Cuenca del Balsas (Matsuoka et al. 2002), pudieron ser los ancestros de los cuales se domesticó el maíz como planta cultivada. El proceso de domesticación del maíz inició hace aproximadamente 10,000 años, muy asociado a la invención y desarrollo independiente de la agricultura en Mesoamérica, y continua en el presente con el manejo, cultivo y selección que hacen año con año los agricultores y sus familias de sus variantes de maíces nativos (o criollos), asimismo con la interacción de este cultivo con sus parientes silvestres, los teocintles, en las regiones donde coinciden de manera natural. Imagen 1. Olotillo. Oaxaca, México, FAO México, 29 Febrero 2020 https://twitter.com/FAOMexico/status/1233775574503411712/photo /1 Imagen 2. Inflorescencias femeninas en teocintles Zea. luxurians, Z.perennis, Z.diploperennis, teocintle perenne de Nayarit (Zea sp.), Zea mays spp. Parviglumis. Foto: Sánchez 2011 CONABIO 05/10/2020 https://www.biodiversidad.gob.mx/diversidad/alimentos/ maices/teocintles/luxuriante - 4 - 3.2 Composición El maíz, elote o choclo (Zea mays L.), es una gramínea originaria de México que fue introducida a Europa en el siglo XVI. En México, las mazorcas maduras, pero frescas reciben el nombre de elote que viene del nombre náhuatl elotl, mismas que en Sudamérica y otros países del área sudamericana reciben el nombre de choclo (del quechua chujllu) y en Venezuela el nombre de jojoto. El nombre náhuatl del maíz, tlayoli, todavía es de uso común en el estado de Oaxaca. El maíz (Zea mays) pertenece al reino Plantae, de la familia Poaceae. Es una planta monoica, con inflorescencias masculinas y femeninas, su tallo está compuesto de tres capas (epidermis exterior, impermeable y transparente) el cual presenta un rápido crecimiento, permitiéndolo alcanzar la altura de 2.5m, contiene una pared y una medula de tejido esponjoso y blanco. Tabla 1 Clasificación Taxonómica del Zea mays L. Categoría Clasificación Carácter Reino Plantae Planta Phylum Magnoliophyta Angiosperma Clase Lilopsida Monocotiledonea Orden Poales Zacates Familia Poaceae Cereales Genero Zea Maíz Especie mays Maíz (Modificado de Catalogue of life, 2012 y Kato.2009) Sus hojas son de forma alargada y donde se desarrollan las espigas o mazorcas. Cada una de ellas consiste en un tronco o mejor conocido como olote, que está cubierto de filas de granos comestibles cuyo número puede variar entre 8 a 30 granos por cada fila, y exponiendo un numero de 15 a 25 filas por mazorca. Algunas variedades de la planta de maíz no llegan a los dos metros de altura, mientras que otras pueden desarrollarse hasta alcanzar los 6 metros de altura. Cada planta tiene un tallo alto, fibroso y leñoso, en la - 5 - parte superior, se encuentra la inflorescencia masculina, donde se encuentran las anteras, las cuales son las encargadas de producir el polen. En el desarrollo de la planta influyen los factores ambientales tales como temperatura, disponibilidad de nutrientes y humedad, pero la mayoría necesitan normalmente unos 65 días para alcanzar la altura normal, conteniendo alrededor de 20 hojas y sus respectivas sedas, además de un transcurso de 60 días más para que la planta madure. Una mazorca de maíz madura contiene un aproximado de 800 semillas y puede tener un peso que ronda los 350 gr, los granos están unidos a la mazorca por un pedicelo. Los granos del maíz se dividen en tres partes principales pericarpio abarcando entre un 5 a 6% del grano, endospermo el cual representa la parte con más porcentaje en el grano, teniendo un 80 a 82% en este se alojan los gránulos de almidón; la densidad y distribución de los constituyentes dentro del endospermo son variables y por último el germen teniendo un porcentaje del 12 a 15 % restante, en él se aloja la mayor cantidad de lípidos (Hernández, 2010). La composición en general del tallo, hojas y de las mazorcas está alrededor de 40-60% de carbohidratos de los cuales el tallo presenta un mayor contenido de fibra es el tallo seguido de las hojas, mazorcas y grano Tabla 2 Composición general de las diferentes partes de la planta de maíz. Estructura % en la planta Proteína Grasa Cenizas Carbohidratos Fibra Tallo 35.8-47.2 5.1-6-1 0.12-0.89 5.5-8.9 39.0-46.2 33.3-38.3 Hoja 21.5-28.4 10.9-11.9 0.87-1.5 11-12.7 45.2-52.4 25.5-31.3 Mazorca 25.7-37.8 8.5-10.3 0.66-1.3 1.9-3.4 56.1-61.5 16-20.4 Grano seco - 8.7-13.8 3.22-5.21 1.3-2.6 65.5-71.7 2.2-2.9 (Tomado de Elizondo y Boshini, 2002). - 6 - Junto con las mazorcas se encuentra el tronco de olote, el cual en su composición general está constituido por células vegetales (Fibras) que se caracterizan de las demás células por presentar pared celular La pared celular es una estructura compleja que en su gran mayoría se constituye de fibras pequeñas de celulosa, rodeadas de otros polímeros como la hemicelulosa y la lignina La composición del grano de maíz comprende básicamente un 64 a 78 % de almidón y solamente entre 1-3% de carbohidratos sencillos (glucosa, sacarosa y fructuosa), y en cada parte del grano (endospermo, pericarpio y germen) su constitución química es diferente. El endospermo del grano de maíz es la zona más importante de almacenamiento de los carbohidratos y de las proteínas sintetizadas. Está cubierto por una capa de aleurona que tiene una naturaleza proteica. En esta parte se encuentra la mayor cantidad de almidón y contiene proteínas (albúminas, globulina, prolamina y glutelinas) y en cantidades muy pequeñas grasas, cenizas y azúcares. El pericarpio es la cubierta del Figura 1 Corte Longitudinal del grano de Maíz. Tomado de Zuska, 1986. - 7 - fruto y se conoce como testa, o cáscara, y está conformado por 3 capas, la epidermis, mesocarpio y testa. Contiene almidón, grasa, proteína, cenizas, azúcares y fibra (carbohidratos como celulosa y hemicelulosa) El germen está cubierto por una capa llamada escutelo, y contiene la mayor cantidad de grasa del grano. El almidón es una estructura formada por polímeros de glucosa, estos son la amilosa y amilopectina. La amilosa es una molécula lineal de unidades de glucosa, el cual constituye entre un 25 a 30 % del almidón. La amilopectina también consiste en unidades de glucosa, con la diferencia de que su forma es ramificada constituye el 70 a 75 % del almidón. 3.3 Razas nacionales La Comisión Nacional para el Conocimiento y Uso de la Biodiversidad (CONABIO) (https://www.biodiversidad.gob.mx/), indica que en América Latina se han descrito cerca de 220 razas de maíz, de las cuales 64 razas se han identificado y descrito en su mayoría para México, esto representaría un 29 %. De las cuales 59 razas se consideraron como razas nativas, y cinco que fueron descritas inicialmente en otros países. La palabra raza se utiliza para poder agrupar individuos o grandes grupos que comparten varias características en común, de orden morfológico, ecológico, genético y sobre todo su historia de cultivo, que permiten diferenciar un grupo de otro. Dentro de estas agrupaciones de individuos se asocian a partir de una distribución geográfica y climática más o menos definida y a una historia evolutiva en común. (Anderson y Cutler 1942, Goodman y Cl. Bird 1977, McK. Bird y Goodman 1977, Ruíz et al. 2008, Sánchez et al. 1998, 2000) Las razas mexicanas de maíz se encuentran agrupadas con base en caracteres morfológicos, de adaptación y genéticos (isoenzimas) en siete - 8 - grupos o complejos raciales (Goodman y Mck Bird 1977, Ruíz et al. 2008, Sánchez et al. 2000). Algunas de las características por la cual se nombraron estas razas están expuestas en la siguiente tabla. Tabla 3. Algunas características usadas para agrupar los maíces Característica Ejemplo Fenotípicas Cónico Tipo de grano Reventador Lugar o región de relevancia Chalqueño Nombre conocido por los agricultores o grupos étnicos Zapalote Chico Geografía Palomero de Chihuahua Ciclos reproductivos Olotón (McClintock 1981, Sellasen et al. 1951). 3.3.1 Clasificación de las razas de maíz de México 3.3.1.1 Grupo Cónico La característica para distinguir del grupo es su forma cónica o piramidal el cual resalta en sus mazorcas, estas se distribuyen predominantemente en regiones elevadas de más de 2000 m (Sánchez 2011) y mayormente endémicas de los valles altos y sierras del centro del país. Las características en este grupo además de su forma son el contenido de hileras de granos entre 14 y 20, tamaños rondando entre 4-8 mm de ancho, textura variable y hojas caídas. (CONABIO 2011, Sánchez et al. 2000). Además de recalcar que en algunos grupos contienen una particularidad en su forma, color o estructura, como ejemplo el grupo de los Elotes cónicos presentan un pedúnculo pequeño el cual los granos lo cubren y da la forma de cubrir la base de la mazorca. - 9 - Tabla 4 Maíces del grupo cónico, con sus respectivos estados en donde se cultivan. Raza Estado(s) Cacahuacintle Chihuahua, CDMX, Edo. Mex. Hidalgo, Mich., Morelos, Oaxaca, Puebla, Tlaxcala Veracruz Chalaqueño Aguascalientes, Chiapas, Chihuahua, CDMX, Durango, Edo. Mex, Guanajuato, Guerrero, Hidalgo Jalisco, Mich., Morelos, Oaxaca, Puebla, Querétaro Tlaxcala Veracruz, Zacatecas Cónico Aguascalientes, Chiapas, Chihuahua, CDMX, Coahuila, Durango, Edo. Mex, Guanajuato, Guerrero, Hidalgo, Jalisco, Michoacán, Morelos, Oaxaca, Puebla Querétaro San Luis potosí, Tamaulipas, Tlascala Veracruz, Zacatecas Cónico Norteño Aguascalientes, Chihuahua Coahuila, Durango Edo. Mex, Guanajuato, Hidalgo, Jalisco Michoacán, Nuevo León, Puebla Querétaro, San Luis potosí, Tlaxcala, Zacatecas, Dulce Chihuahua, Durango, Guanajuato, Jalisco, Michoacán Sinaloa, zacatecas Elotes Cónicos Aguascalientes, CDMX, Coahuila, Durango Edo. Mex, Guanajuato, Guerrero, hidalgo Jalisco, Michoacán, Morelos Oaxaca, Puebla, Querétaro San luís Potosí, Tlaxcala, Veracruz zacatecas Mixteco Oaxaca Mushito Baja california sur, Chiapas, Colima, Guanajuato, Guerrero, Hidalgo, Jalisco, Michoacán Nayarit, Oaxaca, Puebla, Querétaro Veracruz Negrito Hidalgo Oaxaca Palomero Chihuahua Chihuahua Palomero de Jalisco Jalisco, Nayarit Palomero Toluqueño Chihuahua, CDMX, Edo. Mex, Hidalgo, Puebla, Tlaxcala Veracruz Uruapeño Jalisco Imagen 3 Raza Cacahuacintle (Izquierda) Foto: Jose Carrera Valtierra; Raza Palomero Toluqueño (Derecha) Foto: Juan Manuel Martinez. CONABIO 2011. https://www.biodiversidad.gob. mx/diversidad/alimentos/maice s/razas/grupo-conico - 10 - 3.3.1.2 Grupo Chapalote Razas caracterizadas por su forma alargada en forma de puro, contiene granos con textura que va desde la cristalina, harinosa y dulce, esto debido al alto valor en contenido de sacarosa. Fue una de las primeras razas descritas y es una de las más antiguas en México (Sellasen, Mangelsdorf 1974). Estas razas de maíz se siembran en elevaciones de 100 a 500 m y abarcan desde la planicie costera del Pacifico de Nayarit hasta Sonora. Tabla.5 Maíces del grupo Chapalote, con sus respectivos estados donde se cultivan Raza Estado(s) Chapalote Durango, Sinaloa, Sonora Dulcillo del Noroeste Chihuahua, Durango Nayarit, Sinaloa, Sonora Elotero de Sinaloa Chiapas, Colima, Jalisco, Michoacán Nayarit, Sinaloa Reventador Colima, Durango, Guerrero, Jalisco, Michoacán, Nayarit, Sinaloa, Sonora Imagen 4 Raza Elotero de Sinaloa. Foto: Víctor Antonio Vidal Martinez, CONABIO 2011, https://www.biodiversidad.gob.mx/diversidad/aliment os/maices/razas/grupo_chapalote/EloteroSin - 11 - 3.3.1.3 Grupo Dentado Tropical Descritos por primera vez por Benz (1986), esta raza llega a medir entre 250 y 320 cm, teniendo entre 20 a 35 espigas, de 20 a 25 hojas sus mazorcas son en forma cilíndrica y con una gran cantidad de granos profundamente dentados. Su característica más importante es el uso de este grupo para el mejoramiento genético, tanto para uso público como privado en distintas partes, no solo nacional sino también en otras partes del Mundo. (CONABIO, Sánchez 2011) Tabla 6 Maíces del grupo Dentado tropical, con sus respectivos estados donde se cultivan Raza Estado(s) Celaya Aguascalientes, Chiapas, Chihuahua, Coahuila, Durango, Edo. Mex, Guanajuato, Guerrero, Hidalgo, Jalisco, Mich., Morelos, Nayarit, Oaxaca, Puebla, Querétaro, San Luis potosí, Sinaloa, Sonora, Tlaxcala, Veracruz, Zacatecas. Chiquito Chiapas, Guerrero, Oaxaca Choapaneco Oaxaca Cubano Amarillo Chiapas, Jalisco, Nayarit, Sinaloa Naal-tel de Altura Chiapas, Oaxaca, Puebla, Veracruz Pepetilla Aguascalientes, Chihuahua, Durango, Edo.Mex. Guanajuato Guerrero, Jalisco, Michoacán, Morelos, Nayarit, Oaxaca, Puebla, Quintana R., Veracruz, Tepecintle Campeche, Chiapas, Guerrero, Hidalgo, Oaxaca, Puebla, Quintana Roo, San Luis Potosí, Tabasco, Veracruz Yucatán Tuxpeño Baja california Sur, Campeche, Chiapas, Chihuahua, Coahuila, Colima Durango, Edo. Mex, Guanajuato, Guerrero, Hidalgo, Jalisco, Mich., Morelos, Nayarit, Nuevo León Oaxaca, Puebla, Querétaro, Quintana Roo Tuxpeño Norteño Aguascalientes, Chihuahua, Coahuila, Durango, Edo. Mex, Guerrero, Jalisco, Nayarit, Nuevo León, Puebla San Luis Potosí, Sonora, Tamaulipas, Veracruz, Zacatecas. San Luis Potosí, Sinaloa, Sonora, Tabasco, Tamaulipas, Veracruz, Yucatán Zacatecas. Vandeño Baja california sur, Chiapas, colima, Guerrero Jalisco, Michoacán, Morelos, Nayarit, Oaxaca, San Luis Potosí, Sinaloa, Sonora, Tabasco, Veracruz Yucatán Zapalote grande Chiapas, Guerrero, Oaxaca, Puebla, Tabasco, Veracruz, Yucatán - 12 - 3.3.1.4 Grupo Maduración Tardía Son razas ubicadas en las altitudes medias y bajas del sur de México y se caracteriza por plantas con una floración de 95 a 115 días de floración, miden entre 320 a 380 cm de altura y con 24 a 28 hojas por planta. (Stevenson y Goodman 1972) Son mazorcas largas de 18 a 22 cm y con 12 a 14 hileras de granos de con textura suave a medio duro (Sánchez 2011) Tabla 7. Maíces del grupo Maduración tardía, con sus respectivos estados donde se cultivan Raza Estados Comiteco Chiapas, Guerrero, Morelos, Oaxaca, Tabasco. Coscomate Chiapas, Hidalgo, Puebla, Veracruz. Dzit Bacal Campeche, Chiapas, Quintana Roo, San Luis Potosí, Tamaulipas, Veracruz, Yucatán. Mixeño Oaxaca Motozinteco Chiapas Negro de Chimaltenango Chiapas Olotillo Campeche, Chiapas, Coahuila, Durango, Edo. Mex., Guanajuato, Guerrero, Hidalgo, Michoacán, Morelos, Nayarit, Nuevo León, Oaxaca, Puebla, Querétaro Quintana Roo, San Luis Potosí, Tabasco, Tamaulipas, Nayarit, Yucatán. Olotón Campeche, Chiapas, Edo. Mex., Guerreo, Hidalgo, Michoacán, Oaxaca, Veracruz. Quicheño Chiapas Serrano Oaxaca Serrano mixe Oaxaca Tehua Chiapas, Oaxaca, Tabasco, Yucatán. Imagen 5 Raza Vandeño. Foto: Alejandro Ortega Corona, CONABIO 2011. https://www.biodiversidad.gob.mx/diversidad/alimentos/maices/ra zas/grupo-DentadosT/Vandeno - 13 - 3.3.1.5 Grupo Ocho hileras También llamados grupo del Occidente o grupo de Ocho Hileras de grano, se caracteriza generalmente por la mazorca con 8 a 12 hileras de granos, con 10 a 12 mm de ancho, y un largo de 18 a 22 cm. La planta mide en un rango de 200 a 250 cm de altura, 16 a 20 hojas y una floración de 70 a 80 días. (CONABIO 2011, Sánchez et al. 2000) Tabla 8. Maíces del grupo Ocho hileras, con sus respectivos estados donde se cultivan Raza Estados Ancho CDMX, Edo. Mex., Guanajuato, Guerrero, Hidalgo, Jalisco, Michoacán, Morelos, Oaxaca, San Luis Potosí, Veracruz. Blando Chihuahua, Durango, Nayarit, Sinaloa Sonora. Bofo Chihuahua, Durango, Jalisco, Nayarit, Sinaloa, Zacatecas Bolita Aguascalientes, Chiapas, Chihuahua, Durango, Edo. Mex., Guanajuato, Guerrero, Hidalgo, Jalisco, Michoacán, Morelos, Oaxaca, Puebla, Veracruz, Zacatecas. Elotes Occidentales Aguascalientes, Chiapas, Colima, Durango, Edo. Mex., Guanajuato, Guerrero, Hidalgo, Jalisco, Michoacán, Morelos, Nayarit, Oaxaca, Querétaro, San Luis Potosí, Zacatecas Harinoso de Ocho Nayarit Jala Colima, Jalisco, Nayarit, Sinaloa Onaveño Baja california Sur, Durango, Guerrero, Jalisco, Michoacán, Nayarit, Sinaloa, Sonora, Zacatecas Tablilla de Ocho Aguascalientes, Chihuahua, Durango, Guanajuato, Jalisco Nayarit, Puebla y Zacatecas. Tabloncillo Aguascalientes, Baja california Sur, Chiapas, Chihuahua, Colima, Edo. Mex., Guanajuato Guerrero, Hidalgo, Jalisco, Michoacán, Nayarit, Oaxaca, San Luis Potosí, Sinaloa, Sonora, Veracruz, Zacatecas. Tabloncillo Perla Baja california Sur, Chihuahua, Colima, Durango, Jalisco, Michoacán, Nayarit. Sinaloa, Sonora. Zamorano Amarillo Guanajuato, Jalisco, Michoacán. - 14 - 3.3.1.6 Grupo Sierra de Chihuahua Cultivos que abarcan altitudes de 2000 a 2600 m, su nombre deriva porque la mayoría de estos individuos se cultivan en las tierras altas del estado de Chihuahua, además extendiéndose desde el norte de Durango, parte de la sierra de Sonora y norte de Sinaloa. (Hernández y Alanís 1970, Ortega 1985, Sánchez et al. 2000, Sellasen et al. 1951). Se caracterizan por plantas pequeñas, de 140 a 200 cm de alto, de 12 a 14 hojas por planta, floraciones de 50 a 55 días y mazorcas largas, de 15 a 20 cm. Los granos son redondos y largos. Tabla 9. Maíces del grupo Sierra de Chihuahua, con sus respectivos estados donde se cultivan Raza Estados Apachito Chihuahua, Durango, Oaxaca Azul Chihuahua, Durango, Edo. Mex., Michoacán Cristalino de Chihuahua Aguascalientes, Chihuahua, Durango, Zacatecas Gordo Chihuahua, Durango, Sonora Mountain Yellow Chiapas. Jalisco, Michoacán Serrano de Jalisco Jalisco Imagen 6 Raza Ancho. Foto: José Alfredo Carrera Valtierra, CONABIO 2011, Imagen 7 Raza Azul. Foto: Juan M, Martínez Vargas, CONABIO 2011, https://www.biodiversidad.gob.mx/diversidad/ali mentos/maices/razas/grupo-SChihuahua/Azul - 15 - 3.3.1.7 Tropicales Precoces Se caracteriza por sus cortos ciclos, baja sensibilidad al fotoperiodo y extensión en terrenos del trópico seco. Se encuentran en las zonas bajas e intermedias (100 a 1300 m) Son mazorcas que varían en 10 a 15 cm, hojas largas y tamaños variados entre 150 y 190 cm. (CONABIO 2011, Sánchez 2011). Tabla 10. Maíces del grupo Tropicales Precoces, con sus respectivos estados donde se cultivan Raza Estado(s) Conejo Chiapas, Coahuila, Guerrero, Michoacán, Morelos, Nayarit, Nuevo León, Oaxaca, Sinaloa Nal-tel Campeche, Chiapas, Chihuahua, Guerrero, Oaxaca, Puebla, Quintana Roo, San Luis Potosí, Tabasco, Veracruz, Yucatán. Ratón Aguascalientes, Chihuahua, Coahuila, Durango, Guanajuato, Guerrero, Jalisco, Michoacán, Morelos, Nuevo León, Puebla, Querétaro, San Luis Potosí, Tamaulipas, Veracruz, Zacatecas. Zapalote Chico Chiapas, Oaxaca, Quintana Roo, Yucatán. Imagen 8 Raza Ratón. Foto: Juan Valdez Gutiérrez, CONABIO 2011, https://www.biodiversidad.gob.mx/diversidad/alimentos/m aices/razas/grupo-tropicalesp/raton - 16 - 3.4 Razas Extranjeras Tabla 11. Algunos ejemplos de razas de maíz en diferentes países del continente americano América País Razas Argentina Achili, Bola blanca, Bryachtc popcorn. Socorro, Perla Bolivia Altiplano, argentino, Aysuma, Camba, Cateto, Chake-Sara, Checchi, Cholito, Chuspillu, Confite Puneño, Coroico, Cuzco Boliviano, Enano, Huilcaparu, Karapampa, Kcello, Kulli, Morado, Niñuelo, Paru, Patillo, Perola, Pisankalla, Pojoso chico, Pororo, Uchuquilla, Yungueño. Brasil Cuarentón, Colorado, Amarillo, Cateto Grosso, Charrua, Cateto Fino, Interlocked soft Chile Chutucuno Grande, Harinoso tarapaqueño, Polulo. Colombia Maíz dulce, Maíz Harinoso dentado Cuba White dent, White pop, Yellow pop. Ecuador Cholito, Cónico dentado, Enano gigante, Gallina, Uchima, Yunga, Yungeño. Guatemala Nal-Tel Ocho Perú Confite Morocho, Confite Puneño, Chullpi, Kculli, Huayleño, Paro, Huancavelicano, Rabo de Zorro, Piricinco, Sabanero, Arequipeño, Venezuela Araguito, Canilla venezolano, Cariaco, Chirimito, Chandelle, Guaribero, Huevito Pira, Puya. (USDA, Agricultural Research Service, Races of Maize Collection, 2020) - 17 - Tabla 12 Algunos ejemplos de razas de maíz de España e India. Europa y Asia País Raza España Andaluz, Basto, Cuña, Enano levantino, Fino, gallego, Tremesino, vasco. India Poorvi Botapa, Arun Tepi, Alok Sapa, Mayong Sa-ah, Shyam Nahom, Maidani Makka, Tista Mendi, Khasi Riewhadem, Mikir Merakku (USDA, Agricultural Research Service, Races of Maize Collection, 2020) 3.5 Tipos de Maíz Como se ha podido observar, el maíz tiene una gran variabilidad en el color del grano, la textura, la composición y la apariencia. Estos granos pueden ser clasificados en distintos tipos según: a) la constitución del endospermo y del grano; b) el color del grano; c) el ambiente en que es cultivado; d) la madurez, y e) su uso. Los tipos de maíz más importantes son duros, reventones, dentado, dulce, harinoso, ceroso. Tabla 