Maíz

Introducción

El maíz (Zea mays) es una herbácea monocotiledónea de cultivo estival que pertenece a la familia de las gramíneas. Actualmente se planta en todo el mundo, siendo el principal cereal cultivado para alimentación animal, en la que básicamente se emplea como fuente de energía. La selección y mejora de semilla han creado diferentes variedades de grano en base a aspectos climáticos, agronómicos o de aplicabilidad. El maíz dentado es el cultivo más utilizado para alimentación animal, siendo otras variedades [flint (duro), harinoso, dulce, pop y ornamental (pod)] más utilizadas para alimentación humana. Algunas variedades han sido creadas por su aplicabilidad industrial o para la mejora del valor nutricional: alta lisina, alto triptófano, alto contenido en aceite, alto en amilosa, bajo en fósforo fático, o para mejorar la digestibilidad. Las variedades genéticamente modificadas han sido diseñadas básicamente por su resistencia a enfermedades y su alta productividad.

El grano de maíz está compuesto aproximadamente por un 6% de salvado o pericarpio, un 11% de germen y un 83% de endospermo. Más del 50% del endospermo es de tipo harinoso, caracterizando el grano de maíz como una de las fuentes de energía principales en las dietas para porcino, ya que presenta un elevado contenido en almidón > 60% junto a un contenido medio en grasa alrededor del 3,5%. La otra mitad del endospermo es de tipo córneo, formado por un tejido de proteínas que rodean los granos de almidón, siendo una fracción más rica en proteína, que junto al germen aportan un valor de proteína de alrededor del 7,5%. Sin embargo, el bajo contenido en fibra (2%), pero mayor contenido en lípidos (2%) y almidón, hace que el maíz presente un mayor valor energético que el resto de cereales (EM/kg). La proporción media de amilosa y amilopectina es 25:75 pero en variedades de tipo céreo la proporción de amilopectina alcanza casi el 100%, mientras que en las de tipo amilomaíz o 2 se reduce hasta el 20%.

La presencia de pentosanos básicamente asociados al pericarpio o salvado (contenido en FND alrededor de 8%), no representan un impacto negativo sobre la viscosidad de la digesta en lechones y menos en cerdos adultos a diferencia de otros cereales comúnmente utilizados como el trigo o la cebada. El grano de maíz es típicamente pobre en lisina y desbalanceado en triptófano; además, la elevada proporción de proteínas estructurales o de reserva (±94%) respecto al total de la proteína, hace que esta sea de baja calidad respecto a otros cereales típicamente energéticos como el trigo. Como en otros cereales típicamente usados en porcino, el grano de maíz es pobre en minerales (básicamente Ca, Na y microminerales) y vitaminas. Por último, el procesado del maíz puede mejorar la digestibilidad del almidón y la calidad del gránulo; por ejemplo, el tratamiento por extrusión (solo o como mezcla de cereales) o en copos (con o sin cocción) son los tratamientos más típicos cuando es utilizado en dietas para lechones.

Producción y comercio

En las gráficas se muestran los datos de producción y comercio del conjunto de maíz.

Producción

Comercio

Estudio comparativo de los valores nutricionales

Los sistemas utilizados en la comparación son: FEDNA (española), CVB (holandesas), INRA (francesa), NRC (EEUU) y de Brasil.

