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CALIDAD SANITARIA DE GRANOS DE MAÍZ, FRIJOL Y GARBANZO

Brenda Ramírez-Tapia1, Gabriela Sánchez-Hernández2, Sergio Jiménez-Ambriz2 y María Cristina Julia Pérez-Reyes2*
1Licenciatura de Ingeniería en Alimentos. Facultad de Estudios Superiores Cuautitlán. UNAM, 2Unidad de Investigación en Granos y Semillas. Facultad de Estudios Superiores Cuautitlán. UNAM
*crisp28@yahoo.com.mx


Resumen

El maíz, frijol y garbanzo constituyen una fuente importante de nutrimentos para la alimentación mexicana, ricos en carbohidratos, proteínas, vitaminas y minerales; empleados como materia prima en la industria agroalimentaria. Durante su desarrollo en campo, almacenamiento y procesamiento, pueden ser contaminados con hongos y bacterias, causantes de deterioro. El objetivo de este trabajo fue analizar la microbiota presente en granos de maíz, frijol y garbanzo por el método de placa agar y determinación de aflatoxinas totales por columnas de anticuerpos monoclonales. El maíz se adquirió a granel, del frijol se obtuvieron dos muestras envasadas (marca 1 y marca 2) y del garbanzo una, procedentes de Ecatepec, Estado de México. Se sembraron 100 granos de cada muestra en placas de papa dextrosa agar (PDA) y malta sal agar (MSA). Para el análisis de aflatoxinas totales se siguió el método de inmunoafinidad con columnas de anticuerpos monoclonales (Aflatest®). Los resultados de la microbiota del maíz en PDA mostraron una alta incidencia de Fusarium spp. (21 UFC) y en MSA Eurotium spp. y Fusarium spp. (12.3 UFC para ambos géneros); en la marca 1 de frijol en PDA la incidencia mayor fue en Alternaria spp. (7 UFC) y para Fusarium (6 UFC), en MSA Alternaria spp. (15.7 UFC). Para la marca 2 se identificaron Alternaria spp. en PDA (7.7 UFC) y una alta incidencia de Eurotium spp. en MSA (18.7 UFC); en ambas muestras se aislaron, Aspergillus flavus, otros hongos de almacén y de deterioro avanzado con menor presencia. El grano de garbanzo mostró una alta incidencia de bacterias mesófilas en PDA (32 UFC) y MSA (48.3 UFC). En el análisis de las aflatoxinas totales se determinaron trazas de éstas. Las condiciones que prevalecen durante las buenas prácticas agrícolas y manufactura son fundamentales para conservar la calidad y asegurar la inocuidad en la cadena agroalimentaria.


Palabras clave:Cereales, leguminosas, micotoxinas, hongos, bacterias.


Introducción

El cultivo del maíz en México es un pilar económico importante, además, de un legado cultural, alimenticio y agrícola, para las comunidades y su producción a lo largo de la historia mexicana. Se caracteriza por ser uno de los cultivos de temporal y riego que tiene presencia en toda la república. A nivel mundial México, ocupó el séptimo lugar como productor de maíz, con más de 26.5 millones de toneladas en el 2022. Se han descrito 64 razas, 59 de ellas nativas, siendo centro de origen y con la mayor diversidad genética del grano. Su participación en la producción nacional de granos es del 88.2%, siendo Sinaloa el principal productor de maíz en México con más de 5 millones de toneladas anuales (SADER, 2024). El maíz es un cereal del que se obtienen diversos productos para la industria agroalimentaria como el jarabe, utilizado como endulzante, aceite comestible, harina nixtamalizada empleada para elaboración de tortillas, tostadas y tamales, entre otros, harina de fécula de maíz, para hacer atoles, dulces y sopas (SEMARNAT, 2023; SIAP, 2024;). Además, se usa en la industria cosmética, farmacéutica y la producción de bioetanol. El grano de maíz es una fuente importante de carbohidratos (65%), fibra dietética (9.8%), proteínas (8.8%), lípidos (3.8%) y minerales (1.3%) (Urango, 2018). El frijol común es una leguminosa originaria de América, su cultivo en Mesoamérica data desde hace ocho mil años y se integró a la alimentación básica de las culturas indígenas. Es un cultivo tradicional en México y se le encuentra en todas las regiones agrícolas del país, incluye diversas clases que han sido agrupadas de acuerdo con su color en negros, amarillos, blancos, morados, bayos, pintos y moteados. Forma parte importante de la gastronomía mexicana. Los frijoles son una fuente importante de carbohidratos complejos, vitaminas del complejo B, antioxidantes y minerales (SADER, 2022b). Las propiedades nutricionales del frijol están relacionadas con su alto contenido en proteína (14-33%), carbohidratos (52-76%), fibra (14-19%), lípidos (1.5-6.2%), vitaminas y minerales (Ulloa et al., 2017). En año 2021 la producción nacional fue de 1 millón 200 mil toneladas, Zacatecas produce el 35% con más de 451 mil toneladas; México ocupó el noveno lugar en exportación a nivel mundial (SADER, 2022a). El garbanzo es una leguminosa originaria de Turquía y de ahí se extendió a otras regiones como Asia, Europa América Central y del Sur. En México se empezó a consumir tras la llegada de los españoles. Actualmente, la mayor parte se cultiva en la India, con aproximadamente más de 11 millones de toneladas anuales. A nivel mundial México, ocupa el octavo lugar con más de 171 mil toneladas en 2021, siendo los principales estados productores son Sinaloa, Sonora y Michoacán (SADER, 2023). El garbanzo es una fuente importante de proteínas (20.4%), carbohidratos (55%), lípidos (5%), fibra dietética total (15%) y otros minerales (Vargas y Cárdenas, 2021). Los granos durante su formación en campo, transporte y almacenamiento pueden estar expuestos a diversos microorganismos como hongos y bacterias, los cuales producen diferentes efectos: deterioro, pérdida de germinación y vigor en las semillas y plántulas, cambios bioquímicos, manchado, hedor, calentamiento, además, de la producción de micotoxinas en los granos, materias primas y productos procesados, las cuales pueden producir efectos nocivos a la salud humana y animal (Sanchis, 2021).