13. Tipos de maíz y algunos de sus usos Tipo de Maíz Descripción Usos Duro (Amarillo y Blanco) Granos redondos, duros y suaves al tacto. Su endospermo está constituido de almidón duro corneo con un paste de almidón blando en su centro. Germina en suelos húmedos y fríos, por lo general son de madurez temprana. El maíz amarillo es popular en gran parte del mundo y se utiliza para alimentación animal, producción de almidón y bioetanol. En cambio, el Blanco es muy común el uso en América y sobre todo en México para la producción de tortillas y comida tradicional. - 18 - Reventón, reventador, o Popcorn También llamados palomita de maíz son un tipo de maíz especial duro, híbridos que contienen altas cantidades de endospermo traslúcido (pétreo o vítreo). Granos pequeños, pericarpio grueso y su forma varía entre redondos y ovalados. Su expansión se debe al endospermo al calentar. Son usados en gran medida para consumo general, botanas, panaderías y refrigerio. Su uso en cines eventos, parques, fiestas y de uso cotidiano en hogares. Además de ser usado en la investigación, ciencia y en el desarrollo de nuevos productos. Dentado El endospermo del maíz dentado tiene más almidón blando que los tipos y el almidón duro está limitado solo a los lados del grano. Cuando el grano se comienza a secar, el almidón blando en la parte superior del grano se contrae y produce una pequeña depresión. La mayoría de sus usos son para consumo humano, pero una pequeña parte de estos son usados para consumo animal en forrajes. Harinoso Compuesto casi exclusivamente de un almidón muy blando, presentan una gran variedad de colores y de algunos de ellos se extraen colorantes. Los granos tienen almidón blando en el centro con una capa periférica de almidón duro que lo rodea. Son usados para alimento humano, especial para preparaciones de comida, platillos especiales y bebidas. Azul Es un tipo de endospermo harinoso o suave que generalmente crece en mazorcas largas (8 a 12 filas) en las tierras altas. La capa de aleurona contiene antocianinas que imparten la apariencia azul. Es apreciado como maíz ceremonial por las tribus indígenas de América del Norte y actualmente se utiliza para producir harinas y alimentos orgánicos, como tortillas de mesa y chips de tortilla fritos Dulce Contiene genes recesivos (sugary 1 o su1, sugary 2 o su2) que causan una alteración en el endospermo que resulta en niveles más altos de azúcares solubles y niveles reducidos de almidón en el grano. Los híbridos de maíz dulce se desarrollan específicamente para producir maíz con el color, dulzura y ternura deseables para consumo. Su consumo abarca desde cocido, hervidas, asadas, congelados, desgranados y enlatados. - 19 - Cerosos Son cultivados en áreas muy limitadas de las zonas tropicales donde las poblaciones locales los prefieren para su alimentación; su nombre se debe a que su endospermo tiene un aspecto opaco y ceroso. Está compuesto en su mayoría por amilopectina llegando a estar hasta un 95% Es utilizado principalmente por la industria de molienda en húmedo. El almidón ceroso tiene una mayor viscosidad en caliente y produce geles más suaves, más estables y más claros debido a su menor retrogradación. Maíz alto en Aceite Contienen más del 6% de aceite, han sido mejorados para crecer en ambientes temblados y tropicales. Contienen más proteína, lisina, grasa y energía metabolizable que el maíz normal. Se utiliza para la alimentación animal y para la industria de aceite, ya que tiene un sabor suave y es estable durante la cocción. Maíz de calidad Proteica Él tiene el gen opaco-2 que contiene el doble de lisina y triptófano en comparación con sus contrapartes regulares y, por lo tanto, tiene una mejor calidad de proteína. Estos maíces son más duros y son adecuados para la molienda en seco y la cocción alcalina, mientras que los híbridos blandos para su uso en la molienda húmeda para producir edulcorantes, almidones y alcohol serían deseables, ya que los coproductos serían más valiosos. Maíz Baby Antes de la polinización, las mazorcas jóvenes cuando tienen entre 1 y 2 pulgadas de largo, son cosechadas y utilizadas como una hortaliza, consumidas frescas o envasadas. Los ambientes tropicales son particularmente favorables para cultivar este tipo de maíz y puede ser cultivado a lo largo de todo el año para su consumo fresco Estas pequeñas se usan como encurtidos y otros en refrigerios o bocadillos en las barras de ensaladas. La mayor parte del maíz tierno utilizado se produce en Tailandia y se exporta a Europa y América del Norte. (Tomado y modificado de Hallauer, A.R., 2000.) - 20 - 90,525,326 7.79% 582,094,270 50.08% 365,305,747 31.43% 123,944,755 (10.66%) 482,899 (0.04%) Produccion Mundial Africa America Asia Europa Oceania 3.6 Producción de Maíz El maíz se cultiva ampliamente en todo el mundo y cada año se produce una mayor cantidad de maíz que cualquier otro grano. En 2020, datos obtenidos y presentados por la Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura (FAO), en el 2020, el área utilizada para la cosecha de maíz alcanzo un total de 202 millones de toneladas y la producción mundial total fue de 1.160 millones de toneladas, liderada por Estados Unidos con el 31,0% del total. China produjo el 22,4% del total mundial. México se encuentra dentro de los 10 países principales en producción de Maíz, teniendo una producción total de 27.5 millones de toneladas de maíz. Figura 2. Producción Mundial de maíz por continente (Datos obtenidos de la FAOSTATS, 2022) - 21 - Tabla 14. Los 10 principales productores de maíz en el mundo País Producción (toneladas) Porcentaje Estados Unidos 360,251,560 31% China 260,670,000 22% Brasil 103,963,620 9% Argentina 58,395,811 5% Ucrania 30,290,340 3% India 30,160,000 3% México 27,424,528 2% Indonesia 22,500,000 2% Sudáfrica 15,300,000 1% Federación de Rusia 13,879,210 1% (FAOSTATS, 2022) Hoy en día, el maíz es el grano de cereal más importante en términos de producción. El maíz se convirtió en el líder mundial superando al arroz y al trigo hace unos 10 años debido al desarrollo de genotipos regulares y modificados genéticamente de alto rendimiento y su mayor adaptación a diferentes ecosistemas. Es el cereal que ocupa el primer lugar en rendimiento de grano por hectárea. El maíz tiene un alto valor e importancia económica a nivel mundial no solo como alimento humano, sino también como alimento para animales y como materia prima para una gran cantidad de productos industriales y biocombustibles. En México, los principales cultivos en producción de maíz son el Maíz de grano Blanco y maíz de grano amarrillo, datos obtenidos por la encuesta Nacional Agropecuaria y el Instituto Nacional de Estadística y Geografía (INEGI), informan lo siguiente: - 22 - Tabla 15. Superficie sembrada por cultivo Cultivo Hectáreas Toneladas Maíz de Grano blanco 6,672,098.0 25,811,328.1 Maíz de grano amarillo 1,534,965.0 5,400,839.4 (Datos tomados de INEGI, Agricultura 2020) Figura 3. Porcentaje de superficie sembrada de Maíz amarillo y Maíz blanco según estrato de superficie sembrada 32.4 44.8 67.6 55.2 0 20 40 60 80 100 120 Maiz Grano Amarillo Maiz grano Blanco P o rc e n ta je ( % ) Hasta 5 Hectareas Mayor a 5 hectareas Datos tomados de INEGI, Agricultura 2020) - 23 - 4. Usos del Maíz Entre las utilidades más conocidas para el maíz, se encuentran la alimentación animal, la producción de bioetanol, la industrialización para consumo humano. Usos Generales del Maíz Popcorn Snacks y productos de confitería Maíz inmaduro y dulce Alimentación directa Maíz maduro, duro, harinoso, ceroso Molienda Húmeda Molienda Seca Nixtamalización Masa fresca y seca Tortillas Totopos Snacks Almidón Adjuntos en la preparación de cerveza Almidones modificados Jarabes de glucosa, maltosa, maltodextrinas y de maíz alta en fructuosa Sémola y Harinas de maíz y comidas. Productos de Panadería Hojuelas, triturados, gránulos. Snacks y productos de segunda y tercera generación Pastas y empanizados Figura 4 Diagrama sobre el uso general del Maíz. Adaptado y tomado del Capítulo uno, historia y cultura del maíz, Silverio García y Sergio Serna-Saldivar Aceite Uso industrial Uso Doméstico - 24 - El uso principal del maíz es como alimento para animales monogástricos y rumiantes que proporcionan huevos, leche, productos cárnicos, pescados y crustáceos. En muchas dietas preparadas, el maíz molido o procesado constituye hasta el 70% de la dieta. Además de utilizarse para la preparación de alimentos para mascotas y es la materia prima preferida porque es relativamente barato, apetecible, fácil de digerir y ampliamente disponible en todo el mundo. (Silverio García-Lara and Sergio O. Serna-Saldivar,2019) El manejo del maíz destinado al consumo humano directo típicamente comprende tres etapas secuenciales antes de llegar al consumidor: almacenamiento, molienda y elaboración de alimentos. En la mayoría de los casos, el maíz se almacena por diferentes períodos de tiempo porque generalmente se cosecha en períodos específicos del año o, cuando se importa, generalmente se adquiere en grandes cantidades. Las prácticas de almacenamiento del maíz están dirigidas a la prevención del deterioro tanto intrínseco como extrínseco, que son costosos debido a las pérdidas de materia seca y la pérdida de calidad como materia prima para su posterior procesamiento. (Serna-Saldivar, 2019) El maíz se canaliza principalmente a tres industrias de molienda distintivas: molienda seca, molienda húmeda y harina de masa seca. La mayoría de los procesos de molienda en seco del maíz consisten en el desgerminado de los granos con el objetivo de obtener una variedad de granos refinados con diferentes tamaños, harinas y harinas libres de pericarpio y tejidos de punta. Estas se utilizan ampliamente como materias primas para la producción de cereales para el desayuno, refrigerios, complementos para la elaboración de cerveza, productos de panadería y como ingredientes importantes para rebozados y empanados. (Brian Anderson, 2019; Esther Carillo, 2019;) - 25 - La molienda húmeda tiene como objetivo la producción de almidón de maíz refinado o de primera calidad y genera productos como germen, salvado y harina de gluten de maíz. El germen generalmente se canaliza a las industrias de trituración de aceite para la extracción de aceite de maíz refinado, mientras que los otros se usan ampliamente como alimento para animales. El almidón es la materia prima para la posterior producción de edulcorantes y almidones modificados. La mayor parte del almidón se convierte enzimáticamente en maltodextrinas, maltosa, glucosa y jarabes con alto contenido de fructosa. La producción y utilización de estos jarabes ha aumentado durante las últimas décadas debido a que las industrias de refrescos prefieren usar edulcorantes en lugar de azúcar cristalizada. (Kent D. Rausch, Dell Hummel, et al, 2019) La molienda de maíz en masa fresca (Nixtamalización) y harina de masa seca no perecedera, está ganando popularidad en todo el mundo porque este proceso produce tortillas y refrigerios fritos como chips de maíz y chips de tortilla que se consumen ampliamente en todo el mundo. Tres productos principales se producen industrialmente a partir del maíz cocido con cal: tortillas de mesa, totopos de maíz y totopos. El maíz y los chips de tortilla se producen y consumen principalmente en los países desarrollados, donde tienen una participación importante dentro el mercado de botanas saladas, mientras que las tortillas de mesa constituyen el alimento básico para grandes grupos de personas en México y otros países de América Latina. Estos productos se pueden producir utilizando masa fresca o harina de masa seca fabricada industrialmente. El uso de harina de masa seca está creciendo rápidamente debido a su conveniencia (Serna-Saldivar, 2008, 2015). - 26 - Tabla 16. Destino de la producción de Maíz amarillo Consumo pecuario Industria almidonera Consumo Humano Autoconsumo Mermas Exportaciones Semillas de siembra Miles de Toneladas 11,206 2,650 348 324 268 35 12 Porcentaje 75.5% 17.9% 2.3% 2.2% 1.8% 0.2% 0.1% (Recuperado de SAGARPA, 2017) Tabla 17. Destino de la producción de Maíz Blanco Consumo Humano Consumo pecuario Autoconsumo Exportaciones Mermas Semillas de siembra Miles de Toneladas 12,399 4,440 4,266 1,499 904 170 Porcentaje 52.4% 18.8% 18.0% 6.3% 3.8%% 0.7% (Recuperado de SAGARPA, 2017) Imagen 9 Masa de maíz amarillo (Foto propia Imagen 10 Masa de maíz blanco (Foto propia - 27 - 4.1 Consumo Directo El maíz como alimento humano es usado en una gran variedad de formas. La mayor variación se encuentra en México, América Latina y África Sub-Sahariana, donde es un alimento básico. Las formas de preparación del maíz como alimento son sin duda más limitadas en el norte de África, Cercano Oriente y Asia. (Miracle; 1966) clasificó las distintas formas de preparación en base al estado de desarrollo del grano en el momento de ser consumido y si es usado como alimento, bebida u otros usos, por ejemplo, como substituto del tabaco. (Fussell 1992) presentó una descripción histórica de los alimentos preparados con el maíz, desde el "piki" a los copos de maíz en las Américas. (Serna Saldívar y Gómez y Rooney 1994) describieron varios procesos para el uso del maíz como alimento, los platos que se preparan con el mismo en distintas partes del mundo y también varios usos alimenticios industriales. Tabla 18. Ejemplos de algunos usos más comunes del maíz como alimento directo. Lugar Forma de Preparación África, América central y sur y Asia Asadas sobre leña, carbón o fuego directo con o sin las hojas con las que están envueltas, se consumen los granos calientes acompañados con especias. África, América y Asia Hervidas con o sin las hojas que los envuelven, se colocan en agua con o sin sal, se pueden colocar especias o chiles en el agua. En algunos lugares son acompañados con mantequilla, mayonesa, crema y salsas. El maíz con tipo de grano cerosos son los preferidos en los lugares de asía. África y América del sur Hervidos en agua con especias y verduras natales y después colocados bajo el sol para secarse, usados en el momento y se almacenan para uso posterior. África Se extrae el jugo de los granos frescos, son condimentados, cocidos hasta llevarlos a un punto de gelificación. - 28 - Todo el mundo Se obtienen todos los granos sueltos y son utilizados para la elaboración y preparación de sopas, caldos y cremas para consumo junto con otras hortalizas, pudiendo se directos o pre cocidos para su secado y envasado. América Granos frescos molidos, son usados junto con agua para formar pastas y sin fermentar se utilizan para la preparación de bebidas mediante la cocción y añadiendo azucares y sabores. (R.L. Paliwal, 2001) 4.2 Tortilla Las tortillas de mesa siguen siendo el alimento básico más popular en México, donde se consumieron 7.4 millones de toneladas en 2014. Este tonelaje diario produce alrededor de 675 millones de unidades de tortilla (30 g cada una). En promedio, los mexicanos que habitan en zonas rurales y urbanas consumen 79.5 y 56.7 kg de tortilla cada año (CEDRSSA, 2014). Estas cantidades equivalen al consumo diario de 7 y 5 tortillas que aportan 477 y 340 Kcal, respectivamente. En México, un aproximado de 4 millones de familias consumen tortillas caseras, pero la mayoría de los habitantes (101 millones de mexicanos) compran tortillas en tortillerías o supermercados. Seis empresas fabrican el 99% del DMF, mientras que la corporación líder produce aproximadamente el 70% (CEDRSSA, 2014) - 29 - 4.2.1 Nixtamalización Es el proceso por el cual sufre los granos de maíz después de la cocción con cal, los granos cocidos con cal, son conocidos como nixtamal, los cuales se muelen hasta lograr una masa que constituye la columna vertebral para la producción de tortillas de mesa, totopos y totopos (Serna-Saldivar et al., 1990). 4.2.2 Residuo: Nejayote Generalmente, los pequeños procesadores de tortillas desechan las aguas residuales directamente al alcantarillado, mientras que los fabricantes de masa seca casi siempre tratan el nejayote de manera aeróbica y/o anaeróbica para reducir la demanda biológica de oxígeno (DBO) y la demanda química de oxígeno (DQO). El nejayote alcalino se Maíz con una humedad del 12% a 14% Limpieza Cocción con cal. [Agua; maíz (3:1) 1% Ca (OH)2, 100°C, de 15 a 45 minutos] Remojo del Maíz, de 8 a 16 horas. Lavado y drenado Molienda Masa con 56% a 58% de humedad Moldeado Horneado (280°C a 300°C por 30 a 60 segundos Enfriamiento Tortillas con un 40 % de humedad aprox. Residuos Extraños Nejayote Figura 5. Diagrama de proceso para la elaboración de las tortillas. - 30 - considera altamente contaminante debido a que su DBO y DQO son de 2.69 mg O2/L y 10,200-20,000 mg/L (Janet A, et al, 2010), respectivamente. Con base en el uso promedio de tres veces más agua de cocción en relación con el grano y que el nixtamal absorbe agua de 14 a alrededor de 48%, la cantidad mensual estimada de nejayote generado en México es de aproximadamente 1.2 millones de m3. (Salmerón A. et al. 2003) Calcularon que una planta con capacidad de 600 ton maíz/d genera entre 1500 y 2000 m3 de nejayote. Este efluente es una de las aguas residuales más difíciles de tratar porque tiene un pH > 10, contiene aproximadamente un 3% de sólidos orgánicos insolubles y solubles y cal sobrante (80% de la cal utilizada originalmente durante el proceso de cocción). La mayoría de los compuestos orgánicos asociados al nejayote provienen del pericarpio y solubles que se liberan del germen y de la capa de aleurona. De acuerdo a Janet A. et al (1997) los sólidos pueden constituir parte del alimento para aves de corral sin ningún efecto adverso. Tabla 19. Composición química del nejayote Composición Nejayote líquido (%) Sólidos del Nejayote (%) Humedad 15.37 7.04 Cenizas 0.767 23.15 Grasa 1.48 0.81 Proteína 7.42 5.11 Carbohidratos 55.67 44.6 Fibra cruda 19.3 19.3 Recuperado y Modificado de Velasco, et al, 1997; Valderrama et al, 2012, Díaz Montes, et al, 2016 - 31 - 4.3 Harinas de Maíz “Molienda Seca” El primer paso para la industrialización moderna de la harina de maíz es asegurar y monitorear la calidad del grano, como guía general, algunos atributos de grano deseados seleccionados son tamaño grande y/o uniforme, pericarpio relativamente fácil de eliminar, un endospermo duro dentro de la categoría de maíz dentado, lo mínimo de materia extraña, sin roturas o las mínimas, sin olores y sin ninguna presencia de micotoxinas. Maíz entero Almacenamiento Limpieza Revisión de Calidad Templado con corriente de agua. Primera molienda Aspirador Tamizado Segundo aspirado Separación por gravedad Reducción por rodillos Segundo Tamizado Segundo aspirado Segunda reducción por rodillos Tercer tamizado Salvado Salvad Germen Figura 6. Diagrama de procesos de la producción de harina. Modificado y adaptado de Corn Dry Milling: Processes, Products, and Applications Sémola Harina Polvillo Germen - 32 - 4.3.1 Producción Solo en E.U.A. la producción de la harina de maíz, repartido entre sus mayores productores entre los años 2000 y 2005, la producción de harina de maíz era de 16,050 Toneladas. Y al año, el volumen de maíz consumido por la industria de molienda de maíz fue de un total de 4,165 millones de toneladas. Tabla 20. Propiedades químicas de la harina de maíz. Componente Porcentaje dentro de la harina (%) Humedad 12-13 % Proteína 7.0-8.0 % Grasa 2.4-3.5 % Fibra cruda 0.9-1.5 % Cenizas 0.5-1.3% Carbohidratos 73.0-79.5 % (Recuperado de Brian Anderson y Helbert Almeida 2019; Corn (Third Edition)) 4.4 Almidón “Molienda Húmeda” El proceso de molienda húmeda se usa para la producción de almidón puro, endulzantes, dextrosa, fructosa, glucosa y jarabes, incluyendo jarabe de fructosa con proteínas, almidón industrial, fibras, etanol y aceite de maíz a partir del germen. El subproducto más importante son los alimentos para animales. Está diseñado para separar el maíz de manera eficiente y purificar sus componentes (almidón, aceite, proteína y fibra), haciéndolos aptos para su uso como ingredientes de alimentos para humanos y animales, productos industriales o como materia prima para convertirlos en otros productos de valor conocidos como productos añadidos (Anderson y Watson, 1982). - 33 - En 2016, el volumen de maíz procesado fue molido en húmedo y refinado para producir edulcorantes alimentarios (11,95 millones de toneladas, para jarabe de maíz con alto contenido de fructosa; 7,88 millones de