	FEDNA1	CVB	INRA	NRC	Brasil
MS (%)	86,2-86,4	86,7	86,4	88,31	87,0-92,6
Valor energético (kcal/kg)
Proteína bruta (%)	7,3-8,1	7,6	8,1	8,24	6,92-8,8
Extracto etéreo (%)	3,3-3,8	3,6	3,7	3,48	3,5-4,1
Fibra bruta (%)	2,1-3	2,0	2,2	1,98	1,5-1,95
Almidón (%)	62,0-63,8	62,0-64,9	64,1	62,55	60,6-66,1
Azúcares (%)	1,6-1,7	1,3	1,6	-	-
ED crecimiento	3495-3570	-	3390	3451	3415-3469
EM crecimiento	3435-3505	-	3310	3395	3330-3390
EN crecimiento	2550-2595	2749	2650	2672	2663-2699
EN cerdas	2580-2620	2749	2730	2672	2692-2784
Valor proteico
Digestibilidad proteína bruta (%)	73-75	82	81	-	82,7
Composición amino ácidos (% PB)
Lys	2,91-2,95	2,9	3,0	3,03	2,93
Met	2,03-2,07	2,1	2,1	2,18	2,04
Met + Cys	4,27-4,32	4,3	4,6	4,49	4,2
Thr	3,53-3,61	3,6	3,7	3,4	3,94
Trp	0,77-0,78	0,7	0,6	0,73	0,76
Ile	3,30-3,60	3,4	3,7	3,4	3,31
Val	4,70-4,75	4,8	5,00	4,61	4,58
Arg	4,43-4,50	4,7	4,7	4,49	4,71
Digestibilidad ileal estandarizada (% PB)
Lys	76-77	75	80	74	78,9
Met	86-87	87	91	83	86,4
Met + Cys	84-85	84	90	81,5	88,1
Thr	82-83	79	83	77	78,8
Trp	79-80	76	80	80	75,7
Ile	86-87	86	88	82	89,9
Val	87	86	87	82	88,5
Arg	88	88	91	87	89,6
Minerales (%)
Ca	0,02-0,03	0,01	0,04	0,02	0,02
P	0,25-0,27	0,24	0,26	0,26	0,29
Pfítico	0,19-0,20	0,21	0,195	0,21	0,15-0,21
Pdisponible	0,05	-			0,03-0,08
Pdigestible	0,05-0,06	0,0648	0,0728	0,0884	0,08-0,13
Na	0,01	0,00	0,004	0,02	0,01
Cl	0,05	0,05	0,05	0,05	0,09
K	0,29-0,35	0,34	0,32	0,32	0,32
Mg	0,1-0,12	0,08	0,1	0,12	0,1-0,11

¹Para el sistema de valoración FEDNA se presenta el rango de valores (mínimo y máximo) procedentes de la integración de las 3 clasificaciones diferentes que este sistema de valoración considera básicamente en función del contenido en proteína, grasa y almidón, parámetros que difieren básicamente por el origen de producción (maíz español, maíz francés y maíz USA, como representación de la importación de maíz complementaria a la producción española).

²Para el sistema de valoración BRASIL se presenta el rango de valores (mínimo y máximo) procedentes de la integración de las 3 clasificaciones diferentes que este sistema de valoración considera básicamente en función del contenido en proteína (6,92%, 7,86% y 8,80%) sujetos básicamente a las diferentes condiciones de cultivo dentro del mismo país.

A diferencia del resto de tablas, BRASIL y FEDNA claramente diferencian entre tres calidades de maíz clasificadas en función del contenido en proteína (BRASIL) y tres orígenes (FEDNA) básicamente diferenciado por el contenido en proteína, grasa y almidón mientras que CVB, INRA y NRC consideran una sola calidad de maíz con valores intermedios, siendo CVB el valor más próximo al maíz español de FEDNA (7,6%) y NRC en el rango alto (8,24%), equiparándose con los valores que da INRA, FEDNA para el maíz francés y FEDNA para maíz USA a excepción de BRASIL (11,5%) que presenta maíces con el mayor porcentaje de proteína (8,80%). El rango de humedad propuesto para los diferentes sistemas de valoración oscila en >6 puntos porcentuales con un mínimo de 7,4% para el maíz de BRASIL que presenta mayor contenido en proteína. Sin embargo, FEDNA no hace distinción en cuanto al nivel de humedad entre los maíces considerados en función de diferentes orígenes, equiparándose al rango de humedad propuestos por CVB y INRA, siendo NRC más parecido al valor medio propuesto por BRASIL. Si no se considerara el valor más extremo de proteína y almidón propuesto por BRASIL, no habría a penas ninguna relación entre el contenido en materia seca, la proteína y el almidón, sin embargo representa un valor influyente que arrastra la correlación como artefacto hasta alcanzar una r² = 0,40. Se observa una clara correlación positiva (r² = 0,55) entre el contenido en proteína y el contenido en almidón, que podría caracterizar el grado de vidriosidad del almidón ya que se sabe que los gránulos de almidón vítreos son más duros al estar compactados por una matriz con alto contenido en proteína. Sin embargo, el maíz presenta una marcada correlación negativa (r² > 0,75) entre la materia seca y el contenido en fibra (aumentando hasta r² = 0,87 si se considera el valor extremo propuesto por BRASIL).