Objetivo

Analizar la microbiota presente en granos de maíz, frijol y garbanzo por el método de placa agar y determinación de aflatoxinas totales por columnas de anticuerpos monoclonales.


Materiales y métodos

Determinación de la microbiota en granos enteros

Las muestras de granos (maíz, frijol y garbanzo) se homogenizaron, tomando una submuestra de 300 granos para determinar la microbiota por el método directo de placa agar en dos medios de cultivo: Papa Dextrosa Agar (PDA) y Malta Sal Agar (MSA), se realizaron 3 repeticiones de 100 granos para cada uno. Los granos se desinfectaron superficialmente con una solución de hipoclorito de sodio (NaOCl) al 3/1 v/v por un minuto. El exceso de NaOCl se eliminó con agua destilada estéril. La siembra de los granos se realizó bajo condiciones estériles en una campana de flujo laminar marca ESCO®. Se sembraron 100 granos repartidos en cuatro cajas de Petri para cada medio de cultivo. Las placas de agar fueron incubadas a 25 °C durante siete días. Posteriormente se cuantificaron e identificaron el número de colonias presentes. La identificación se realizó morfológicamente empleando claves especializadas para nivel de género (Warham et al., 1996; Mathur y Kongsdal 2003;), para las especies de Aspergillus aisladas se siguieron las claves de Klich (2002).


Análisis de datos

La densidad relativa de aislamientos de las colonias de hongos se calculó de acuerdo con González et al., (1997). Los resultados de la prueba de calidad sanitaria en PDA y MSA se sometieron a un análisis de varianza (ANOVA) y a una comparación de medias de LSD (p ≤ 0.05), utilizando el paquete estadístico SAS (Statistical Analisis System) para Windows v 9.0.


Análisis de aflatoxinas

La determinación de aflatoxinas totales se realizó por el método de columnas de anticuerpos monoclonales de inmunoafinidad Afla-test® marca Vicam® aprobado por la Asociación Oficial de Químicos Analíticos (AOAC) y el Servicio Federal de Inspección de Granos de Estados Unidos (FGIS). Para cada una de las muestras de granos se realizaron tres repeticiones.


Resultados

En los resultados de la microbiota de maíz se observó que en el medio de cultivo PDA el género Fusarium fue el que presentó un mayor número de aislados (21 UFC) con una densidad relativa del 83% (Tabla 1); en MSA Eurotium y Fusarium en ambos géneros se aislaron 12.3 UFC, correspondiendo a una densidad relativa del 49.4 % (Tabla 2) y con una menor densidad relativa Alternaria de 1.2%. En la marca de frijol I en PDA la mayor incidencia fue Alternaria (7 UFC) con 41.2 % de densidad relativa, seguido de Fusarium (6 UFC) con una densidad relativa de 35.3 % y con menor presencia de otros hongos como Aspergillus flavus, Aspergillus niger y Rhizopus, además, de bacterias mesófilas (Tabla 1); en el medio de cultivo de MSA también se aisló Alternaria (15.7 UFC) mostrando una densidad relativa mayor que en PDA del 53.4%, seguido por Eurotium, Cladosporium, Aspergillus niger, A. flavus, Aspergillus ochraceus y Rhizopus (Tabla 2).