toneladas, y alcohol para combustibles y bebidas (134 millones de toneladas) y cantidades menores se procesaron en alimentos y almidones industriales (5,59 millones de toneladas) (Lawrence A. Johnson‡ y James B. May, 2019) Los maíces duros y dentados son los más apreciados por la industria para ser molidos. Los maíces especiales tales como los maíces cerosos se usan para la extracción de almidón de alta calidad similar al almidón de tapioca y el maíz de alto contenido de amilosa para la extracción del importante almidón industrial llamado almidón de amilo maíz los que también son extraídos por el proceso húmedo. El almidón de maíz es el producto más importante del procesamiento húmedo y es usado en numerosas aplicaciones alimenticias e industriales. La extracción de almidón y aceite comprenden cerca del 70% de los productos; el 30% restante está principalmente en la forma de fibras (mayormente celulosa y hemicelulosa) las cuales son en su mayoría convertidas en alimento para animales. Más del 80% de la producción mundial de almidón proviene de la molienda húmeda de maíz. Estados Unidos produce casi el 60% del suministro mundial de almidón. La mayor parte del almidón se procesa posteriormente en edulcorantes y alcohol etílico. - 34 - La siguiente tabla presenta la cantidad en kg que se usa en la producción de dicho producto. Tabla 21. Utilización del almidón de maíz en E.U.A durante el periodo 2015-2016) (Recuperado de CRA, 2015. Corn Annual 2015. Corn Refiners Association, Washington, DC;) Producto Miles de millones de kg Producto de Almidón 2.66 Productos de Refinería 13.51 Jarabe de maíz de alta fructosa (42%) 3.10 Jarabe de maíz de alta fructosa (55%) 5.24 Productos básicos nacionales 16.17 Exportación de productos básicos 1.91 Aceite de maíz (crudo y refinado) 0.42 Alimento de gluten de maíz 5.22 Harina de maíz 0.88 - 35 - Figura 7. Diagrama de procesos de la producción de almidón. Modificado y adaptado de Rausch et al. 2005, 2007 4.4.1 Producción Maíz Dióxido de azufre Agua Remojo Lavado Separación [Germen] Germen Secado Separación [Fibra] Prensado Secado Germen Tercer lavado Separación [Almidón y Proteína] Agua residuo Agua del proceso Prensado Gluten Ligero Segundo lavado Rodillo con filtro Secadora Pasta de gluten Agua Dulce Almidón Centrifugado Asiento - 36 - Almidón Dextrinas Jarabaes de alta fructuosa Fructosa Dextrosa Acidulantes Agentes de Carga Etanol Productos Quimicos Aminoacidos Polioles Solidos de Jarabe Edulcorantes 4.5 Aceite de Maíz El maíz contiene un mayor contenido de aceite debido a su germen relativamente grande. Esencialmente, el maíz no se reconoce como una semilla oleaginosa porque contiene entre 3% y 5% de lípidos en el grano. Sin embargo, las grandes operaciones industriales de molienda seca y húmeda generan grandes cantidades de germen que comúnmente se canalizan a las industrias de trituración de aceite o de alimentación animal. Figura 8 Usos y transformaciones del almidón Adaptado y modificado Corn Sweeteners, Scoot Helstad, 2019 - 37 - El germen representa entre el 9% y el 11% del peso del grano y contiene alrededor del 80% de los lípidos que se encuentran en el grano entero. El restante se distribuye en las fracciones de endospermo (15%) y salvado (2%) (Serna Saldivar, et al 2019). El proceso de industrialización del aceite de maíz, en general, se divide en dos etapas principales: la extracción del crudo del que también se obtiene un coproducto de maíz y la posterior refinación del crudo. Estas etapas pueden realizarse en conjunto o en plantas independientes, dependiendo de los aspectos económicos relacionados con el origen de las materias primas, los centros de consumo o el destino industrial (Serna Saldivar, et al, 2019). Tabla 22. Composición típica el aceite de Maíz Ácido Graso Porcentaje (%) Laurico 0.0-0.3 Mirístico 0.0-0.3 Palmítico 8.6-16-5 Palmitoleico 0.0-0.5 Margárico 0.0-0.1 Margaroteico 0.01-0.1 Esteárico 0.0-3.3 Oleico 20.0-42.2 Linoleico 34.0-65.6 Linolénico 0.0-2.0 Araquidico 0.3-1.0 Gadoleico 0.2-0.6 Eicosadienoico 0.0-0.1 Behenico 0.0-0.5 Lignocerico 0.0-0.5 (Tomado de Codex Alimentarius, 1999) Standader for named Vegetables Oils. FAO/OMS - 38 - 4.5.1 Producción Maíz (Granos de maíz) 4% - 5% de aceite Molienda de maíz en Seco Molienda de maíz en Húmedo Germen de maíz obtenido (20% - 25% de aceite) Germen de maíz obtenido (40% - 50% de aceite) Maíz (Granos de maíz) 4% - 5% de aceite Tratamiento térmico Extracción mecánica (Prensa mecánica) Pasta del germen parcialmente desengrasada Extracción por solvente (Hexano) Pasta de germen desengrasado Recuperación del disolvente Pasta de germen (< 1% de aceite) Micela (Hexano-Aceite) Destilación de solventes Aceite de Maíz Crudo Figura 9. Diagrama de procesos de la primera etapa de extracción del Aceite de Maíz. - 39 - Aceite crudo de Maíz Neutralización Desgomado Desgomado Aclaración Aclaración Desodorización Destilación Aceite de Maíz refinado Cera Soapstock Ácidos Grasos Libres Figura 10. Diagrama de procesos de la segunda etapa, refinación química y física del aceite de maíz. Tomado y adaptado de Corn Oil: Composition, processing and utilization. Daniel-Arellano, Ana Badan, 2019 - 40 - 5. Olote 5.1 Definición del Olote Olote, tronco de la mazorca, mazorca de maíz, raquis entre otros nombres es como se le conoce a esta parte interna de la mazorca. El olote proviene de la palabra indígena de origen náhuatl Yólotl, el cual su significado es “corazón” por tal manera en algunas partes de México, así como latino América el olote es conocido como el “corazón de la mazorca del maíz” (RAE 2022). Esta parte del maíz sostiene a los granos en forma de hileras que, dependiendo del tipo del maíz, cambia en tamaño y forma. Se debe destacar que el olote es una de las fuentes de recursos alto compuestos químicos de gran interés tanto para el área comercial e industrial. Imagen 11. Olote de maíz (Anónimo) 5.2 Composición del Olote El olote se encuentra entre las fuentes de recursos no maderables con un alto contenido de xilanas, por lo que ha sido considerado de interés como fuente alternativa de diferentes compuestos químicos de interés comercial o industrial, entre otras fuentes de biomasa (Córdoba et al, 2010, Samanta et al, 2012, Oliveira et al, 2010). - 41 - También se han utilizado junto con los troncos, su uso en otras diferentes industrias, entre ellos se usan para elaborar papel y cartón. Asimismo, los gases procedentes de la fermentación de los residuos del maíz se utilizan para obtener alcohol metílico (Mendoza de Gyves, 1994). Una gran cantidad del maíz se destina para la obtención de almidón el cual luego se transforma en jarabes de maíz, azúcar y maltodextrinas, que en su gran mayoría se destinan para la producción de Alimentos (Lawrence, et al, 2008) El tronco de olote, el cual en su composición general está constituido por células vegetales (Fibras) que se caracterizan de las demás células por presentar pared celular, presenta una estructura compleja que en su gran mayoría se constituye de fibras pequeñas de celulosa, rodeadas de otros polímeros como la hemicelulosa y la lignina (Fengel y Wegener 1984.). Tabla 23. Composición química del olote de Maíz (Zea mays) Material Celulosa (%) Hemicelulosa (%) Lignina (%) Humedad (%) Cenizas (%) Densidad (g/mL) Cera (%) Olote de Maíz (Zea mays) 38-50 23-32 15-25 7-10 - - 0-1 (Avci, Saha, Kennedy, & Cotta, 2013) 5.2.1 Celulosa La celulosa, que es el constituyente principal de las fibras vegetales, representa en promedio entre un 42 y 47%, en la pared celular. Estructuralmente hablando, es un polímero completamente lineal formado por muchas unidades de la molécula de β-D-glucopiranosa unidas entre sí por enlaces glicosídicos (1-4) como con anterioridad se había dicho. Estas estructuras son completamente lineales y además presentan una gran tendencia de crear puentes de hidrogeno, formando - 42 - uniones dando lugar a la formación de microfibrillas, y la unión entre la celulosa y las fibras forman en su mayoría la pared celular. (Lennholm y Henriksson 2007). Su grado de polimerización (esto es, cuantas veces esta repetida una unidad en un polímero) es de al menos unos 150000. 5.2.2 Hemicelulosa La hemicelulosa representa en promedio entre 20 y 40% en la pared celular, dentro de la estructura del grano, entre los diferentes tipos de fibras, se encuentra a lo largo de la pared celular, formando una lámina y actúa junto con la lignina como una matriz de soporte para las microfibrillas de la celulosa dentro de la pared celular. Estructuralmente es la formación de cadenas lineales de monosacáridos unidos principalmente por enlaces β (1-4) y en algunos casos por enlaces β (1- 3) al cual en ciertos casos pueden unirse moléculas de sacáridos formando así cadenas laterales de tamaño corto, distintos a los de la cadena principal. El grado de Polimerización es bajo, a comparación de la celulosa, de solo 200. Entre los monosacáridos que se pueden encontrar en la estructura de la hemicelulosa se incluyen las siguientes pentosas (D-Xilosa y L- Arabinosa), hexosas (D-glucosa, D-galactosa, L-galactosa, D-manosa, L- ramnosa y L-fucosa) por último también pueden encontrarse en menor medida ácidos urónicos (ácido D-glucurónico y ácido D—galacturonico). Figura 11. Dos unidades de glucosa unidas por el enlace glicosídico 1-4 (1- 4-β-anhidroglucopiranosa) formando parte de la celulosa. Tomado adaptado de Fibras. Estructura y topoquimica. Area, Maria. 2019. - 43 - Un dato importante es que la estructura de la hemicelulosa tiene variaciones en cuestión de los monosacáridos encontrados, los cuales dependerán de las diferentes especies. En maderas de plantas frondosas se podrán encontrar con mayor relación pentosanos, como los xilanos; en cuanto a las maderas de plantas coníferas, la principal unidad a encontrar son los hexosanos, como los glucomananos (manosa y glucosa) (Fengel et al. 1989; Shimizu 2001.) 5.2.3 Lignina Por último, la lignina, el cual es el segundo polímero orgánico más abundante en la tierra, representa un promedio entre un 18 a un 34% dentro de las maderas, y se caracteriza por ser una de las moléculas orgánicas más pertinaz. Se concentra esencialmente en forma de lámina, realizando múltiples funciones para las plantas, las cuales destacan el papel de transportadora de agua, nutrientes y metabolitos, proporcionar rigidez a la pared celular, y actuando como puente entre las células, permitiéndole ser un material resistente a diferentes tipos de impactos, flexiones y compresiones (Chabannes et al. 2001; Jones et al. 2001). Estructuralmente es un polímero aromático que puede ser sintetizado mediante la ruta de los ácidos cinámicos, a partir de la fenilalanina, teniendo como precursores a las unidades monoméricas Figura 12. Ejemplo de la estructura de la hemicelulosa. Unión de la moléculas de: (izquierda a derecha) Xilosa-β(1,4)-Manosa-β(1,4)-Glucosa-α(1,3)-Galactosa Tomado y modificado de https://en.wikipedia.org/wiki/Hemicellulose#/media/File:Hemicellulose.png Dominio Publico - 44 - primarias que son los alcoholes p-cumarílico, coniferílico (Guaiacyl) y sinapílico. Independientemente de los procesos de polimerización, la composición de la lignina, sus enlaces, estructura, y los tipos de unidades monoméricas presente en ella, varía con el tipo de planta, incluso en un mismo individuo, la composición puede variar dependiendo de la edad, parte de la planta, y el lugar de la pared celular de donde se encuentre. (Bland 1966; Christiernin et al. 2005; Fergus y Goring 1970; Fukushima y Terashima 1991) La lignina se encuentra pegada mediante enlaces de unión covalente a las hemicelulosas y a la celulosa, formando los llamados complejos lignina-carbohidrato y en estas se incluyen cuatro tipos de enlace: enlaces tipo bencil-éter, enlaces de tipo bencil-éster, enlaces de tipo glicosídico y enlaces tipo acetal. La estructura del polímero de lignina no se conoce con exactitud, y con el pasar de los años se han mejorado técnicas para ir permitiendo y descubriendo las estructuras y subestructuras. - 45 - Figura13. Ejemplo de la estructura de la Lignina. Tomado de: Fibras. Estructura y topoquimica. Area, Maria. 2019. - 46 - 5.3 Residuos de olote Es importante señalar que el término residuo hace alusión a aquellas materias originadas en las actividades de producción y consumo que no han alcanzado, en el contexto en que se producen, ningún valor económico; ello puede deberse tanto a la falta de tecnología adecuada para su transformación y aprovechamiento, así como a la existencia de un limitado mercado para los productos recuperados (Costa et al, 1991). Al final de cada uno de los procesos mencionados, el resultado de todos los residuos en su gran mayoría corresponde al tronco del maíz, el olote. Una investigación realizada en el año de 1995 el olote como residuo o subproducto agrícola que se generó en grandes cantidades en el proceso de separación del grano de la mazorca se estima que por cada tonelada de maíz se obtuvieron 170 kg de olote (CIMMYT, 1995). Datos sobre la producción mundial de maíz en el 2010 (844 millones de toneladas) puede estimarse que se generan alrededor de 144 millones de toneladas de olote por año (FAOSTAT, 2012). La estimación que se puede realizar para los datos de los últimos años por la producción de maíz solo en México, el cual en el 2020 teniendo una producción total de 27.5 millones de toneladas de maíz, de este se generó un total de 4.7 millones de toneladas de olote, solo en ese año. 5.3.1 Olote proveniente de alimentación directa Estos datos son obtenidos por la cantidad de maíz que es producido y utilizado para la venta directo al consumidor, la gran parte del olote no es recolectado ya que al ser utilizado en la preparación de platillos o productos la gran mayoría termina siendo desechada y tirada a la basura, y aunque puede ser recuperada, existe un costo algo mayor en su recuperación para ser utilizada en la generación de otros productos, sin embargo si es previamente separada junto con los demás desechos - 47 - orgánicos, termina siendo usada como composta o como fertilizante para otros productos agrónomos. (Knob, 2010) La gran parte del olote proviene de la producción de Maíz de grano blanco, no obstante, en este grupo entran todas las 64 razas que se consumen en México. 5.3.2 Olote proveniente de la nixtamalización El maíz utilizado para la producción de nixtamalización en su mayoría es de maíz de grano blanco, además de que, en cada estado de la República Mexicana, se preparan tortillas de la variedad de maíz que se produce y cosecha, un ejemplo son las tortillas de masa de maíz “Azul” o “Moradas” dependiendo del lugar, los cuales son dadas por algunas razas como son Azul, Bofo, Bolita, Olotillo, y Olotón (CONABIO 2011) La cantidad que se recupera de olote después de la venta del grano para la nixtamalización es utilizada después para ser vendida a otros sectores para su transformación y utilización consecuente. (Aseffe Martillo, 2019) 5.3.3 Olote proveniente de la molienda Seca (Harinas de Maíz) La gran mayoría de olote dentro de este rubro es obtenido por el desgranado del maíz de grano blanco, estos son: Cacahuacintle, Cónico norteño, cristalino de chihuahua, Conejo, Ratón, Pepitilla, Tuxpeño, Tuxpeño norteño y Vandeño. Por otra parte, también hay una gran cantidad de maíz de grano blanco que es importado en su mayoría de los Estados Unidos y que es utilizado en la industria de producción de harinas y su subsecuente uso para producir aceite. (CIMMYT,1995) - 48 - 5.3.4 Olote proveniente de la molienda Húmeda (Almidón) De la misma manera que se presenta en el olote obtenido del proceso de molienda seca, lo granos proveniente de maíz de grano blanco y amarillo, estos últimos conteniendo una mayor proporción de endospermo duro, son extraídos y utilizados para la producción de almidón. 5.3.5 Cantidades 5.3.5.1 Olote como residuo nacional Tabla 24. Cantidad de olote como residuo por proceso en México Proceso Cantidad de maíz Cantidad de Olote* Alimentación directa 12,798 toneladas 2,176 toneladas Nixtamalización 9.5 millones de toneladas 1.62 millones de toneladas Harina de maíz (Molienda Seca) 5 millones de toneladas 0.85 millones de toneladas Molienda Húmeda 159.42 millones de toneladas 27.1 millones de toneladas Aceite de Maíz 164 millones de toneladas* 27.95 millones de toneladas (INEGI, SAGARPA 2020) *Obtenidos por la relación 170 kg x cada tonelada **Son la suma de la cantidad de maíz utilizada en la molienda seca y Húmeda 5.3.5.2 Olote como residuo a nivel mundial. Tomando a los 10 primeros países en producción de maíz, los datos que se obtiene en cuanto olote como residuo de la cosecha son los mostrados en la tabla 25. - 49 - Tabla 25. Cantidad de olote como residuo en la producción y cosecha de maíz País Residuos de Olote (toneladas) Estados Unidos 61,242,765 China 44,313,900 Brasil 17,673,815 Argentina 9,927,287 Ucrania 5,149,358 India 5,127,200 México 4,662,170 Indonesia 3,825,000 Sudáfrica 2,601,000 Federación de Rusia 2,359,466 (FAOSTATS, 2022) Tabla 26. Cantidad de olote como residuo en el mundo Continente Producción de Maíz (Toneladas) Cantidad de Olote (Toneladas) África 90.53 millones 15.40 millones América 582.1 millones 98.95 millones Asia 365.3 millones 62.1 millones Europa 124.0 millones 21.08 millones Oceanía 482.4 mil 82 mil Total 1160 millones 197.61 millones (FAOSTATS, 2022) 5.4 Utilización del Olote El uso o aplicación química del olote ha estado en constante desarrollo e investigación, debido a sus componentes, así como la valoración de sus principales productos (lignina, celulosa y hemicelulosas). Anteriormente existían muy pocos conocimientos sobre sus componentes, así como una incompleta caracterización química, por tal motivo esto conducía a la quema del olote como recurso o al - 50 - esparcimiento de sus residuos a la intemperie, generando un problema de contaminación ambiental. Entre los usos del olote que han sido reportados en la literatura se encuentran la aplicación como forraje para rumiantes, soporte para disminuir la erosión en la tierra y también como sustratos para la producción de la enzima xilanasa. Sin embargo, hay pocos reportes en la literatura sobre su potencial para la obtención de compuestos orgánicos u otros productos de uso industrial (Córdoba et al, 2010, 2013) 5.4.1 Alimentación Animal La producción de forraje para el uso de alimento agrícola es utilizada en su gran mayoría para la alimentación de animales de ganado domestico (vacas, caballos, pollos, cerdos y ovejas). El forraje incluye desde la producción de heno, paja, piensos, comprimidos, granos y aceites; la gran mayoría de estos alimentos son provenientes de plantas y residuos de muchas grandes procesadoras de alimentos. Imagen 12. Cumulo de olotes Foto: Anónimo - 51 - Datos reportados por la International Feed Industry Federation (IFIF), La producción mundial de forraje y piensos es de más de mil millones de toneladas, generando una cifra estimada de 400 000 millones de dólares, y esto es debido al incremento de la demanda de proteína animal en el mundo. En el caso del Olote la gran parte de esta va dirigida para la producción de forraje y alimento para rumiantes (ganado doméstico, cabras, ovejas, ciervos, etc.) ya que estos pueden fermentar y obtener sus nutrientes por su digestión de acción microbiana. Imagen 13. Pellets para alimentación de ganado. Anónimo 5.4.2 Usos industriales, fuente de furfural El furfural es un componente orgánico del grupo furano, un compuesto orgánico heterocíclico que consta de un anillo aromático de 5 miembros, de los cuales 4 son átomos de carbono y un átomo de oxígeno. El furfural se compone da la formula C4H3OCHO es un compuesto incoloro, tiene una apariencia aceitosa, tiene un olor a almendras y es un líquido incoloro que se torna de amarillo a marrón oscuro en presencia de aire. - 52 - El furfural es uno de los derivados de furano formados a partir de la porción hemicelulósica de la biomasa lignocelulósico. El furfural es un producto de deshidratación natural de la xilosa, un azúcar (pentosa) que se encuentra en abundancia en la fracción de hemicelulosa de la biomasa lignocelulósica. (Anil k. Mathew, et al. 2018) Tabla 27. Propiedades físicas del Furfural Propiedades Valores Masa molecular 96.1 g/mol Punto de ebullición 161.7 °C Punto de Fusión -37 °C Densidad a 20°C 1.16 g/ml Solubilidad en agua 83 g/mL Presión de Vapor 2 mmHg 20°C (Anil k., et al, 2018) El furfural se deriva de la biomasa lignocelulósico. El furfural tiene dos grupos funcionales principales, un aldehído (CHO) y dos grupos olefínicos o alquenos (CH=CH), y es un compuesto versátil para muchas aplicaciones. Las diversas reacciones como acilación, acetilación, aminación, reductora a aminas, reducción a alcoholes, descarboxilación, oxidación a ácidos carboxílicos, reacciones de Grignard y condensación aldólica y Knoe-venagel pueden ocurrir en furfural a través del grupo funcional aldehído. Las reacciones como alquilación, hidrogenación, oxidación, halogenación, reacciones de anillo abierto y nitración se habilitan a través del sistema de anillo de furano (C=C-C=C) (Kai yan, et al. 2014) Por último, se destaca que el furfural se encuentra entre los diez principales productos químicos con mayor potencial de uso (Zhou y Zhang, 2016). Puede ser un precursor muy valioso y versátil para la fabricación de otros productos químicos finos, así como de resinas y plásticos. Otros de sus usos más conocidos es la de solvente industrial y - 53 - como agente de extracción para refinamiento de aceites lubricantes, fungicidas y nematicidas. (Delbecq et al., 2018b, Yu et al., 2017, Mariscal et al., 2016, Wang et al., 2016). 