Estas relaciones tienen un impacto directo sobre la estimación del valor de la energía neta (EN). Si bien el almidón representa la mayor contribución en términos de energía, la ligera variabilidad existente (4 puntos porcentuales), no son determinantes para explicar las casi 200kcal/kg de EN observadas entre los diferentes sistemas de valoración más extremos en términos de energía (2749 kcal/kg; CVB vs. 2550 kcal/kg; FEDNA (maíz nacional). Hay que tener en cuenta que se observan correlaciones negativas (r2 = 0,55) y positivas (r2 > 0,35) con la EN para el contenido en fibra y grasa, que son más determinantes que el propio almidón sobre la variación observada en contenido de EN. Estas correlaciones con la EN son evidentes a excepción de CVB, que estima la EN muy alta para valores intermedios de fibra y grasa, comparado con el resto de sistemas de valoración donde ésta relación es más directa, indicando una alta valoración energética mayoritariamente de la fibra por parte de CVB.

Cabe destacar que, a diferencia del resto de sistemas de valoración, BRASIL y NRC dan para el maíz los valores más altos de materia seca (+4%), almidón (+2,2%), proteína (+8,4%), grasa (+6,3%) y EN (+3%) y menos contenido en fibra (-18,6%) que la media del resto de sistemas de valoración (FEDNA, INRA y CVB). Cabe destacar que la valoración de un mismo origen por diferentes sistemas de valoración resulta en valoraciones muy similares (caso de INRA y FEDNA para maíz francés y NRC respecto al maíz USA de FENDA, aunque existe una ligera desviación al alza para NRC en términos de proteína y almidón, pero menor fibra, que pueden explicar la desviación en EN).

En términos de aminoácidos totales, tomando como referencia la lisina y a igual contenido de proteína (7,5±0,43%), se puede observar que básicamente BRASIL y FEDNA (en todas sus categorías por origen y por contenido en proteína), así como CVB, dan valores similares de lisina ±2,93, sin embargo, NRC y INRA presentan valores superiores (3% de lisina). Los valores para el resto de amino ácidos totales son bastante proporcionales a la lisina, a excepción de la treonina y los aminoácidos ramificados (valina e isoleucina), presentándose como más variables entre los diferentes sistemas de valoración estudiados. El coeficiente de digestibilidad de la proteína y la lisina presenta un rango entre 74-80% con un valor medio de 77% pero básicamente atribuible al valor máximo de 80% presentado únicamente por INRA, siendo el valor más bajo para NRC.

Hallazgos recientes

1. Determinación de los contenidos de energía y digestibilidad de nutrientes del maíz, maíz ceroso y maíz en copos con tratamiento de vapor suministrado a cerdos en crecimiento.

En comparación con el maíz normal, tanto el contenido de amilosa como de fibra dietética en el maíz ceroso fueron menores, pero el grado de gelatinización del almidón fue mayor. Además, los contenidos de ED y EM, así como la digestibilidad aparente del tracto total de la FND y la FAD en maíz ceroso fueron mayores que los del maíz normal cuando se suministró a cerdos en crecimiento. Además, el maíz en copos con tratamiento de vapor tenía un mayor contenido de ED y EM, y digestibilidad aparente del tracto total del extracto de éter (EE) y FAD en comparación con el maíz normal.
Por lo tanto, tanto la variedad como el procesado, tienen influencia sobre las composiciones químicas, los contenidos de energía y la digestibilidad de nutrientes del maíz, lo que afecta el contenido de energía para cerdos en crecimiento.

2. Efecto de la fitasa expresada en una alimentación a base de maíz sobre el rendimiento en vivo, las características del hueso y la digestibilidad del fósforo en cerdos de transición.

Se estudió la eficacia de una fitasa expresada en maíz sobre el rendimiento, las características óseas y la digestibilidad de P en cerdos de transición alimentados con una dieta reducida en P. Se administraron seis tratamientos: control positivo (CP; 0,4% o 0,32% aP para la fase 2 o 3 y 4, respectivamente), control negativo (CN; reducción del 0,15% en aP) y 500, 1,000, 2,000 o 4,000 FTU por kg de fitasa añadida a CN en un programa de alimentación de 3 fases. Los cerdos alimentados con ≥500 FTU por kg de fitasa mejoraron el crecimiento, la digestibilidad aparente del tracto total de P y la ceniza ósea cuando se agregaron a una dieta reducida de P y 4,000 FTU por kg de fitasa aumentaron el crecimiento más que el tratamiento con CP.