Tabla 1. Determinación de la microbiota y densidad relativa en granos de maíz, frijol y garbanzo en papa dextrosa agar (PDA).
Hongos
Género/ especie
Maíz
Frijol I
Frijol II
Garbanzo
UFC
ρ (%)*
UFC
ρ (%)
UFC
ρ (%)
UFC
ρ (%)
Campo
Alternaria
0.0
0.0
7.0
41.2
7.7
72.0
0
0.0
Cladosporium
0.0
0.0
0.0
0.0
0
0.0
0
0.0
Fusarium
21.0
83.0
6.0
35.3
0
0.0
0
0.0
Papulaspora
0.0
0.0
0.0
0.0
0
0.0
0
0.0
Almacen
A. flavus
0.0
0.0
1.0
5.9
2.7
25.2
0.3
0.9
A. ochraceus
0.0
0.0
0.0
0.0
0
0.0
0
0.0
Eurotium
0.0
0.0
0.0
0.0
0
0.0
0
0.0
Penicillium
4.3
17.0
0.0
0.0
0.3
2.8
0
0.0
Deterioro
A. niger
0.0
0.0
1.0
5.9
0
0.0
0.3
0.9
Chaetomium
0.0
0.0
0.0
0.0
0
0.0
0
0.0
Rhizopus
0.0
0.0
1.0
5.9
0
0.0
0
0.0
Bacterias
0.0
0.0
1.0
5.9
0
0.0
32
98.2
Total
25.3
17
10.7
32.6

ρ* = densidad relativa


Para la marca de frijol II del género Alternaria en PDA se obtuvieron 7.7 UFC, con una densidad relativa de 72 %, seguida de A. flavus y Penicillium (Tabla 1); en MSA hubo una alta incidencia de Eurotium (18.7 UFC) presentando una densidad relativa de 83.5%, seguido por Alternaria, A. flavus, Penicillium y A. niger (Tabla 2). En el grano de garbanzo se observó una alta presencia de bacterias mesófilas en PDA (32 UFC) con densidad relativa de 98.2 % (Tabla 1), estos mismos resultados fueron en MSA (48.3 UFC) con una densidad relativa ligeramente mayor de 99.4 % y con baja presencia Chaetomium (Tabla 2).


Tabla 2. Determinación de la microbiota y densidad relativa en granos de maíz, frijol y garbanzo en malta sal agar (MSA).
Hongos
Género/ especie
Maíz
Frijol I
Frijol II
Garbanzo
UFC
ρ (%)*
UFC
ρ (%)
UFC
ρ (%)
UFC
ρ (%)
Campo
Alternaria
0.3
1.2
15.7
53.4
2
8.9
0
0.0
Cladosporium
0
0.0
1.7
5.8
0
0.0
0
0.0
Fusarium
12.3
49.4
0
0.0
0
0.0
0
0.0
Papulaspora
0
0.0
0
0.0
0
0.0
0
0.0
Almacen
A. flavus
0
0.0
1
3.4
0.7
3.1
0
0.0
A. ochraceus
0
0.0
1
3.4
0
0.0
0
0.0
Eurotium
12.3
49.4
4
13.6
18.7
83.5
0
0.0
Penicillium
0
0.0
0.7
2.4
0.7
3.1
0
0.0
Deterioro
A. niger
0
0.0
2
6.8
0.3
1.3
0
0.0
Chaetomium
0
0.0
0
0.0
0
0.0
0.3
0.6
Rhizopus
0
0.0
0.3
1.0
0
0.0
0
0.0
Bacterias
0
0.0
3
10.2
0
0.0
48.3
99.4
Total
24.9
29.4
22.4
48.6

ρ* = densidad relativa


El análisis de la microbiota total de hongos y bacterias en granos de maíz, frijol y garbanzo se encontró que para los hongos de campo no se observaron diferencia significativa entre el maíz y frijol I, los cuales presentaron 34 y 31 UFC respectivamente, seguidos por el frijol II con 14 UFC (Cuadro 3). Para el caso de los hongos de almacén el frijol II fue el que tuvo una mayor incidencia (23 UFC), seguido del maíz (17 UFC) en comparación con los otros granos. Con respecto a los hongos de deterioro avanzado su presencia fue baja para todos los granos analizados, siendo la muestra de frijol I el que tuvo mayor número de colonias aisladas (4 UFC). El grano de garbanzo mostró una alta incidencia de bacterias mesófilas (80 UFC) en comparación con los otros granos analizados.