5.4.2.1 Compuestos químicos derivados del Furfural El furfural se puede utilizar como disolvente o en la fabricación de alcohol furfurílico, tetra-hidrofurano (THF) y ácido levulínico. El alcohol furfurílico se prepara por hidrogenación de furfural. El THF por una descarbonilación seguida de hidrogenación y el ácido levulínico por la conversión en alcohol furfurílico, después en medio ácido y con presencia de etil-metil-cetona (butanona) da como resultado la producción del ácido. Figura 15. Derivados del furfural y sus estructuras Tomado y modificado de Lignocellulosic Biorefinery Wates or Resources? Anil K. et al, 2018 Figura 14. Estructura de furfural, Tomado de pngwing.com, Dominio Publico - 54 - Así mismo, otras reacciones que son llevadas a cabo en el furfural traen consigo la formación de otros más compuestos que tiene un gran uso para otras industrias. Tabla 28. Usos de los derivados del Furfural Compuesto Aplicaciones Alcohol furfurilico Producción de resinas y del alcohol Tetrahidrofurfurilico 2.Metil Furano Solvente y monómero para plásticos Furano Producción de más compuestos químicos como el acetil furano Ácido Furoico Síntesis para la producción de medicamentos y perfumes Furfuilamida Producción de sustancias con actividades farmacéuticas y para pesticidas. Tetrahidrofurano Materia para la producción de solventes industriales, polímeros, adhesivos y productos farmacéuticos. Tomado y modificado de (Ekpeni, Benyounis, 2014) La producción industrial de furfural comenzó en 1921 por la empresa Quaker Oats utilizando varios sustratos (Ekpeni, Benyounis 2014). La demanda mundial de furfural fue de 300 toneladas en 2013 y se estimaba en 652,5 toneladas para 2020. La tasa de crecimiento anual compuesto (CAGR) estimada es del 13,3 % entre 2014 y 2020 para este producto químico. China, la principal dominante en el mercado de furfural, aporta el 85% de la producción mundial y el 75 % del consumo mundial. Se espera que las nuevas aplicaciones emergentes de furfural tengan una influencia positiva en el crecimiento del mercado. Las crecientes preocupaciones ambientales y la necesidad de minimizar la dependencia de los productos petroquímicos convencionales siguen siendo las fuerzas que siguen impulsando la clave para el mercado mundial de furfural. (Anil K. et al. 2018) - 55 - Figura 16. Estructura del Hidroximetilfurfural. Tomado y modificado de Sielc 2021. https://sielc.com/5-hydroxymethyl-2- furaldehyde. 5.4.3 Fuente de Hidroximetilfurfural El hidroximetilfurfural (HMF), también 5-(hidroximetil) furfural, se produce a partir de la deshidratación de azúcares de hexosa (Anil k., 2018). El 5-hidroximetil-2-furfural es un aldehído heterocíclico de seis carbonos, un derivado del furano, que contiene grupos funcionales aldehído y alcohol. Estos son sólidos de color amarillento con alta solubilidad en agua y bajo punto de fusión. Los dos grupos funcionales principales, es decir, los grupos formilo e hidroximetilo, están enlazados con el anillo de furano en las posiciones 2 y 5, respectivamente. Tabla 29. Propiedades físicas del Hidroximetilfurfural Propiedades Valores Masa molecular 126.11 g/mol Punto de ebullición 114-116 °C Punto de Fusión 31.5 °C Densidad a 20°C 1.29 g/ml Solubilidad en agua 7.0*105 g/mL Presión de Vapor 5.28*10-3 mmHg 20°C (Anil k., et al, 2018) HMF se forma a partir de azúcar hexosa en presencia de ácidos a altas temperaturas, en la literatura se han sugerido varios mecanismos para la formación directa de HMF por deshidratación catalizada por ácido de un azúcar hexosa por eliminación de tres moléculas de agua. Existen dos posibles teorías en la primera teoría de que la reacción transcurre a través de intermediarios a cíclicos, y la otra teoría se asume intermediario cíclico. - 56 - El HMF es una de las plataformas químicas más importantes y versátiles. El 5-HMF y sus productos derivados se utilizan en la industria del plástico, farmacéutica, alimentaria y química. Más de 175 valiosos productos de base biológica se derivan de HMF. La molécula de 5-HMF consta de un anillo de furano con dos grupos funcionales: un aldehído y un alcohol. Las características únicas de HMF resultan de tres características moleculares. Primero, HMF es una molécula bifuncional con sustituyentes en las posiciones 2 y 5, por lo que puede reducirse a un diol u oxidarse a un ácido dicarboxílico, los cuales pueden usarse para la síntesis de polímeros. En segundo lugar, el HMF es un compuesto aromático parcialmente insaturado y se puede convertir en moléculas de combustible mediante hidrogenación. (Patwardhan, et al. 2011) 5.4.3.1 Derivados del Hidroximetilfurfural. La estructura heterocíclica de los furanos se puede encontrar en una variedad de moléculas biológicamente activas con aplicaciones farmacéuticas. El olote puede ser fuente de hexosas a partir de la hidrolisis de la celulosa para la producción de HMF. La oxidación de 5-HMF produce ácido 2,5-furandicaboxílico (FDCA). Similar al uso del ácido tereftálico para producir tereftalato de polietileno (PET), el FDCA puede usarse como materia prima en la producción de furanoato de polietileno (PEF). El uso de PEF en lugar de PET mejorará significativamente la huella de CO2 de las botellas de plástico y los materiales de envasado (Anil K. 2018). Además de los trabajos informando sobre la oxidación de HMF para producir diácidos, también se ha examinado el interés en convertir HMF en dioles. Los químicos también ven el anillo de furano como bis (enol éter). La división de este anillo de furano permite la síntesis de nuevos polímeros, que pueden reemplazar muchos polímeros a base de petróleo (como poliésteres, poliamidas y poliuretanos). - 57 - La eterificación catalizada por ácido de HMF puede producir éteres de furfural. Estas moléculas de éter son buenas candidatas como combustibles líquidos con altos poderes caloríficos. En general, HMF es una plataforma química versátil, que se puede convertir en una amplia gama de combustibles y productos químicos. Las aplicaciones de HMF son bastante significativas, pero la producción económica de HMF es la principal dificultad para explotar el gran potencial de esta plataforma química. Comprender la química de la deshidratación de carbohidratos a HMF es clave para obtener mejores conocimientos sobre los principios de diseño de catalizadores adecuados, que luego se pueden combinar con la configuración del reactor y la optimización del proceso para mejorar la eficiencia de la transformación. El 5-hidroximetilfurfural (5-HMF) se considera una plataforma química renovable prometedora que es capaz de reemplazar los compuestos derivados de fósiles en uso. Figura 17. Derivados del HMF y sus estructuras, Tomado y modificado de Lignocellulosic Biorefinery Wates or Resources? Anil K. et al, 2018 - 58 - Tabla 30. Compuestos y algunas de sus aplicaciones. Compuesto Aplicaciones Acido 2,5 dicarboxílico furano Monómero para la producción de polímeros, productos de química verde y biopolímeros. 2,5 Dimetilfurano Biodiesel, químicamente estable y limpiador de Oxigeno. 2,5. Dimetil tetrahidro furano Solvente químico Acido Fórmico Producto químico para elaboración de textiles, papel, limpieza para pieles, y como precursor de otros químicos. Ácido Levulonico Producción como monómero para diferentes plásticos, gomas sintéticas y el nylon, además de usarse en la industria de los productos farmacéuticos. 2,5 bis hidroximetil furano Monómeros para la producción de polímeros, productos de química verde y biopolimeros. Así como una función de diol, para fabricar espumas de poliuretano 2-Metilfurano Biodiésel Tomado y modificado de Anil K. 2018 5.4.4 Fuente de Antocianinas Estructuras orgánicas pertenecientes al grupo de los flavonoides, sintetizados a partir de la molécula de Fenilalanina, son estructuras cíclicas, y en su gran mayoría estas moléculas provienen del resultado del metabolismo segundario de las plantas. Su estructura principal es del tipo C6-C3-C6, dos anillos aromáticos unidos entre sí por una cadena de 3 carbonos ciclados a través de un oxígeno y estos clasifican a partir de sus variaciones estructurales (Transito López, 2002). Las antocianinas son pigmentos hidrosolubles que le otorgan un color característico entre ellos destacan el rojo, purpura y azul. Estos pueden hallarse en las hojas, flores, frutos, tallos, raíces. - 59 - Existe un creciente interés por su uso así mismo un incremento en su investigación, trabajo y extracción de estas moléculas en los últimos años, debido no solamente al color que confieren a los productos que las contienen sino a su probable papel en la reducción de las enfermedades coronarias, cáncer, diabetes; a sus efectos antiinflamatorios y mejoramiento de la agudeza visual y comportamiento cognitivo. Por lo tanto, además de su papel funcional como colorantes, las antocianinas son agentes potenciales en la obtención de productos con valor agregado para el consumo humano. A pesar de las ventajas que ofrecen las antocianinas como sustitutos potenciales de los colorantes artificiales, factores como su baja estabilidad y la falta de disponibilidad de material vegetal limitan su aplicación comercial (Mendoza, et al.2017). Los factores que caracterizan las diferencias químicas de las diferentes antocianinas reportadas son, el número de grupos hidroxilos de la molécula, el grado de metilación de estos grupos hidroxilos, la naturaleza y el número de azúcares ligados a la molécula, la posición del enlace (Guisti & Wrolstad 2003) y el número de ácidos alifáticos o aromáticos unidos a un azúcar en la molécula. Se ha informado que diferentes variedades de maíz morado contienen predominantemente Figura 18. Estructura general de las antocianinas. Tomado y modificado de Anthocyaninsas food colorants.Martha Mendoza, et al. 2017 - 60 - cianidina-3-glucósido (C3G) (Mendoza et al.2017). En la tabla se muestran los sustituyentes y el nombre de la estructura. Tabla 31. Nombre de la estructura, sus sustituyentes, espectro visible y color abundante. Nombre Sustitución Espectro Visible Color R1 R2 λ max (nm) Cianidina OH H 506 Naranja Delfinidina OH OH 508 Naranja-rojo Pelargonidina H H 494 Azul-rojo Peonidina O-CH3 OH 506 Naranja-rojo Petunidina O-CH3 OH 508 Azul-rojo Malvidina O-CH3 O-CH3 510 Azul-rojo (Durst y Wrolstad, 2001) El maíz morado ha ganado interés principalmente por su contenido en antocianinas y otros compuestos fenólicos, y su consecuente capacidad antioxidante. El contenido de antocianinas varía según la parte de la planta, reportándose valores más altos para la mazorca (0,8–71,5 mg/g de peso fresco) que para las semillas (0,5–6,8 mg/g de peso fresco) (Cevallos-Casals & Cisneros-Zevallos, 2003). Así mismo, la mazorca de maíz morado tiene una fuente mayor comparado a los comunes. Entre las de mayor contenido de antocianinas se encuentra el arándano (3,7 mg/g de peso fresco), la zarzamora (2,5 mg/g de peso fresco) y la baya del saúco (13,8 mg/g de peso fresco) (Cevallos-Casals & Cisneros-Zevallos, 2003; Wu et al., 2006) De las propiedades más importantes a las cuales están relacionadas las antocianinas son sus propiedades como su capacidad antioxidante, por lo que los trabajos para extraerlos e introducirlos en alimentos o medicamentos han sido de los trabajos que más han ido en aumento. - 61 - Este tipo de estructuras solo es posible de obtener de algunos tipos de maíz, que contienen los colores característicos de las antocianinas, los ejemplos para algunas de las razas mexicanas con estos colores son: Negrito, Elote cónicos, Azul, Bolita, Elote Occidentales, Elotero de Sinaloa, Chiquito, Negro de Chimaltenango, Olotillo y Olotón 5.4.5 Biocombustible El bioetanol ha sido considerado como un combustible líquido prometedor. Aunque la densidad energética del etanol es aproximadamente dos tercios de la gasolina, el alto índice de octanaje de la mezcla de etanol (106–110 frente a 91–96 para la gasolina) y el 34,7 % de oxígeno (cero en la gasolina) proporcionan varios beneficios cuando se mezclan con gasolina (Zabed et al., 2017). Un informe de la RFA (Renewable Fuel Association), debido a su alto octanaje, el etanol producido en los Estados Unidos es la fuente de octano más limpia a nivel mundial (RFA, 2017). El etanol ofrece ventajas de mayor entalpía de evaporación, mayor velocidad laminar, es decir, el movimiento como fluido es más ordenado, pudiendo moverse con mayor facilidad por algún medio y mayor calor de vaporización, que juntos hacen que una mezcla de etanol sea un Imagen 14. Razas de maíz con una cantidad de antocianinas en su grano y/o olote. Tomado y modificado CONABIO, 2011. - 62 - combustible de transporte muy prometedor (Lynd, 1996; Zabed et al., 2017). El etanol se puede producir a partir de la fermentación de azúcares obtenidos a partir de numerosos recursos de biomasa. Estos recursos se pueden clasificar en términos generales en tres tipos: cultivos de azúcar (caña de azúcar, sorgo dulce, etc.), cultivos de almidón (maíz, trigo, etc.) y biomasa celulósica (rastrojo de maíz, pasto varilla, etc.). El etanol de materias primas de azúcar y almidón se conoce comúnmente como biocombustible de primera generación y el etanol de biomasa celulósica se conoce como etanol de segunda generación. Además de la celulosa, las materias primas celulósicas se componen principalmente de hemicelulosa y lignina y, por lo tanto, muchas veces se denominan biomasa lignocelulósica. La biomasa celulósica, como los residuos agrícolas, los desechos forestales y los cultivos energéticos, brinda ventajas de bajo costo, disponibilidad abundante y, lo que es más importante, es una fuente no alimentaria para la producción de biocombustibles. Alrededor del 95 % del etanol total se produce a partir de almidón de maíz en los Estados Unidos (RFA, 2017) - 63 - 5.4.6 Celulosa y Hemicelulosa Como se ha mencionado con anterioridad el contenido de celulosa dentro del olote se encuentra en un rango del 24 a 50 %, dado por esto es en gran medida una fuente para la extracción de este producto, así mismo el alto contenido de hemicelulosas (34%) del olote, del cual aproximadamente el 94% corresponde a xilanas, hacen muy atractivo este residuo para el desarrollo de fertilizantes nitrogenados con acción prolongada o de lenta liberación. Para su extracción, los procesos utilizados son muy similares a los usados en la industria papelera, los cuales están diseñados para materiales con alto contenido de lignina. Investigaciones realizadas por el Centro de Investigación y Ciencia de Yucatán-México (CICY) desarrollaron un proceso para la obtención de celulosa a partir de fibras Preparación de la biomasa Pre tratamiento Acondicionamiento Liquido Azucares derivados de la xilosa + hemicelulosa Hidrolisis Solido Celulosa + Lignina Fermentación de Glucosa Glucosa Fermentación de pentosas Pentosa, azucares Recuperación de etanol Caldos Recuperación y utilización de coproductos Coproducto rico en Lignina Etanol Figura 19. Diagrama de los pasos en la conversión de biomasa lignocelulósico en etanol. Tomado y modificado de: Bioethanol Production From corn, Kumar, 2019. - 64 - vegetales con bajo contenido de lignina (Cazaurang, et al., 1990, 1991) y que consiste en un proceso de cuatro etapas: hidrólisis ácida, cloración, hidrólisis alcalina y un blanqueo. Este proceso se ha aplicado con éxito para la obtención de celulosa a partir de las fibras lignocelulósico recuperadas de agaves (Andrade et al. 1998, Marquez et al., 1996) con contenido de lignina del 12-16%. Figura 20. Diagrama de proceso para la extracción de celulosa. Tomado y modificado de Jiménez Benítez, Fabricación de papel Kraft a partir del reciclaje de residuos sólidos. 5.4.7 Otros Usos En la gran gamma de usos del olote existen diferentes aéreas en las que destacan, desde la creación de utensilios de cocina cucharas y cucharones, así como una herramienta de apoyo para diversos agricultores, la fabricación de oloteras, los cuales son un utensilio hecho de varios olotes los cuales se encuentran amarrados con una fibra de algún material como cáñamo (mecate) o unidos por una o dos láminas de fierro. Esta herramienta es utilizada para desgranar mazorcas, por lo que en muchos lugares se le conoce como desgranadora. Cocción Materia prima Blanqueo Lavado Macerado / astillado Secado Almacenamient o Prensado Digestión Laminado Corte Embalado - 65 - Otra área la cual tiene una gran antigüedad es la creación de ornamentales, figurillas, decoraciones entre otras utilizando la técnica de esculpido a mano. Entre las más comunes son la creación de pipas, estas son una herramienta para fumar tabaco. Estas comprenden de una cámara, llamado tazón, para el tabaco de la que emerge un delgado tallo hueco o varilla que termina en una boquilla. En Norteamérica es muy común el uso de las pipas y por tal medida existen muchos materiales de los que están hechos. El olote es uno de estos materiales, son baratos y muy efectivos en su uso, en algunas partes son considerados poco elegantes por la forma y su forma de obtención, no obstante, las pipas de olote de maíz son muy populares y económicas, debido a esto son las más recomendables para las personas que inician en su uso, y por esta razón son llamadas como “pipas para principiantes” Imagen 15 Pipa de maíz realizada por “Compañía Missouri Meerschaum” Imagen extraída de la revista electrónica humo Latino https://humolatino.com/2022 /07/las-pipas-de-maiz/ - 66 - Otros usos conocidos del olote en algunas partes son: • La quema para la creación de carbón vegetal • El uso como absorbente, mezclado para disminuir la erosión en la tierra para cultivos. • Uso como sustrato para la producción de xilosa • Como material como absorbente natural en la producción de arena para gatos 6. Desarrollos emergentes para explotación del Olote Para esta parte del texto, se realizó una búsqueda profundizando como tema principal a todo lo relacionado al olote y su uso cómo un solo producto o de uno de sus componentes, el cual ayude y favorezca en la búsqueda y creación de nuevas oportunidades, información y trabajos etc., que fueron reportados a través de artículos, publicaciones, trabajos, tesis, y otros medios especializados. Durante su búsqueda se pudo resumir en grupos principales los cuales cada uno aborda de diferente manera el trabajo realizado y el objetivo que se buscaba con la utilización del olote, así como de un segundo componente en el trabajo realizado. 6.1 Energía, biocompuestos y biocombustibles La gran preocupación latente es el consumo y disminución de los combustibles fósiles y la creciente contaminación en gran parte del mundo, a su vez ha llevado a un alto desarrollo en la búsqueda y utilización de combustibles que sean renovables, sostenibles y seguras para poder acaparar las necesidades energéticas futuras. La gran alternativa que podría ser la respuesta para esos problemas es el uso de los biocombustibles hechos de biomasa, los cuales se han vuelto - 67 - necesarios para proteger la salud humana y el medio ambiente (Govarthanan M. 2022) Como se habló con anterioridad La lignocelulosa, como fuente de biomasa es muy abundante, y se ha utilizado para producir biocombustibles, materiales bioquímicos, productos con grandes propiedades como son protección a rayos UV, estabilidad y resistencia mecánica. Una gran diversidad de trabajos e investigaciones que se han realizado alrededor de la biomasa lignocelulósica de olote de maíz para el uso y fabricación de materiales y compuestos que proporcionen energía han reportado mejoras y sobre todo gran potencial para ser una materia prima que permita dar un gran número de propiedades y altos rendimientos debido a su estructura y composición. 