3. Efectos del tamaño de partícula del maíz en la utilización de nutrientes en cerdos evaluados en condiciones óptimas y de estrés por calor.
Se determinaron los efectos del tamaño de las partículas de maíz en la digestibilidad de los nutrientes y la utilización de la energía en cerdos, bajo condiciones óptimas o de estrés por calor. Los tratamientos dietéticos fueron los siguientes: tamaños de partícula de maíz de 200, 300, 400, 600, 800 μm obtenidos por tamices de malla. La molienda del maíz a tamaños de partícula de 200 μm tuvo un efecto positivo en MS, PB, EE y FB en condiciones térmicas óptimas, mientras que el tamaño de partícula de maíz de 600 μm tuvo más efectos positivos sobre la digestibilidad de FB, FDN y FAD que un tamaño de 200 μm bajo estrés térmico.

4. Modificación de la digestibilidad in vitro del almidón de maíz normal y ceroso mediante la adición de Tween 80.

Se mezclaron dispersiones acuosas de almidón de maíz normal y ceroso (3% m/m) con Tween 80 (0, 7,5, 15, 22,5 y 30 g/100 g de almidón) y se gelatinizaron (90 °C, 20 min). La microscopía óptica de las dispersiones de almidón gelatinizadas (GSDx; x = concentración de Tween 80) reveló que la microestructura se caracterizaba por una fase continua de cadenas enredadas de amilosa y amilopectina lixiviadas, y una fase dispersa de remanentes insolubles, llamados "fantasmas", en cuya superficie se observaron pequeños gránulos, imputados a Tween 80. La viscosidad aparente del GSDx disminuyó a medida que aumentaba la concentración de Tween 80 (hasta aproximadamente 70-90%). El contenido de las fracciones de almidón de digestión rápida (RDS) y de almidón resistente (RS) tendió a aumentar significativamente, a expensas de una disminución significativa de la fracción de almidón de digestión lenta (SDS), un efecto que puede atribuirse al aumento de estructuras amorfas y complejos surfactantes de cadenas de almidón. El aumento de RDS y RS fue más pronunciado para el normal que para el almidón de maíz ceroso, y la importancia del aumento dependió de la concentración de Tween 80. En general, los resultados mostraron que el surfactante puede afectar en gran medida la digestibilidad de las cadenas de almidón.

5. Un aumento en el almidón resistente del maíz disminuye la fermentación de proteínas y modula la microbiota intestinal durante el cultivo in vitro de inóculos de intestino grueso de cerdo.
El aumento en el contenido de almidón resistente del maíz puede atenuar la fermentación de proteínas. Los patrones de fermentación se analizaron durante una incubación de 24 h de digestión cecal y colónica con diferentes contenidos de almidón resistente de maíz, utilizando proteína (caseína) como única fuente de nitrógeno. Los resultados mostraron que la concentración de ácidos grasos de cadena corta y la producción acumulada de gas aumentaron, mientras que el amoníaco-nitrógeno (NH₃-N) y los ácidos grasos de cadena ramificada, que indicaban fermentación de proteínas, disminuyeron al aumentar los niveles de almidón resistente. Por lo tanto, la adición de almidón resistente de maíz reduce la fermentación de proteínas al influir en la población microbiana y reducir la fermentación de proteínas en el ciego y el colon in vitro.

Referencias

Foreing Agricultural Service. USDA. https://apps.fas.usda.gov/psdonline/app/index.html
FEDNA: http://www.fundacionfedna.org/
FND. CVB Feed Table 2016. http://www.cvbdiervoeding.nl
INRA. Sauvant D, Perez, J, y Tran G, 2004, Tables de composition et de valeur nutritive des matières premières destinées aux animaux d'élevage.
NRC 1982. United States-Canadian Tables of Feed Composition: Nutritional Data for United States and Canadian Feeds, Third Revision.
Rostagno, H,S, 2017, Tablas Brasileñas para aves y cerdos, Composición de Alimentos y Requerimientos Nutricionales, 4° Ed.