Tabla 3. Microbiota de maíz, frijol y garbanzo (UFC).
Grano
Hongos
campo
Hongos
almacén
Hongos
deterioro
Bacterias
Maíz
34 a*
17 ab
0 b
0 b
Garbanzo
0 c
0.3 b
1 b
80 a
Frijol I
31 a
8 ab
4 a
4 b
Frijol II
14 b
23 a
0.3 b
ob

*Letras diferentes en la columna indican diferencias significativas (LSD, p< 0.05).


En el análisis de las aflatoxinas totales en tres de los granos se determinaron trazas, para el maíz fueron 0.7 µg kg-1 en el garbanzo 0.1 µg kg-1 y en frijol II 0.4 µg kg-1, estando por debajo de los límites máximos permitidos de 20 µg kg-1 de acuerdo con la Norma Oficial Mexicana NOM-188-SSA1-2002.


Discusión

Los hongos aislados e identificados en el grano de maíz corresponden a hongos de campo como Fusarium, Alternaria y de almacén principalmente especies de los géneros Eurotium (estado teleomorfo de Aspergillus) y Penicillium. Susca et al., (2020) encontraron que Fusarium, Aspergillus y Penicillium son los géneros más frecuentes en maíz y algunas especies representan riesgo para la salud humana y animal por ser productoras de diversas micotoxinas como: fumonisinas, tricotecenos, zearalenona, aflatoxinas y ocratoxina A. La presencia de Eurotium y Penicillium nos indica que este grano no es de reciente cosecha. En el grano de frijol I se determinó a Fusarium, el cual se ha identificado en la producción de diversas enfermedades de importancia económica, afectando la calidad e inocuidad del grano ya que algunas especies son productoras de micotoxinas. En un trabajo realizado por Castillo et al., (2004) reportaron especies del género Fusarium y sus micotoxinas asociadas en granos de frijol negro y de Alternaria alternata también productora de diversas micotoxinas, como el ácido tenuazónico (Logrieco et al., 2003). En el frijol II, Eurotium fue el género con una mayor densidad relativa, el cual es un hongo de almacén que se desarrolla en contenidos de humedad de 14.0-15.0%, mostrando que este grano no es de recién cosecha. Las especies de este género provocan ennegrecimiento del embrión, pérdida de germinación y olores desagradables (Moreno, 1988). El garbanzo presentó una alta densidad relativa de bacterias mesófilas y un aislado del género Chaetomium, microorganismos que requieren una alta actividad de agua para su desarrollo de 0.95-1.0, lo cual demuestra que se trata de un grano, en estado avanzado de deterioro.


Conclusión

El análisis de la microbiota en los granos, mostraron que algunos hongos identificados como Fusarium, Alternaria, Penicillium y especies de Aspergillus pueden causar deterioro y la producción potencial de otras micotoxinas que no fueron determinadas en este trabajo, por lo que se considera importante analizarlas. Las condiciones que prevalecen durante las buenas prácticas agrícolas y de manufactura son fundamentales para conservar la calidad y asegurar la inocuidad de estos granos en la cadena agroalimentaria.


Agradecimientos

Agradecemos el apoyo de UNAM-DGAPA-PAPIME con el Proyecto PE-202323.


Referencias

Séptimo Congreso Nacional de Tecnología 16, 17 y 18 de octubre de 2024,
celebrado en formato virtual


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D. R. © UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO

Excepto donde se indique lo contrario esta obra está bajo una licencia Creative Commons Atribución No comercial, No derivada, 4.0 Internacional (CC BY NC ND 4.0 INTERNACIONAL).
https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/deed.es


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Facultad de Estudios Superiores Cuautitlán.

Av. Universidad 3000, Universidad Nacional Autónoma de México, C.U., Delegación Coyoacán, C.P. 04510, Ciudad de México.


FORMA SUGERIDA DE CITAR:

Ramírez-Tapia, B., Sánchez-Hernández, G., Jiménez-Ambriz, S., y Pérez-Reyes, M. C. J. (2024). CALIDAD SANITARIA DE GRANOS DE MAÍZ, FRIJOL Y GARBANZO. MEMORIAS DEL CONGRESO NACIONAL DE TECNOLOGÍA (CONATEC), Año 7, No. 7, septiembre 2024 - agosto 2025. Facultad de Estudios Superiores Cuautitlán. UNAM https://tecnicosacademicos.cuautitlan.unam.mx/CongresoTA/memorias2024/Mem2024_Paper20.html

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