6.1.1 Furfural El furfural ha sido reportado como uno de los productos químicos industriales más comunes y más importante para la producción de biocombustibles, productos y componentes bioquímicos y biopolimeros (Li et al.2016) Existen diferentes rutas para la síntesis y obtención de este compuesto, cada una de ellas con sus ventajas y desventajas, entre los más comunes se encuentra el de a partir de la xilosa derivada de la hemicelulosa de la biomasa obtenida de los desechos agrícolas. Hasta la actualidad se han reportado diferentes sistemas para su obtención, desde el uso de ácidos y solventes, así como de la utilización de catalizadores homogéneos heterogéneos como son las sales inorgánicas, óxidos metálicos, y líquidos iónicos (Serrano-Ruis et al. 2012) Quin, Qi Guo y su equipo (2017) realizaron un proceso en extraer la Xilosa con la cual se partió de los productos de desecho del maíz, usando un catalizador acido solido (SO4 2-/SnO2) se obtuvo la xilosa de la - 68 - biomasa. Consiguiente preparar una extracción en dos fases, la fase orgánica con furfural se determinó con un Cromatógrafo de gases. Al final se caracterizaron los catalizadores sólidos. y usado consecuentemente para la hidrolisis de la biomasa a furfural usando NaCl para aumentar el redimiendo de extracción del furfural. Realizando la extracción con tolueno y diferentes mezclas con agua y usando NaCl como modificador de las fases. El mayor rendimiento fue de 81.69% a 190°C por 15 min, convirtiendo 93.79% de xilosa en el hidrolizado usando el catalizado; en biomasa cruda, se obtuvo 15% de HMF y 66.13% de furfural. La parte solida del catalizador dio como resultado final una buena aceptabilidad para ser utilizado un máximo de 3 veces, esto se refleja con otros ya que la mayoría de estos catalizadores sufren cambios morfológicos durante las reacciones y tienden a inactivarse después de su uso. Otro ejemplo del uso de un catalizador es la informada por Wenjuan Xu et al. (2017) donde se utiliza a la Tiourea como un aditivo, el cual su función principal es la de inhibidor para la producción de furfural dentro de un generador de vapor y un reactor semicontinuo; con su implementación como inhibidor de reacción por la acción de la degradación del furfural a altas temperaturas. En ellas reportan un rendimiento teórico es que, por cada 132g de hemicelulosas, producen 96 g de furfural en conversión completa; la preparación del furfural se dio a través de diferentes cambios en temperatura, concentración del ácido (H2SO4) y tiourea; concluyen que el rendimiento más alto fue de 61.94% con 0.5M de Ac. Sulfúrico, 16mM de tiourea a 170°C comparando al 33.78% sin aditivo; y la energía de activación para el furfural aumentó en un 21.02% concluyendo en el papel de la tiourea como inhibidor, adema de presentarse varias más investigaciones con el uso de Mercaptobenzotazol y de Tiocianato de alquilo en furfural, disminuyendo la polimerización del furfural. - 69 - En otro informe presentado por Suping Zhang y su equipo (2017) informan de un proceso para la producción de furfural con la presencia de una mezcla de ácidos denominada MOL en un generador de vapor y reactor. Esta mezcla de ácidos, compuesta de un ácido Mineral (H2SO4), acido Orgánico (CH3COOH) y un ácido de Lewis (FeCl3-6H2O) tuvo como objetivo mejorar la relación entre conversión de Furfural y rendimiento. En ellos mostraron un rendimiento de furfural de 68.04% -con una temperatura de 180°C por cada 100 g de biomasa, 3% ácido acético, 4 % en peso, 0.6mL/g en reacción y 5 g de FeCl3-. La concentración se analizó por Cromatografía de gases además de encontrarse productos de secundarios, como vinil furanos, acido fórmico, 1-2 etanodiol, d-alamina, anhidro acético los cuales pudieron ser el resultado de las reacciones con el furfural y sus derivados, así como de los ácidos con los componentes de la biomasa. 6.1.2Ácidos Otro enfoque además de la obtención del furfural, es la producción de residuos ácidos sólidos, los cuales son producidos en producciones en masa. El residuo que es desechado está compuesto principalmente de celulosa y lignina, los cuales tienen la capacidad de productos químicos y varios combustibles que tienen un alto valor agregado, se tiene una estimación de por cada 1 tonelada de producción de furfural, se desechan entre 12 a 15 toneladas de residuos que son en su generalidad quemados para la obtención de calor (Bu et al. 2011 y Mao et al 2012). Con este Figura 21. Estructuras químicas de (Izquierda a derecha) Acido fórmico, 1-2 etanodiol, Alanina y Anhidro acético - 70 - antecedente han surgido diferentes trabajos en donde se busca la conversión de estos residuos en productos y combustibles de alto valor. En el trabajo realizado por Xuefeng Wu y equipo (2018) investigó la producción de ácido fumárico mediante una bioconversión utilizando una cepa del hongo Rhizopus oryzae mejorada (WHT5); el proceso tuvo como fin la eliminación de la lignina, celulosa y hemicelulosa, utilizando enzimas para reducirlos a azucares simples, con la fermentación de la cepa, al usarlos en su ruta metabólica para la formación de fumarato, el cual en las condiciones adecuadas (pH acido) se obtendría el ácido Fumarico. Reportando la investigación de las rutas y vías metabólicas de la cepa y sus productos, se analizaron las enzimas relacionadas en los procesos y flujo metabólico. Se observó que la producción se dio en la vía citoplasmática y mitocondrial. La producción en un bioreactor de 7L resultó en la producción de 49.05 g/L. En la investigación realizada por Xiang Iyu (2021) propone la producción conjunta de furfural e hidrogeno de la biomasa de los residuos del olote de maíz mediante un proceso bifásico y un tratamiento electroquímico en tándem. El proceso consiste en la reacción dentro de un reactor bifásico, la biomasa lignocelulósica se mezcla junto con un sistema bifásico agua con ciclopentili metil éter o Metoxiciclopentano (CPME) y un catalizador de AlCl3, una vez obtenida la fase orgánica con el furfural, la fase acuosa con los residuos de la biomasa es utilizados en un sistema electroquímico para la producción de Hidrogeno dentro de un reactor electroquímico. La utilización para la celda electroquímica es dada por Cloruro férrico (III), como un mediador electroquímico, teniendo las reacciones de Fe3+-->e- + Fe2+; y 2H+ --> H2 + 2e-; El hidrogeno es una fuente de energía sustentable reportando al final un rendimiento en peso del 0.48% El consumo de energía es un 50% menor que la electrolisis del agua, (producción de 2.57 kWh/Nm3 H2 comparado a energía que necesita - 71 - ser consumida en el proceso de electrolisis del agua que es de 3.9-4.7 kW h/Nm3 [Zeng and Zhang, 2010]). Además de la búsqueda en la reutilización de los residuos, otras investigaciones tienen como objetivos la búsqueda de una producción simultanea del furfural junto con el 5-hidroximetilfurfural (HMF), recapitulando el proceso de producción del HMF, esta es mediante la conversión de monosacáridos derivados de la biomasa lignocelulósica como son la fructosa y glucosa, a comparación del furfural que es a partir de Xilosa catalizada por un ácido. El objetivo planteado por el trabajo realizado Phan Huy Hoang; Thai Dinh Cuong (2020) fue demostrar que el uso de la Zeolita ZSM-5 como catalizador aumenta el rendimiento directo de HMF y Furfural, a partir de la biomasa lignocelulósica del olote. Realizando un pretratamiento con etanol y acetona por 6h, luego en una autoclave junto el catalizador de Zeolita (HSO3-ZSM) se llevó a cabo la conversión de la biomasa a los compuestos deseados, trabajando en un rango de condiciones (3-7h /140°-170°C). Al final se realizaron pruebas con diferentes solventes y mezclas para observar el mejor para recuperar los compuestos deseados. Se reportaron como resultados positivos un alto rendimiento en la coproducción de los productos, además de reportar que la utilización de los solventes como el sulfoxido de dimetilo (DMSO) y agua favoreció en la recuperación del HMF, así como el tetrahidrofurano (THF) con agua favoreció al producto del furfural en el sistema planteado. Reportando como condiciones óptimas del proceso de coproducción el uso de un disolvente 3:1 THF/H2O, temperatura de 160 °C, con un tiempo de reacción de 5h y una carga al 30% del catalizador, dando como rendimientos de HMF del 49 ± 0.5% y de furfural del 89 ± 0.5% - 72 - 6.1.3 Biocombustibles Como se ha visto los materiales de lignocelulosa como fuente de energía en comparación a los obtenidos por energía fósil son más abundantes, renovables y ambientalmente más amigables. Muchos reportes han surgido para la obtención, mejora en el proceso, disminución de energía en su producción y costos. Sin embargo, aún existen desventajas como la accesibilidad de algunos productos de la biomasa como son la celulosa y en la gran mayoría de casos el uso de ácidos permite ser un pre tratamiento adecuado por la forma en la que rompen la estructura lignocelulósica y poder llegar a esos productos. La producción de etanol tiene 3 bioprocesos, Hidrólisis y fermentación separadas (SHF), Sacarificación y fermentación simultanea (SSF) Y SSF combinada con una pre-hidrólisis (PSSF) La producción de bioetanol a partir de la biomasa lignocelulósica requiere etapas de pre tratamientos, en algunos casos hidrolisis y fermentación son usado para mejorar el rendimiento (P. Selvakumar 2022). Los objetivos principales son el aumento del área superficial, la solubilización de la hemicelulosa y/o lignina, reducción de tamaño y recuperación de la celulosa. En los últimos años se han informado de algunos métodos de pre tratamientos con el uso de ácidos diluidos, álcalis y líquidos iónicos, de tal manera que Lijuan Ma y su equipo (2018) trabajaron en un pre tratamiento utilizando Per carbonato de sodio, seguro y eficiente para tratamiento del olote, el cual ayuda en la eliminación de lignina, buscando las mejores condiciones, poder liberar a la celulosa. Realizando una sacarificación y fermentación simultánea con el propósito de producir el butanodiol. Las condiciones fueron la temperatura, tiempo, la concentración y la relación solido-liquido. Se utilizo para la etapa de - 73 - fermentación a Enterobacter cloacae, el cual utiliza a la glucosa y xilosa como sustratos para sintetizar el 2,3-butanodiol. Se dio una recuperación del 91% con eliminación de lignina del 34%, además, se obtuvo 29.18g/L de butanodieol, 11.12 veces mayor a un análisis con la misma biomasa obtenida del olote de maíz sin pretratamiento. En otro ejemplo de un pretratamiento para la utilización de ácidos binarios en la biomasa para la mejora de obtención de celulosa para su continuo uso en la fermentación y obtención de bioetanol, es este P. Selvakumar y equipo (2022) reportaron en su proceso de eliminación de la lignina y hemicelulosa por parte de los ácidos binarios como tratamiento de obtención de la celulosa. Con el polvo del olote, continuando con una hidrólisis acida, se realizó una fermentación, el cual se destilaría para la obtención de bioetanol. Terminando con una caracterización de la celulosa junto con el olote sin tratar comparándola con una celulosa comercial. La fermentación fue realizada por Saccharomyces cerevisiae, en la selección de ácidos se realizaron diferentes mezclas con diferentes proporciones y concentraciones, midiendo el rendimiento y eliminación de lignina y hemicelulosa. La hidrolisis acida con H2SO4 ayudo para tener azucares simples más fáciles para la fermentación. Las condiciones de tiempo y temperatura optimas fueron de 120°C por 445 min. Se realizo una eliminación del 85-87% de hemicelulosa, 81-83% de lignina, y una recuperación de 93-94% de celulosa y la concentración de bioetanol con un tiempo de fermentación de 72 h de 24.6 mg/mL, De igual manera, se han realizado trabajos en los efectos que conlleva realizar un pre tratamiento con los residuos de un proceso, un ejemplo de ellos es lo comunicado en el trabajo realizado por A. Naomi David, et al. (2020), en donde, los pozos de licor verde [Green liquor - 74 - dregs (GLD)] han surgido como un potencial agente de pre tratamiento abundante y de bajo costo. Los sedimentos de licor verde (GLD) es un material de desecho químico de la fábrica de papel que se genera en la industria de fabricación de pulpa kraft cuando la madera se trata con productos químicos alcalinos como NaOH y Na2S para liberar celulosa (Makela M, 2016). El GLD resultante luego se dirige hacia varios procesos de tratamiento aguas residuales. Este desecho ha resultado ser problemático para las tuberías presentes dentro del equipo. Los sistemas de vertederos se utilizan entonces para abordar este problema, pero a su vez presentan costos adicionales para la industria. Para evitar estos costos, el GLD recuperado se destina hacia procesos alternativos en un esfuerzo por convertir estos desechos en productos que generen un uso y valor. Curiosamente, la presencia de especies alcalinas como CaCO3, Na2S y Na2CO3 en el GLD contribuye a su fuerte alcalinidad (pH > 10) y excelente capacidad amortiguadora, que generalmente se consideran características ventajosas en los sistemas de pretratamiento [Quin Q, 2016]. Esto se debe a la imitación efectiva de métodos de pretratamiento alcalino costosos como NaOH, mientras que se considera una "carga muerta" en el proceso de fabricación de pulpa. La aplicación de GLD para los procesos de pretratamiento lignocelulósico proporcionará un método de eliminación económico y ecológico para la industria del papel y, al mismo tiempo, resultar en productos de alto valor. En este trabajo a los GLD se les realizó una hidrólisis enzimática para la obtención de glucosa, se realizaron varias mezclas con diferentes concentraciones entre los residuos de olote y la concentración de GLD para la búsqueda de la combinación optima, luego se llevaron los 3 tipos de procesos para la obtención de bioetanol (SHF, SSF Y PSSF). Reportando como resultado de unas condiciones optimizadas del proceso se obtuvo un rendimiento máximo de producción de glucosa de - 75 - 0.42 g/g, en las concentraciones máximas de bioetanol obtenido por cada uno de los procesos de producción dieron como resultado 23.69 g/L para SHF, 17.49 g/L en SSF y 20.12 g/L para PSSF, encaminando una forma de reúso de desechos de una industria para la formación de productos con beneficios. 6.1.4 Biogás Además de la producción de bioetanol a partir del olote, es factible también la producción de combustibles sólidos y biogás, el cual este último, se sabe que está compuesto por metano y CO2 y es obtenido a partir de la degradación anaerobia de los residuos orgánicos por la consecuencia de la digestión de bacterias o de la fermentación de materiales biodegradables como la lignocelulosa. Se ha realizado varios trabajos para el pre tratamiento y la hidrólisis de los recursos de biomasa agrícola por métodos biológicos y químicos, como el uso de ácido, base, microbios y amoníaco individualmente y en combinación (Chen et al., 2010; Li et al., 2010; Zheng et al., 2014; Lee et al., 2010), que puede destruir la lignocelulosa, facilitando la adhesión de bacterias anaeróbicas y enzimas en la celulosa y hemicelulosas, propiciar la acidificación y la hidrólisis, mejorar efectivamente la producción de biogás a través de una fermentación posterior. Al igual que otras lignocelulosas, el olote podría ser una fuente de biogás para el reciclaje de energía. Lo reportado por Wu Li et al. (2016) es la de un bioproceso de dos pasos, utilizando una fermentación anaerobia producida por bacterias, llevado a cabo en un digestor (biodigestor), para después realizar una inoculación de larvas de mosca negra que transforman la biomasa en biodiesel. El insecto Mosca soldado negra (Diptera: Stratiomyidae) en su etapa de larva presenta la característica de convertir la materia orgánica - 76 - en biomasa con altos niveles de proteína y grasa, esta última ser la materia prima para la producción de biodiesel de bajo costo. Su producción se llevó realizo en reactores destinados para la producción de biodiesel, reportando al final la obtención de 87 L de biogás por 400 g de mazorca, y extrajo 3.17 g de biodiesel, este último represento el 94.91 % de la grasa obtenida de las larva (3.34g) en un tiempo después de 8 hrs después de su inoculación, de tal manera, por cada 100g de olote, se obtiene 20.43 L de biogás y 0.79 g de biodiesel. Un ejemplo en la literatura de la construcción de un biocombustible solido es el que reporta Cristian Berastegui et al. (2016) el cual tuvo como objetivo establecer una mezcla optima de olote, carbón mineral y un aglomerante a base de Yuca para obtener briquetas (pellets) con buena resistencia, durabilidad y buen rendimiento, informando la realización de 16 diferentes mezclas reportando que el carbón actúa en contra su formación, reduce la durabilidad, ayuda en la incrementación del poder calórico de la biomasa de maíz y resistencia; en cantidades por encima del 25% en la mezcla. Los valores óptimos durante la realización experimental son: aglomerante de 5% con biomasa de olote entre 68 a 71 % y carbón de 24-26%, además de reportar una resistencia a la Figura 22. Diagrama de proceso para la elaboración conjunta de biogás y biodiesel Wu Li et al (2019) - 77 - compresión de 223.7 kgf, una durabilidad del 97.3%, un poder calórico de 17.5 MJ/Kg y una liberación de azufre de 0.4%. Un diferente caso de cómo la formación de gas proveniente del olote puede ser aprovechado como combustible calórico (energía térmica), el cual se reporta por René Jaén, José Martillo y Luis Olivera (2020) en cual se estudió el uso del biogás generado de la biomasa del olote para la generación de energía eléctrica. Su objetivo fue la integración de las plantas de gasificación y energético en las cadenas de producción de maíz. Evaluaron la calidad de gas generado, el mejoramiento en el diseño de los gasificadores, diseño de los modelos de equilibrios por efectos de la humedad y características del olote en la composición del gas. Aunque el gas producido por el olote de maíz tiene un bajo poder calórico comparado al gas natural, butano o e hidrogeno, el uso de esta implementación en las cadenas de producción daría una reducción del 95% en las emisiones de gases de efecto invernadero. Además, se reporta que el potencial energético del maíz por hectárea es de 15.72 GJ/ha (4,367 MWh/ha) por cosecha. Si el modelo se llegara a implementar fuera de lo reportado por los exámenes experimentales, una planta el cual utilizaría 40KW para gasificar 240 k hectáreas, generaría 70.96 MWh anuales con un costo aproximado de 0.23 USD/kWh produciendo ingresos de 12,648.31 USD/año con recuperación a un plazo de 5-6 años. 6.2 Aditivo y uso como en la Alimentación 6.2.1 Alimento (Fibra) Aunque el maíz tierno se ha utilizado en su totalidad, hay poca información disponible sobre un estudio adecuado del uso del olote de maíz maduros en una dieta humana (Lau et al., 2019). Esto se debe a que el olote de maíz es demasiado duro para la digestión humana sin ser - 78 - procesada previamente. El olote es una fuente rica de proteínas, minerales y antioxidantes no esenciales (Castro-Muñoz et al., 2019; Lau et al., 2019) pero sobre todo en fibra dietética, con un contenido de fibra dietética total (TDF por sus siglas en ingles) que varía hasta un 93 % peso en masa seca, de los cuales la Fibra dietética Insoluble (principalmente celulosa y hemicelulosa) (IDF) representa más del 97 % (Anioła et al., 2009). El uso de ingredientes ricos en fibra en la formulación de productos alimenticios ha sido una tendencia actual en la estrategia de marketing para atraer consumidores (Soleimanian et al., 2021). De hecho, la fibra dietética ha sido regulada por declaraciones relacionadas con la salud y los nutrientes en el etiquetado de productos alimenticios por muchos mercados internacionales (Domínguez Díaz et al., 2020). No obstante, no se han realizado muchas investigaciones sobre la aplicación del olote en la producción de alimentos. Si se ignora la fibra esencial disponible del olote, causará una pérdida significativa en la industria alimentaria, especialmente sabiendo que existe una alta demanda. Sin embargo, en las últimas décadas, ha habido un gran interés por parte de los científicos y tecnólogos de alimentos para modificar el contenido y la funcionalidad de la fibra dietética utilizando diferentes métodos (enfoques físicos, químicos, biológicos y combinados) (Gan et al., 2021). Se ha demostrado que las modificaciones enzimáticas son una opción ecológica y valiosa con alta especificidad para la funcionalización específica de las fibras dietéticas (Spotti & Campanella, 2020), particularmente en la conversión de IDF en SDF (Liu et al., 2020; Nguyen et al., 2021). - 79 - En el trabajo realizado y reportado por Nam-hai Hoang, et. al. (2021) tuvieron como objetivo el estudio del efecto de las condiciones del tratamiento con enzimas en el perfil de la harina del olote, evaluando las características de calidad de galletas enriquecidas con la fibra tratada con enzimas, el proceso fue que usando las enzimas transformara una gran parte de la fibra insoluble en soluble y esta ser utilizada como parte de la mezcla para formar galletas, los cuales pasaron por pruebas de calidad y sensorial. Realizando el experimento por dos corridas, una con olote sin tratar y otra sí. En la hidrólisis se cambiaron el contenido de agua, el tiempo de incubación y la cantidad de enzima. En las galletas solo vario el porcentaje de sustitución de la harina de trigo con el polvo de maíz tratada y sin tratar. Las propiedades de las galletas fueron color, dureza y fracturabilidad. En lo sensorial se realizó simplemente una escala hedónica (gusto). Informando para una condición favorable en el tratamiento de un contenido de agua de 85% p/p cantidad de enzima de 36 µL/g durante 3 horas. Las galletas con la fibra tratada aumentaron su fibra dietética, el contenido de fenoles totales y la actividad antioxidante, en las propiedades del producto final resultaron ser menos duras, con mayor fracturabilidad y un aspecto general más aceptable comparadas a los que no se trataron. Otro ejemplo en el uso de la fibra de olote lo presenta Lee. C. M., et al. (2019), los cuales produjeron un polvo de olote para incorporarlas en una formulación de pan para la obtención de un producto alto en fibra, teniendo un análisis en la textura, color, volumen densidad y sensorial. Trabajando con diferentes formulaciones y analizando los micronutrientes de la harina producida en el laboratorio contra una muestra comercial. Se reportó que la formulación la cual implementaba la adición de la harina de olote, las barras de pan resultaron más firmes, un poco más péquelas y de una coloración más oscuras en comparación a las muestras - 80 - de pan sin la harina compuesta. La formulación con mayores puntos a favor, fue donde se incorporó 10% de la harina de olote. No se encontró una diferencia significativa con la muestra comercial elegida por su alta aceptación, un uso excesivo del polvo modifica las propiedades de textura y color como resultado dando un pan deteriorado visualmente. 6.2.2 Flavonoides (Antocianinas) uso como alimento Otro potencial que puede ser explotado del olote es su contenido de antocianinas y otros compuestos fenólicos, que como consecuente es el aprovechamiento de sus capacidades antioxidantes. El gran aumento en los beneficios para la salud ha ido creciendo en los últimos años. Por este crecimiento, ha habido algunos productos preparados a base de maíz morado y negro que son locales en ciertas comunidades y lugares alrededor del mundo. Dentro de estos productos una oportunidad es la de ser utilizada como infusiones, mejor conocidos como tés, los cuales se consumen en una gran parte del mundo y casi dos tercios de la población lo beben al menos una vez al día (Bassi, et al. 2020) En el trabajo realizado por Angela Diaz-Garcia et al. (2021) decidieron desarrollar y optimizar un té natural antioxidante en bolsa a base de olote de maíz morado, incluyendo e la formulación membrilla, clavo y Stevia como edulcorante y que sea bajo en calorías. En dicho trabajo prepararon diferentes formulaciones donde molieron y secaron los ingredientes y se analizaron antes y después de su elaboración para así mismo elegir en la selección de bolsa adecuada que permitiera la mayor salida de nutrientes. Para la formulación optima, se realizaron análisis fisicoquímico (pH y Humedad), porosidad y tamaño, espectro y color, Actividad Antioxidante, Total de antocianinas monoméricas, fenoles totales en resultados en actividad antioxidante la da mayor la presencia - 81 - del clavo seguido del olote, en cuestión de fenoles y antocianinas el mayor contribuyente es el olote de maíz, la formulación optima del maíz fue dado por 0.8672 de Olote, 0.0464 para membrillo y 0.0025 de estevia, con una deseabilidad del 91.2%. Sin embargo, no se midió el efecto antioxidante ya que estos datos solo fueron realizados en el laboratorio, se tiene previsto el uso de voluntarios para evaluar y con esto poder proporcionar información sobre el impacto que en un futuro podría haber en alimentos preparados con olote de maíz morado y/o negro. 6.2.3 Flavonoides (Antocianinas) uso como aditivo A parte del uso como un alimento o ingrediente dentro de uno algo importante en la estructura del olote es su composición y fuente de compuestos fenólicos y antocianinas, ahora que están siendo extendidos debidos a sus actividades antioxidantes en los componentes alimentarios que esta también asociados a beneficios para la salud y ayudando a combatir diferentes enfermedades. Hoy en día la caracterización y valorización de cualquier resido proveniente de la biomasa se considera fundamental para la economía y estos compuestos no son la excepción. En el estudio realizado por Pu Jing y M. Mónica Giusti (2015) se concentraron en la caracterización de los residuos ricos en antocianinas del olote y la búsqueda de una aplicación alimentaria adecuada. Aprovechando la solubilidad de los residuos de antocianinas a pH neutro, utilizarlas en un sistema alimentario, usando ellos como ejemplo, el uso de estas antocianinas en la coloración para productos lácteos. En trabajos y reportes donde el objetivo es la caracterización se realizaron análisis de Solubilidad (nativo, cambio de pH y por el disolvente: etanol), Fenoles totales, análisis de proteínas, hidrólisis alcalina y acida, cromatografía analítica, Estabilidad del color, intensidad del color y recuperación y consecuente purificación de las antocianinas en la leche. Se encontró un potencial como un colorante natural para un rango de pH diferente a lo - 82 - común, además de observarse un efecto protector de los constituyentes de la matriz alimentaria (leche) como fueron las proteínas y las grasas sobre las antocianinas cuando estas eran expuestas al calor. Esto abrió el paso para más investigaciones y usos de las antocianinas como un aditivo y valor agregado para diferentes matrices alimentarias. Otro ejemplo es el aportado por Kapcum, N., et al. (2016) en donde el trabajo se enfocó en la identificación y comparación de los principales compuestos fenólicos, antocianinas y actividades antioxidantes presentes en las muchas variedades de maíz coloreados. Trabajando con 2 variedades de maíz cerosos, los cuales incluyen los colores rojo y negro de dos tipos de maíz (Khao Niaw dom y Khao Gam Dom), a través de pre tratamientos para aumentar superficie de contacto, extracción de los compuestos fenólicos, estos se les llegó a realizar la determinación de fenoles totales de cada uno, contenido de antocianinas (TAC), medición de la capacidad antioxidante por ABTS [Ions ABTS++], FRAP Y DPPH al final ser cuantificados por HPLC-DAD (Fenoles y Antocianinas). El compuesto ácido siringico fue el compuesto fenólico con mayor cantidad en el olote, además de encontrarse los ácidos ferúlico, gálico, vinílico y 4-hidroxibenzoico. La variedad Negro (KND) se encontró con mayor contenido de antocianinas y fenoles además de que Cy-3-G y Pn-3G fueron a las antocianinas más encontradas en la materia de maíz 6.2.3.1 Cambios de antocianinas en los procesos de extracción. Se han establecido que hay factores generales en el proceso de extracción de antocianinas que afectan su resultado, como el sistema de solventes, la proporción de solvente a sólido, la cantidad de extracciones y el tipo de ácido, todos juegan un papel importante en la eficiencia de extracción, independientemente del método utilizado. Se han reportado una gran - 83 - variedad de métodos y cada uno de ellos conlleva sus ventajas y desventajas. Ejemplos de la forma de extracción de estos compuestos están descritos en diferentes trabajos, la extracción térmica prolongada la cual provoca la degradación de las antocianinas, lo que resulta en la pérdida de color y la formación de compuestos parduscos insolubles (Yang & Zhai, 2010b). Extracción por mezcla de solventes, como son mezclas acuosas de metanol, etanol o acetona con la adición de ácido clorhídrico o ácido acético (Chung-Ying et al., 2008) (Harakotr et al., 2014). Sin embargo, debido a la toxicidad del metanol, en la industria alimentaria evita su uso, aunque esta reporta una extracción más eficiente (Castañeda-Ovando et al., 2009). Por esta razón, es importante aplicar métodos de extracción alternativos que minimicen la descomposición de las antocianinas, como la extracción asistida por ultrasonido (UAE), la extracción con fluido supercrítico, la extracción asistida por microondas (MAE) (Yang & Zhai, 2010b), la extracción asistida por enzimas. (EAE), y extracción de líquido presurizado (Marston & Hostettmann, 2006). Existen una variedad de trabajos en donde se llega a extraer de diferentes sistemas alimentarios los grupos de flavonoides y antocianinas, analizando los métodos, los cambios durante el proceso, la eficiencia y los efectos. y lo que es para el olote de maíz no es la excepción. En el trabajo reportado por Carmen Díaz y equipo (2016) trabajaron en el objetivo de la extracción de las antocianinas sometidas a diferentes tratamientos térmicos para terminar en el proceso de escaldado. El olote, de una raza de maíz negro, sufrió de tres tratamientos de escaldado, inmersión en agua en ebullición, vapor de agua y en microondas de 160W. Cada uno a diferentes tiempos, y consiguiente mente se extrajeron usando una mezcla de Metanol-HCl 1.0 N (85:15 v/v%) reportando una extracción eficiente en los tres métodos, cabe recalcar que los procesos de escalado, son mayormente utilizados para las frutas y las hortalizas. - 84 - Los resultados finales informaron que el proceso con el cual se encontró una mayor concentración de antocianinas por la extracción se dio por el método de inmersión en agua en ebullición en un tiempo de 5 y 7 minutos, dando los mejores resultados si solo se observa la concentración, la cual fue reportada como Cianidina 3-glucosido/Kg de masa fresca. Por otra parte, se reporta que las antocianinas con el menor cambio y mejor preservación se encontraron en las que se sometieron al proceso de escaldado por microondas en un tiempo de 3 minutos. En otro trabajo comunicado por Francisco J. Barba, et al. (2022) informaron el uso de una nueva tecnología de extracción patentada de nombre Ired-Irrad®, el cual consiste en el uso de la radiación infrarroja, llegando a rangos de 3-4 µm hasta los 1000µm y tiene como objetivo aumentar la temperatura. El trabajo consistía en comparar los valores obtenidos contra los valores informados en por otros métodos, la influencia de las condiciones de tiempo y temperatura y su posible uso en alimentos, en este caso como colorante. Reportan como valores óptimos en la eficiencia de una extracción y en el uso de antocianinas con gran capacidad antioxidante se pudieron observar después de 77 minutos, a una temperatura de 63 °C, se analizaron el contenido total de fenoles y el contenido de antocianinas totales. Ambas reportaron la concentración de 37 mg GAE/g m.s (equivalentes de Ácido Galico) y 14 mg C3G/g m.s (cianidina-3-glucósido), el uso del método por infrarrojo fue más rápida comparación del método de agua hirviendo reportado en la literatura. Mostraron también que las antocianinas con mayor presencia fueron Cianidina y Peonidina. Un ejemplo más es el informado por Suman Kumar Saha, et al. (2019) el cual investigaron los efectos de las potencias de salida del secado por microondas [MWD] sobre las características fisicoquímicas, así como la Extracción asistida por ultrasonido de los compuestos - 85 - antioxidantes del olote. En ellos se les realizó pruebas de humedad mediante MWD, horno y liofilizados como controles, después se secaron a diferentes niveles de potencia, luego se extrajeron los antioxidantes los cuales se determinaron por HPLC. A los residuos del secado se analizaron sus propiedades de textura y color. En este informe se reportó que la aplicación de MWD resultó ser positivo en el contenido fenólicos, así como en el aumento de algunos ácidos, sin embargo, se resalta el cuidado y manejo de los polifenoles, ya que un secado a mayor temperatura o un tiempo agrava su perdida. Resaltaron que el proceso de secado por MWD a 300 W fue el mejor para preservar los compuestos. Fei Lao, y M. Monica Giust (2018) propusieron un trabajo con el cual buscaban optimizar las relaciones agua-etanol y la acidez de la matriz de extracción para aumentar la eficiencia de antocianinas de Olote de maíz. Como se explicó con anterioridad, la gran mayoría de solventes orgánicos acuosos acidificados que producen un gran rendimiento, conlleva al mismo tiempo un problema con valores de tener toxicidad, y por lo mismo no son muy poco deseables para aplicaciones alimentarias. El estudio tuvo el proceso de llevar a cabo una extracción usando solvente orgánico de grado alimentario, cambiando las porciones y comparando el proceso de extracción con metal y acetona, además analizar el efecto de la acidez; al final fueron puestos a análisis para caracterizarlos y cuantificarlos. Se informó que el extracto obtenido mediante el olote molido, a temperatura ambiente (20-25°C), 1g con 50 ml de solvente y baños de 25mL, la extracción de diferentes solventes agua, metanol, acetona y etanol; para medir el efecto de la acidez (HCl 6N) de 0%-2%; en el proceso de caracterización se llevaron a cabo la medición de antocianinas monoméricas, color polimérico, fenoles totales, y perfil con HPLC. Con una - 86 - relación de cercana al 1:1 (40-60% etanol) los resultados mostraron un rendimiento de antocianinas monoméricas >13.5 mg/g con bajo color, en comparación con acetona al 70% que fue de 14.3 mg/g. Mientras que los resultados de Fenoles totales con acetona rondan en 69.5 mg/g y etanol agua en 39.7 mg/g, debe destacar la presencia del ácido ayudó a la extracción sin cambios químicos. La utilización de etanol acuoso al 50% durante 45 min y la presencia de ácido al 0.01% (V/V) fue la óptima Por último, también hay trabajos en donde no solo el olote es el principal proveedor de antocianinas dentro de los residuos del maíz una vez pasado su cosecha, en el trabajo de Fernanda Fernandez Aulis, et al (2019) obtuvieron e identificaron antocianinas de los residuos del maíz cacahuacintle, olote y cáscara, así como compararon las formas de extracción (Maceración, ultrasonido, microondas y asistida por enzimas, esta última con 3 tipos de enzimas, buscando las condiciones óptimas). La utilización de los tres métodos demostró que las condiciones óptimas para su extracción es un sistema de solvente 80:20:1 (Etanol, agua y ácido láctico) y proporción de solvente 1:10 y el método EAU (por sus siglas en español de Extracción asistida por ultrasonido) fue el más eficiente en la extracción teniendo concentraciones que varían en un rango entre 21.8 a 24.47 mg/g. 6.2.4 Azucares 6.2.4.1. Xilosa. Es un Monosacárido de cinco carbonos que forma parte importante de la hemicelulosa y es el principal producto de su hidrólisis. La xilosa corresponde a un tercio del total de azucares que se encuentran en toda la materia lignocelulósica. La forma en la que se encuentra dentro de la materia lignocelulósica es en forma de Xilano, la construcción lineal de xilosa unida por enlaces β-1,4, el cual forma en su estructura con una - 87 - gran variedad de ramificaciones y sustituciones siendo así el más abundante después de la celulosa. Por tal medida, la extracción de esta azúcar es un gran factor económicamente para la producción de un gran número de productos producidos a escala industrial. De uno de sus usos es como endulzante en diversas bebidas, así como en bebidas bajas en glucosa, los cuales en los últimos años ha ido en aumento, así como intermediario en la producción de fármacos, como humectantes en diversos cosméticos y como intermediario para la producción de distintos productos como el xilitol, etanol, furfural, butanodiol y productos orgánicos como combustibles. 6.2.4.2 Xilitol El xilitol, un carbohidrato del grupo de los alditoles o mejor conocidos como azúcares alcohólicos, formado por 5 carbonos y cada uno de ellos está unido un grupo –OH, con propiedades físicas como un punto de fusión de 92 °C y una densidad de 1.52 Kg/m3, posee un mismo dulzor con respecto a la sacarosa, que por tal motivo se utiliza como un sustituto en alimentos y como principal ingrediente en la preparación de dulces y postres, además de ser usado como un ingrediente nutracéutico y farmacéutico. Figura 23, Estructura básica del xilano. Anónimo. - 88 - La demanda de este ingrediente ha aumentado, solo en el año 2021 se cuantificaron un total de 200,000 millones de toneladas y en los próximos 5 años esta aumente y llegue a los 250,000 M. toneladas, (EMR 2020), por tal motivo, se han realizado investigaciones que permitan el aumento en la producción, que sean rentables, con buenos rendimientos y ecológicos. La técnica química consiste en una hidrogenación convencional de los azucares de 5 carbonos, en comparación del método microbiológico, el cual tiene una visión más ecológica. El problema que conlleva este método es la extracción y purificación ya que en su proceso en paralelo se producen compuestos que inhiben su producción haciendo que los rendimientos varíen por consecuencia de ellos, así que los trabajos de investigación con este método se han enfocado en encontrar formas de poder extraerlo. Entre ellos se encuentra el Carbón Activado, el cual se usa en varias más industrias ya que trabaja como un buen adsorbente para desintoxicar diferentes medios. En procesos de fermentación dentro de bio-refinerías, su uso es como un activo para eliminar inhibidores como lo son sustancias acidas, sustancias que dan color entre otros permitiendo así mejorar los rendimientos de la fermentación, el problema de ello es los tratamientos de desecho, las grandes cantidades que son desechadas y que provocan un daño al ambiente y sus costos altos en operación. En el trabajo presentado por Vishal Ahuja (2022) su objetivo fue la de determinar el proceso para la eliminación de inhibidores derivados de la biomasa del hidrolizado del olote usando carbón activado con la regeneración del carbón gastado y fermentarlos en Xilitol con un biocatalizador. El proceso de eliminar los inhibidores del carbón activado que se utilizó en una primera fermentación, para así volverlo a reutilizar en otro proceso diferente abre el camino para así tratar de eliminar lo - 89 - menos posible del reactivo y que este sea desechado causando daños al medio ambiente, así mismo, permitir a un futuro que los gastos de operación sean menores y se llegue a visualizar un ahorro de energía. Los resultados presentados mostraron que el proceso de desintoxicación puede llevarse de manera efectiva en un proceso llevado en un laboratorio, con la eliminación de un 93 % de furfural y un 94% de eliminación de compuestos fenólicos teniendo una perdida menor del 5% de xilosa dentro del hidrolizado. Así mismo se cuantifico el rendimiento de la fermentación del Xilitol en un reactor a escala de 5 litros, teniendo así un rendimiento en masa de 0.78 g/g, una selectividad del 95% la producción de 122.47 g/L de xilitol. En cuestión de la reutilización del carbón activado, durante los primeros tres ciclos consecutivos de operación no existieron cambios estadísticamente significativos, lo que en el estudio se mostró que podría reducir el costo en operación en un aproximado del 38%, por lo cual es posible trabajarlo a una mayor escala trayendo un mejor rendimiento y disminución de costos. 6.2.4.3 Extracción de Xilitol Existen otros componentes internos que son investigados para su uso en la industria de los alimentos ejemplo de ello son el Xilitol, un poliol utilizado ampliamente en el ámbito farmacéutico como un ingrediente nutracéutico, en su forma de calidad alimentaria representa un aproximado del 25% del mercado total del xilitol. Su producción parte de la D-xilosa. El creciente aumento de la obtención mediante la producción microbiana es una alternativa la cual ha sido documentada y producida en laboratorios como en plantas de ensayo con reactores ampliados (Ahuja et al., 2020; Umai et al., 2022) - 90 - Con base en esto Vishual Ahuja, et al. (2022) trabajo en un método para la producción de xilitol en forma cristalina a partir de la biomasa del olote de maíz, de igual manera realizando un análisis toxicológico, su objetivo es la de crear un proceso menos costoso en la producción de xilitol para uso alimentario. Su proceso consistió en la obtención de la biomasa el cual inocularía una cepa de grado GRAS de Pichia caribicca, el cual se encargaría de producir el xilitol, el cual sería recuperada en forma de cristales, el cual fue suministrado en ratas para su análisis de toxicidad. Informó que la modificación del proceso fue la fermentación no convencional sin agitación y la concentración con micro nanofiltración. Los cristales tuvieron una pureza del 98%. La relación fue 3.5 kg de biomasa da como resultado la producción de 0.584 kg de cristales. El resultado de los análisis en toxicidad oral resultó en una LD50 para ratas Winstar de >2000 mg/kg, al final reportan que las modificaciones de los dos procesos durante la fermentación y la recuperación de xilitol permitieron un ahorro de energía de un aproximado de 20,842 kW/kg de cristales, dando razones para pensar en las grandes ventajas que proporcionaría este método en la producción de xilitol grado alimentario a gran escala. 6.2.4.4 Extracción Xilooligosacaridos Otro componente a destacar son los Xilooligosacaridos, oligómeros de xilosa, los cuales son probióticos emergentes, presentes de forma natural en algunas frutas y verduras, sin embargo, sus concentraciones suelen ser insuficientes para poder dar algún beneficio visible relacionado con la salud (Boonchuay et.al 2014). Además de su funcional prebiótica, su estructura le permite poseer una gran grama de grupos, proporcionándole el poder obtener una actividad antioxidante. - 91 - En el trabajo realizado por Pinpanit Boonchuay, et al. (2021) propone al olote como un candidato posible por su alto contenido en xilano, el ser utilizado como sustrato para la producción de xilooligosacaridos, su objetivo es la evaluación del crecimiento de los pro bióticos en el olote, así como sus características antioxidantes y toxicidad, asegurándolo como posible candidato a prebiótico para su producción. El proceso fue la de un pretratramiento para la eliminación de Lignina, consiguiente la utilización de S. thermovulgaris para la fermentación a xilanasas y usando un proceso de hidrólisis (12h), filtración, concentración en rota vapor, eliminación de impurezas (intercambio iónico) y obtención por atomización. Reportaron la utilización de otro probiótico para comparar actividades, evaluación de actividad prebiótica usando medio M.R.S. y luego comparándose con probióticos comerciales. Análisis de eliminación de radicales DPPH y actividad de eliminación de los radicales ABTS (actividad antioxidante), determinación del contenido fenolico total (0.315 mg GAE/mg) y prueba de toxicidad aguda con ratas Wistar (suministrándole 5000 mg de xilooligosacaridos de olote/Kg de peso corporal). Resultando en general en que los Xilooligosacaridos de olote son buenos candidatos para su uso como alternativos de prebióticos y productos alimenticios. Figura 24. Estructura monoméricas de los Xilooligosacáridos. Tomado de: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/c/c7/XOSs.svg Dominio Público - 92 - 6.3 Uso ambiental, Limpieza y remoción de compuestos. 6.3.1 Remoción de Metales Con la velocidad de la industrialización y el aumento de la población mundial, los avances tecnológicos y aumento de la industrialización han provocado un aumento en la contaminación ambiental, de la cual un problema importante es la contaminación del agua. Las fuentes principales provienen de metales pesados naturales y antropogénicos como ejemplos la erosión del suelo, las actividades volcánicas y la separación de rocas y minerales proveniente de la minería. Las aguas residuales que contienen uno o más metales pesados representan una amenaza para el medio ambiente y son tóxicas para los organismos vivos en este hábitat. El efecto principal de los metales es sobre las plantas acuáticas y los animales, pero sus efectos secundarios sobre la bioacumulación y la bioconcentración en los alimentos también se encuentran con frecuencia en la actualidad (D.H. Vu, 2019; P.P. Prabhu, 2018). Incluso en bajas concentraciones, los metales pesados pueden causar retraso en el crecimiento, cambios dañinos en el ciclo reproductivo, formación de tumores, síntomas de enfermedades crónicas, cambios patológicos y diversas enfermedades en los órganos afectados, como el hígado, el cerebro, los pulmones, los riñones y los huesos. Por esto mismo existen diferentes investigaciones que tratan de buscar la eliminación de metales pesados dentro de soluciones acuosas y entre ellas se encuentra por la vía de la adsorción. Este método presenta ser un método estándar, fácil de diseñar, con gran eficiencia y de bajo costo (Elil C. Kacakgil 2021). Con el fin de poder a alcanzar la meta, es importante elegir un buen material adsorbente, estos deben de cumplir con varios puntos, desde poseer una gran área superficial, alta capacidad de adsorción, un tamaño de poro, estabilidad química y mecánica, de fácil acceso, respetable con el medio ambiente y alta selectividad. - 93 - Por esta razón, la utilización de adsorbentes alternativos, tal como los subproductos agrícolas, representa un aporte valioso en el delineamiento de estrategias eficientes, de bajo costo y ambientalmente favorables para el de limpieza. Existen investigaciones que reportan el uso de materiales de desechos agrícolas paro poder crear métodos de adsorción llamados bioadsorción. Estos biomateriales son modificados para su uso en la captación de iones metálicos disueltos en soluciones acuosas. Aumentando su estabilidad, mejorando los sitios activos para adsorber y mejorando sus propiedades químicas y físicas. De tantos desechos producidos por la producción agrícola, el olote de maíz y su biomasa son altos candidatos para ser utilizados en la remoción de metales en soluciones acuosas. En el estudio realizado Angie Lorena Hernández y equipo (2020), utilizando a la biomasa del olote, esta fue modificada con hidróxido de Sodio (NaOH), y Ácido cítrico (C6H807) para llegar a un fin el cual fue en la formación de grupos carboxilos susceptibles al metal que son desechados mediante los drenajes ácidos de mina (DAM), de las minerías de metales y carbón. Su trabajo se enfocó en un análisis de la eficiencia del lecho empacado de olote modificado para la remoción del Hierro de DAM preparado a nivel laboratorio con características similares al drenaje de la DAM. Figura 25 Cambios de las estructuras internas del olote bajo tratamiento de NaOH, reacción de hidrólisis básica de esteres metílicos (superior), carboxización de la fibra de olote para dar la formación de un éster y grupos carboxílicos (Inferior) (Angie L. Hernández (2020). - 94 - En ellos informaron que las integraciones del olote y los metales son dependientes de las propiedades fisicoquímicas de ambos y de las condiciones del medio, encontrando también que la modificación con el NaOH es una gran alternativa ya que reduce la acidez de los DAM. Además de presentar resultados a lo que se refiere en la remoción del Hierro deben ser encontrados en una concentración de más de 2000 PPM, ya que en menor concentración se presenta una competitividad de los protones de la solución acuosa con la superficie de contacto del olote de maíz. Para medir la eficiencia del análisis con las interacciones olote-metal, el hierro removido se usó espectroscopia de absorción atómica y cambios en la biomasa con espectroscopia infrarroja con trasformada de Fourier, y con los resultados se realizaron estimaciones. Se debe destacar que además de metales, a nivel industrial existen una variedad de sulfatos, el cual abre nuevas vías de investigación. Otro ejemplo es dado por Elif C. Kaçakgil y Deniz Bingö (2019), trabajaron en la realización de una modificación mecano-química del olote con la adición de ácido cítrico para aumentar la eficiencia de adsorción para su utilización en la remoción de metales en medio acuoso (Cu, Pb y Zn). En esta modificación mecano-química se utilizó un molino de bolas planetario el cual se realizaron dos corridas para analizar los cambios, uno solamente usando la modificación mecano-química, y en otra donde se le adiciono ácido cítrico. Los resultados para la caracterización fueron mediante un análisis por Infrarrojo de Fourier, microscopia de barrido, análisis de superficie, método BET para explorar la adsorción. La remoción de metales se informó con un resultado de la remoción del 95% de los metales, el cual se llevó a cabo a través de agitación magnética y removiendo el sólido por un filtro de membrana de 0.45 nm y un pH acido. Las condiciones óptimas encontrados fueron un tiempo de rotación de 120 min a una - 95 - velocidad de 600 rpm una relacion bola–material 15/1 B/M en la molienda mecánica del olote sin Ácido cítrico y 115 min con una relación material- reactivo 3/1 M/R, y 7.5/1 B/M a 600 rpm para la molienda mecánica del olote con la adición de ácido cítrico. Además de utilizarse un estudio de deserción, el cual en un futuro ayudaría en la disminución de los costos y aseguraría mantener la vía útil del olote modificado en ella se usó HCl, el cual la eficiencia de desorción y adsorción disminuyeron a 50 y 40 % respectivamente, hasta un total de 3 ciclos. Shuyan Zang, et al. (2022) informo en su trabajo, la utilización del carbón obtenido de la biomasa del olote modificado con hierro, preparado a través de la precipitación de hexahidrato de Cloruro ferrificó (FeCl3-H2O) con Hidróxido de sodio (NaOH), con el objetivo de eliminar el ácido p- arsanilico (ASA) y arsénico [Arseniato (V)] en agua residuales. Estos contaminantes son el resultado de actividades naturales, así como también producidos por los humanos. La utilización del Fe como implementación del biocarbon muestra un rendimiento alto de adsorción debido a su área de superficie mayor, un gran número de grupos funcionales y volumen grande de poros. Se demostraron que la modificación sirve excelente como un adsorbente altamente efectivo, debido a la eliminación simultanea de los contaminantes en el agua, las capacidades máximas de adsorción reportados pueden llegar a 49.20 mg/g para ASA y 4.89 mg/g de As (V). Las condiciones con las permitieron estos resultados fue un pH de 4-5, una dosis de adsorbente de 0.4g/L. El modelo cinético de adsorción elegido sigue al de segundo orden. Además, se concluyó que, como la mayoría de adsorbentes con olote, son de bajo costo amigables al medio ambiente y fáciles de preparar. - 96 - 6.3.2 Remoción de Colorantes Además de la remoción de metales pesados en sistemas acuosos, el olote puede servir en la ayuda de remoción de otras sustancias químicas que son desechados en los drenajes y que en gran parte también tienen efectos adversos al medio ambiente, afectando la vida acuática. Entre ellos se encuentran los colorantes, compuestos orgánicos que tienen como objetivo dentro de las industrias (mayormente textil y de alimentos) el de conferir un color que sea atractivo para las personas. Se tiene una lista de métodos para tratar a los colorantes en solución, entre ellos se destacan: Floculación, fotocatálisis, ozonización, filtración, intercambio iónico y adsorción. Los primeros trabajos los cuales tiene como base la utilización del olote, como un material alternativo de origen natural y con propiedades capaces de satisfacer las necesidades de un adsorbente natural capas de ayudar en la remoción de colorantes en medio acuoso es presentado por Anderson Moreno, et al. (2012), el cual reportó el diseño de un trabajo estadístico experimental para la remoción del colorante Rojo 40 (allura). El rojo 40 es utilizado en la industria textil, alimentaria y farmacéutica, Además, tiene propiedades ácidas y una estructura aromática constituida por tres anillos bencénicos. Se han establecido para este colorante características de toxicidad y patogenicidad en la mayoría de los productos alimenticios en los cuales es adicionado, como bebidas gaseosas, productos lácteos y de repostería, de tal forma que su consumo no es recomendado para la población infantil en algunos países. - 97 - Se reporto un alto índice se remoción del colorante, una alta eficiencia en el tratamiento y el establecimiento de condiciones óptimas para llevarlo a cabo, siendo estas la modificación de un pH acido (2.0), una dosificación del adsorbente de 3.8 g/L en concentraciones de colorante de 10 mg/L con un tiempo de contacto de 2 h en un modelo en laboratorio, se estableció una relación con un modelo para su posible uso en la remoción del colorante teniendo como condiciones óptimas en este modelo la consideración de un adsorbente de 7.9 g/L con concentraciones de colorante máximas de 35mg/L manteniendo constante el valor de pH y el tiempo de contacto. Otro ejemplo de un trabajo donde se presenta al olote como una alternativa en la remoción de colorantes es reportado por Angelina H. Anaguano et al (2015) el cual tuvo como objetivo la evaluación de las variables que implican cambios en la remoción continua de Azul brillante. El azul brillante, AB, es un colorante aniónico usado ampliamente en la industria textil, de cueros y en la industria alimentaria como aditivo en bebidas, dulces, extractos y condimentos (Mittal, 2005). En humanos es bastante tóxico ocasionando desórdenes carcinogénicos, reproductivos y neurológicos (Gupta, Mittal, Krihsnan & Mittal J., 2005). Figura 26, Estructura química del Colorante Rojo 40. Tomado de: https://www.researchgate.net/figure/ Figura-1-Estructura-quimica-del- rojo-40-Fuente-elaboracion- propia_fig1_327566439 (Dominio Público) - 98 - El proceso realizado fue la fabricación de una columna y aprovechamiento de la capacidad de adsorción de la estructura, para la remoción del colorante. Dentro de las variables utilizadas, fueron: pH de la solución, tamaño de partícula, presencia de NaCl y altura de la columna. Se llegó a la utilización de varios modelos para representar la mejor descripción de los valores obtenidos y así poder llegar a la obtención de mejores resultados. Los valores que favorecen a un proceso de adsorción es la presencia de un pH acido (2.0), un tamaño de partícula en un rango de 0.3 a 0.5 mm y una altura grande, en el caso reportado de 20 cm. Además de reportar una disminución de la eficiencia por la presencia de NaCl, ya que presenta una competitividad ente los iones recomendando su eliminación, con lo demás puesto sugieren que el olote es un material adecuado para la remoción de Azul brillante en medios acuosos. En un trabajo más actual realizado por T. Hien Tran, et al, (2022) estudiaron el pretratamiento para el olote de maíz el cual tuvo el objetivo de la formación de carbón activado a partir de este, mediante el método de carbonización hidrotermal y su validación como método para la adsorción de Azul de metileno. Describen como producir carbón activado a través de un proceso de dos pasos, carbonización (Hidrotermalmente) y activación (con KOH), se caracterizaron mediante los métodos correspondientes, se realizó pruebas de adsorción con diferentes concentraciones de Azul de metileno, las cuales se analizaron para Figura 27 Estructura química del Azul Brillante FCP. Tomado de. https://upload.wikimedia.org/wik ipedia/commons/8/8f/Brilliant_B lue_FCF%282%29.svg (Dominio Público) - 99 - obtener las condiciones óptimas, cambiando el pH, la velocidad, concentración del adsorbente y tiempo de contacto. Por último, se analizó su reutilización. Reportaron a partir de sus investigaciones el área superficial resultante el cual es de 965.028 m2/g el cual es 31.67 veces mayor al olote sin tratamiento. El carbón puede ser reutilizado mediante un lavado con etanol en baño ultrasónico, y puede utilizarse un máximo de 5 veces (PRUEBA TUKEY 95%) a pH 7. el 98% de azul de metileno fue removido después de los primeros 20 min, en concentraciones de 50, 100 y 200 mg/L, y 96.8% de MB removido después de 300 min (5h) en una concentración de 500 mg/L todos con 1 g/L de Carbón activado de Olote, dejando en visto que el tratamiento para la obtención de carbón activado, así como de el mismo como una alternativa económica y sustentable para la eliminación del colorante. Un último trabajo presentado por Yasmeen.M.G. Al Shamari, et al (2020) aplica la utilización del olote como material para el desarrollo de un método y su validación para la detección de Rojo allura (Rojo 40) mediante UPLC y espectrofotometría de masas, enfocado en bebidas y usándolo en el procedimiento de extracción de fase solida (EFS), usándolo como adsorbente. El cual consiste en un pretratamiento del olote con una reacción de Oxidación de la materia orgánica con H2O2, preparando una disolución de celulosa amorfa, lignina y residuos orgánicos, el cual es Figura 28 Estructura Química del Azul de Metileno. Tomado de: https://es- academic.com/pictures/eswiki/77/M ethylene_blue.svg (Dominio Público) - 100 - desechada, secándolo para la eliminación de H2O2 y por último un proceso de homogenizado. Como se mencionó con anterioridad el Rojo 40 (Anderson Moreno, et al. 2012) en su trabajo el cual su enfoque estaba en su remoción dentro de canales de aguas residuales, que podían provenir de diferentes industrias (farmacéutica, textil y alimentos) sin embargo en este articulo su función es la de funcionar dentro de una EFS, en alimentos bebibles, esto como consecuencia de su normatividad y sobre todo protección de las personas. Varias organizaciones que regulan su uso en alimentos sólidos, recomiendan una ingesta diaria aceptable de 0.0 a 7.0 mg/Kg de masa corporal. Mientras que, en bebidas no alcohólicas, refrescos, tés, y concentrados, su límite es de 10 a 100 mg/L (EFSA 2009), demostrando el uso del olote para diferentes objetivos. La recuperación de colorante fue mediante un lavado de la columna, en el cual se usó metanol y acetonitrilo en medio básico dado por amoniaco o hidróxido de sodio, el cual se observó la recuperación del colorante. Las pruebas se realizaron en bebidas carbonatadas con AR y se encontró un rango de 8.32-22.07 mg/L en su detección en las muestras analizadas en el laboratorio mediante el equipo de UPLC. 6.3.3 Remoción de Antibióticos Un último grupo en el cual su presencia va en aumento dentro de las grandes urbes son la presencia de antibióticos en aguas residuales no tratadas y tratadas, el cual su propagación representa un problema de salud a nivel mundial, como consecuencia en el aumento de la resistencia microbiana y en la bio-acumulación. Por lo tanto, ha aumentado la necesidad de realizar trabajos que ayuden a la eliminación de estos componentes del agua, entre ellos existen trabajos donde se utilizan materiales de desecho obtenidos de la agricultura. - 101 - En el trabajo realizado por M. E. Peñafiel, et al. (2020) tuvo como objetivo la evaluación de la factibilidad del uso de olote de maíz sin tratar como adsorbente para la remoción de antibióticos, usando como objeto de estudio al antibiótico sulfametoxazol (SMX), un antibiótico usado en medicina humana y animal. Su proceso fue determinante el cual inicio con la determinación y caracterización de olote de maíz, tamaño de partícula y dosis optima como adsorbente, buscando las condiciones óptimas de pH, agitación y temperatura. La concentración del SMX analizados por un espectrofotómetro UV-VIS. Y por último tomando en cuenta los parámetros importantes en el adsorbente como fueron la selectividad, cinética de adsorción rápida y bajo costo. Informando un máximo equilibrio de 48% en un pH de 6, con una temperatura de 20°C, la remoción observada fue del 80% respecto al equilibrio en los primeros 20 minutos, el mejor ajuste del modelo cinético es de segundo orden (Modelo de Ho & McKey). También informaron del mecanismo de adsorción posiblemente fue causada por las fuerzas de Van der Walls, enlaces de hidrogeno (amina y sulfo amina del SMX con los grupos OH y O-, la dosis requerida es alta (30g/L) sin embargo al bajo costo y alta producción es un adsorbente factible para estos casos, observando la cantidad de olote que es producida. Figura 29 Estructura del Sulfametoxazol. Tomado de: http://quimicaalkano.com/wp- content/uploads/2016/02/Sulfame thoxazole.jpg - 102 - Imagen 16 Proceso de los cambios y la formación de las estructuras MOF, para la separación de los diuréticos de prueba. Además de las estructuras de los diuréticos Tomada y modificada del artículo Ferric iron loaded porphyrinic zirconium MOFs on corncob for the enhancement of diuretics extraction, https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2022.134694 6.3.4 Remoción de Diuréticos Además de los antibióticos, otros ejemplos de compuestos farmacéuticos que llegan a presentar un problema de contaminación son los diuréticos, compuestos que ayudan a eliminar el líquido y sales sobrantes del cuerpo humano, utilizado en su mayoría paro los tratamientos de la hipertensión, insuficiencia cardiaca entre otros (Malode et al. 2012, Almeida et al. 2017). Al ser productos no metabolizados son desechaos por el organismo y llegan directamente al medio ambiente afectando en su mayoría ríos, aguas residuales y tratadas (Viancelli et al. 2020) transformándolos así en contaminantes emergentes. - 103 - En el trabajo realizado por Nan Zhang et al. (2022), decidieron trabajar con el olote, específicamente con las fibras de la biomasa, sin embargo, realizaron un tratamiento para la modificación de la superficie transformándolo en estructuras Orgánicas Metálicas (MOF’s por sus siglas en inglés) materiales híbridos constituidos por iones o grupos metálicos enlazando estructuras orgánicas creando así estructuras porosas las cuales poseen una gran área superficial y alta estabilidad (Safaei et al. 2019). El objetivo del trabajo fue la construcción de PCN-223 Y PCN-224 con olote de maíz y hierro, para su utilización en la determinación y separación de agentes diuréticos. La formación de las estructuras meta- orgánicas fueron preparadas de zirconio porfirinico cargados de Hierro, en dos formas establecidas de PCN 223 Y PCN-224, el proceso se basó separación dentro de un medio acuoso dos diuréticos de prueba (Furosemida y Bumetanida) y terminando su identificación y cuantificación a través de UPLC. Los resultados del trabajo informaron que después de que se realizó una modificación y de la síntesis de Fe en el anillo de porfirina, la Sensibilidad fue de 0.6-1.0 µg/L y recuperación de 83.2- 119.2%, La implementación de estructuras metal-orgánicas, dadas de Zr-Fe del olote dio el mejor rendimiento de adsorción debido al tamaño del poro, las uniones como fueron los puentes de H, fuerzas entre el Zr- O, la unión de los Fe en los adsorbentes proporciono una gran estrategia a futuro para la mejora de adsorción, permitiendo así la entrada de análisis de productos que se tenga como sospecha el contenido de estos diuréticos así como su principal objetivo como herramienta para la limpieza del agua. - 104 - 6.3.5 Bioplásticos El uso intensivo de plásticos a base de petróleo ha causado una contaminación oceánica generalizada y, por lo tanto, ha puesto en peligro la vida marina. Esto ha llevado a la necesidad de buscar alternativas que sustituyan los ya existentes. La creación de bioplásticos se ha convertido en una opción viable, ya que, al ser de fuentes naturales y renovables, estos son biodegradables (degradación del plástico en CO2 y agua) y menos dañinos para el medio ambiente. Solo en el 2018 se alcanzó la suma de 2.11 millones de toneladas de bioplásticos, el cual el 65% se utilizaron como material de embalaje. (European Bioplastic 2018). Las investigaciones y trabajos que se han realizado alrededor de la creación de bioplásticos tienen como objetivo el mejorar su resistencia mecánica y térmica, permeables al agua y que sean más fáciles de producir con las materias o desechos de diferentes industrias. En esta parte es donde entra la lignocelulosa extraída del olote de maíz. Además de ser uno de los recursos más abundantes, es una gran alternativa como una fuente en la fabricación de materiales con altas propiedades como son la protección contra rayos UV, alta estabilidad térmica/agua y de gran resistencia mecánica (R. Martin-sampedro 2013). Un primer trabajo para la obtención de materiales es presentado por Jose Vega-Baudrit, et al. (2005) donde se busca la obtención y caracterización de soluciones de Polietilenglicol (PEG) para la síntesis de polímeros que tengan una latente propiedad biodegradable, su principal objetivo era la obtención de disoluciones provenientes del olote para ser utilizadas en la producción de láminas y espumas de poliuretano. El desarrollo del trabajo consistió en la formación de poliuretanos, con la mezcla de PEG y residuos del maíz, para así llegar a la obtención de grupos -OH y –COOH, midiendo la humedad resultante. - 105 - El proceso y búsqueda de las condiciones óptimas permitieron que se eligiera tamaño de partícula del olote de 35 a 100 de malla, relación 1/1 del material (sustrato) con el PEG, trabajando a una temperatura de 225°C con un tiempo de reposo de 3 hora. Los resultados obtenidos fueron comparados con el resultado de otras investigaciones, los cuales fueron los resultados trabajando con cascara de piña y pergamino del café (Endocarpio), además de llevarse a cabo un análisis de cristalinidad, dando finalmente valores de 88.3% de cristalinidad, una solución con un contenido de grupos –OH de 3.5 mmol/g y de grupos -COOH de 0.19 mmol/g (total de 3.7 mmol/g) y una humedad de 2.4 mg/mL, es importante ya que es importante para la formación del espumado del poliuretano, ayudando en la formación de CO2. Con esto daba el camino abierto para la búsqueda de más metodologías para la utilización de los desechos agroindustriales para que sean aprovechados en otras industrias. En el trabajo realizado por Shixu Yu, et al. (2022) su objetivo en fue la utilización del olote de maíz para la fabricación de biocompuestos de celulosa que contengan lignina (LCB) para reducir consumo de energía no renovable y utilizar desechos agrícolas. Di igual manera utilizo los residuos de paja de trigo como material de comparación. Su desarrollo se basó en la utilización de una solución acuosa de Hidróxido de bencil- trimetil-amonio (BzMe3-NOH) para disolver parcialmente la lignocelulosa, Figura 30 Unidad monoméricas del Polietilenglicol. Tomado de: https://upload.wikimedia.org/wi kipedia/commons/6/64/PEG_St ructural_Formula_V1.svg (Dominio Público) - 106 - obteniendo LCBs a diferentes temperaturas (2, 8, 15°C) se analizaron y caracterizaron, además de hacerles pruebas para medir su función como protector contra rayos UV, resistencia mecánica estabilidad térmica y su propiedad hidrofilia. Sus resultados expuestos fueron que las LCB fueron una gran combinación de micro y nano estructuras, las pruebas de caracterización fueron microscopia de barrido, infrarrojo de Fourirer, difracción de Rayos X, espectroscopia de fotoelectrones de rayos x y de Raman los cuales permitieron el explicar y observar los efectos posteriores y los resultados. En las pruebas de resistencia, termoestabilidad y protección a UV y humedad, los valores fueron de 96.7 MPa, perdidas de peso menores al 3% a temperaturas máximas de 200°C y una protección del 81.8% de los rayos UV y protección contra la humedad del 90.1%. Demostrando la efectividad y la posibilidad de crear o impulsar una mayor fabricación en este tipo de materiales que sirvan y apoyen a diferentes industrias. En el trabajo presentado por Ting Yen Chong (2021) presento una revisión con el objetivo de analizar y discutir el potencial de las fibras posibles obtenidas de los desechos del maíz como una fuente alternativa de refuerzo a otras fibras naturales (a base de plantas, animales y minerales) para la creación de compuestos bioplásticos. Su enfoque se mantuvo sobre todos los desechos generados alrededor del maíz, desde granos, hojas, tallos, raíces y otros desechos producidos por las industrias que usan al maíz como materia prima. Se discutieron los procesos, los tiempos de producción informando de los problemas que conllevan, así como de los posibles riegos y ventajas que conlleva el uso de estos materiales en la búsqueda de la fabricación de los plásticos, además de demostrar que todos estos residuos son aptos para ser utilizados y dejando libre el trabajo para seguir mejorando los - 107 - tratamientos para así facilitar la obtención de las fibras y mejorar sus propiedades para tener más de una sola aplicación. 6.4 Investigaciones con el residuo de Olote 6.4.1 Lignina Como se ha podido observar, el olote como un residuo importante en la utilización de sus componentes de la biomasa para su transformación, han sido mayormente dirigidos en la estructura interna de la celulosa y la hemicelulosa, sin embargo, existe otro tipo de estudios que intentan darle un valor y/o uso a los demás componentes internos que existen como parte de la estructura inter. Una de ellas es la lignina que es extraída como residuo de la hidrólisis del olote de maíz (Jiang et al., 2014, 2016b; Wang et al., 2014). La lignina es la principal fuente renovable en la formación y producción de compuestos aromáticos que existe en la naturaleza, los enlaces éter β-O-4 son los más abundantes en ella. Se han llevado diversos procesos para aislarla de la biomasa, pero que terminan en muchos de sus casos alterando su estructura nativa. En el trabajo presentado por Xin Zhang, et al. (2019) tuvieron el objetivo de realizar el análisis de la estructura de la lignina presente en el residuo de maíz después de la realización de un pre tratamiento por CRSE (Explosión de vapor catalizado por ácido), el proceso realizado fue que mediante ese tratamiento se eliminara la hemicelulosa y la lignina se transforma para mayor accesibilidad, llevando a cabo análisis de composición, determinación de la pureza de la lignina, caracterización y actividad antioxidante. El realizarse con las mejores condiciones se logra una extracción con una pureza del 99% y un rendimiento del 57.3%, se dio un estudio comparativo, midiendo la extracción de lignina de olote tratada por el tratamiento contra una muestra sin tratar cruda, además de especificar - 108 - el encontrar muchos compuestos con el grupo carboxilos, debido al pre tratamiento, los cuales tienen origen de la hidrólisis de la unidades p- cumárico y también el aumento del rompimiento de los enlaces éter conectados a unidades “S”, siendo así más propensos por el tratamiento. El peso molecular fue mayor en la muestra pretratada, (reacciones de condensación), la actividad antioxidante fue de 128 µg/mL en la muestra tratada, siendo mayor en contra el comparativo, estos posiblemente siendo responsables por el numero alto de grupos fenólicos. Estos resultados añaden datos sobre la estructura de la lignina y lo de sus posibles usos a futuro para poder encontrar aplicaciones con alto valor. Huan Zhang, et al (2022) realizo una investigación más reciente en donde busco la obtención de nanopartículas de Lignina (LNP) por auto ensamblaje mediante el uso de una solución acuosa utilizando DES- Lignina, extraída de olote e identificar la relación entre las condiciones de extracción y las propiedades de los LNP, el proceso con el que fue tratada la biomasa de olote fue realizado mediante un Disolvente eutico profundo (DES) (Deep eutectic solvent) para así separar la lignina, la cual después de ser tratada y limpiada en una solución de Acetona con Agua en diferentes proporciones, obtener nanopartículas de lignina, los cuales se caracterizaron mediante diferentes análisis. Las condiciones de extracción fueron importantes entre ellas la temperatura, composición y proporción del DES y el tiempo de reacción. De esta última, el DES fue elaborado mediante una mezcla de ácido láctico y cloruro de colina, mejor conocido como B4. Las propiedades de los LNP medidos fueron: índice de poli dispersión, potencial Zeta y morfología de los extractos. La caracterización se usó para poder dar una forma clara y permitiendo así su posible y diferentes usos. El rendimiento de extracción resulto ser del 85.6% y su pureza del 97.8%. Estos fueron obtenidos mediante la extracción con las condiciones de un tiempo de reacción de - 109 - 18 horas a una temperatura de 150°C y una proporción dentro el DES de 1:10 cloruro de colina y Ac. Láctico. Como resultado de la caracterización de los LNP resultaron en un diámetro hidrodinámico de 48.66 nm, polidispersion inferior a 0.2 y potencial Zeta arriba de 42.2 mV. Esto trabajo permite dar un posible sentido de los potenciales desarrollos y trabajos que puede haber en cuanto a la extracción y recuperación de la lignina, así como de iniciar trabajos que permitan dar un desarrollo en el uso de las nanopartículas de Lignina en diferentes áreas. - 110 - 7. Conclusiones Como resultado en esta revisión, se detallan todo el potencial que ofrece el olote de maíz. El aprovechamiento de estos residuos agrícolas para la producción de productos valiosos como los productos químicos verdes o plataformas es una solución eficaz, ya que nos reporta grandes beneficios económicos y ambientales. No solo podría resolver el problema ambiental, sino también ayudar a mejorar la sección agrícola mediante la producción de valiosos productos químicos y combustible. Como se presentó en la gran mayoría de los artículos, se detalla y toma en cuenta la gran cantidad de glucosa y xilosa en forma de celulosa y xilano de la biomasa, es importante trazar más rutas eficientes para producir no solo bioprodutos como son el HMF y el furfural a partir de biomasa lignocelulósica obteniendo así altos rendimientos, sino una gran cantidad de otros compuestos utilizados día con día. Los residuos del olote de maíz en particular han mostrado varios beneficios para los procesos de producción de biocombustibles con aproximadamente 500 millones de toneladas son generadas anualmente. Un ejemplo, es su densidad energética, el cual está dentro del rango de 4960–5210 MJ/Kg, aproximadamente dos veces mayor que el pasto aguja (Panicum virgatum) (2500 MJ/Kg) y en comparación a él rastrojo de maíz (2550 MJ/Kg) Además, las mazorcas de maíz son muy fácilmente disponibles, poseen un valor de mercado bajo y se consideran una materia prima más consistente en comparación con el rastrojo de maíz, que es una mezcla de tallos, cáscaras y mazorcas, haciendo que la composición del producto no siempre sea el mismo. Se recomienda la explotación y uso de estos residuos, porque el olote de maíz es un gran material renovable, el cual no solo ayudaría en reducir la cantidad de desechos producidos mundialmente, sino que - 111 - también ayuda a evitar la sobre explotación de los recursos naturales como son el material fósil y tala de la madera. Su utilización no solo lleva a mejorar al medio ambiente, en cuanto al cambio de uso de materiales, también en la utilización de menos energía en cada uno de los procesos, en su gran mayoría exponían como este material permitiría un uso menor de energía eléctrica ya que mejoraban el proceso eliminando o reduciendo los tiempos los cuales estos conllevan en la utilización de energía. El uso del olote como un ingrediente en la alimentación humana es un material que se recomendaría revisar más a fondo, ya que tiene el potencial de mejorar las propiedades y de aportar grandes funcionalidades como un suplemento rico en fibra, alto en cantidades de antocianinas y con un gran potencial como antioxidante el cual sería fácilmente disponible para la dieta humana, y como consecuente apoyaría el aumentar el valor de los subproductos de la agricultura contribuyendo en el desarrollo de estos y en la seguridad alimentaria. Respecto a las investigaciones del olote de maíz, a pesar de que México es un país con una alta diversidad de variedades y razas, la cantidad de trabajos relacionados a este y sus derivados son bajos, en comparación a otros lugares como China u Oriente que se han enfocado más en la realización de investigarlos, por consecuente, es necesario la realización de más trabajos con respecto al desecho del maíz y explorar los potenciales de las variedades y razas existentes en nuestro país. - 112 - 8. Bibliografía 1. Abdullatif Albouchi, Michael Murkovic, (2020) Investigation on the mitigation effects of furfuryl alcohol and 5- hydroxymethylfurfural and their carboxylic acid derivatives in coffee and coffee-related model systems, Food Research International, Volume 137, 109444, ISSN 0963-9969, https://doi.org/10.1016/j.foodres.2020.109444 2. 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Proceso de los cambios y la formación de las estructuras MOF 3 3 . 9 . 10 12 14 14 15 26 26 40 50 51 .. 61 65 102 131 9.2 Índice de Figuras 1. Corte longitudinal del grano de maíz 2. Producción mundial de maíz por continente 3. Porcentaje de superficie sembrada de maíz amarillo y blanco 4. Diagrama sobre el uso general del maíz 5. Diagrama de proceso para la elaboración de las tortillas 6. Diagrama de procesos de la producción de harina 7. Diagrama de procesos de la producción de almidón 8. Usos y transformaciones del almidón 9. Diagrama de procesos, primera etapa de extracción de aceite de maíz 10 Diagrama de procesos, segunda etapa, refinación química y física del aceite de maíz 11. Estructura monoméricas de la celulosa 12. Estructura monoméricas de la hemicelulosa 13. Estructura ejemplo de la lignina 14. Estructura del furfural 15. Derivados del furfural y estructuras 6 . 20 . 22 . . 23 . 29 . 31 . 35 . 36 . 38 . . 39 . . . 42 . 43 . 45 . 53 53 132 16. Estructura del hidroximetilfurfural (HMF) 17. Derividados del HMF y sus estructuras 18. Estructura general de las antocianinas 19. Diagrama de los pasos en la conversión de biomasa lignocelulósico en etanol 20. Diagrama de procesos para la extracción de celulosa 21. Estructuras químicas del ácido formico, etanodiol, alanina y anhidro acético 22. Diagrama de proceso, elaboración conjunta de biogás y biodiesel 23. Estructura básica del Xilano 24. Estructura monomérica de los xilooligosacaridos 25. Cambios internos del olote bajo tratamiento de NaOH 26. Estructura química del colorante rojo 40 27. Estructura química del azul brillante 28. Estructura química del azul de metileno 29. Estructura del sulfametoxazol 30. Unidad monoméricas del polierilenglicol 55 . 57 . 59 . 63 . 64 . 69 . . 76 . . 87 91 . 93 . 97 . 98 . 99 . 104 108 133 9.3 Índice de tablas 1. Clasificación taxonómica de Zea Mays 2. Composición general de las partes del maíz 3. Características usadas para la agrupación de maíces 4. Maíces del grupo cónico 5. Maíces del grupo chapalote 6. Maíces del grupo dentado tropical 7. Maíces del grupo maduración tardía 8. Maíces del grupo Ocho hileras 9. Maíces del grupo sierra de chihuahua 10. Maíces del grupo tropicales precoces 11. Ejemplos de razas de maíz del continente americano 12. Ejemplos de razas de maíz de España e India 13. Tipos de maíz y algunos usos 14. Los 10 principales productores de maíz 15. Superficie sembrado por cultivo 16. Destino de la producción de maíz amarillo 17. Destino de la producción de maíz blanco 4 . 5 . 8 . 9 10 11 . 12 . 13 14 . 15 . 16 . 17 . 17-19 21 . 22 . 26 . 26 134 18. Ejemplos de uso del maíz como alimento de consumo directo 19. Composición química del nejayote 20. Propiedades químicas de la harina de maíz 21. Utilización del almidón de maíz en E.U.A. (2015-2016) 22. Composición típica del aceite de maíz 23. Composición química del olote de maíz (Zea mays) 24. Cantidad de olote como residuo por proceso en México 25. Cantidad de olote como residuo en la producción de los 10 países principales 26. Cantidad de olote como residuo en el mundo 27. Propiedades físicas del furfural 28. Usos de los derivados del furfural 29. Propiedades físicas del Hidroximetilfurfural 30. Compuestos y sus aplicaciones 31. Nombre de la estructura, sustituyentes, espectro vis y color 27-28 . . 30 . 32 . 37 . 37 . 41 . 48 . 49 . . 49 . 52 . 54 55 . 58 . 60